胡晓君，刘建军，徐 辉，陈成克

（浙江工业大学材料科学与工程学院，杭州 310014）

1 引言

金刚石具有禁带宽和载流子迁移率高等优异的物理性能，相比硅等电子材料，它可在高温、高辐射及恶劣化学环境中使用，具有广泛的应用前景。但高质量大尺寸单晶金刚石的制备及其n型掺杂这两大难题阻碍了金刚石在微电子工业中的应用。因此，成功制备高电导率的n型金刚石薄膜，是实现金刚石在微电子工业中应用的关键，可能引发电子工业的革命，具有极其重要的理论和应用价值。

多年来，众多研究者从理论计算和实验上寻找有利于获得低电阻率n型金刚石的杂质元素和掺杂方法，都没有获得良好的效果。主要的杂质元素有氮、磷、硫、锂等，通过在生长过程中或采用离子注入方法使各种杂质掺入到单晶金刚石或微晶金刚石薄膜（薄膜中的金刚石晶粒尺寸为微米级）中，但掺杂后的薄膜电导率低，电子迁移率低，难以用作电子器件。近年来，随着金刚石薄膜制备技术的发展，纳米金刚石薄膜已经制备成功。纳米金刚石薄膜硬度高、摩擦系数小、场发射阈值低，并且其微结构为纳米金刚石晶粒镶嵌在非晶碳基体（也称之为非晶碳晶界）中的复合结构，具有比单晶和微晶金刚石更好的掺杂潜力。在纳米金刚石薄膜中掺入施主杂质元素，制备高电导率的n型膜，对实现其在半导体器件、场致发射显示器、电化学等领域的应用具有重要价值。

国外在纳米金刚石薄膜的化学气相沉积（CVD）过程中掺入氮，较系统地研究了氮掺杂纳米金刚石薄膜的微结构和导电性能［1－5］。……