单晶金刚石中三维石墨微通道的制备与电学表征
材料科学
2014-05-06 v1
摘要
我们报告了利用直接离子微束写入技术在单晶金刚石中制备导电微通道的系统表征。采用聚焦高能（~MeV）氦离子，通过热退火，利用在射程末端引起的结构损伤，以微米级空间精度选择性地将金刚石转化为稳定的石墨相。可变厚度掩模可以精确调节微通道形成的深度，从几微米深到样品表面。通过截面透射电子显微镜（TEM），我们证明该技术可以直接写入非晶（以及经过适当热退火后的石墨）微结构，这些微结构在绝缘金刚石基体中沿三个空间方向延伸，特别是埋入高绝缘基体中的通道在特定位置出现并与样品表面电连接。此外，通过室温和变温电学表征，我们研究了不同离子注量注入及后续热处理后获得的微通道的电导率和电荷输运机制，证明在高温退火后，注入超过临界损伤密度的通道会转化为稳定的石墨相。这些结构对于不同应用具有重要影响，例如紧凑型电离辐射探测器、剂量计、生物传感器，以及更普遍的具有埋入式三维全碳电极的金刚石基器件。
引用
@article{arxiv.1204.2952,
title = {Fabrication and electrical characterization of three-dimensional graphitic microchannels in single crystal diamond},
author = {F. Picollo and D. Gatto Monticone and P. Olivero and B. A. Fairchild and S. Rubanov and S. Prawer and E. Vittone},
journal= {arXiv preprint arXiv:1204.2952},
year = {2014}
}