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金刚石因优异的物理、电子性能而在功率电子器件和量子技术领域里表现出诱人的应用前景。想要实现这些应用，需要表面平整、内部没有严重晶体缺陷的本体材料和缺陷数量可控的高质量外延层。同时，衬底尺寸应达到英寸级别以满足工业应用。目前，可通过高温高压法使用单晶金刚石晶种制备直径达12 mm的高纯度单晶金刚石，英寸级异质外延金刚石衬底和拼接型生长的金刚石衬底也已实现部分商业化。
日本先进工业科学与技术研究院（National Institute of Advanced Industrial Science and Technology，AIST）的山田英树（Hideaki Yamada）研究员使用热丝化学气相沉积法在拼接法生长的单晶金刚石衬底上生长出硼掺杂外延层，研究了热丝排布和单晶金刚石链接处的边界对杂质B和W的浓度的影响；同时，基于3D计算流体动态仿真，讨论了位置精确控制对杂质在水平和垂直方向的均匀性的影响机理。
研究发现：拼接发生长的衬底中，单晶金刚石的边界和晶体连接处的偏离角度对杂质浓度的分布影响不大。另一方面，研究认为从热丝引入的W抑制了B的掺杂。精密控制衬底和热丝的位置，如达到毫米级别或更精密，可以获得更均匀、高效的硼掺杂金刚石。
相关的成果以“Study of horizontal and vertical uniformity of B-doped layer on mosaic single crystal diamond wafers by using hot-filament chemical vapor deposition”为题，发表在Functional Diamond杂志上。
引用格式：
Hideaki Yamada, Takenhiro Shimaoka. Study of horizontal and vertical uniformity of B-doped layer on mosaic single crystal diamond wafers by using hot-filament chemical vapor deposition [J]. Functional Diamond, 2022, 2(1): 46-52. doi: 10.1080/26941112.2022.2068972
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Hideaki Yamada
推荐语：拼接法生长的单晶金刚石是目前获得大单晶衬底的有效途径，如何克服拼接处边界对外延层晶体质量和硼掺杂效率的影响是研发高品质电子器件迫切需要解决的问题。
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Hideaki Yamada（山田英明），日本先进工业科学与技术研究院（AIST）先进功率电子器件研究中心金刚石晶圆组组长。博士毕业于日本新泻大学（Niigata University），课题方向为高温等离子体的稳定性与平衡性分析。2004年自京都大学博士后出站后入职AIST。主要研究领域大尺寸金刚石衬底或块状晶体的研发及应用，等离子体处理仿真（包括表面上体等离子体和源自规模的反应动力学）。
来源：Functional Diamond
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