JP4742736B2 - ダイヤモンドへのドーパント原子決定方法 - Google Patents
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Description
本発明は、低抵抗のｎ型或いはｐ型のダイヤモンドを作るための不純物ドーピングに関する。バンドギャップが大きく化学的に堅固で耐熱性に優れたダイヤモンドは半導体材料としての用途が見込まれる。半導体素子を作るには低抵抗のｐ型、ｎ型が作製されなければならない。ｐ型のダイヤモンドはホウ素をドープすることによって作られる。ホウ素ドープにも難しい点があって低抵抗のｐ型を作るのは今なお難しい。さらに困難であるのはｎ型のダイヤモンドを作ることである。ダイヤモンドは炭素原子の結晶構造からなるが炭素原子は実効的な直径が小さいのでドーパントがうまく入らない。低抵抗のｎ型のダイヤモンドを作るために盛んに研究がなされているが未だに満足できるような低抵抗のｎ型ダイヤモンドは得られていない。ダイヤモンドの格子定数が小さくて他の元素の原子半径と適合しにくいという問題がある。ＢＣＣ構造とした場合、格子定数は、ホウ素Ｂ＝０．２３０ｎｍ、窒素Ｎ＝０．２３８ｎｍ、酸素Ｏ＝０．２４２ｎｍ、硫黄Ｓ＝０．３１０ｎｍ程度でホウ素、窒素は炭素と同じ程度であるが、酸素、硫黄などは大きい実効半径を持っている。ダイヤモンドのｎ型は現在注目を集めている分野である。様々な研究がなされており関連する文献も多い。
Ｓ．Ａ．Ｋａｊｉｈａｒａ、Ａ．Ａｎｔｏｎｅｌｌｉ、ａｎｄ Ｊ．Ｂｅｒｎｈｏｌｃ、"Ｎｉｔｒｏｇｅｎ ａｎｄ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ ｎ−ｔｙｐｅ ｄｏｐａｎｔｓ ｉｎ ｄｉａｍｏｎｄ、"Ｐｈｙｓ．Ｒｅｖ．Ｌｅｔｔ．Ｖｏｌ．６６、２０１０−２０１３（１９９１）
Ｖ．Ｌ．Ｍｏｒｕｚｚｉ、＆ Ｃ．Ｂ．Ｓｏｍｍｅｒｓ、Ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ Ｏｒｄｅｒｅｄ Ａｌｌｏｙｓ：Ａ Ｈａｎｄｂｏｏｋ：Ｔｈｅ Ｅｌｅｍｅｎｔｓ ａｎｄ Ｔｈｅｉｒ ３ｄ／３ｄ ａｎｄ ４ｄ／４ｄ Ａｌｌｏｙｓ"Ｗｏｒｌｄ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ
Ｒ．Ｋａｌｉｓｈ、ａｎｄ Ｃ．Ｕｚａｎ−Ｓａｇｕｙ、Ｒ．Ｗａｌｋｅｒ ａｎｄ Ｓ．Ｐｒａｗｅｒ、"Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ ａｃｔｉｖｅ ｓｕｌｆｕｒ−ｄｅｆｅｃｔ ｃｏｍｐｌｅｘｅｓ ｉｎ ｓｕｌｆｕｒ ｉｍｐｌａｎｔｅｄ ｄｉａｍｏｎｄ"、Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｖｏｌ．９４、Ｎｏ．６、ｐ３９２３（２００３）
非特許文献１はダイヤモンド中の窒素の構造と準位を計算している。本発明の着想に直接の関係はないが、ダイヤモンドの窒素Ｎドーピングに付いて重要な論文であるので引用した。
非特許文献２はダイヤモンドとは直接に関係はない。多くの元素についてｂｃｃ（体心立方）となったとき、ｆｃｃ（面心立方）となったときの、格子定数とバンド構造を計算している。ある元素の原子半径というものは周囲の元素や構造によって異なるので比較が難しい。しかしこの文献は原子半径の大きさを評価する１つの指標を与えるのでここに挙げた。
特許文献１はホウ素（Ｂ）と窒素（Ｎ）のコドーピングによってダイヤモンドのｐ型化を行うという提案をしている。ホウ素がなかなか入らないので窒素と共に入れてホウ素を安定にダイヤモンド構造の中へ入れる。２つの電子数の相反する元素を同時にドープするのでコドーピング（ｃｏｄｏｐｉｎｇ）という。ダイヤモンドのコドーピングについてはたくさんの提案がなされている。
特許文献２は、窒素（Ｎ）に対してその０．１％〜５０％の燐（Ｐ）又は硫黄（Ｓ）を与えるコドーピングによってダイヤモンドのｎ型化を企図している。特にＰ、ＳのＮに対する比率を５〜１０％にしたときに最も良い結果を得たと述べている。
特許文献３はホウ素（Ｂ）と窒素（Ｎ）のコドーピングによってダイヤモンドのｎ型化を行っている。
特許文献４はホウ素（Ｂ）と窒素（Ｎ）のコドーピングによってダイヤモンドのｎ型化を行っている。
特許文献５は、５族−Ｈ−５族のようなコドーピングによってダイヤモンドのｎ型化を提案している。
特許文献６はサーファクタントエピタキシー技術を用いて、ドナー・アクセプタ・ドナーの３量体を形成し、ダイヤモンドのｎ型化を行っている。
特許文献７はホウ素Ｂと窒素Ｎのコドーピングによってダイヤモンドのｐ型化を提案している。
非特許文献３はダイヤモンドに硫黄をイオン注入でドープしたが、ｎ型伝導性はアニール前にしか現れず、アニールしてしまうとｎ型伝導性が消滅する。硫黄単独ドープではダイヤモンドはｎ型にならないという結論を導いている。
ダイヤモンドのｎ型ドーパントとして真っ先に思い浮かぶのは窒素（Ｎ）である。炭素は４族であり窒素は５族だから炭素を置換することができれば電子を１つ供出するドナーとなることができよう。しかも窒素は原子半径が小さくて炭素を置換することができるはずである。しかし窒素は深いドナー準位を作り低抵抗のｎ型にならない。ダイヤモンドの中に置換型不純物として入った窒素原子は、ヤーンテラー効果によって歪んだ位置に落ち着く。周囲の３つの炭素とアンモニアに似た結合を形成する。
そのために窒素に起因するドーパント準位の主たる成分は相手を失った炭素原子のダングリングボンドとなる。このダングリングボンドはドーパント準位をバンドギャップの中心に引きずり込んでしまう。つまり深いドナーを形成する。このドナー準位は、非特許文献１によると１．７ｅＶだということである。そのような深いドナーはキャリヤ（電子）を伝導帯へ出さないので低抵抗のｎ型にならない。浅いドナーを形成するようにしなければならない。
窒素の他に、ｎ型ドーパントになるのは、燐Ｐや砒素Ａｓがある。これらは５族であるので候補になる。しかしこれらの原子半径は大きくて小さい炭素原子を置換することが難しい。
例えばダイヤモンドを構成する炭素原子が局所的にＢＣＣ立方）になったとすると、格子定数は０．２３４ｎｍとなる。それに対して燐がＢＣＣ構造を形成したとするとその格子定数は０．３０３ｎｍとなる。格子定数が直ちに原子の大きさを表現するのではないが燐が大きすぎて炭素の中へ容易に入って行かないことが分かる。その他の原子がＢＣＣ格子を形成した場合の格子定数は、Ｂ＝０．２３０ｎｍ、Ｎ＝０．２３８ｎｍ、Ｏ＝０．２４２ｎｍ、Ｓ＝０．３１０ｎｍである。燐や砒素は炭素に比べて原子半径が大きくて入りにくい。例え燐Ｐがドーピングできたとしてもその活性化エネルギーは０．６７ｅＶと言われている。燐は禁制帯の中に深い準位を形成することになる。とても浅いドナー準位とは言えない。熱運動（０．０２５ｅＶ程度）で励起される程度の浅い準位だとすると０．０１ｅＶ程度であるのが望ましい。
そのようなドーピングの困難に対して、特許文献１、３、４、７はホウ素と窒素のコドーピングによってｐ型ダイヤモンドやｎ型ダイヤモンドを作るという手法を提案している。しかしダイヤモンドにＢとＮとが同時に加わると相分離し易い。つまりダイヤモンドにＢＮが混合したのと良く似たことになりドーピングによって余剰のキャリヤが発生しない。
特許文献２は、窒素Ｎに対して、Ｐ又はＳを加えることによって１ｅＶの深さのドナーレベルを形成したと述べている。しかし１ｅＶではまだ深すぎるのであって自由キャリヤとならない。
特許文献５は５族−Ｈ−５族のような複雑なコドーピングを提案している。電子数からこの場合Ｈは置換型というよりはむしろ侵入型である。隣り合う２つの炭素原子を同時に５族原子が置換し、５族原子の間に水素Ｈが入ったというような構造である。生成エネルギーが大きいのでそのような構造はなかなか実現できない。プロセス条件を余程うまく選ばなければそれは不可能である。
特許文献６はサーファクタントエピタキシ−技術を用いた方法を提案している。サーファクタントというのは、薄膜成長の過程で、表面の原子とその直下の原子が入れ替わる現象である。元々結合の固いダイヤモンドがサーファクタントを起こす可能性は低い。余程条件をうまく選ばないとサーファクタントは起こらず、所望の結果を得ることはできない。
そのようにダイヤモンドのｎ型、ｐ型ドーピングは様々のものが提案されているが何れも未だに満足な結果を得ていない。低抵抗のｎ型、ｐ型ダイヤモンドを作るにはまだまだ工夫が必要となる。
本発明は互いに結合した５つの炭素原子を除去し、その代わりに価電子数の合計が±１つ異なる非炭素原子を含む４つの原子を同じ場所へ入れるようにしてｎ型又はｐ型のダイヤモンドを作製する。つまり価電子数の合計は２１になる４つの原子によって隣接する5つの炭素原子を置換することによってｎ型ダイヤモンドとする。価電子数の合計が１９になる４つの原子によって隣接する５つの炭素原子を置換することによってｐ型ダイヤモンドとするのである。
炭素原子の価電子数は４であるから除去した５つの炭素原子の合計の価電子数は２０である。代わりに入れる４つの原子の合計の価電子数を２１或いは１９とする。合計の価電子数が２１の場合は元の価電子数２０より１つ多いので電子が余分となりｎ型となる。合計の価電子数が１９の場合は元の価電子数２０より１つ少ないので正孔ができてｐ型となる。５つの炭素を除去して４つの異なる原子を同じ場所に入れるので１つ分の原子が減り大きい原子であっても同じ空間へ入れることができる。コドーピングは２種類のドーパントを入れるのが通常であるが、本発明はその概念を拡張して原子４つのコドーピングということもできる。しかし元の炭素原子数５と同一でなく１つ少ない。だから通常のコドーピングとは少し異なる。
原子の数が1つへるので大きいドーパントをダイヤモンド格子の仲へ無理なく含ませることができる。原子数を一つ減らしながらｎ型あるいはｐ型キャリヤを1つ発生させて、ｎ型、ｐ型ダイヤモンドとするところが本発明の骨子である。
原子の数が1つへるので大きいドーパントをダイヤモンド格子の仲へ無理なく含ませることができる。原子数を一つ減らしながらｎ型あるいはｐ型キャリヤを1つ発生させて、ｎ型、ｐ型ダイヤモンドとするところが本発明の骨子である。
初めに価電子数という概念について述べる。これは最外殻電子数ということである。最外殻がｍ殻だとすると、ｍｓ電子、ｍｐ電子、ｍｄ電子、ｍｆ電子の数の合計である。典型元素の場合は族の番号と一致する。遷移金属元素の場合はすこし難しいが1族、２族の場合は族番号と大体一致する。価電子数は１〜７まである。８つの電子で閉殻をなすので価電子数が８というのは０と同じでありそれは考えない。不活性ガスがそれにあたるがこれは結合しにくくドーパントになりにくい。だから本発明をなすにあたって必要な原子の価電子数は1〜７に限られる。具体例を挙げる。
価電子数が７の原子としてはフッ素（Ｆ）、塩素（Ｃｌ）、臭素（Ｂｒ）、沃素（Ｉ）などがある。ＶＩＩａ族の原子である。
価電子数が６の原子としては酸素（Ｏ）、硫黄（Ｓ）、セレン（Ｓｅ）、テルル（Ｔｅ）などがある。ＶＩa族の原子である。
価電子数が５の原子としては窒素（Ｎ）、燐（Ｐ）、砒素（Ａｓ）、アンチモン（Ｓｂ）、ビスマス（Ｂｉ）どがある。Ｖａ族の原子である。
価電子数が４の原子としては炭素（Ｃ）、シリコン（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、錫（Ｓｎ）、鉛（Ｐｂ）などがある。ＩＶａ族の原子である。
価電子数が３の原子としてはホウ素（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、インジウム（Ｉｎ）、ガリウム（Ｇａ）、タリウム（Ｔｌ）などがある。ＩＩＩａ族の原子である。
価電子数が２の原子としてはベリリウム（Ｂｅ）、マグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、バリウム（Ｂａ）などＩＩａ族の原子がある。その他に亜鉛（Ｚｎ）、カドミウム（Ｃｄ）、水銀（Ｈｇ）などＩＩｂの原子がある。
価電子数が１の原子としてはリチウム（Ｌｉ）、ナトリウム（Ｎａ）、カリウム（Ｋ）、ルビジウム（Ｒｂ）、セシウム（Ｃｓ）などＩａ族の原子がある。その他に銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）などＩｂ族の原子がある。
それら以外にもその価電子数を与える原子は存在するが希少であったり危険であったりし非実用的で入手しにくいので挙げていない。
置換する４つの原子の価電子数をＵ、Ｖ、Ｗ、Ｘとすると
（ｎ型の場合） Ｕ＋Ｖ＋Ｗ＋Ｘ＝２１ （１）
（ｐ型の場合） Ｕ＋Ｖ＋Ｗ＋Ｘ＝１９ （２）
とする。
（ｎ型の場合） Ｕ＋Ｖ＋Ｗ＋Ｘ＝２１ （１）
（ｐ型の場合） Ｕ＋Ｖ＋Ｗ＋Ｘ＝１９ （２）
とする。
そのような４つの原子の組み合わせはたくさんある。４つの組原子に含まれる価電子数が１、２、３、４、５、６、７の原子の数をそれぞれａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇとする。これは０、１、２、３のいずれかの値をとる。４つ組み原子を構成するのだから合計は４である。
（ｎ型の場合）ｎ型の場合価電子数の合計は２１なのでつぎの式がなりたつ。
ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＋ｆ＋ｇ＝４ （３）
ａ＋２ｂ＋３ｃ＋４ｄ＋５ｅ＋６ｆ＋７ｇ＝２１ （４）
（３）式に５を掛けて（４）を引くと、
−４ａ−３ｂ−２ｃ−ｄ＋ｆ＋２ｇ＝１ （５）
ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＋ｆ＋ｇ＝４ （３）
ａ＋２ｂ＋３ｃ＋４ｄ＋５ｅ＋６ｆ＋７ｇ＝２１ （４）
（３）式に５を掛けて（４）を引くと、
−４ａ−３ｂ−２ｃ−ｄ＋ｆ＋２ｇ＝１ （５）
（５）式について考える。（５）式にはｅが出てこないが実際にこの式において重要なのはｅである。ｅは式からはみ出ており式を成り立たせるほかの値の合計が３以下の場合、合計が４になるように決めることができる。つまり（５）は考慮すべき変数を１つ減らしているのである。
ａは０と１が可能である。ａ＝１の場合、（５）を満たすものは、ｆ＝１、ｇ＝２しかない。つまりａ＝１、ｆ＝１、ｇ＝２が１つの解（解１）を与える。他は０である。
ａが０の場合を考える。その場合ｂについては０と１が可能である。２は不可能である。ｂ＝１のときはｆ＋２ｇ＝４＋２ｃ＋ｄとなるので、ｅ＝１、ｇ＝２（他は０）は解（解２）である。ｆ＝２、ｇ＝１（他は０）も解（解３）である。ｂ＝１の場合それ以外の解は存在しない。
ａ＝０、ｂ＝０の場合を考える。ｃは０、１が可能である。ｃ＝２は（５）を満たさず不可能である。
ｃ＝１とすると、ｆ＋２ｇ＝３＋ｄとなるので、ｆ＝０、ｇ＝２、ｄ＝１（他は０）という解（解４）がある。ｅ＝１、ｆ＝１、ｇ＝１（他は０）という解（解５）がある。ｄ＝０、ｆ＝３、ｇ＝０も解（解６）である。
