报 告 人：刘晓兵
报告时间：2022年9月18日（周日）上午9:00
报告题目：极端条件下金刚石内部缺陷结构调整与物性研究
报告地点：物电学院重点实验室428会议室
主办单位：物理与电子工程学院、科学技术研究院
报告人简介：
刘晓兵，曲阜师范大学前沿交叉科学研究院副院长、物理工程学院博士生导师。2011年于吉林大学超硬材料国家重点实验室获博士学位。2012.02-2017.07年在美国西北大学从事博士后研究，长期从事极端条件凝聚态物理实验研究，主要成果发表在PNAS, Angew,Adv. Energy Mater., Adv. Funct. Mater., Phys. Rev. B等杂志期刊发表学术论文80余篇。现负责曲阜师范大学高压物理与材料科学研究团队，在高端功用性金刚石单晶、超硬多功能材料、柔性热电转换材料等领域，实现多项科研技术成果转化，获山东省优秀青年基金，山东省物理学会“杰出青年成果奖”。
报告摘要：
随着通信技术向着极高频、超大容量方向发展，金刚石被认为是本世纪最有潜力的宽带隙半导体材料之一，在军事通信、超级计算机、高精密探测、航空航天电子设备等领域具有巨大的应用前景。纯净的金刚石是良好的绝缘体，金刚石可以通过掺杂少量硼元素而形成p型半导体，但n型金刚石半导体的制备与内部硼浓度无损标定技术缺失目前仍是材料物理最富有挑战性的课题之一，严重地限制了金刚石在电学器件领域的重要应用。我们近期发现在金刚石单晶生长过程中，硼原子富集于{111}生长晶面，并倾向于与氧原子结合形成B-O复合缺陷。在高温高压条件下，通过调节金刚石晶体中B-O元素的比例，实现p型向n型电导转变，且具有极高的载流子浓度（~1021 cm-3）。我们通过第一性原理模拟发现，B3O与B4O是两种具有浅能级结构的潜在施主杂质，且B-O复合缺陷的形成能较低，因而在高温高压实验条件下最容易形成。这一结果为我们在金刚石结构中寻找新的浅能级施主提供了新的方向，并为金刚石材料走向电子器件应用市场提供了重要的技术储备。