ダイヤモンドの電子遷移

目的

ダイヤモンドおよびナノダイヤモンドを基盤とする光電子デバイスやその他の応用分野をさらに発展させるためには、バルクダイヤモンドおよびダイヤモンド表面における電子欠陥状態や電子遷移を、広範な波長範囲にわたって非接触で評価することが極めて重要である。

解決策

ケルビンプローブ（接触電位差 DCPD の直接測定）および変調領域における非接触表面光起電力（SPV）分光法は、近赤外（< 0.5 eV）から深紫外線 （> 6 eV）までのスペクトル範囲において、遷移エネルギーや電荷分離の方向に関する情報を高感度で提供します。

応用例

ダイヤモンドは、5.47 eV という超広帯域の間接バンドギャップを持っています [1]。図 1 は、CVD によって作製された多結晶ダイヤモンド試料の DCPD スペクトルとその導関数を示しています。欠陥状態を介した励起に関連する遷移と、バンドギャップ周辺の遷移を明確に区別することができます [2]。 別のダイヤモンド試料の変調SPVスペクトルでは、感度が向上しており、間接励起子および横方向光フォノンによる吸収に関連する5.258 eVおよび5.544 eVでの遷移が鮮明に現れています。関連するスペクトルは指紋のようなものであり、例えば生産ラインでのインライン制御などに利用することができます。

参考文献

[1] C. D. Clark, P. J. Dean, P. V. Harris, 「ダイヤモンドにおける固有エッジ吸収」, Proc. R. Soc. London A 277, 312 (1964).

[2] Th. Dittrich および S. Fengler, 「表面光電圧分光法による多結晶ダイヤモンドの遷移の解析」, 投稿予定.