ａ＝０、ｂ＝０、ｃ＝０の場合を考える。ｆ＋２ｇ＝１＋ｄとなる。ｇは０、１が可能である。
ｇ＝１ならば、ｆ＋１＝ｄとなる。ｄ＝２、ｅ＝０、ｆ＝１は一つの解（解７）である。ｄ＝１、ｅ＝２、ｆ＝０も１つの解（解８）である。
ｇ＝０ならば、ｆ＝１＋ｄとなるわけである。ｄ＝１、ｅ＝１、ｆ＝２が解の１（解９）つである。ｄ＝０、ｅ＝３、ｆ＝１も解（解１０）である
。
そのように１０組の解が存在する。それ以外に解はない。（ａｂｃｄｅｆｇ）を行ベクトルとするベクトルで表すとつぎのようになる。
そのように１０組の解が存在する。それ以外に解はない。（ａｂｃｄｅｆｇ）を行ベクトルとするベクトルで表すとつぎのようになる。
（ａｂｃｄｅｆｇ）
解１（１００００１２）
解２（０１００１０２）
解３（０１０００２１）
解４（００１１００２）
解５（００１０１１１）
解６（００１００３０）
解７（０００２０１１）
解８（０００１２０１）
解９（０００１１２０）
解１０（００００３１０）
解１（１００００１２）
解２（０１００１０２）
解３（０１０００２１）
解４（００１１００２）
解５（００１０１１１）
解６（００１００３０）
解７（０００２０１１）
解８（０００１２０１）
解９（０００１１２０）
解１０（００００３１０）
これを価電子数の原子４つで表現しよう。価電子数が１、２、３、４、５、６、７の原子をＩ、ＩＩ、ＩＩＩ、ＩＶ、Ｖ、ＶＩ、ＶＩＩと書く。解ベクトルの横に、原子の価電子数の組み合わせを示す。
（ａｂｃｄｅｆｇ） Ｕ Ｖ Ｗ Ｘ
解１（１００００１２） Ｉ ＶＩ ＶＩＩ ＶＩＩ
解２（０１００１０２） ＩＩ Ｖ ＶＩＩ ＶＩＩ
解３（０１０００２１） ＩＩ ＶＩ ＶＩ ＶＩＩ
解４（００１１００２） ＩＩＩ ＩＶ ＶＩＩ ＶＩＩ
解５（００１０１１１） ＩＩＩ Ｖ ＶＩ ＶＩＩ
解６（００１００３０） ＩＩＩ ＶＩ ＶＩ ＶＩ
解７（０００２０１１） ＩＶ ＩＶ ＶＩ ＶＩＩ
解８（０００１２０１） ＩＶ Ｖ Ｖ ＶＩＩ
解９（０００１１２０） ＩＶ Ｖ ＶＩ ＶＩ
解１０（００００３１０） Ｖ Ｖ Ｖ ＶＩ
解１（１００００１２） Ｉ ＶＩ ＶＩＩ ＶＩＩ
解２（０１００１０２） ＩＩ Ｖ ＶＩＩ ＶＩＩ
解３（０１０００２１） ＩＩ ＶＩ ＶＩ ＶＩＩ
解４（００１１００２） ＩＩＩ ＩＶ ＶＩＩ ＶＩＩ
解５（００１０１１１） ＩＩＩ Ｖ ＶＩ ＶＩＩ
解６（００１００３０） ＩＩＩ ＶＩ ＶＩ ＶＩ
解７（０００２０１１） ＩＶ ＩＶ ＶＩ ＶＩＩ
解８（０００１２０１） ＩＶ Ｖ Ｖ ＶＩＩ
解９（０００１１２０） ＩＶ Ｖ ＶＩ ＶＩ
解１０（００００３１０） Ｖ Ｖ Ｖ ＶＩ
これはさまざまの元素の組み合わせを含むことができる。Ｉ族元素は、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕの８種類ある。ＩＩ族元素はＢｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｈｇの８種類ある。ＩＩＩ族元素はＢ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｔｌの５種類がある。ＩＶ族元素はＣ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂの５種類ある。Ｖ族元素はＮ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉの５種類のものがある。ＶＩ族元素はＯ、Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅの４種類がある。ＶＩＩ族元素はＦ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉの４種類ある。解１〜解１０までの組み合わせの数はつぎのようになる。
（ａｂｃｄｅｆｇ）
（８８５５５４４）
解１（１００００１２） ８×４×（４×５／２）＝３２０
解２（０１００１０２） ８×５×（４×５／２）＝４００
解３（０１０００２１） ８×（４×５／２）×４＝３２０
解４（００１１００２） ５×５×（４×５／２）＝２５０
解５（００１０１１１） ５×５×４×４＝４００
解６（００１００３０） ５×（６×５×４）／６＝１００
解７（０００２０１１） （（５×６）／２）×４×４＝２４０
解８（０００１２０１） ５×（５×６）／２）×４＝３００
解９（０００１１２０） ５×５×（（５×４）／２）＝２５０
解１０（００００３１０） （７×６×５）／６）×４＝１４０
合計２７２０通りの四原子組み合わせがありうる。
（８８５５５４４）
解１（１００００１２） ８×４×（４×５／２）＝３２０
解２（０１００１０２） ８×５×（４×５／２）＝４００
解３（０１０００２１） ８×（４×５／２）×４＝３２０
解４（００１１００２） ５×５×（４×５／２）＝２５０
解５（００１０１１１） ５×５×４×４＝４００
解６（００１００３０） ５×（６×５×４）／６＝１００
解７（０００２０１１） （（５×６）／２）×４×４＝２４０
解８（０００１２０１） ５×（５×６）／２）×４＝３００
解９（０００１１２０） ５×５×（（５×４）／２）＝２５０
解１０（００００３１０） （７×６×５）／６）×４＝１４０
合計２７２０通りの四原子組み合わせがありうる。
（ｐ型の場合）ｐ型の場合価電子数の合計は１９なのでつぎの式がなりたつ。
ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＋ｆ＋ｇ＝４ （６）
ａ＋２ｂ＋３ｃ＋４ｄ＋５ｅ＋６ｆ＋７ｇ＝１９ （７）
（７）式に５を掛けて（６）を引くと、
−４ａ−３ｂ−２ｃ−ｄ＋ｆ＋２ｇ＝−１ （８）
ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＋ｆ＋ｇ＝４ （６）
ａ＋２ｂ＋３ｃ＋４ｄ＋５ｅ＋６ｆ＋７ｇ＝１９ （７）
（７）式に５を掛けて（６）を引くと、
−４ａ−３ｂ−２ｃ−ｄ＋ｆ＋２ｇ＝−１ （８）
（８）について考える。
ａは０と１が可能である。ａ＝１の場合、（８）満たすものはいくつかある。ｆ＋２ｇ＝３＋３ｂ＋２ｃ＋ｄである。ａ＝１、ｄ＝１、ｇ＝２（他は０）は解である（解１１）。ａ＝１、ｅ＝１、ｆ＝１、ｇ＝１も解である（解１２）。ａ＝１、ｆ＝２、ｇ＝１（他は０）も解である（解１３）。
ａは０と１が可能である。ａ＝１の場合、（８）満たすものはいくつかある。ｆ＋２ｇ＝３＋３ｂ＋２ｃ＋ｄである。ａ＝１、ｄ＝１、ｇ＝２（他は０）は解である（解１１）。ａ＝１、ｅ＝１、ｆ＝１、ｇ＝１も解である（解１２）。ａ＝１、ｆ＝２、ｇ＝１（他は０）も解である（解１３）。
ａが０の場合を考える。ｆ＋２ｇ＋１＝３ｂ＋２ｃ＋ｄ。その場合ｂについては０と１が可能である。２は不可能であるｆ＋２ｇ＝３＋３ｂ＋２ｃ＋ｄである。ｂ＝１のときはｆ＋２ｇ＝２＋２ｃ＋ｄとなる。ｇは２、１、０が可能である。
ｂ＝１、ｇ＝２の時は、ｆ＋２＝２ｃ＋ｄとなるので、ｃ＝１（他は０）は解（解１４）である。ｂ＝１、ｇ＝１の場合、ｆ＝２ｃ＋ｄとなる。ｄ＝１、ｆ＝１（他は０）は解（解１５）である。ｅ＝２も解（解１６）である。ｂ＝１、ｇ＝１の場合それ以外の解は存在しない。
ｂ＝１、ｇ＝０の場合を考える。ｆ＝２＋２ｃ＋ｄである。ｅ＝１、ｆ＝２（その他は０）は解（解１７）である。
ａ＝０、ｂ＝０の場合を考える。ｆ＋２ｇ＋１＝２ｃ＋ｄである。ｃは０、１、２が可能である。
ｃ＝２とすると、ｆ＋２ｇ＝３＋ｄとなる。ｆ＝１、ｇ＝１（他は０）という解（解１８）がある。ａ＝０、ｂ＝０、ｃ＝２のときそれ以外に解はない。
ｃ＝２とすると、ｆ＋２ｇ＝３＋ｄとなる。ｆ＝１、ｇ＝１（他は０）という解（解１８）がある。ａ＝０、ｂ＝０、ｃ＝２のときそれ以外に解はない。
ｃ＝１とすると、ｆ＋２ｇ＝１＋ｄとなる。ｄ＝１、ｅ＝１、ｇ＝１（他は０）という解（解１９）がある。ｄ＝１、ｆ＝２（他は０）という解（解２０）がある。ｅ＝２、ｆ＝１（他は０）という解（解２１）がある。ｃ＝１の場合それら以外に解はない。
ｃ＝０とすると、ｆ＋２ｇ＋１＝ｄである。ｇ＝１、ｄ＝３（他は０）は解である（解２２）。ｄ＝２、ｅ＝１、ｆ＝１（他は０）は解（解２３）である。ｄ＝１、ｅ＝３は解（解２４）である。
そのように１４組の解（解１１〜解２４）が存在する。それ以外に解はない。（ａｂｃｄｅｆｇ）を行ベクトルとするベクトルで表すとつぎのようになる。
そのように１４組の解（解１１〜解２４）が存在する。それ以外に解はない。（ａｂｃｄｅｆｇ）を行ベクトルとするベクトルで表すとつぎのようになる。
（ａｂｃｄｅｆｇ）
解１１（１００１００２）
解１２（１０００１１１）
解１３（１００００３０）
解１４（０１１０００２）
解１５（０１０１０１１）
解１６（０１００２０１）
解１７（０１００１２０）
解１８（００２００１１）
解１９（００１１１０１）
解２０（００１１０２０）
解２１（００１０２１０）
解２２（０００３００１）
解２３（０００２１１０）
解２４（０００１３００）
解１１（１００１００２）
解１２（１０００１１１）
解１３（１００００３０）
解１４（０１１０００２）
解１５（０１０１０１１）
解１６（０１００２０１）
解１７（０１００１２０）
解１８（００２００１１）
解１９（００１１１０１）
解２０（００１１０２０）
解２１（００１０２１０）
解２２（０００３００１）
解２３（０００２１１０）
解２４（０００１３００）
これを価電子数の原子４つで表現する。価電子数が１、２、３、４、５、６、７のものをＩ、ＩＩ、ＩＩＩ、ＩＶ、Ｖ、ＶＩ、ＶＩＩで表現する。解ベクトルの横に、原子の価電子数の組み合わせを示す。
（ａｂｃｄｅｆｇ） Ｕ Ｖ Ｗ Ｘ
解１１（１００１００２） Ｉ ＩＶ ＶＩＩ ＶＩＩ
解１２（１０００１１１） Ｉ Ｖ ＶＩ ＶＩＩ
解１３（１００００３０） Ｉ ＶＩ ＶＩ ＶＩ
解１４（０１１０００２） ＩＩ ＩＩＩ ＶＩＩ ＶＩＩ
解１５（０１０１０１１） ＩＩ ＩＶ ＶＩ ＶＩＩ
解１６（０１００２０１） ＩＩ Ｖ Ｖ ＶＩＩ
解１７（０１００１２０） ＩＩ Ｖ ＶＩ ＶＩ
解１８（００２００１１） ＩＩＩ ＩＩＩ ＶＩ ＶＩＩ
解１９（００１１１０１） ＩＩＩ ＩＶ Ｖ ＶＩＩ
解２０（００１１０２０） ＩＩＩ ＩＶ ＶＩ ＶＩ
解２１（００１０２１０） ＩＩＩ Ｖ Ｖ ＶＩ
解２２（０００３００１） ＩＶ ＩＶ ＩＶ ＶＩＩ
解２３（０００２１１０） ＩＶ ＩＶ Ｖ ＶＩ
解２４（０００１３００） ＩＶ Ｖ Ｖ Ｖ
解１１（１００１００２） Ｉ ＩＶ ＶＩＩ ＶＩＩ
解１２（１０００１１１） Ｉ Ｖ ＶＩ ＶＩＩ
解１３（１００００３０） Ｉ ＶＩ ＶＩ ＶＩ
解１４（０１１０００２） ＩＩ ＩＩＩ ＶＩＩ ＶＩＩ
解１５（０１０１０１１） ＩＩ ＩＶ ＶＩ ＶＩＩ
解１６（０１００２０１） ＩＩ Ｖ Ｖ ＶＩＩ
解１７（０１００１２０） ＩＩ Ｖ ＶＩ ＶＩ
解１８（００２００１１） ＩＩＩ ＩＩＩ ＶＩ ＶＩＩ
解１９（００１１１０１） ＩＩＩ ＩＶ Ｖ ＶＩＩ
解２０（００１１０２０） ＩＩＩ ＩＶ ＶＩ ＶＩ
解２１（００１０２１０） ＩＩＩ Ｖ Ｖ ＶＩ
解２２（０００３００１） ＩＶ ＩＶ ＩＶ ＶＩＩ
解２３（０００２１１０） ＩＶ ＩＶ Ｖ ＶＩ
解２４（０００１３００） ＩＶ Ｖ Ｖ Ｖ
これらの解はさまざまの元素の組み合わせを含むことができる。Ｉ族元素は、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕの８種類ある。ＩＩ族元素はＢｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｈｇの８種類ある。ＩＩＩ族元素はＢ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｔｌの５種類がある。ＩＶ族元素はＣ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂの５種類ある。Ｖ族元素はＮ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉの５種類のものがある。ＶＩ族元素はＯ、Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅの４種類がある。ＶＩＩ族元素はＦ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉの４種類ある。解１１〜解２４までの組み合わせの数はつぎのようになる。
（ａｂｃｄｅｆｇ）
（８８５５５４４）
解１１（１００１００２） ８×５×４×５／２＝４００
解１２（１０００１１１） ８×５×４×４＝６４０
解１３（１００００３０） ８×６×５×４／６＝１６０
解１４（０１１０００２） ８×５×４×５／２＝４００
解１５（０１０１０１１） ８×５×４×４＝６４０
解１６（０１００２０１） ８×（５×６／２）×４＝４８０
解１７（０１００１２０） ８×５×４×５／２＝４００
解１８（００２００１１） （６×５／２）×４×４＝２４０
解１９（００１１１０１） ５×５×５×４＝５００
解２０（００１１０２０） ５×５×４×５／２＝２５０
解２１（００１０２１０） ５×（５×６／２）×４＝３００
解２２（０００３００１） （５×６×７／６）×４＝１４０
解２３（０００２１１０） （５×６／２）×５×４＝３００
解２４（０００１３００） ５×５×６×７／６＝１７５
合計５０２５通りの４原子組み合わせがありうる。
（８８５５５４４）
解１１（１００１００２） ８×５×４×５／２＝４００
解１２（１０００１１１） ８×５×４×４＝６４０
解１３（１００００３０） ８×６×５×４／６＝１６０
解１４（０１１０００２） ８×５×４×５／２＝４００
解１５（０１０１０１１） ８×５×４×４＝６４０
解１６（０１００２０１） ８×（５×６／２）×４＝４８０
解１７（０１００１２０） ８×５×４×５／２＝４００
解１８（００２００１１） （６×５／２）×４×４＝２４０
解１９（００１１１０１） ５×５×５×４＝５００
解２０（００１１０２０） ５×５×４×５／２＝２５０
解２１（００１０２１０） ５×（５×６／２）×４＝３００
解２２（０００３００１） （５×６×７／６）×４＝１４０
解２３（０００２１１０） （５×６／２）×５×４＝３００
解２４（０００１３００） ５×５×６×７／６＝１７５
合計５０２５通りの４原子組み合わせがありうる。
ｎ型は２７２０通り、ｐ型は５０２５通りの組み合わせのあることが分った。この組み合わせ全部を具体的に挙げることはできない。
しかしこれら全部を実際に使うのではなく、おのずから使い易い組み合わせというものがある。重要な組み合わせについてのべる。
ｎ型の場合の組み合わせとして重要なものとしてつぎのようなものがある。
