钻石中的电子跃迁

目的

为了进一步开发基于金刚石和纳米金刚石的光电子器件及其他应用，在宽光谱范围内对金刚石体和金刚石表面的电子缺陷态及电子跃迁进行非接触表征具有重要意义。

解决方案

在开尔文探针（直接测量接触电位差，DCPD）和调制模式下进行的非接触式表面光电压（SPV）光谱学，可在从近红外（< 0.5 eV）到深紫外 （> 6 eV）的谱范围内，提供有关跃迁能量和电荷分离方向的信息。

应用示例

金刚石具有 5.47 eV 的超宽间接带隙 [1]。图 1 显示了通过 CVD 制备的多晶金刚石样品的 DCPD 光谱及其导数。可以清楚地区分与缺陷态激发相关的跃迁以及带隙周围的跃迁 [2]。 对于另一颗金刚石样品的调制 SPV 光谱，灵敏度有所提高，与间接激子及横向光学声子辅助吸收相关的 5.258 eV 和 5.544 eV 处跃迁表现得十分明显。相关光谱如同指纹，可用于生产线的在线控制等。

参考资料

[1] C. D. Clark, P. J. Dean, P. V. Harris, “金刚石中的本征边吸收”，《伦敦皇家学会学报A》277, 312 (1964)。

[2] Th. Dittrich 和 S. Fengler，《利用表面光电压光谱学探测多晶金刚石中的跃迁》，待投稿。