Charge Carriers diffusion length in boron doped diamond layers by cathodoluminescence

J.C. Piñero¹, M. Paz Alegre¹, D. Araújo¹, M.P. Villar¹, M. Kadri², P.N. Volpe², A. Fiori², E. Bustarret²

¹Dpto. Ciencias de los Materiales, Universidad de Cádiz, 11510, Puerto Real (Cádiz), Spain.

²Institut Néel, CNRS, 25 Avenue des Martyrs, BP 166, 38042 Grenoble, France.

Despite the exceptionally known electronic properties of diamond, it still suffer from lack of knowledge on some carrier transport parameters. In particular, the influence of doping, point defects and extended defects on the decay of the carrier lifetime and diffusion length has not been, to our knowledge, quantified. This is not only interesting from the point of view of fundamental physics but also for the development of diamond related devices, whose mobility plays an important role. The latter can be obtained by Hall measurements [1], or  recombination lifetimes through time-resolved methods [2]. Here, evaluation of carrier diffusion length, using a CL setup, on boron-doped homoepitaxial layer is presented. 

Fig. 1: Schematic description of the sample preparation by FIB at the edge of the sample

A systematic study changing the boron content is carried out; a cross sectional method (see fig.1) has been developed using a FIB (Focused Ion Beam) to remove material and make accessible the layer from the edge of the sample. Carrier recombination peaks present only in the substrate are used to detect carrier transport from the layer (see fig.2a).  To minimize effect of the extended generation of e-h (electron-holes, first effect: the pear shaped volume of interaction between incident high energetic electron of the e-beam and diamond material, second effect: the size of the e-beam spot) special attention has been dedicated to the e-beam voltage and current to keep the lateral extension of e-h pair generation at full width half maximum (FWHM) below 0.2 µm.

Fig. 2: Monochromatic CL micrograph at 503nm (a) that allows to extract the minority carrier diffraction length (see Fig. 2B) from the CL intensity linescan (b).

Diffusion length is shown to decrease with the boron content from L_D = 1.6µm at [B] = 1·10¹⁵at/cm³ to  L_D = 1.0µm at [B] = 1·10²⁰at/cm3. A good agreement is obtained comparing these results to that obtained by the Einstein relation using mobilities previously published [3].

1.            J. Pernot, P.N.V., F. Omnès, P. Muret, Hall hole mobility in boron-doped homoepitaxial diamond. Physica Status Solidi (b), 2010. 81: p. 205203-1, 205203-7.

2.           P. Corfdir, P.L., L. Balet, S. Sonderegger, A. Dussaigne, T. Zhu, D. Martin, J.-D. Ganière, N. Grandjean, and B. Deveaud-Plédran, Exciton recombination dynamics in a-plane (Al,Ga)N/GaN quantum wells probed by picosecond photo and cathodoluminescence. Journal of Applied Physics, 2010. 107: p. 043524.

3.                   T. Malinauskas, K.J., E. Ivakin, V. Ralchenko, A. Gontar, S. Ivakhnenko, Optical evaluation of carrier lifetime and diffusion length in synthetic diamonds. Diamond & Related Materials, 2008. 17: p. 1212–1215.

Difusión de portadores en diamante

Elecciones 2011

Así habría quedado el parlamento si los escaños fueran en progresión lineal con los votos... El PP no tendría mayoría absoluta, la suma del PPSOE perdería 35 escaños, UPyD e IU subirían varios escaños y tendrían representación otros muchos partidos (como el PA). Así sería España si todos los votos valieran lo mismo.

Somos quienes elegimos ser

Hoy estaba escuchando francés mientras optimizaba un sistema que he diseñado anexo a un microscopio electrónico... horas más tarde estaba escuchando rock mientras pegaba mis miniaturas. La vida da tantas vueltas que este fin de semana he vuelto a subirme a unas tablas, a defender el rock´roll... tantas, tantas vueltas que ese retorno al tablado lo hice con una formación totalmente nueva, y acompañado por una persona que ya no creí que volvería a dejar entrar en "mi hogar".

Reflexiono, pienso en quien soy; en cómo he llegado hasta aquí, en lo "viejo" que me hago y en la cantidad de cosas que aún me quedan por hacer. Pienso en hoy y en ayer. Pienso en mañana, en nosotros, en mí, y en quienes han estado ahí a las duras y a las maduras. Pienso en cómo me ha ayudado mi círculo más próximo, gente que pase lo que pase ya forman parte de mí y que nunca, nunca jamás, volveré a dejar de lado. Reflexiono... reflexiono y pienso en cómo soy hoy, igual que antes, pero distinto... sin lugar a dudas, toda esta experiencia me ha cambiado, me ha hecho madurar y ver las cosas con otros ojos. He cambiado varios chips en mi cabeza.

La vida es corta, y lo único importante en ella es disfrutarla sin hacerle la puñeta a la gente. Disfrutarla con los tuyos. ¿Qué importa el orgullo herido?. Al final, lo importante es poder compartir las experiencias con quien quieres. Escribo y pienso... querría que cuando me llegue la hora, se me recuerde por mis actos... y quiero que esos actos sean de bondad, sabiduría y cariño. He cometido errores, he aprendido de ellos. He llorado y he reído. He elegido llegar hasta aquí, y seguir adelante; muchos de los capítulos del libro de mi vida están escritos por amigos, familiares y personas especiales; algunas se van, otras se quedan... y otras se van y resulta que vuelven.

Quiero hacer las cosas bien, quiero seguir sintiéndome en paz conmigo mismo. Quiero que quienes me rodean sean felices. No quiero, de ninguna manera, cometer más errores.

Aún queda tanto por aprender...

Nada es como es

Querido diario, me duele la cabeza y me siento física y mentalmente agotado. Un año completo de trabajo, estudios, investigación y demás problemas están pasándome factura. Definitivamente, necesito un descanso. Y... ahora llega la pregunta: ¿descansar para qué?, ¿para reponer fuerzas?; para eso me sobra una semana... no es descanso lo que necesito. Necesito fuerzas, necesito ganas... y no las encuentro.

Necesito fuerzas para seguir adelante con el sinfín de proyectos y problemas con los que lidio a diario, necesito ganas para levantarme cada mañana pensando que no estoy en una rueda; que mi mañana puede ser mejor. Necesito ilusión, ilusión por vivir... cada vez siento que tengo menos. Sin música, sin "ella"... me siento lejos de mí mismo, sin combustible ni energía para seguir adelante. Siento una tremenda pesadez en mi cabeza, soledad y cansancio en mi corazón. Definitivamente, necesito unas vacaciones. Pero no unas al uso, no unas de cualquier manera, no unas de descanso en casa y ver a los amigos... Necesito volver a sentirme vivo, volver a ver que la vida merece la pena, y que todavía queda alegría y felicidad, que la vida aún puede sorprenderme y hacerme sonreír.

El cuerpo me pide kilómetros. Kilómetros a su lado.

Tiempo

Despertar... y verme aquí

¿Cual será el final?