しかしこれら全部を実際に使うのではなく、おのずから使い易い組み合わせというものがある。重要な組み合わせについてのべる。
ｎ型の場合の組み合わせとして重要なものとしてつぎのようなものがある。
解１（１００００１２）
Ｎ１ Ｌｉ＋Ｏ＋Ｆ＋Ｆ （図１）
Ｎ２ Ｃｕ＋Ｏ＋Ｆ＋Ｆ （図２）
Ｎ１ Ｌｉ＋Ｏ＋Ｆ＋Ｆ （図１）
Ｎ２ Ｃｕ＋Ｏ＋Ｆ＋Ｆ （図２）
解２（０１００１０２）
Ｎ３ Ｂｅ＋Ｎ＋Ｆ＋Ｆ （図３）
Ｎ４ Ｂｅ＋Ｎ＋Ｆ＋Ｃｌ （図４）
Ｎ５ Ｂｅ＋Ｎ＋Ｆ＋Ｂｒ （図５）
Ｎ６ Ｂｅ＋Ｐ＋Ｆ＋Ｆｓ （図６）
Ｎ３ Ｂｅ＋Ｎ＋Ｆ＋Ｆ （図３）
Ｎ４ Ｂｅ＋Ｎ＋Ｆ＋Ｃｌ （図４）
Ｎ５ Ｂｅ＋Ｎ＋Ｆ＋Ｂｒ （図５）
Ｎ６ Ｂｅ＋Ｐ＋Ｆ＋Ｆｓ （図６）
解３（０１０００２１）
Ｎ７ Ｂｅ＋Ｏ＋Ｏ＋Ｆ （図７）
Ｎ８ Ｂｅ＋Ｏ＋Ｏ＋Ｃｌ （図８）
Ｎ９ Ｂｅ＋Ｏ＋Ｏ＋Ｂｒ （図９）
Ｎ１０ Ｂｅ＋Ｏ＋Ｓ＋Ｆ （図１０）
Ｎ７ Ｂｅ＋Ｏ＋Ｏ＋Ｆ （図７）
Ｎ８ Ｂｅ＋Ｏ＋Ｏ＋Ｃｌ （図８）
Ｎ９ Ｂｅ＋Ｏ＋Ｏ＋Ｂｒ （図９）
Ｎ１０ Ｂｅ＋Ｏ＋Ｓ＋Ｆ （図１０）
解４（００１１００２）
Ｎ１１ Ｂ＋Ｃ＋Ｆ＋Ｆ （図１１）
Ｎ１２ Ｂ＋Ｃ＋Ｆ＋Ｃｌ （図１２）
Ｎ１３ Ｂ＋Ｃ＋Ｆ＋Ｂｒ （図１３）
Ｎ１４ Ｂ＋Ｃ＋Ｃｌ＋Ｃｌ （図１４）
Ｎ１５ Ｂ＋Ｓｉ＋Ｆ＋Ｆ （図１５）
Ｎ１６ Ａｌ＋Ｃ＋Ｆ＋Ｆ （図１６）
Ｎ１１ Ｂ＋Ｃ＋Ｆ＋Ｆ （図１１）
Ｎ１２ Ｂ＋Ｃ＋Ｆ＋Ｃｌ （図１２）
Ｎ１３ Ｂ＋Ｃ＋Ｆ＋Ｂｒ （図１３）
Ｎ１４ Ｂ＋Ｃ＋Ｃｌ＋Ｃｌ （図１４）
Ｎ１５ Ｂ＋Ｓｉ＋Ｆ＋Ｆ （図１５）
Ｎ１６ Ａｌ＋Ｃ＋Ｆ＋Ｆ （図１６）
解５（００１０１１１）
Ｎ１７ Ｂ＋Ｎ＋Ｏ＋Ｆ （図１７）
Ｎ１８ Ｂ＋Ｎ＋Ｏ＋Ｃｌ （図１８）
Ｎ１９ Ｂ＋Ｎ＋Ｏ＋Ｂｒ （図１９）
Ｎ２０ Ｂ＋Ｎ＋Ｓ＋Ｆ （図２０）
Ｎ２１ Ｂ＋Ｎ＋Ｓ＋Ｃｌ （図２１）
Ｎ２２ Ｂ＋Ｎ＋Ｓｅ＋Ｆ （図２２）
Ｎ２３ Ｂ＋Ｐ＋Ｏ＋Ｆ （図２３）
Ｎ２４ Ａｌ＋Ｎ＋Ｏ＋Ｆ （図２４）
Ｎ１７ Ｂ＋Ｎ＋Ｏ＋Ｆ （図１７）
Ｎ１８ Ｂ＋Ｎ＋Ｏ＋Ｃｌ （図１８）
Ｎ１９ Ｂ＋Ｎ＋Ｏ＋Ｂｒ （図１９）
Ｎ２０ Ｂ＋Ｎ＋Ｓ＋Ｆ （図２０）
Ｎ２１ Ｂ＋Ｎ＋Ｓ＋Ｃｌ （図２１）
Ｎ２２ Ｂ＋Ｎ＋Ｓｅ＋Ｆ （図２２）
Ｎ２３ Ｂ＋Ｐ＋Ｏ＋Ｆ （図２３）
Ｎ２４ Ａｌ＋Ｎ＋Ｏ＋Ｆ （図２４）
解６（００１００３０）
Ｎ２５ Ｂ＋Ｏ＋Ｏ＋Ｏ （図２５）
Ｎ２６ Ｂ＋Ｏ＋Ｏ＋Ｓ （図２６）
Ｎ２７ Ｂ＋Ｏ＋Ｏ＋Ｓｅ （図２７）
Ｎ２８ Ａｌ＋Ｏ＋Ｏ＋Ｏ （図２８）
Ｎ２５ Ｂ＋Ｏ＋Ｏ＋Ｏ （図２５）
Ｎ２６ Ｂ＋Ｏ＋Ｏ＋Ｓ （図２６）
Ｎ２７ Ｂ＋Ｏ＋Ｏ＋Ｓｅ （図２７）
Ｎ２８ Ａｌ＋Ｏ＋Ｏ＋Ｏ （図２８）
解７（０００２０１１）
Ｎ２９ Ｃ＋Ｃ＋Ｏ＋Ｆ （図２９）
Ｎ３０ Ｃ＋Ｃ＋Ｏ＋Ｆ （図３０）
Ｎ３１ Ｃ＋Ｃ＋Ｏ＋Ｆ （図３１）
Ｎ３２ Ｃ＋Ｃ＋Ｏ＋Ｆ （図３２）
Ｎ３３ Ｃ＋Ｃ＋Ｏ＋Ｆ （図３３）
Ｎ３４ Ｃ＋Ｃ＋Ｏ＋Ｆ （図３４）
Ｎ３５ Ｃ＋Ｃ＋Ｏ＋Ｆ （図３５）
Ｎ３６ Ｃ＋Ｃ＋Ｏ＋Ｆ （図３６）
Ｎ２９ Ｃ＋Ｃ＋Ｏ＋Ｆ （図２９）
Ｎ３０ Ｃ＋Ｃ＋Ｏ＋Ｆ （図３０）
Ｎ３１ Ｃ＋Ｃ＋Ｏ＋Ｆ （図３１）
Ｎ３２ Ｃ＋Ｃ＋Ｏ＋Ｆ （図３２）
Ｎ３３ Ｃ＋Ｃ＋Ｏ＋Ｆ （図３３）
Ｎ３４ Ｃ＋Ｃ＋Ｏ＋Ｆ （図３４）
Ｎ３５ Ｃ＋Ｃ＋Ｏ＋Ｆ （図３５）
Ｎ３６ Ｃ＋Ｃ＋Ｏ＋Ｆ （図３６）
解８（０００１２０１）
Ｎ３７ Ｃ＋Ｎ＋Ｎ＋Ｆ （図３７）
Ｎ３８ Ｃ＋Ｎ＋Ｎ＋Ｃｌ （図３８）
Ｎ３９ Ｃ＋Ｎ＋Ｎ＋Ｂｒ （図３９）
Ｎ４０ Ｃ＋Ｎ＋Ｐ＋Ｆ （図４０）
Ｎ４１ Ｃ＋Ｎ＋Ａｓ＋Ｆ （図４１）
Ｎ４２ Ｓｉ＋Ｎ＋Ｎ＋Ｆ （図４２）
Ｎ４３ Ｇｅ＋Ｎ＋Ｎ＋Ｆ （図４３）
Ｎ３７ Ｃ＋Ｎ＋Ｎ＋Ｆ （図３７）
Ｎ３８ Ｃ＋Ｎ＋Ｎ＋Ｃｌ （図３８）
Ｎ３９ Ｃ＋Ｎ＋Ｎ＋Ｂｒ （図３９）
Ｎ４０ Ｃ＋Ｎ＋Ｐ＋Ｆ （図４０）
Ｎ４１ Ｃ＋Ｎ＋Ａｓ＋Ｆ （図４１）
Ｎ４２ Ｓｉ＋Ｎ＋Ｎ＋Ｆ （図４２）
Ｎ４３ Ｇｅ＋Ｎ＋Ｎ＋Ｆ （図４３）
解９（０００１１２０）
Ｎ４４ Ｃ＋Ｎ＋Ｏ＋Ｏ （図４４）
Ｎ４５ Ｃ＋Ｎ＋Ｏ＋Ｓ （図４５）
Ｎ４６ Ｃ＋Ｎ＋Ｏ＋Ｓｅ （図４６）
Ｎ４７ Ｃ＋Ｎ＋Ｓ＋Ｓ （図４７）
Ｎ４８ Ｃ＋Ｐ＋Ｏ＋Ｏ （図４８）
Ｎ４９ Ｃ＋Ａｓ＋Ｏ＋Ｏ （図４９）
Ｎ５０ Ｓｉ＋Ｎ＋Ｏ＋Ｏ （図５０）
Ｎ５１ Ｇｅ＋Ｎ＋Ｏ＋Ｏ （図５１）
Ｎ４４ Ｃ＋Ｎ＋Ｏ＋Ｏ （図４４）
Ｎ４５ Ｃ＋Ｎ＋Ｏ＋Ｓ （図４５）
Ｎ４６ Ｃ＋Ｎ＋Ｏ＋Ｓｅ （図４６）
Ｎ４７ Ｃ＋Ｎ＋Ｓ＋Ｓ （図４７）
Ｎ４８ Ｃ＋Ｐ＋Ｏ＋Ｏ （図４８）
Ｎ４９ Ｃ＋Ａｓ＋Ｏ＋Ｏ （図４９）
Ｎ５０ Ｓｉ＋Ｎ＋Ｏ＋Ｏ （図５０）
Ｎ５１ Ｇｅ＋Ｎ＋Ｏ＋Ｏ （図５１）
解１０（００００３１０）
Ｎ５２ Ｎ＋Ｎ＋Ｎ＋Ｏ （図５２）
Ｎ５３ Ｎ＋Ｎ＋Ｎ＋Ｓ （図５３）
Ｎ５４ Ｎ＋Ｎ＋Ｎ＋Ｓｅ （図５４）
Ｎ５５ Ｎ＋Ｎ＋Ｐ＋Ｏ （図５５）
Ｎ５６ Ｎ＋Ｎ＋Ａｓ＋Ｏ （図５６）
図５９にその一覧を表す。４つの原子の電荷数と、４つの原子と、平均原子半径倍率をそれぞれの組み合わせについて示す。
Ｎ５２ Ｎ＋Ｎ＋Ｎ＋Ｏ （図５２）
Ｎ５３ Ｎ＋Ｎ＋Ｎ＋Ｓ （図５３）
Ｎ５４ Ｎ＋Ｎ＋Ｎ＋Ｓｅ （図５４）
Ｎ５５ Ｎ＋Ｎ＋Ｐ＋Ｏ （図５５）
Ｎ５６ Ｎ＋Ｎ＋Ａｓ＋Ｏ （図５６）
図５９にその一覧を表す。４つの原子の電荷数と、４つの原子と、平均原子半径倍率をそれぞれの組み合わせについて示す。
ｐ型の場合の組み合わせとして重要なものとしてつぎのようなものがある。これは図６０にその一覧を示している。４つの原子の電荷数と、４つの原子と、平均原子半径倍率をそれぞれの組み合わせについて示す。
解１１（１００１００２）
Ｐ１ Ｃｕ＋Ｃ＋Ｆ＋Ｆ （図６１）
Ｐ１ Ｃｕ＋Ｃ＋Ｆ＋Ｆ （図６１）
解１２（１０００１１１）
Ｐ２ Ｃｕ＋Ｎ＋Ｏ＋Ｆ （図６２）
Ｐ２ Ｃｕ＋Ｎ＋Ｏ＋Ｆ （図６２）
解１３（１００００３０）
Ｐ３ Ｌｉ＋Ｏ＋Ｏ＋Ｏ （図６３）
Ｐ４ Ｃｕ＋Ｏ＋Ｏ＋Ｏ （図６４）
Ｐ３ Ｌｉ＋Ｏ＋Ｏ＋Ｏ （図６３）
Ｐ４ Ｃｕ＋Ｏ＋Ｏ＋Ｏ （図６４）
解１４（０１１０００２）
Ｐ５ Ｂｅ＋Ｂ＋Ｆ＋Ｆ （図６５）
Ｐ６ Ｂｅ＋Ｂ＋Ｆ＋Ｃｌ （図６６）
Ｐ５ Ｂｅ＋Ｂ＋Ｆ＋Ｆ （図６５）
Ｐ６ Ｂｅ＋Ｂ＋Ｆ＋Ｃｌ （図６６）
解１５（０１０１０１１）
Ｐ７ Ｂｅ＋Ｃ＋Ｏ＋Ｆ （図６７）
Ｐ８ Ｂｅ＋Ｃ＋Ｏ＋Ｃｌ （図６８）
Ｐ９ Ｂｅ＋Ｃ＋Ｓ＋Ｆ （図６９）
Ｐ１０ Ｂｅ＋Ｓｉ＋Ｏ＋Ｆ （図７０）
Ｐ７ Ｂｅ＋Ｃ＋Ｏ＋Ｆ （図６７）
Ｐ８ Ｂｅ＋Ｃ＋Ｏ＋Ｃｌ （図６８）
Ｐ９ Ｂｅ＋Ｃ＋Ｓ＋Ｆ （図６９）
Ｐ１０ Ｂｅ＋Ｓｉ＋Ｏ＋Ｆ （図７０）
解１６（０１００２０１）
Ｐ１１ Ｂｅ＋Ｎ＋Ｎ＋Ｆ （図７１）
Ｐ１２ Ｂｅ＋Ｎ＋Ｎ＋Ｃｌ （図７２）
Ｐ１３ Ｂｅ＋Ｎ＋Ｐ＋Ｆ （図７３）
Ｐ１１ Ｂｅ＋Ｎ＋Ｎ＋Ｆ （図７１）
Ｐ１２ Ｂｅ＋Ｎ＋Ｎ＋Ｃｌ （図７２）
Ｐ１３ Ｂｅ＋Ｎ＋Ｐ＋Ｆ （図７３）
解１７（０１００１２０）
Ｐ１４ Ｂｅ＋Ｎ＋Ｏ＋Ｏ （図７４）
Ｐ１５ Ｂｅ＋Ｎ＋Ｏ＋Ｓ （図７５）
Ｐ１６ Ｂｅ＋Ｐ＋Ｏ＋Ｏ （図７６）
Ｐ１４ Ｂｅ＋Ｎ＋Ｏ＋Ｏ （図７４）
Ｐ１５ Ｂｅ＋Ｎ＋Ｏ＋Ｓ （図７５）
Ｐ１６ Ｂｅ＋Ｐ＋Ｏ＋Ｏ （図７６）
解１８（００２００１１）
Ｐ１７ Ｂ＋Ｂ＋Ｏ＋Ｆ （図７７）
Ｐ１８ Ｂ＋Ｂ＋Ｏ＋Ｃｌ （図７８）
Ｐ１９ Ｂ＋Ｂ＋Ｏ＋Ｂｒ （図７９）
Ｐ２０ Ｂ＋Ｂ＋Ｓ＋Ｆ （図８０）
Ｐ２１ Ｂ＋Ｂ＋Ｓｅ＋Ｆ （図８１）
Ｐ２２ Ｂ＋Ａｌ＋Ｏ＋Ｆ （図８２）
Ｐ１７ Ｂ＋Ｂ＋Ｏ＋Ｆ （図７７）
Ｐ１８ Ｂ＋Ｂ＋Ｏ＋Ｃｌ （図７８）
Ｐ１９ Ｂ＋Ｂ＋Ｏ＋Ｂｒ （図７９）
Ｐ２０ Ｂ＋Ｂ＋Ｓ＋Ｆ （図８０）
Ｐ２１ Ｂ＋Ｂ＋Ｓｅ＋Ｆ （図８１）
Ｐ２２ Ｂ＋Ａｌ＋Ｏ＋Ｆ （図８２）
解１９（００１１１０１）
Ｐ２３ Ｂ＋Ｃ＋Ｎ＋Ｆ （図８３）
Ｐ２４ Ｂ＋Ｃ＋Ｎ＋Ｃｌ （図８４）
Ｐ２５ Ｂ＋Ｃ＋Ｎ＋Ｂｒ （図８５）
Ｐ２６ Ｂ＋Ｃ＋Ｐ＋Ｆ （図８６）
Ｐ２７ Ｂ＋Ｓｉ＋Ｎ＋Ｆ （図８７）
Ｐ２８ Ａｌ＋Ｃ＋Ｎ＋Ｆ （図８８）
Ｐ２３ Ｂ＋Ｃ＋Ｎ＋Ｆ （図８３）
Ｐ２４ Ｂ＋Ｃ＋Ｎ＋Ｃｌ （図８４）
Ｐ２５ Ｂ＋Ｃ＋Ｎ＋Ｂｒ （図８５）
Ｐ２６ Ｂ＋Ｃ＋Ｐ＋Ｆ （図８６）
Ｐ２７ Ｂ＋Ｓｉ＋Ｎ＋Ｆ （図８７）
Ｐ２８ Ａｌ＋Ｃ＋Ｎ＋Ｆ （図８８）
解２０（００１１０２０）
Ｐ２９ Ｂ＋Ｃ＋Ｏ＋Ｏ （図８９）
Ｐ３０ Ｂ＋Ｃ＋Ｏ＋Ｓ （図９０）
Ｐ３１ Ｂ＋Ｃ＋Ｏ＋Ｓｅ （図９１）
Ｐ３２ Ｂ＋Ｓｉ＋Ｏ＋Ｏ （図９２）
Ｐ３３ Ａｌ＋Ｃ＋Ｏ＋Ｏ （図９３）
Ｐ２９ Ｂ＋Ｃ＋Ｏ＋Ｏ （図８９）
Ｐ３０ Ｂ＋Ｃ＋Ｏ＋Ｓ （図９０）
Ｐ３１ Ｂ＋Ｃ＋Ｏ＋Ｓｅ （図９１）
Ｐ３２ Ｂ＋Ｓｉ＋Ｏ＋Ｏ （図９２）
Ｐ３３ Ａｌ＋Ｃ＋Ｏ＋Ｏ （図９３）
解２１（００１０２１０）
Ｐ３４ Ｂ＋Ｎ＋Ｎ＋Ｏ （図９４）
Ｐ３５ Ｂ＋Ｎ＋Ｎ＋Ｓ （図９５）
Ｐ３６ Ｂ＋Ｎ＋Ｎ＋Ｓｅ （図９６）
Ｐ３７ Ｂ＋Ｎ＋Ｐ＋Ｏ （図９７）
Ｐ３８ Ａｌ＋Ｎ＋Ｎ＋Ｏ （図９８）
Ｐ３４ Ｂ＋Ｎ＋Ｎ＋Ｏ （図９４）
Ｐ３５ Ｂ＋Ｎ＋Ｎ＋Ｓ （図９５）
Ｐ３６ Ｂ＋Ｎ＋Ｎ＋Ｓｅ （図９６）
Ｐ３７ Ｂ＋Ｎ＋Ｐ＋Ｏ （図９７）
Ｐ３８ Ａｌ＋Ｎ＋Ｎ＋Ｏ （図９８）
解２２（０００３００１）
Ｐ３９ Ｃ＋Ｃ＋Ｃ＋Ｆ （図９９）
Ｐ４０ Ｃ＋Ｃ＋Ｃ＋Ｃｌ （図１００）
Ｐ４１ Ｃ＋Ｃ＋Ｃ＋Ｂｒ （図１０１）
Ｐ４２ Ｃ＋Ｃ＋Ｓｉ＋Ｆ （図１０２）
Ｐ３９ Ｃ＋Ｃ＋Ｃ＋Ｆ （図９９）
Ｐ４０ Ｃ＋Ｃ＋Ｃ＋Ｃｌ （図１００）
Ｐ４１ Ｃ＋Ｃ＋Ｃ＋Ｂｒ （図１０１）
Ｐ４２ Ｃ＋Ｃ＋Ｓｉ＋Ｆ （図１０２）
解２３（０００２１１０）
Ｐ４３ Ｃ＋Ｃ＋Ｎ＋Ｏ （図１０３）
Ｐ４４ Ｃ＋Ｃ＋Ｎ＋Ｓ （図１０４）
Ｐ４５ Ｃ＋Ｃ＋Ｎ＋Ｓｅ （図１０５）
Ｐ４６ Ｃ＋Ｃ＋Ｐ＋Ｏ （図１０６）
Ｐ４７ Ｃ＋Ｃ＋Ａｓ＋Ｏ （図１０７）
Ｐ４８ Ｃ＋Ｓｉ＋Ｎ＋Ｏ （図１０８）
Ｐ４３ Ｃ＋Ｃ＋Ｎ＋Ｏ （図１０３）
Ｐ４４ Ｃ＋Ｃ＋Ｎ＋Ｓ （図１０４）
Ｐ４５ Ｃ＋Ｃ＋Ｎ＋Ｓｅ （図１０５）
Ｐ４６ Ｃ＋Ｃ＋Ｐ＋Ｏ （図１０６）
Ｐ４７ Ｃ＋Ｃ＋Ａｓ＋Ｏ （図１０７）
Ｐ４８ Ｃ＋Ｓｉ＋Ｎ＋Ｏ （図１０８）
解２４（０００１３００）
Ｐ４９ Ｃ＋Ｎ＋Ｎ＋Ｎ （図１０９）
Ｐ５０ Ｃ＋Ｎ＋Ｎ＋Ｐ （図１１０）
Ｐ５１ Ｃ＋Ｎ＋Ｎ＋Ａｓ （図１１１）
Ｐ５２ Ｓｉ＋Ｎ＋Ｎ＋Ｎ （図１１２）
Ｐ４９ Ｃ＋Ｎ＋Ｎ＋Ｎ （図１０９）
Ｐ５０ Ｃ＋Ｎ＋Ｎ＋Ｐ （図１１０）
Ｐ５１ Ｃ＋Ｎ＋Ｎ＋Ａｓ （図１１１）
Ｐ５２ Ｓｉ＋Ｎ＋Ｎ＋Ｎ （図１１２）
そのような５つの炭素を除去し代わりに４つの原子を埋め込むので炭素原子よりかなり原子半径が大きい原子であっても同じ部位にドープすることができる。ダイヤモンド中の炭素原子は原子半径が小さいので同じ容積を占める適当な元素がなかなかなくて浅い準位を作るドーパントを得ることができなかった。しかし本発明は１つ原子数を減らすのでそのような問題がない。
価電子数の合計が１９であるようにすれば、元の炭素５つ分の価電子数２０より１つ少ないのでｐ型になる。価電子数の合計が２１であるようにすれば、ｎ型になる。
これも広い意味でのコドーピングである。ドーピングしたダイヤモンドの製造方法は様々のものが可能である。ＣＶＤ法、ＭＢＥ法、スパッタリング法、高圧合成法などを用いることもできる。また高純度ダイヤモンドにイオン注入でコドーピングすることもできる。
ＣＶＤ法の場合は、炭素源となるガスにドーパント（Ｎ、Ｓｉ、Ｓ、Ａｌ、Ｂ…）を含むガスを混合させることによってコドーピングすることができる。ガスに含ませるドーパントの量を加減してダイヤモンドの中に取り込まれる不純物量を制御することができる。
ＭＢＥの場合は、炭素源とドーパント源の分子線セルを用いる。炭素の分子線と同時に或いは個別的にドーパントを分子線にして蒸発させるようにしてコドーピングすることができる。
スパッタリングの場合は、炭素源のターゲットと、ドーパントのターゲットを別に設けてアルゴンプラズマでスパッタリングし、炭素とドーパントを同時に基板の上に積み上げて行くことによってダイヤモンド膜を成長させる。
高圧合成法の場合は、炭素源にドーパントを添加した原料を用い高圧を掛けながら加熱して単結晶ダイヤモンドを合成する。
既に製造された高純度ダイヤモンドの場合は、イオン打ち込みや熱拡散法によってドーパントをダイヤモンド中へ加えるようにすることができる。
或いはどれか１つ或いは２つのドーパントを含むダイヤモンドにさらにドーパントをイオン打ち込み熱拡散によって加えるようにできる。
そのように多様な手法によって本発明のドーピングを行うことができる。
本発明は、２つの炭素原子を２つの不純物で置換するのではなくて、５つの炭素原子を４つの原子によって置換する。４つの原子の価電子数の合計を２１にすると電子が１つ余分になるのでｎ型となる。それは１つの不純物原子の電子軌道というのではなくて４つの原子を廻る電子軌道に入る電子であり、伝導帯に近い浅いドナー準位を形成する。だから熱運動エネルギーによって簡単に励起されていてｎ型キャリヤとなる。４つの原子の価電子数の合計を１９にすると電子が１つ足りないのでｐ型となる。新たに作り出された正孔は浅いレベルを作るのでこれも熱エネルギーで励起され自由キャリヤとなる。
本発明によってｎ型キャリヤを高密度に有する低抵抗のｎ型ダイヤモンドを作ることができる。或いはｐ型キャリヤを高密度に有する低抵抗のｐ型ダイヤモンドを作ることもできる。
本発明はダイヤモンド中の窒素原子（Ｎ）の歪みを積極的に利用する。ダイヤモンドの中へ窒素原子をドープするとヤーンテラー効果で格子が歪み、窒素原子の位置が中心からずれる。Ｎ原子がヤーンテラー効果で歪むとは図５７のような状況を意味する。炭素だけでダイヤモンド構造を形成している格子構造の場合は歪みがない。どの炭素も４つの最近接原子を等距離の位置に有する。全ての炭素間の距離は一定であり格子構造に乱れがない。炭素は空間の中心位置にある。そこへ窒素原子がドープされたとする。１つの炭素原子が抜け窒素原子で置き換えられる。置換した窒素原子と隣接した４つの炭素原子が等距離にあって等しい結合を作れ（ｓｐ３混成軌道）ば窒素原子は余剰の電子を１つ出すはずである。つまり窒素はｎ型ドーパントとして機能する筈である。母体のダイヤモンドはｎ型のダイヤモンドとなりそうに思われる。
しかし実はそうならない。ヤーンテラー効果で格子が歪む。窒素原子は空間の中心位置に留まらない。どれか１つの炭素原子から特に離れた位置に留まる。それが図５７の歪みを持った状態である。炭素は価電子数が４で窒素は価電子数が５で電子数が１つ多い。その為もあって炭素−窒素の４つの結合軌道が全部結合性軌道にならずその１つが反結合性軌道になることがある。その為にその炭素−窒素間の距離が延びる。結合性軌道が格子中で価電子帯となり、それより上の電子数の軌道（空軌道）が伝導帯となる。だからその中間である反結合性軌道の電子は禁制帯の中に深い準位を形成する。反結合性軌道の電子が伝導帯へ励起されるには熱エネルギーよりかなり高いエネルギーを必要とする。だから通常はこの電子は伝導帯へ上がらない。だからこの窒素原子は過剰の電子を出さない。つまりｎ型不純物であるがｎ型ドーパントとして機能しない。ｎ型ドーパントとしての窒素の問題点はそこにある。ダイヤモンド中で窒素は深いドナーを形成するためｎ型キャリヤを発生しないということである。
