Электрические свойства сильно легированных азотом синтетических монокристаллов алмаза, выращенных при высоком давлении и температуре

Методом температурного градиента при высоком давлении и температуре (TG-HPHT) выращены три монокристалла алмаза из ростовых сред Co–Fe–C-N и Ni–Fe–C–N с концентрацией атомов замещения азота (C-центров) в диапазоне (0.7–1.35) $\cdot$ 10$^{20}$см$^{-3}$. Из двух из них изготовлены образцы для исследования электрических свойств методом эффекта Холла в геометрии Ван дер Пау. Исследованы зависимости удельного сопротивления и коэффициента Холла от температуры, посредством чего рассчитаны температурные зависимости концентрации свободных электронов и их холловской подвижности. Для образца с концентрацией C-центров $\sim$10$^{20}$см$^{-3}$ исследована температурная зависимость электропроводимости. При $T>$ 650 K наблюдаются линейные участки зависимостей $\ln(\sigma)$ от обратной температуры $1/T$, на основании которых определены энергии активации проводимости 1.5–1.64 эВ, более высокие, чем у исследованных ранее образцов с меньшей концентрацией азота, выращенных таким же методом. В образцах c концентрацией C-центров 0.7 $\cdot$ 10$^{20}$ и 1.35 $\cdot$ 10$^{20}$см$^{-3}$ зависимости $\ln(n)$ от $1/T$ линейны во всем исследованном температурном диапазоне, на их основании рассчитаны значения энергии ионизации доноров 1.32, 1.53 эВ и коэффициенты компенсации, равные $k$ = 25 и 45%, что значительно превышает величины для алмазов с меньшей концентрацией азота, исследованных ранее. Сделано предположение, что акцепторами являются атомы железа, комплексы атомов железа и азота в позиции замещения, комплексы атомов железа с вакансиями, как предсказано теоретически, а также аналогичные примесные центры на основе атомов никеля и кобальта.