氧官能化调控氢化金刚石表面电子性质的研究
材料科学
2022-08-05 v1 应用物理
摘要
超宽禁带和浅掺杂剂的缺乏是实现金刚石基电子器件的主要挑战。然而,表面官能化为调控金刚石的电子结构提供了极好的替代方案。在此,我们报道了通过氧官能化调控氢化多晶金刚石薄膜的表面电子性质。随着臭氧化程度的加深,氢化金刚石(HD)表面从疏水性转变为亲水性,方块电阻从约 8 kohms/sq. 增加到超过 10 Gohms/sq.。导电原子力显微镜(c-AFM)研究揭示了选择性晶粒内部(GIs)比晶界具有更高的电流传导,证实了这些 HD 上的表面电荷转移掺杂。此外,在原始和轻微 O 端接的 HD 上,局部电流传导在 (111) 晶面上也比 (100) 晶面高得多。然而,在完全 O 端接的金刚石(OD)表面没有电流流动。进一步,X 射线光电子能谱(XPS)研究显示原始和轻微 O 端接 HD 表面上 C1s 的结合能(BE)发生红移,表明表面能带弯曲,而 OD 的 BE 向更高能量移动。此外,XPS 分析也证实了 c-AFM 研究关于金刚石薄膜上可能的电荷转移掺杂机制,这导致在原始和部分 O 端接 HD 的 GIs 上高电流传导。
引用
@article{arxiv.2208.02465,
title = {Studies on tuning surface electronic properties of hydrogenated diamond by oxygen functionalization},
author = {N. Mohasin Sulthana and K. Ganesan and P. K. Ajikumar and S. Dhara},
journal= {arXiv preprint arXiv:2208.02465},
year = {2022}
}
备注
24 pages, 6 figures, 1 table