N型金刚石半导体单晶及其生产方法

摘要

本发明涉及一种N型半导体金刚石单晶及其生产方法。在晶体内含有规则排列的氮、锂和铍原子，其中氮-锂原子对、氮-铍原子对和锂-氮-铍原子对的总量在100-10000ppm之间，半导体单晶的尺寸为0.3-10mm，晶体为正六面体、正八面体或六-八面体。生产时将石墨粉、金属催化剂、氮化锂、氮化铍按比例混合，加压到100-300MPa冷等静压处理，泄压后将混合料破碎后放入模具中压制成圆柱形合成柱，真空烧结，装入合成块，在高温高压定向磁场中处理；将合成柱破碎，经电解、摇床分离，得到N型半导体金刚石单晶。本发明单晶导电性较好，光热转换效率高，适合于太阳能电池、LED光源、高性能芯片的制作，产品性能稳定。

主权项

一种N型金刚石半导体单晶，其特征是：在所述N型金刚石半导体晶体内含有规则排列替代碳原子的氮原子、锂原子、铍原子，其中氮‑锂原子对、氮‑铍原子对和锂‑氮‑铍原子对的总量在100‑10000ppm之间，所述N型金刚石半导体单晶的尺寸为0.3‑10mm，晶体形状为完整的正六面体、正八面体或六‑八面体；所述N型金刚石半导体单晶是通过以下方法生产的：将石墨粉、金属催化剂、氮化锂、氮化铍以0.4‑1：0.6‑1：0.01‑0.05：0.01‑0.05的质量比混合，将混合料加压到100‑300MPa进行冷等静压处理，保压2‑10min后泄压，取出混合料；将混合料破碎成2‑20目的颗粒，将颗粒放入模具中压制成圆柱形合成柱，将所述合成柱放入真空炉中烧结，在1000‑1200℃下烧结2‑18h；将烧结后的合成柱装入合成块中，再将合成块放入六面顶压机中，在6‑8GPa、1100‑2000℃的高温高压的定向磁场中处理10‑2800min，停热卸压后取出合成柱；将合成柱破碎，放入电解槽中电解，合成柱中的金属被电解析出在阴极板上，剩余物质为金刚石、未转化的石墨和残留金属组成的泥浆状混合物，泥浆状混合物经摇床分离，得到所述的N型半导体金刚石单晶。