燐（Ｐ）も窒素と同じく５族であり価電子数が５つである。これもｎ型不純物であるが、燐もダイヤモンド構造の中へ入りにくい。原子半径が炭素より大きくてダイヤモンド構造の中へ入りにくい。燐のドーパントとしての使いにくさはもう１つ原因がある。それは面を選ぶ傾向が強いということである。ダイヤモンドの（１１１）面にはかなりの率で入るが、（１００）面や（１１０）面にはなかなか入って行かない。だから燐をイオン注入で（１１１）面ダイヤモンドへ打ち込むことはできるがその他の面には入らない。
硫黄（Ｓ）は６族でありそれだけではｎ型不純物とならない。面を選ぶということはないが、原子半径がダイヤモンド中の炭素より大きいのでダイヤモンド中には入りにくい。大きいのでダイヤモンド中へ入っても空孔を作ることが多い。
そこで図５８のように５つの炭素原子を除去して、その代わりに４つの窒素原子を導入したとする。５つの炭素原子の価電子数の合計は４×５＝２０である。５つの空格子のうち４つを窒素原子が占める。中央は空孔となる。ヤーンテラーで窒素原子は炭素原子の位置から少しずれる（反結合性軌道を形成するため）。そのために中央の空孔はかなり大きくなる。空孔の価電子数は０である。窒素原子の価電子数は５であるから、図５８のような窒素が４つ入った構造の価電子数の合計は２０になる。元の炭素原子５つの場合も２０だから同一である。価電子数が変わらないのでそのダイヤモンドはイントリンジック（ｎ＝ｐ）だということである。だから炭素原子だけからなるダイヤモンドと同じ電子密度同じ導電性を持つはずである。
４つの窒素原子で５つの炭素原子を置換したのでは価電子数は不変であってイントリンジックなのであるが、その窒素原子を他の原子に変えると価電子数の総数が異なってくる。それによってｎ型或いはｐ型のダイヤモンドを作り出すことができるはずである。
図５８の窒素原子１つを硫黄で置換したものを図５３に示す。硫黄原子半径は大きいが空孔があるので格子を歪ませることなく硫黄原子を格子の中へ入れることができる。６族である硫黄の価電子数は６であるから、３つの窒素と１つの硫黄からなる（３Ｎ＋Ｓ）置換群の価電子数は２１となる。元の炭素５つの価電子数は２０であるから１つ価電子数が多い。それは電子を１つ出すということであり、そのダイヤモンドはｎ型になる訳である。
これは３窒素＋硫黄の置換群でｎ型としているが、置換する原子の価電子数Ｕ、Ｖ、Ｗ、Ｘとした場合、Ｕ＋Ｖ＋Ｗ＋Ｘ＝２１であればｎ型になる。それは色々な組み合わせがある。解の種類が解１〜解１０まであることを既にのべた。ここの組み合わせは図１〜図５６に示した。
いくつかの重要な例を挙げる。
いくつかの重要な例を挙げる。
３つの窒素と硫黄（３Ｎ＋Ｓ） （図５３）
窒素、酸素、炭素と硫黄（Ｎ＋Ｏ＋Ｃ＋Ｓ） （図４５）
ふっ素、酸素、ベリリウムと硫黄（Ｆ＋Ｏ＋Ｂｅ＋Ｓ） （図１０）
窒素、２つの酸素、シリコン（Ｎ＋２Ｏ＋Ｓｉ） （図５０）
２つのフッ素とホウ素とシリコン（２Ｆ＋Ｂ＋Ｓｉ） （図１５）
２つの窒素と酸素と燐（２Ｎ＋Ｏ＋Ｐ） （図５５）
２つの窒素と酸素と砒素（２Ｎ＋Ｏ＋Ａｓ） （図５６）
３つの窒素と硫黄（３Ｎ＋Ｓ） （図５３）
窒素、酸素、炭素と硫黄（Ｎ＋Ｏ＋Ｃ＋Ｓ） （図４５）
ふっ素、酸素、ベリリウムと硫黄（Ｆ＋Ｏ＋Ｂｅ＋Ｓ） （図１０）
窒素、２つの酸素、シリコン（Ｎ＋２Ｏ＋Ｓｉ） （図５０）
２つのフッ素とホウ素とシリコン（２Ｆ＋Ｂ＋Ｓｉ） （図１５）
２つの窒素と酸素と燐（２Ｎ＋Ｏ＋Ｐ） （図５５）
２つの窒素と酸素と砒素（２Ｎ＋Ｏ＋Ａｓ） （図５６）
３つの窒素と硫黄（３Ｎ＋Ｓ） （図５３）
以上はｎ型の場合であるが、図２の窒素の１つをＳｉ、Ｃ、Ｐｂで置換すれば、合計の価電子数が１９になる。そうなればｐ型のダイヤモンドを得ることになる。例えば３つの窒素と１つのＳｉで価電子数が１９となるからこれでｐ型ダイヤモンドとすることができる。価電子数を１９にするには先に述べたようにいくつもくみあわせがある。解１１〜解２４までの組み合わせがある。特に次のような組み合わせが重要である。
３つの窒素とシリコン（３Ｎ＋Ｓｉ） （図１１２）
２つの窒素と酸素とホウ素（２Ｎ＋Ｏ＋Ｂ） （図９４）
窒素とふっ素とシリコンとホウ素（Ｎ＋Ｆ＋Ｓｉ＋Ｂ） （図８７）
２つの窒素と酸素とホウ素（２Ｎ＋Ｏ＋Ｂ） （図９４）
２つの窒素と酸素とアルミニウム（２Ｎ＋Ｏ＋Ａｌ） （図９８）
ベリリウムと窒素と燐とふっ素（Ｂｅ＋Ｎ＋Ｐ＋Ｆ） （図７３）
銅と３つの酸素（Ｃｕ＋３Ｏ） （図６４）
２つの窒素と酸素とホウ素（２Ｎ＋Ｏ＋Ｂ） （図９４）
窒素とふっ素とシリコンとホウ素（Ｎ＋Ｆ＋Ｓｉ＋Ｂ） （図８７）
２つの窒素と酸素とホウ素（２Ｎ＋Ｏ＋Ｂ） （図９４）
２つの窒素と酸素とアルミニウム（２Ｎ＋Ｏ＋Ａｌ） （図９８）
ベリリウムと窒素と燐とふっ素（Ｂｅ＋Ｎ＋Ｐ＋Ｆ） （図７３）
銅と３つの酸素（Ｃｕ＋３Ｏ） （図６４）
以上に述べたものは、５つの炭素原子の代わりに添加する４つの原子の組み合わせの内、特に重要なものである。解１〜２４に対応して全ての組み合わせをことばで述べると以下のようになる。
解１（１００００１２）：請求項３：
Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕの内のいずれか１つの原子と、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅの内のいずれか１つの原子と、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉの内のいずれか２つの原子
Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕの内のいずれか１つの原子と、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅの内のいずれか１つの原子と、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉの内のいずれか２つの原子
解２（０１００１０２）：請求項４：
Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｈｇの内のいずれか１つの原子と、Ｎ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉの内のいずれか１つの原子と、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉの内のいずれか２つの原子
Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｈｇの内のいずれか１つの原子と、Ｎ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉの内のいずれか１つの原子と、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉの内のいずれか２つの原子
解３（０１０００２１）：請求項５：
Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｈｇの内のいずれか１つの原子と、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅの内のいずれか２つの原子と、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉの内のいずれか１つの原子
Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｈｇの内のいずれか１つの原子と、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅの内のいずれか２つの原子と、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉの内のいずれか１つの原子
解４（００１１００２）：請求項６：
Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｔｌの内のいずれか１つの原子と、Ｃ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂの内のいずれか１つの原子と、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉの内のいずれか２つの原子
Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｔｌの内のいずれか１つの原子と、Ｃ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂの内のいずれか１つの原子と、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉの内のいずれか２つの原子
解５（００１０１１１）：請求項７：
Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｔｌの内のいずれか１つの原子と、Ｎ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉの内のいずれか１つの原子と、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅの内のいずれか１つの原子と、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉの内のいずれか１つの原子
Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｔｌの内のいずれか１つの原子と、Ｎ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉの内のいずれか１つの原子と、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅの内のいずれか１つの原子と、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉの内のいずれか１つの原子
解６（００１００３０）：請求項８：
Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｔｌの内のいずれか１つの原子と、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅの内のいずれか３つの原子
Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｔｌの内のいずれか１つの原子と、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅの内のいずれか３つの原子
解７（０００２０１１）：請求項９：
Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂの内のいずれか２つの原子と、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅの内のいずれか１つの原子と、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉの内のいずれか１つの原子
Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂの内のいずれか２つの原子と、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅの内のいずれか１つの原子と、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉの内のいずれか１つの原子
解８（０００１２０１）：請求項１０：
Ｃ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂの内のいずれかひとつの原子と、Ｎ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉの内のいずれか２つの原子と、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉの内のいずれか１つの原子
Ｃ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂの内のいずれかひとつの原子と、Ｎ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉの内のいずれか２つの原子と、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉの内のいずれか１つの原子
解９（０００１１２０）：請求項１１：
Ｃ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂの内のいずれかひとつの原子と、Ｎ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉの内のいずれかひとつの原子と、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅの内のいずれか２つの原子
Ｃ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂの内のいずれかひとつの原子と、Ｎ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉの内のいずれかひとつの原子と、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅの内のいずれか２つの原子
解１０（００００３１０）：請求項１２：
Ｎ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉの内のいずれか三つの原子と、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅの内のいずれかひとつの原子
以上は電荷数の和が２１になりｎ型になる。
以下は電荷数の和が１９になりｐ型となる。
Ｎ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉの内のいずれか三つの原子と、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅの内のいずれかひとつの原子
