半导体核嬗变掺杂
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半导体核嬗变掺杂是通过中子、带电粒子或γ射线辐照半导体材料,利用核反应生成新元素实现掺杂的技术。其中仅中子嬗变掺杂(NTD)实现实际应用,通过热中子与材料原子核反应生成目标掺杂元素 。
该技术以核反应生成杂质原子实现精确原位掺杂,例如硅中30Si俘获中子生成磷原子形成N型半导体。其优势包括掺杂浓度可控、杂质分布均匀且无需额外试剂,但需经500-900℃退火消除辐照缺陷 。掺杂均匀性可控制在5%以内,优于传统区域熔融法制备的材料 。
K.拉克-霍罗维茨于1951年提出理论设想,1974年首次实现反应堆热中子对区熔硅的掺杂生产并形成商品化产品 。1987年中科院半导体研究所突破掺氮NTD硅单晶技术,成功应用于高压功率器件制备 。目前中子掺杂硅单晶已成为重要工业产品,广泛应用于电力电子领域,产量持续增长。深圳大学团队首次将NTD工艺应用于二维硒化铟材料,显著提升电子迁移率和光电响应度 。
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