Heat capacity of bulk boron doped single crystal HPHT diamonds in the temperature range from 2 to 400 K

Heat capacity Ср of boron-doped single crystal diamonds grown by the temperature gradient method was studied. Boron content was about < 10¹⁶, ~ 10¹⁸ and ~ 10²⁰ cm⁻³. Heat capacity data for all tested crystals match well within the measurement accuracy (1 %) in the temperature range of 150–400 K and obey the Debye law. At low temperatures heat capacity follows linear law possibly due to metallic inclusions in diamond bulk. Using this data the amount of metal can be calculated for each sample.Досліджено теплоємність Ср легованих бором монокристалічних алмазів, вирощених методом температурного градієнта. Вміст бору був < 10¹⁶, ~ 10¹⁸ і ~ 10²⁰ см⁻³. Дані по теплоємності для всіх досліджених кристалів добре узгоджуються в межах точності вимірювань (1 %) в інтервалі температур 150–400 К і підпорядковуються закону Дебая. При низьких температурах теплоємність змінюється за лінійним законом, можливо, через наявність металевих включень в алмазі. Використовуючи ці дані, кількість металу може бути обчислена для кожного зразка.Исследована теплоемкость Ср легированных бором монокристаллических алмазов, выращенных методом температурного градиента. Содержание бора было < 10¹⁶, ~ 10¹⁸ и ~ 10²⁰ см⁻³. Данные по теплоемкости для всех исследованных кристаллов хорошо согласуются в пределах точности измерений (1 %) в интервале температур 150–400 К и подчиняются закону Дебая. При низких температурах теплоемкость изменяется по линейному закону, возможно, из-за присутствия металлических включений в алмазе. Полученные данные позволяют рассчитать долю металлических включений в каждом из образцов

Структурные, электрические и люминесцентные характеристики ультрафиолетовых светодиодов, выращенных методом хлорид–гидридной эпитаксии

Electrical and luminescent properties of near−UV light emitting diode structures (LEDs) prepared by hydride vapor phase epitaxy (HVPE) were studied. Variations in photoluminescence and electroluminescence efficiency observed for LEDs grown under nominally similar conditions could be attributed to the difference in the structural quality (dislocation density, density of dislocations agglomerates) of the GaN active layers, to the difference in strain relaxation achieved by growth of AlGaN/AlGaN superlattice and to the presence of current leakage channels in current confining AlGaN layers of the double heterostructure.Изучены электрические и люминесцентные характеристики светодиодных структур (СД), излучающих в ближней ультрафиолетовой (УФ) области и выращенных методом хлорид−гидридной эпитаксии. Обнаружены различия в характеристиках УФ СД, выращенных в номинально одинаковых условиях, которые приписывают различиям в структурном совершенстве (плотности дислокаций и дислокационных агломератов) в активных слоях GaN, разнице в степени релаксации напряжений, достигаемой с помощью сверхрешеток AlGaN/AlGaN, а также существованию каналов токовых утечек в слоях AlGaN, ограничивающих заряд в двойной гетероструктуре.

Low temperature thermal conductivity of heavily boron-doped synthetic diamond: Influence of boron-related structure defects

Thermal conductivity of single-crystal boron-doped diamonds (BDD) with ~ 2∙10¹⁹ cm⁻³ (~ 120 ppm) and 5∙10¹⁹ cm⁻³ (~ 300 ppm) boron content was studied by a steady-state method in a temperature range of 20–400. K. The obtained data were analyzed within Callaway model framework. The values of dislocation density obtained from best fit of experimental data and from density of etch pits measuring were compared. Their discrepancy suggests presence of some other boron-related defects in crystal lattice.Теплопровідність монокристала, легованого бору (BDD) із вмістом бору ~ 2∙10¹⁹ cм⁻³ (~ 120 ppm) та 5∙10¹⁹ cм⁻³ (~ 300 ppm), було вивчено прийнятим методом в температурному діапазоні 20–400 К. Результати було проаналізовано в рамках моделі Каллавэй. Отримані значення щільності дислокацій добре узгоджуються з експериментальними даними і збігаються зі щільністю яскравих ямок травлення. Їх відмінність передбачає наявність деяких інших пов’язаних з бором дефектів в кристалічній решітці.Теплопроводность монокристалла, легированного бором (BDD) с содержанием бора ~ 2∙10¹⁹ cм⁻³ (~ 120 ppm) и 5∙10¹⁹ cм⁻³ (~ 300 ppm), была изучена принятым методом в температурном диапазоне 20–400 К. Полученные данные были проанализированы в рамках модели Каллавэй. Полученные значения плотности дислокаций хорошо согласовывались с экспериментальными данными и сравнивались с плотностью ямок травления. Их различие предполагает присутствие некоторых других связанных с бором дефектов в кристаллической решетке

Intracenter dipole transitions of a hydrogen-like boron acceptor in diamond: oscillator srengths and line broadening

Substitutional boron in diamond acts as an acceptor center with the ionization energy of about 372 meV. Unlike its analogues in elemental semiconductors (silicon, germanium), boron bound states are poorly described by the electronic mass approximation due to the large ionization energy and the small spin-orbit splitting of the valence band in diamond. Thereby experimental investigations appear to be a main way of study of discrete electronic states of boron in diamond. In this paper, we report infrared (IR) absorption spectroscopy results obtained for HPHT-grown single crystal diamonds doped with natural boron (80% 11B – 20% 10B), and with isotopically enriched boron (99% 11B – 1% 10B). A moderate dopant concentration (1e16–1e17 / cm3), low concentration of lattice defects and vanishing thermal impact at cryogenic temperatures provided significantly reduced line broadening so that more than 60 boron transitions could be spectrally resolved. Mathematical approximation of the spectral lines revealed the main empiric features of zero-phonon dipole intracenter transitions: their energy, linewidth and integrated absorption. This allowed us to calculate oscillator strength of the boron acceptor transitions in diamond. The Lorentzian shape of the spectral lines indicates dominating uniform broadening of the transitions. Together with the relatively broad linewidths (0.1–0.5 meV) it reveals strong electron-phonon interaction in boron-doped diamond

Evidence of linear Zeeman effect for infrared intracenter transitions in boron doped diamond in high magnetic fields

In this paper, the evolution of the infra-red absorption of high-quality epitaxial diamond films versus boron concentration is reported. Homoepitaxial diamond films were grown by microwave-plasma-assisted chemical vapour deposition on type Ib crystals. From 2e17 to 8e20 1/cm3 of boron were incorporated in the diamond from the gas phase during growth. The main absorption features are (1) a single phonon absorption around 160 meV, (2) a series of three lines at 304, 347 and 363 meV due to excited states of the bound hole, (3) a photoionisation continuum, and (4) a phonon replica of these electronic transitions. The Evolution of these absorption with the boron concentration is presented and discussed. A strong increase in the photoionisation crosssection for boron concentrations above 5e18 1/cm3 is observed. New linear relationships between the boron concentration and the integrated absorption at 347 meV and the photoionisation are proposed. From the evolution of the lines due to transitions to boron-excited states, we deduced the width of the impurity band versus the boron concentration