以上は電荷数の和が２１になりｎ型になる。
以下は電荷数の和が１９になりｐ型となる。
解１１（１００１００２）：請求項１４：
Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕの内のいずれか１つの原子と、Ｃ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂの内のいずれか１つの原子と、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉの内のいずれか２つの原子
Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕの内のいずれか１つの原子と、Ｃ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂの内のいずれか１つの原子と、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉの内のいずれか２つの原子
解１２（１０００１１１）：請求項１５：
Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕの内のいずれか１つの原子と、Ｎ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉの内のいずれか１つの原子と、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅの内のいずれか１つの原子と、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉの内のいずれかひとつの原子
Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕの内のいずれか１つの原子と、Ｎ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉの内のいずれか１つの原子と、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅの内のいずれか１つの原子と、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉの内のいずれかひとつの原子
解１３（１００００３０）：請求項１６：
Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕの内のいずれか１つの原子と、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅの内のいずれか３つの原子
Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕの内のいずれか１つの原子と、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅの内のいずれか３つの原子
解１４（０１１０００２）：請求項１７：
Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｈｇの内のいずれか１つの原子と、Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｔｌの内のいずれか１つの原子と、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉの内のいずれか２つの原子
Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｈｇの内のいずれか１つの原子と、Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｔｌの内のいずれか１つの原子と、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉの内のいずれか２つの原子
解１５（０１０１０１１）：請求項１８
Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｈｇの内のいずれか１つの原子と、Ｃ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂの内のいずれか１つの原子と、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅの内のいずれか１つの原子と、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉの内のいずれか２つの原子
Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｈｇの内のいずれか１つの原子と、Ｃ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂの内のいずれか１つの原子と、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅの内のいずれか１つの原子と、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉの内のいずれか２つの原子
解１６（０１００２０１）：請求項１９
Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｈｇの内のいずれか１つの原子と、Ｎ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉの内のいずれか２つの原子と、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉの内のいずれか２つの原子
Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｈｇの内のいずれか１つの原子と、Ｎ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉの内のいずれか２つの原子と、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉの内のいずれか２つの原子
解１７（０１００１２０）：請求項２０：
Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｈｇの内のいずれか１つの原子と、Ｎ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉの内のいずれか１つの原子と、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅの内のいずれか２つの原子
Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｈｇの内のいずれか１つの原子と、Ｎ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉの内のいずれか１つの原子と、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅの内のいずれか２つの原子
解１８（００２００１１）：請求項２１：
Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｔｌの内のいずれか２つの原子と、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅの内のいずれか１つの原子と、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉの内のいずれか２つの原子
Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｔｌの内のいずれか２つの原子と、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅの内のいずれか１つの原子と、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉの内のいずれか２つの原子
解１９（００１１１０１）請求項２２：
Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｔｌの内のいずれか１つの原子と、Ｃ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂの内のいずれか１つの原子と、Ｎ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉの内のいずれか１つの原子と、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉの内のいずれか２つの原子
Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｔｌの内のいずれか１つの原子と、Ｃ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂの内のいずれか１つの原子と、Ｎ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉの内のいずれか１つの原子と、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉの内のいずれか２つの原子
解２０（００１１０２０）：請求項２３：
Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｔｌの内のいずれか１つの原子と、Ｃ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂの内のいずれか１つの原子と、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅの内のいずれか２つの原子
Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｔｌの内のいずれか１つの原子と、Ｃ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂの内のいずれか１つの原子と、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅの内のいずれか２つの原子
解２１（００１０２１０）：請求項２４
Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｔｌの内のいずれか１つの原子と、Ｎ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉの内のいずれか２つの原子と、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅの内のいずれか１つの原子
Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｔｌの内のいずれか１つの原子と、Ｎ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉの内のいずれか２つの原子と、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅの内のいずれか１つの原子
解２２（０００３００１）：請求項２５
Ｃ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂの内のいずれか３つの原子と、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉの内のいずれかひとつの原子
Ｃ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂの内のいずれか３つの原子と、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉの内のいずれかひとつの原子
解２３（０００２１１０）：請求項２６
Ｃ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂの内のいずれか２つの原子と、Ｎ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉの内のいずれか１つの原子と、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅの内のいずれか１つの原子
Ｃ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂの内のいずれか２つの原子と、Ｎ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉの内のいずれか１つの原子と、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅの内のいずれか１つの原子
解２４（０００１３００）：請求項２７
Ｃ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂの内のいずれか１つの原子と、Ｎ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉの内のいずれか３つの原子
Ｃ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂの内のいずれか１つの原子と、Ｎ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉの内のいずれか３つの原子
［実施例１（高圧合成法：Ｉｂ型単結晶ダイヤモンド、３Ｎ＋Ｓドープ）］
炭素原子５つを除き、３つの窒素原子と１つの硫黄原子によって置き換えるコドーピングの実施例を説明する。
炭素原子５つを除き、３つの窒素原子と１つの硫黄原子によって置き換えるコドーピングの実施例を説明する。
高圧合成法によって製造されたＩｂ型単結晶ダイヤモンドの｛００１｝面上に、次の条件で２μｍ厚みのノンドープダイヤモンド層を形成した。
（１．ノンドープ層の形成の条件）
Ｈ２流量： １００ｓｃｃｍ
ＣＨ４流量： １ｓｃｃｍ
圧力： ４０Ｔｏｒｒ
パワー： ３００Ｗ
基板温度： ９００℃
ノンドープダイヤモンド層厚み：２μｍ
（１．ノンドープ層の形成の条件）
Ｈ２流量： １００ｓｃｃｍ
ＣＨ４流量： １ｓｃｃｍ
圧力： ４０Ｔｏｒｒ
パワー： ３００Ｗ
基板温度： ９００℃
ノンドープダイヤモンド層厚み：２μｍ
ノンドープダイヤモンド層（２μｍ）の上へ、アンモニアガス（ＮＨ３）を加えることにより窒素ドープダイヤモンド（２μｍ）を成長させた。
（２．窒素ドープダイヤモンド層の形成の条件）
Ｈ２流量： １００ｓｃｃｍ
ＣＨ４流量： １ｓｃｃｍ
ＮＨ３流量： ０．０００１〜１ｓｃｃｍ
圧力： ４０Ｔｏｒｒ
パワー： ３００Ｗ
基板温度： ９００℃
Ｎドープダイヤモンド層厚み：２μｍ
（２．窒素ドープダイヤモンド層の形成の条件）
Ｈ２流量： １００ｓｃｃｍ
ＣＨ４流量： １ｓｃｃｍ
ＮＨ３流量： ０．０００１〜１ｓｃｃｍ
圧力： ４０Ｔｏｒｒ
パワー： ３００Ｗ
基板温度： ９００℃
Ｎドープダイヤモンド層厚み：２μｍ
こうして窒素ドープダイヤモンド／ノンドープダイヤモンド／ダイヤモンド基材の３重構造ができた。ここでは窒素ドープ量の違う６種類の試料を作製した。さらに硫黄（Ｓ）をイオン注入法で窒素ドープダイヤモンド層へ打ち込んだ。
（３．硫黄のイオン注入の条件）
多段階イオン注入法
硫黄イオンの加速電圧：１０ｋｅＶ〜６ＭｅＶ
基板温度： −１５０℃
（３．硫黄のイオン注入の条件）
多段階イオン注入法
硫黄イオンの加速電圧：１０ｋｅＶ〜６ＭｅＶ
基板温度： −１５０℃
イオン注入の条件を変えて硫黄の注入量については８種類の異なる試料を作製した。イオン注入したことによって格子構造が乱れるのでアニールして規則正しい格子構造を回復した。
（４．アニールの条件）
雰囲気： アルゴン
アニール温度： １５００℃
アニール時間： ３０分
（４．アニールの条件）
雰囲気： アルゴン
アニール温度： １５００℃
アニール時間： ３０分
こうしてできたダイヤモンド試料を、二次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ）で表面付近のドーパント濃度を測定した。
（５．ＳＩＭＳによる表面組成分析）
どの試料についても表面から１μｍの厚みまで硫黄濃度はほぼ均一であった。表面から２μｍまで窒素濃度はほぼ均一であった。窒素濃度は
３×１０１６ｃｍ−３、３×１０１７ｃｍ−３、３×１０１８ｃｍ−３、３×１０１９ｃｍ−３、３×１０２０ｃｍ−３、３×１０２１ｃｍ−３の６種類であった。
（５．ＳＩＭＳによる表面組成分析）
どの試料についても表面から１μｍの厚みまで硫黄濃度はほぼ均一であった。表面から２μｍまで窒素濃度はほぼ均一であった。窒素濃度は
３×１０１６ｃｍ−３、３×１０１７ｃｍ−３、３×１０１８ｃｍ−３、３×１０１９ｃｍ−３、３×１０２０ｃｍ−３、３×１０２１ｃｍ−３の６種類であった。
硫黄を加えない試料（比較例）も作製した。硫黄濃度は、０ｃｍ−３、１×１０１５ｃｍ−３、１×１０１６ｃｍ−３、１×１０１７ｃｍ−３、１×１０１８ｃｍ−３、１×１０１９ｃｍ−３、１×１０２０ｃｍ−３、１×１０２１ｃｍ−３、１×１０２２ｃｍ−３の９種類であった。
硫黄濃度について９種類、窒素濃度について６種類で５４種類の異なる試料を作製した。さらに四端子法で抵抗率を測定した。全ての試料について、硫黄濃度(ｃｍ−３)、窒素濃度(ｃｍ−３)、アニール後の抵抗率（Ωｃｍ）を表１に示した。
表１．窒素濃度、硫黄濃度の異なる５４種類のダイヤモンド試料の抵抗率
表１．窒素濃度、硫黄濃度の異なる５４種類のダイヤモンド試料の抵抗率
窒素量は横方向に変化させている。硫黄量は縦方向に変化させている。ドーピング量の単位は個／ｃｍ３である。ｎ型の導電性を示す。抵抗率（Ωｃｍ）によってダイヤモンドを評価した。抵抗率の低いものほど本発明の目的に適うものである。比較例と実施例の区別を欄の中に記入している。比較例というのは本発明の所望の効果が現れないということであり従来例ということではない。新規であるが思うような効果がないものを比較例と言っている。
［比較例１］ このダイヤモンドは窒素量が３×１０１６ｃｍ−３、硫黄量が０ｃｍ−３である。これはドナーの量ということではないし、キャリヤ濃度ではない。抵抗率は５００００００Ωｃｍ＝５×１０６Ωｃｍであって電流が通らないので半導体デバイスには使えない。
［比較例２］ このダイヤモンドは窒素量が３×１０１６ｃｍ−３、硫黄量が１×１０１５ｃｍ−３である。比較例１に硫黄を添加したものである。抵抗率は５００００００Ωｃｍ＝５×１０６Ωｃｍである。これも十分に電流が通らないので半導体デバイスには使えない。
［実施例１］ このダイヤモンドは窒素量が３×１０１６ｃｍ−３、硫黄量が１×１０１６ｃｍ−３である。比較例２より硫黄添加量を１０倍にしたものである。これは丁度窒素・硫黄比率（Ｎ：Ｓ）が３：１のものである。本発明の技術的着想が明確に現れる。５炭素が抜けた空孔に４原子（３つの窒素と１つの硫黄）の集合する複合ドナー構造が生成されたものである。そのために抵抗率が著しく低下している。抵抗率は２０００Ωｃｍ＝２×１０３Ωｃｍである。これはかなり電流が通るので十分に薄い膜にして半導体デバイスの一部に使える。
［実施例２］ このダイヤモンドは窒素量が３×１０１６ｃｍ−３、硫黄量が１×１０１７ｃｍ−３である。実施例１より硫黄添加量を１０倍にしたものである。抵抗率は２０００Ωｃｍである。電流が通るので十分に薄い膜にして半導体デバイスの一部に使える。実施例１よりも硫黄ドープ量が多いのであるが、抵抗率は実施例１と変わらない。これは窒素３原子と一緒になった硫黄だけがｎ型キャリヤを形成するのに有用だということを示す。Ｎ：Ｓ＝３：１の比率を越える硫黄をドープしてもそれはｎ型キャリヤを増やすことにならない。それは先述の非特許文献３の記述にも合致する現象である。
［実施例３］ このダイヤモンドは窒素量が３×１０１６ｃｍ−３、硫黄量が１×１０１８ｃｍ−３である。実施例１より硫黄添加量を１００倍にしたものである。抵抗率は２０００Ωｃｍである。実施例１、２よりも硫黄ドープ量が多いのであるが、抵抗率は実施例１、２と変わらない。Ｎ：Ｓ＝３：１の比率を越える硫黄をドープしてもそれはｎ型キャリヤを増やすことにならないということを再確認する。
［実施例４］ このダイヤモンドは窒素量が３×１０１６ｃｍ−３、硫黄量が１×１０１９ｃｍ−３である。実施例１より硫黄添加量を１０００倍にしたものである。抵抗率は２０００Ωｃｍである。実施例１、２、３よりも硫黄ドープ量が多いのであるが、抵抗率は実施例１、２、３と変わらない。Ｎ：Ｓ＝３：１の比率を越える硫黄をドープしてもそれはｎ型キャリヤを増やすことにならないということを再確認する。
［実施例５］ このダイヤモンドは窒素量が３×１０１６ｃｍ−３、硫黄量が１×１０２０ｃｍ−３である。実施例１より硫黄添加量を１００００倍にしたものである。抵抗率は２０００Ωｃｍである。実施例１、２、３、４よりも硫黄ドープ量が多いのであるが、抵抗率は実施例１、２、３、４と変わらない。Ｎ：Ｓ＝３：１の比率を越える硫黄をドープしてもそれはｎ型キャリヤを増やすことにならない。
［実施例６］ このダイヤモンドは窒素量が３×１０１６ｃｍ−３、硫黄量が１×１０２１ｃｍ−３である。実施例１より硫黄添加量を１０００００倍にしたものである。抵抗率は２０００Ωｃｍである。実施例１、２、３、４、５よりも硫黄ドープ量が多いのであるが、抵抗率は実施例１、２、３、４、５と変わらない。Ｎ：Ｓ＝３：１の比率を越える硫黄をドープしてもそれはｎ型キャリヤを増やすことにならない。
［実施例７］ このダイヤモンドは窒素量が３×１０１６ｃｍ−３、硫黄量が１×１０２２ｃｍ−３である。実施例１より硫黄添加量を１００００００倍にしたものである。抵抗率は２０００Ωｃｍである。実施例１、２、３、４、５、６よりも硫黄ドープ量が多いのであるが、抵抗率は実施例１、２、３、４、５、６と変わらない。Ｎ：Ｓ＝３：１の比率を越える硫黄をドープしてもそれはｎ型キャリヤを増やすことにならない。
［比較例３］ このダイヤモンドは窒素量が３×１０１７ｃｍ−３、硫黄量が０ｃｍ−３である。比較例１、２、実施例１〜７に比べて窒素量を１０倍にしている。抵抗率は５００００００Ωｃｍ＝５×１０６Ωｃｍである。これも十分に電流が通らないので半導体デバイスには使えない。
［比較例４］ このダイヤモンドは窒素量が３×１０１７ｃｍ−３、硫黄量が１×１０１５ｃｍ−３である。これも比較例１、２、実施例１〜７に比べて窒素量を１０倍にしている。抵抗率は５００００００Ωｃｍ＝５×１０６Ωｃｍである。これも十分に電流が通らないので半導体デバイスには使えない。硫黄が少ないので、炭素５原子を、窒素３原子と硫黄１原子で置き換えることができない。
［実施例８］ このダイヤモンドは窒素量が３×１０１７ｃｍ−３、硫黄量が１×１０１６ｃｍ−３である。窒素添加量を実施例１の１０倍にしたものである。抵抗率は２０００Ωｃｍで実施例１と同じである。電流が通るので十分に薄い膜にして半導体デバイスの一部に使える。実施例１よりも窒素ドープ量が多い。しかし硫黄ドープ量は同じであるから、抵抗率は実施例１と変わらない。これは窒素３原子と一緒になった硫黄だけがｎ型キャリヤを形成するのに有用だということを示す。Ｎ：Ｓ＝３：１の比率を越える窒素をドープしてもそれは余剰にすぎず、ｎ型キャリヤを増やすことにならない。それは先ほどの実施例２〜７と反対のことを意味し、Ｎ：Ｓ＝３：１を越える窒素も硫黄ももはや抵抗率を下げるのに有用でないということである。
［実施例９］ このダイヤモンドは窒素量が３×１０１７ｃｍ−３、硫黄量が１×１０１７ｃｍ−３である。硫黄添加量を実施例８の１０倍にしたものである。抵抗率は２００Ωｃｍで実施例８の１／１０に下がる。かなり電流が通るので十分に薄い膜にして半導体デバイスの一部に使える。実施例８に比べ窒素量は同じであるが、硫黄量が多くて丁度Ｎ：Ｓ＝３：１という比率になっている。全ての硫黄、窒素が有効に利用されている。だから実施例８の１０倍の伝導率になる。
［実施例１０］ このダイヤモンドは窒素量が３×１０１７ｃｍ−３、硫黄量が１×１０１８ｃｍ−３である。実施例９より硫黄添加量を１０倍にしたものである。抵抗率は２００Ωｃｍである。実施例９と同じである。電流が通るので十分に薄い膜にして半導体デバイスの一部に使える。実施例９よりも硫黄ドープ量が多いのであるが、抵抗率は実施例９と変わらない。これは窒素３原子と一緒になった硫黄だけがｎ型キャリヤを形成するのに有用だということを示す。Ｎ：Ｓ＝３：１の比率を越える硫黄をドープしてもそれはｎ型キャリヤを増やすことにならない。
［実施例１１］ このダイヤモンドは窒素量が３×１０１７ｃｍ−３、硫黄量が１×１０１９ｃｍ−３である。実施例９より硫黄添加量を１００倍にしたものである。抵抗率は２００Ωｃｍである。実施例９、１０と同じである。電流が通るので十分に薄い膜にして半導体デバイスの一部に使える。実施例９、１０よりも硫黄ドープ量が多いのであるが、抵抗率は実施例９、１０と変わらない。窒素３原子と一緒になった硫黄だけがｎ型キャリヤを形成するのに有用だということを示す。Ｎ：Ｓ＝３：１の比率を越える硫黄をドープしてもそれはｎ型キャリヤを増やすことにならない。
［実施例１２］ このダイヤモンドは窒素量が３×１０１７ｃｍ−３、硫黄量が１×１０２０ｃｍ−３である。実施例９より硫黄添加量を１０００倍にしたものである。抵抗率は２００Ωｃｍである。実施例９、１０、１１と同じである。電流が通るので十分に薄い膜にして半導体デバイスの一部に使える。実施例９よりも硫黄ドープ量が多いのであるが、抵抗率は実施例９と変わらない。Ｎ：Ｓ＝３：１の比率を越える硫黄をドープしてもそれはｎ型キャリヤを増やすことにならない。
［実施例１３］ このダイヤモンドは窒素量が３×１０１７ｃｍ−３、硫黄量が１×１０２１ｃｍ−３である。実施例９より硫黄添加量を１００００倍にしたものである。抵抗率は２００Ωｃｍである。実施例９、１０、１１、１２と同じである。電流が通るので十分に薄い膜にして半導体デバイスの一部に使える。実施例９よりも硫黄ドープ量が多いのであるが、抵抗率は実施例９と変わらない。Ｎ：Ｓ＝３：１の比率を越える硫黄をドープしてもそれはｎ型キャリヤを増やすことにならない。
［実施例１４］ このダイヤモンドは窒素量が３×１０１７ｃｍ−３、硫黄量が１×１０２２ｃｍ−３である。実施例９より硫黄添加量を１０００００倍にしたものである。抵抗率は２００Ωｃｍである。実施例９、１０、１１、１２、１３と同じである。電流が通るので十分に薄い膜にして半導体デバイスの一部に使える。実施例９よりも硫黄ドープ量が多いのであるが、抵抗率は実施例９と変わらない。Ｎ：Ｓ＝３：１の比率を越える硫黄をドープしてもそれはｎ型キャリヤを増やすことにならない。
［比較例５］ このダイヤモンドは窒素量が３×１０１８ｃｍ−３、硫黄量が０ｃｍ−３である。比較例３、４、実施例８〜１４に比べて窒素量を１０倍にしている。以後比較例６、実施例１５〜２１まで窒素量は、比較例３、４、実施例８〜１４の１０倍である。抵抗率は２００００００Ωｃｍ＝２×１０６Ωｃｍである。十分に電流が通らないので半導体デバイスには使えない。
［比較例６］ このダイヤモンドは窒素量が３×１０１８ｃｍ−３、硫黄量が１×１０１５ｃｍ−３である。抵抗率は２００００００Ωｃｍ＝２×１０６Ωｃｍである。十分に電流が通らないので半導体デバイスには使えない。硫黄が少ないので、炭素５原子の空孔を、窒素３原子と硫黄１原子で置き換えた構造をとることができない。
［実施例１５］ このダイヤモンドは窒素量が３×１０１８ｃｍ−３、硫黄量が１×１０１６ｃｍ−３である。抵抗率は２０００Ωｃｍである。電流が通るので半導体デバイスに使える場合がある。比較例６から実施例１５の間での抵抗率の低下は硫黄の増加によっている。しかし硫黄がなお少ないので、炭素５原子の空孔全部を、窒素３原子と硫黄１原子で置き換えることができない。
［実施例１６］ このダイヤモンドは窒素量が３×１０１８ｃｍ−３、硫黄量が１×１０１７ｃｍ−３である。抵抗率は２００Ωｃｍである。実施例１５と比べてｎ型キャリヤが１０倍になっているということである。実施例１５から実施例１６の間のキャリヤの増加は硫黄の増加によっている。硫黄の単独ドープではｎ型キャリヤは発生しないが、過剰の窒素があるのでｎ型キャリヤが増加する。電流が通るので半導体デバイスに使える。
［実施例１７］ このダイヤモンドは窒素量が３×１０１８ｃｍ−３、硫黄量が１×１０１８ｃｍ−３である。抵抗率は２０Ωｃｍである。十分に低抵抗であるから半導体デバイスの薄膜として利用することができる。実施例１６と比べて硫黄量が１０倍になりｎ型キャリヤが１０倍になっている。実施例１６から実施例１７の間のキャリヤの増加は硫黄の増加によっている。実施例１７ではちょうど窒素：硫黄＝３：１の比率になっている。炭素５原子を除去した空孔に、窒素３原子と硫黄１原子からなるドナー構造が形成されている。そのためにｎ型キャリヤが著しく増加した。これは本発明の優れた技術思想が最も端的に現れた実施例である。
［実施例１８］ このダイヤモンドは窒素量が３×１０１８ｃｍ−３、硫黄量が１×１０１９ｃｍ−３である。抵抗率は２０Ωｃｍである。十分に低抵抗で半導体デバイスの薄膜として利用することができる。窒素：硫黄＝３：１０となり実施例１７と比べて硫黄量が１０倍になっているが抵抗率は下がらない。窒素：硫黄＝３：１となるときにｎ型キャリヤが増える。それを越えて硫黄が単独で増加してもｎ型キャリヤを増すことにならない。
［実施例１９］ このダイヤモンドは窒素量が３×１０１８ｃｍ−３、硫黄量が１×１０２０ｃｍ−３である。抵抗率は２０Ωｃｍである。実施例１７と同じである。十分に低抵抗で半導体デバイスの薄膜として利用することができる。これも窒素：硫黄＝３：１を越えて硫黄が増えてもｎ型キャリヤは増えないということを示す。
［実施例２０］ このダイヤモンドは窒素量が３×１０１８ｃｍ−３、硫黄量が１×１０２１ｃｍ−３である。抵抗率は２０Ωｃｍである。実施例１７と同じである。十分に低抵抗で半導体デバイスの薄膜として利用することができる。これも窒素：硫黄＝３：１を越えて硫黄が増えてもｎ型キャリヤは増えないということを示す。
［実施例２１］ このダイヤモンドは窒素量が３×１０１８ｃｍ−３、硫黄量が１×１０２２ｃｍ−３である。抵抗率は２０Ωｃｍである。実施例１７と同じである。十分に低抵抗で半導体デバイスの薄膜として利用することができる。これも窒素：硫黄＝３：１を越えて硫黄が増えてもｎ型キャリヤは増えないということを示す。
［比較例７］ このダイヤモンドは窒素量が３×１０１９ｃｍ−３、硫黄量が０ｃｍ−３である。比較例５、６、実施例１５〜２１に比べて窒素量を１０倍にしている。以後比較例８、実施例２２〜２８まで窒素量は、比較例５、６、実施例１５〜２１の１０倍である。抵抗率は２００Ωｃｍである。
［比較例８］ このダイヤモンドは窒素量が３×１０１９ｃｍ−３、硫黄量が１×１０１５ｃｍ−３である。抵抗率は２００Ωｃｍである。硫黄が少ないので、炭素５原子の空孔を、窒素３原子と硫黄１原子で置き換えた構造をとることができない。
［実施例２２］ このダイヤモンドは窒素量が３×１０１９ｃｍ−３、硫黄量が１×１０１６ｃｍ−３である。抵抗率は１９０Ωｃｍである。電流が通るので半導体デバイスに使える。
［実施例２３］ このダイヤモンドは窒素量が３×１０１９ｃｍ−３、硫黄量が１×１０１７ｃｍ−３である。抵抗率は１００Ωｃｍである。実施例２２と比べてｎ型キャリヤが約２倍になっている。実施例２２から実施例２３の間のキャリヤの増加は硫黄の増加によっている。硫黄の単独ドープではｎ型キャリヤは発生しないが、過剰の窒素があるのでｎ型キャリヤが増加する。電流が通るので半導体デバイスに使える。
［実施例２４］ このダイヤモンドは窒素量が３×１０１９ｃｍ−３、硫黄量が１×１０１８ｃｍ−３である。抵抗率は１８Ωｃｍである。十分に低抵抗であるから半導体デバイスの薄膜として利用することができる。実施例２３と比べて硫黄量が１０倍になりｎ型キャリヤが約５倍になっている。
［実施例２５］ このダイヤモンドは窒素量が３×１０１９ｃｍ−３、硫黄量が１×１０１９ｃｍ−３である。抵抗率は３Ωｃｍである。十分に低抵抗で半導体デバイスの薄膜として利用することができる。窒素：硫黄＝３：１となり本発明の技術思想が顕著に現れた実施例である。
［実施例２６］ このダイヤモンドは窒素量が３×１０１９ｃｍ−３、硫黄量が１×１０２０ｃｍ−３である。抵抗率は３Ωｃｍである。実施例２５と同じである。十分に低抵抗で半導体デバイスの薄膜として利用することができる。窒素：硫黄＝３：１の比率を越えて硫黄が増えてもｎ型キャリヤは増えないということを示す。
［実施例２７］ このダイヤモンドは窒素量が３×１０１９ｃｍ−３、硫黄量が１×１０２１ｃｍ−３である。抵抗率は３Ωｃｍである。実施例２５と同じである。十分に低抵抗で半導体デバイスの薄膜として利用することができる。窒素：硫黄＝３：１を越えて硫黄が増えてもｎ型キャリヤは増えない。
［実施例２８］ このダイヤモンドは窒素量が３×１０１９ｃｍ−３、硫黄量が１×１０２２ｃｍ−３である。抵抗率は３Ωｃｍである。実施例２５と同じである。十分に低抵抗で半導体デバイスの薄膜として利用することができる。これも窒素：硫黄＝３：１を越えて硫黄が増えてもｎ型キャリヤは増えないということを示す。
［比較例９］ このダイヤモンドは窒素量が３×１０２０ｃｍ−３、硫黄量が０ｃｍ−３である。比較例７、８、実施例２２〜２８に比べて窒素量を１０倍にしている。以後比較例１０、１１、実施例２９〜３４まで窒素量は、比較例７、８、実施例２２〜２８の１０倍である。抵抗率は２０Ωｃｍである。
［比較例１０］ このダイヤモンドは窒素量が３×１０２０ｃｍ−３、硫黄量が１×１０１５ｃｍ−３である。抵抗率は２０Ωｃｍである。
［比較例１１］ このダイヤモンドは窒素量が３×１０２０ｃｍ−３、硫黄量が１×１０１６ｃｍ−３である。抵抗率は２０Ωｃｍである。
［実施例２９］ このダイヤモンドは窒素量が３×１０２０ｃｍ−３、硫黄量が１×１０１７ｃｍ−３である。抵抗率は１９Ωｃｍである。電流が良く通るので半導体デバイスに使える。
［実施例３０］ このダイヤモンドは窒素量が３×１０２０ｃｍ−３、硫黄量が１×１０１８ｃｍ−３である。抵抗率は１０Ωｃｍである。十分に低抵抗であるから半導体デバイスの薄膜として利用することができる。比較例１１と比べて硫黄量が１００倍になりｎ型キャリヤが約２倍になっている。
［実施例３１］ このダイヤモンドは窒素量が３×１０２０ｃｍ−３、硫黄量が１×１０１９ｃｍ−３である。抵抗率は２．８Ωｃｍである。十分に低抵抗で半導体デバイスの薄膜として利用することができる。
［実施例３２］ このダイヤモンドは窒素量が３×１０２０ｃｍ−３、硫黄量が１×１０２０ｃｍ−３である。抵抗率は０．５Ωｃｍである。十分に低抵抗で半導体デバイスの薄膜として利用することができる。窒素：硫黄＝３：１となり本発明の技術思想が顕著に現れた好適な実施例である。
［実施例３３］ このダイヤモンドは窒素量が３×１０２０ｃｍ−３、硫黄量が１×１０２１ｃｍ−３である。抵抗率は０．５Ωｃｍである。実施例３２と同じである。十分に低抵抗で半導体デバイスの薄膜として利用することができる。窒素：硫黄＝３：１を越えて硫黄が増えてもｎ型キャリヤは増えない。
［実施例３４］ このダイヤモンドは窒素量が３×１０２０ｃｍ−３、硫黄量が１×１０２２ｃｍ−３である。抵抗率は０．５Ωｃｍである。実施例３２と同じである。これも窒素：硫黄＝３：１を越えて硫黄が増えてもｎ型キャリヤは増えないということを示す。
［比較例１２］ このダイヤモンドは窒素量が３×１０２１ｃｍ−３、硫黄量が０ｃｍ−３である。比較例９〜１１、実施例２９〜３４に比べて窒素量を１０倍にしている。以後比較例１３〜１５、実施例３５〜３９まで窒素量は、比較例９〜１１、実施例２９〜３４の１０倍である。抵抗率は４Ωｃｍである。
［比較例１３］ このダイヤモンドは窒素量が３×１０２１ｃｍ−３、硫黄量が１×１０１５ｃｍ−３である。抵抗率は４Ωｃｍである。
［比較例１４］ このダイヤモンドは窒素量が３×１０２１ｃｍ−３、硫黄量が１×１０１６ｃｍ−３である。抵抗率は４Ωｃｍである。
［比較例１５］ このダイヤモンドは窒素量が３×１０２１ｃｍ−３、硫黄量が１×１０１７ｃｍ−３である。抵抗率は４Ωｃｍである。
［実施例３５］ このダイヤモンドは窒素量が３×１０２１ｃｍ−３、硫黄量が１×１０１８ｃｍ−３である。抵抗率は３．７Ωｃｍである。十分に低抵抗で半導体デバイスの薄膜として利用することができる。
［実施例３６］ このダイヤモンドは窒素量が３×１０２１ｃｍ−３、硫黄量が１×１０１９ｃｍ−３である。抵抗率は２Ωｃｍである。十分に低抵抗で半導体デバイスの薄膜として利用することができる。
［実施例３７］ このダイヤモンドは窒素量が３×１０２１ｃｍ−３、硫黄量が１×１０２０ｃｍ−３である。抵抗率は０．４８Ωｃｍである。十分に低抵抗で半導体デバイスの薄膜として利用することができる。
［実施例３８］ このダイヤモンドは窒素量が３×１０２１ｃｍ−３、硫黄量が１×１０２１ｃｍ−３である。抵抗率は０．２Ωｃｍである。窒素：硫黄＝３：１となり本発明の技術思想が顕著に現れた好適な実施例である。十分に低抵抗で半導体デバイスの薄膜として利用することができる。
［実施例３９］ このダイヤモンドは窒素量が３×１０２１ｃｍ−３、硫黄量が１×１０２２ｃｍ−３である。抵抗率は０．２Ωｃｍである。実施例３８と同じである。これも窒素：硫黄＝３：１を越えて硫黄が増えてもｎ型キャリヤは増えないということを示す。
Claims (26)
- ダイヤモンドをｎ型にするため、ともにドーピングすべき複数種類のドーパント原子の種類とドーパント原子の比率を決定するための方法であって、価電子数が７の原子をフッ素（Ｆ）、塩素（Ｃｌ）、臭素（Ｂｒ）又は沃素（Ｉ）とし、価電子数が６の原子を酸素（Ｏ）、硫黄（Ｓ）、セレン（Ｓｅ）、テルル（Ｔｅ）とし、価電子数が５の原子を窒素（Ｎ）、燐（Ｐ）、砒素（Ａｓ）、アンチモン（Ｓｂ）又はビスマス（Ｂｉ）とし、価電子数が４の原子を炭素（Ｃ），シリコン（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、錫（Ｓｎ）或いは鉛（Ｐｂ）とし、価電子数が３の原子をホウ素（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）又はタリウム（Ｔｌ）とし、価電子数が２の原子をベリリウム（Ｂｅ）、マグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、バリウム（Ｂａ）、亜鉛（Ｚｎ）、カドミウム（Ｃｄ）或いは水銀（Ｈｇ）とし、価電子数が１の原子をリチウム（Ｌｉ）、ナトリウム（Ｎａ）、カリウム（Ｋ）、ルビジウム（Ｒｂ）、セシウム（Ｃｓ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）または金（Ａｕ）とし、価電子数が１、２、３、４、５、６、７の原子数をａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇとし、原子数ａ、ｂ、ｃ、ｄ，ｅ、ｆ、ｇは０、１、２、３のいずれかの整数値をとるものとし、価電子数が１〜７の原子数を７成分の行ベクトル（ａｂｃｄｅｆｇ）によって表現し、ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＋ｆ＋ｇ＝４、ａ＋２ｂ＋３ｃ＋４ｄ＋５ｅ＋６ｆ＋７ｇ＝２１を満足するような原子数の解ベクトル（ａｂｃｄｅｆｇ）を決定し、解ベクトル（ａｂｃｄｅｆｇ）の成分の内０でない値を与える複数の価電子数に属するいずれかの原子をともにドープすべきドーパント原子と決定し、０でない値を与える価電子数の原子数の比率によってドーパント原子の好ましいドーピング比率を決定することを特徴とするダイヤモンドへのドーパント原子決定方法。
- ダイヤモンドをｐ型にするため、ともにドーピングすべき複数種類のドーパント原子の種類とドーパント原子の比率を決定するための方法であって、価電子数が７の原子をフッ素（Ｆ）、塩素（Ｃｌ）、臭素（Ｂｒ）又は沃素（Ｉ）とし、価電子数が６の原子を酸素（Ｏ）、硫黄（Ｓ）、セレン（Ｓｅ）、テルル（Ｔｅ）とし、価電子数が５の原子を窒素（Ｎ）、燐（Ｐ）、砒素（Ａｓ）、アンチモン（Ｓｂ）又はビスマス（Ｂｉ）とし、価電子数が４の原子を炭素（Ｃ），シリコン（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、錫（Ｓｎ）或いは鉛（Ｐｂ）とし、価電子数が３の原子をホウ素（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）又はタリウム（Ｔｌ）とし、価電子数が２の原子をベリリウム（Ｂｅ）、マグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、バリウム（Ｂａ）、亜鉛（Ｚｎ）、カドミウム（Ｃｄ）或いは水銀（Ｈｇ）とし、価電子数が１の原子をリチウム（Ｌｉ）、ナトリウム（Ｎａ）、カリウム（Ｋ）、ルビジウム（Ｒｂ）、セシウム（Ｃｓ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）または金（Ａｕ）とし、価電子数が１、２、３、４、５、６、７の原子数をａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇとし、原子数ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇは０、１、２、３のいずれかの整数値をとるものとし、価電子数が１〜７の原子数を７成分の行ベクトル（ａｂｃｄｅｆｇ）によって表現し、ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＋ｆ＋ｇ＝４、ａ＋２ｂ＋３ｃ＋４ｄ＋５ｅ＋６ｆ＋７ｇ＝１９を満足するような原子数の解ベクトル（ａｂｃｄｅｆｇ）を決定し、解ベクトル（ａｂｃｄｅｆｇ）の成分の内０でない値を与える複数の価電子数に属するいずれかの原子をともにドープすべきドーパント原子と決定し、０でない値を与える価電子数の原子数の比率によってドーパント原子の好ましいドーピング比率を決定することを特徴とするダイヤモンドへのドーパント原子決定方法。
- 解ベクトル（ａｂｃｄｅｆｇ）が（１００００１２）であって、価電子数が１のＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｃｕ、Ａｇ又はＡｕのいずれか一つの原子と、価電子数が６のＯ、Ｓ、Ｓｅ又はＴｅのいずれか一つの原子と、価電子数が７のＦ、Ｃｌ、Ｂｒ又はＩのいずれか一つの原子を、ともにドープするドーパント原子と決定し、価電子数が１、６、７のドープすべき原子数の好ましいドーピング比率を１：１：２と決定することを特徴とする請求項１に記載のダイヤモンドへのドーパント原子決定方法。
- 解ベクトル（ａｂｃｄｅｆｇ）が（０１００１０２）であって、価電子数が２のＢｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｎ、Ｃｄ又はＨｇのいずれか一つの原子と、価電子数が５のＮ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ又はＢｉのいずれか一つの原子と、価電子数が７のＦ、Ｃｌ、Ｂｒ又はＩのいずれか一つの原子をともにドープするドーパント原子と決定し、価電子数が２、５、７のドープすべき原子数の好ましいドーピング比率を１：１：２と決定することを特徴とする請求項１に記載のダイヤモンドへのドーパント原子決定方法。
- 解ベクトル（ａｂｃｄｅｆｇ）が（０１０００２１）であって、価電子数が２のＢｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｎ、Ｃｄ或いはＨｇのいずれか一つの原子と、価電子数が６のＯ、Ｓ、Ｓｅ又はＴｅのいずれか一つの原子と、価電子数が７のＦ、Ｃｌ、Ｂｒ又はＩのいずれか一つの原子を、ともにドープするドーパント原子と決定し、価電子数が２、６、７のドープすべき原子数の好ましいドーピング比率を１：２：１と決定することを特徴とする請求項１に記載のダイヤモンドへのドーパント原子決定方法。
- 解ベクトル（ａｂｃｄｅｆｇ）が（００１１００２）であって、価電子数が３のＢ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ又はＴｌのいずれか一つの原子と、価電子数が４のＣ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ又はＰｂのいずれか一つの原子と、価電子数が７のＦ、Ｃｌ、Ｂｒ又はＩのいずれか一つの原子を、ともにドープする原子と決定し、価電子数が３、４、７のドープすべき原子数のドーピング好ましい比率を１：１：２と決定することを特徴とする請求項１に記載のダイヤモンドへのドーパント原子決定方法。
- 解ベクトル（ａｂｃｄｅｆｇ）が（００１０１１１）であって、価電子数が３のＢ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ又はＴｌのいずれか一つの原子と、価電子数が５のＮ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ又はＢｉのいずれか一つの原子と、価電子数が６のＯ、Ｓ、Ｓｅ又はＴｅのいずれか一つの原子と、価電子数が７のＦ、Ｃｌ、Ｂｒ又はＩのいずれか一つの原子をともにドープするドーパント原子と決定し、価電子数が３、５、６、７のドープすべき原子数の好ましいドーピング比率を１：１：１：１と決定することを特徴とする請求項１に記載のダイヤモンドへのドーパント原子決定方法。
- 解ベクトル（ａｂｃｄｅｆｇ）が（００１００３０）であって、価電子数が３のＢ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ又はＴｌのいずれか一つの原子と、価電子数が６のＯ、Ｓ、Ｓｅ又はＴｅのいずれか一つの原子をともにドープするドーパント原子と決定し、価電子数が３、６のドープすべき原子数の好ましいドーピング比率を１：３と決定することを特徴とする請求項１に記載のダイヤモンドへのドーパント原子決定方法。
- 解ベクトル（ａｂｃｄｅｆｇ）が（０００２０１１）であって、価電子数が４のＣ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ又はＰｂのいずれか一つの原子と、価電子数が６のＯ、Ｓ、Ｓｅ又はＴｅのいずれか一つの原子と、価電子数が７のＦ、Ｃｌ、Ｂｒ又はＩのいずれか一つの原子をともにドープするドーパント原子と決定し、価電子数が４、６、７のドープすべき原子数の好ましいドーピング比率を２：１：１と決定することを特徴とする請求項１に記載のダイヤモンドへのドーパント原子決定方法。
- 解ベクトル（ａｂｃｄｅｆｇ）が（０００１２０１）であって、価電子数が４のＣ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ又はＰｂのいずれか一つの原子と、価電子数が５のＮ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ又はＢｉのいずれか一つの原子と、価電子数が７のＦ、Ｃｌ、Ｂｒ又はＩのいずれか一つの原子をともにドープするドーパント原子と決定し、価電子数が４、５、７のドープすべき原子数の好ましいドーピング比率を１：２：１と決定することを特徴とする請求項１に記載のダイヤモンドへのドーパント原子決定方法。
- 解ベクトル（ａｂｃｄｅｆｇ）が（０００１１２０）であって、価電子数が４のＣ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ又はＰｂのいずれか一つの原子と、価電子数が５のＮ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ又はＢｉのいずれか一つの原子と、価電子数が６のＯ、Ｓ、Ｓｅ又はＴｅのいずれか一つの原子を、いずれか一つの原子をともにドープすべきドーパント原子と決定し、価電子数が４、５、６のドープすべき原子数の好ましいドーピング比率を１：１：２と決定することを特徴とする請求項１に記載のダイヤモンドへのドーパント原子決定方法。
- 解ベクトル（ａｂｃｄｅｆｇ）が（００００３１０）であって、価電子数が５のＮ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ又はＢｉのいずれか一つの原子と、価電子数が６のＯ、Ｓ、Ｓｅ又はＴｅのいずれか一つの原子を、ともにドープするドーパント原子と決定し、価電子数が５、６のドープすべき原子数の好ましい比率を３：１と決定することを特徴とする請求項１に記載のダイヤモンドへのドーパント原子決定方法。
- 解ベクトル（ａｂｃｄｅｆｇ）が（１００１００２）であって、価電子数が１のＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｃｕ、Ａｇ又はＡｕのいずれか一つの原子と、価電子数が４のＣ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ又はＰｂのいずれか一つの原子と、価電子数が７のＦ、Ｃｌ、Ｂｒ，Ｉのいずれか一つの原子をともにドープするドーパント原子と決定し、価電子数が１、４、７のドープすべき原子数の好ましいドーピング比率を１：１：２と決定することを特徴とする請求項２に記載のダイヤモンドへのドーパント原子決定方法。
- 解ベクトル（ａｂｃｄｅｆｇ）が（１０００１１１）であって、価電子数が１のＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｃｕ、Ａｇ又はＡｕのいずれか一つの原子と、価電子数が５のＮ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ又はＢｉのいずれか一つの原子と、価電子数が６のＯ、Ｓ、Ｓｅ又はＴｅのいずれか一つの原子と、価電子数が７のＦ、Ｃｌ、Ｂｒ，Ｉのいずれか一つの原子をともにドープするドーパント原子と決定し、価電子数が１、５、６、７のドープすべき原子数の好ましいドーピング比率を１：１：１：１と決定することを特徴とする請求項２に記載のダイヤモンドへのドーパント原子決定方法。
- 解ベクトル（ａｂｃｄｅｆｇ）が（１００００３０）であって、価電子数が１のＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｃｕ、Ａｇ又はＡｕのいずれか一つの原子と、価電子数が６のＯ、Ｓ、Ｓｅ又はＴｅのいずれか一つの原子を、ともにドープするドーパント原子と決定し、価電子数が１、６のドープすべき原子数の好ましいドーピング比率を１：３と決定することを特徴とする請求項２に記載のダイヤモンドへのドーパント原子決定方法。
- 解ベクトル（ａｂｃｄｅｆｇ）が（０１００２０１）であって、価電子数が２のＢｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｎ、Ｃｄ或いはＨｇのいずれか一つの原子と、価電子数が５のＮ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ又はＢｉのいずれか一つの原子と、価電子数が７のＦ、Ｃｌ、Ｂｒ又はＩのいずれか一つの原子をともにドープするドーパント原子と決定し、価電子数が２、５、７のドープすべき原子数の好ましいドーピング比率を１：２：１と決定することを特徴とする請求項２に記載のダイヤモンドへのドーパント原子決定方法。
- 解ベクトル（ａｂｃｄｅｆｇ）が（０１０１０１１）であって、価電子数が２のＢｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｎ、Ｃｄ或いはＨｇのいずれか一つの原子と、価電子数が４のＣ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ又はＰｂのいずれか一つの原子と、価電子数が６のＯ、Ｓ、Ｓｅ又はＴｅのいずれか一つの原子と、価電子数が７のＦ、Ｃｌ、Ｂｒ又はＩのいずれか一つの原子を、ともにドープするドーパント原子と決定し、価電子数が２、４、６、７のドープすべき原子数の好ましいドーピング比率を１：１：１：１と決定することを特徴とする請求項２に記載のダイヤモンドへのドーパント原子決定方法。
- 解ベクトル（ａｂｃｄｅｆｇ）が（０１００２０１）であって、価電子数が２のＢｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｎ、Ｃｄ或いはＨｇのいずれか一つの原子と、価電子数が５のＮ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ又はＢｉのいずれか一つの原子と、価電子数が７のＦ、Ｃｌ、Ｂｒ又はＩのいずれか一つの原子を、ともにドープするドーパント原子と決定し、価電子数が２、５、７のドープすべき原子数の好ましいドーピング比率を１：２：１と決定することを特徴とする請求項２に記載のダイヤモンドへのドーパント原子決定方法。
- 解ベクトル（ａｂｃｄｅｆｇ）が（０１００１２０）であって、価電子数が２のＢｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｎ、Ｃｄ或いはＨｇのいずれか一つの原子と、価電子数が５のＮ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ又はＢｉのいずれか一つの原子と、価電子数が６のＯ、Ｓ、Ｓｅ又はＴｅのいずれか一つの原子を、ともにドープするドーパント原子と決定し、価電子数が２、５、６のドープすべき原子数の好ましいドーピング比率を１：１：２と決定することを特徴とする請求項２に記載のダイヤモンドへのドーパント原子決定方法。
- 解ベクトル（ａｂｃｄｅｆｇ）が（００２００１１）であって、価電子数が３のＢ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ又はＴｌのいずれか一つの原子と、価電子数が６のＯ、Ｓ、Ｓｅ又はＴｅのいずれか一つの原子と、価電子数が７のＦ、Ｃｌ、Ｂｒ又はＩのいずれか一つの原子を、ともにドープするドーパント原子と決定し、価電子数が３、６、７のドープすべき原子数の好ましいドーピング比率を２：１：１と決定することを特徴とする請求項２に記載のダイヤモンドへのドーパント原子決定方法。
- 解ベクトル（ａｂｃｄｅｆｇ）が（００１１１０１）であって、価電子数が３のＢ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ又はＴｌのいずれか一つの原子と、価電子数が４のＣ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ又はＰｂのいずれか一つの原子と、価電子数が５のＮ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ又はＢｉのいずれか一つの原子と、価電子数が７のＦ、Ｃｌ、Ｂｒ又はＩのいずれか一つの原子を、ともにドープするドーパント原子と決定し、価電子数が３、４、５、７のドープすべき原子数の好ましいドーピング比率を１：１：１：１と決定することを特徴とする請求項２に記載のダイヤモンドへのドーパント原子決定方法。
- 解ベクトル（ａｂｃｄｅｆｇ）が（００１１０２０）であって、価電子数が３のＢ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ又はＴｌのいずれか一つの原子と、価電子数が４のＣ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ又はＰｂのいずれか一つの原子と、価電子数が６のＯ、Ｓ、Ｓｅ又はＴｅのいずれか一つの原子を、ともにドープするドーパント原子と決定し、価電子数が３、４、６のドープすべき原子数の好ましいドーピング比率を１：１：２と決定することを特徴とする請求項２に記載のダイヤモンドへのドーパント原子決定方法。
- 解ベクトル（ａｂｃｄｅｆｇ）が（００１０２１０）であって、価電子数が３のＢ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ又はＴｌのいずれか一つの原子と、価電子数が５のＮ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ又はＢｉのいずれか一つの原子と、価電子数が６のＯ、Ｓ、Ｓｅ又はＴｅのいずれか一つの原子を、ともにドープするドーパント原子と決定し、価電子数が３、５、６のドープすべき原子数の好ましいドーピング比率を１：２：１と決定することを特徴とする請求項２に記載のダイヤモンドへのドーパント原子決定方法。
- 解ベクトル（ａｂｃｄｅｆｇ）が（０００３００１）であって、価電子数が４のＣ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ又はＰｂのいずれか一つの原子と、価電子数が７のＦ、Ｃｌ、Ｂｒ又はＩのいずれか一つの原子を、ともにドープするドーパント原子と決定し、価電子数が４、７のドープすべき原子数の好ましいドーピング比率を３：１と決定することを特徴とする請求項２に記載のダイヤモンドへのドーパント原子決定方法。
- 解ベクトル（ａｂｃｄｅｆｇ）が（０００２１１０）であって、価電子数が４のＣ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ又はＰｂのいずれか一つの原子と、価電子数が５のＮ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ又はＢｉのいずれか一つの原子と、価電子数が６のＯ、Ｓ、Ｓｅ又はＴｅのいずれか一つの原子を、ともにドープするドーパント原子と決定し、価電子数が４、５、６のドープすべき原子数の好ましいドーピング比率を２：１：１と決定することを特徴とする請求項２に記載のダイヤモンドへのドーパント原子決定方法。
- 解ベクトル（ａｂｃｄｅｆｇ）が（０００１３００）であって、価電子数が４のＣ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ又はＰｂのいずれか一つの原子と、価電子数が５のＮ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ又はＢｉのいずれか一つの原子を、ともにドープするドーパント原子と決定し、価電子数が４、５のドープすべき原子数の好ましいドーピング比率を１：３と決定することを特徴とする請求項２に記載のダイヤモンドへのドーパント原子決定方法。
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| CN103103609A (zh) * | 2013-03-05 | 2013-05-15 | 黄美玲 | N型金刚石半导体单晶及其生产方法 |
| CN103103609B (zh) * | 2013-03-05 | 2015-08-19 | 三门峡纵横超硬材料有限公司 | N型金刚石半导体单晶及其生产方法 |
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