en
Назад
DOI: 10.17586/1023-5086-2026-93-01-34-41
УДК: 535.37
Аномальная температурная зависимость спектров катодолюминесценции центра 3H синтетических алмазов после радиационно-термической обработки
Переседова Д.А., Рипенко В.С., Липатов Е.И., Бураченко А.Г. Аномальная температурная зависимость спектров катодолюминесценции центра 3H синтетических алмазов после радиационно-термической обработки // Оптический журнал. 2026. Т. 93. № 1. С. 34–41. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2026-93-01-34-41
Peresedova D.A., Ripenko V.S., Lipatov E.I., Burachenko A.G. Anomalous temperature dependence of cathodoluminescence spectra of 3H center of synthetic diamond after radiation-thermal treatment [in Russian] // Opticheskii Zhurnal. 2026. V. 93. № 1. P. 34–41. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2026-93-01-34-41
Предмет исследования. Синтетические алмазные образцы, изготовленные в условиях высоких температуры и давления, подвергнутые радиационно-термической обработке, с содержанием центров NV0 не более 10 ppm. Цель работы. Экспериментально исследование температурных зависимостей спектральных характеристик катодолюминесценции синтетических алмазных образцов в диапазоне температур от 90 до 800 K. Метод. Люминесценция синтетических алмазов исследовалась спектроскопическими методами. Основные результаты. Исследованы спектры катодолюминесценции трех алмазных образцов в температурном диапазоне от 90 до 800 K. Катодолюминесценция возбуждалась пучком электронов энергией до 300 кэВ. Получены температурные зависимости различных центров окраски, обнаружена нехарактерная температурная зависимость люминесценции центра 3Н, которая, вероятно, связана с термостимулированной люминесценцией. Практическая значимость. Результаты исследования центров люминесценции синтетических алмазов послужат основой для разработки различных оптоэлектронных устройств, например, термостимулированных или катодолюминесцентных дозиметров.
алмаз, катодолюминесценция, центр NV, центр 3H, температурные зависимости, термостимулированная люминесценция
Благодарность:работа выполнена в рамках государственного задания для ИСЭ СО РАН, проект FWRM-2021-0014.
Коды OCIS: 160.4760, 260.3800, 300,0300
Список источников:1. Осипов В.Ю., Романов Н.М., Богданов К.В. и др. Исследование NV(–) центров и интерфейсов кристаллитов в синтетических моно- и поликристаллических наноалмазах методами оптической флуоресцентной и микроволновой спектроскопии // Оптический журнал. 2018. Т. 85. № 2. С. 3–14. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2018-85-02-03-14
Osipov V.Yu., Romanov N.M., Bogdanov K.V., et al. Investigation of NV(−) centers and crystallite interfaces in synthetic single-crystal and polycrystalline nanodiamonds by optical fluorescence and microwave spectroscopy // J. Opt. Technol. 2018. V. 85. № 2. P. 63–72. https://doi.org/10.1364/JOT.85.000063
2. Walker J. Optical absorption and luminescence in diamond // Rep. Prog. Phys. 1979. V. 42. P. 1605–1659. https://doi.org/10.1088/0034-4885/42/10/001
3. Walker J. An optical study of the TR12 and 3H defects in irradiated diamond // J. Phys. C: Solid State Phys. 1977. V. 10. P. 3031–3037. https://doi.org/10.1088/0022-3719/10/16/013
4. Vlasov I.I., Ralchenko V.G., Goovaerts E. Laser-induced transformation of 3H defects in diamond // Phys. Status Solidi A. 2002. V. 193. № 3. P. 489–493. https://doi.org/10.1002/1521-396X(200210)193:3<489::AID-PSSA489>3.0.CO;2-M
5. Breuer S.J., Briddon P.R. Ab initio investigation of the native defects in diamond and self-diffusion // Phys. Rev. B. 1995. V. 51. № 11. P. 6984–6994. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.51.6984
6. Винс В.Г., Елисеев А.П., Старостенков М.Д. Генерация и отжиг радиационных дефектов в алмазах, облученных электронами // Фундаментальные проблемы современного материаловедения. 2011. Т. 8. С. 66–79.
Vince V.G., Eliseev A.P., Starostenkov M.D. Generation and annealing of radiation defects in diamonds irradiated with electrons [in Russian] // Fundamental Problems of Modern Mater. Sci. 2011. V. 8. P. 66–79.
7. Переседова Д.А., Рипенко В.С. Спектральные и температурные зависимости импульсной катодолюминесценции азотно-вакансионных центров в алмазе при температурах от 80 до 300 K // Тез. Докл. ХХ всеросс. конф. cтуденческих научно-исследовательских инкубаторов — СНИИ-2023. Томск, Россия. 02–05 мая 2023. С. 72–75.
Peresedova D.A., Ripenko V.S. Spectral and temperature dependences of pulsed cathodoluminescence of nitrogen-vacancy centers in diamond at temperatures from 80 to 300 K [in Russian] // XX All-Russian Conf. of Student Research Incubators – SRDI-2023 (Abstracts of reports). Tomsk, Russia. May 02–05, 2023. P. 72–75.
8. Рипенко В.С., Бураченко А.Г., Переседова Д.А. и др. Краевая люминесценция алмазов при температурах от 80 до 800 K // Известия ВУЗов. 2023. Т. 65. № 11. С. 1934–1939. https://doi.org/10.17223/00213411/65/11/132
Ripenko V.S., Burachenko A.G., Peresedova D.A., et al. Edge luminescence of diamonds at temperatures from 80 to 800 K // Russian Phys. J. 2023. V. 65. № 11. P. 1934–1939. https://doi.org/10.1007/s11182-023-02853-z
9. Рипенко В.С., Переседова Д.А., Гусев И.С. и др. Катодо-, фото- и рентгенолюминесценция синтетического алмаза, содержащего NV0-центры // Технологии безопасности жизнедеятельности. 2024. Т. 8. С. 45–51. https://doi.org/10.17223/29491665/8/6
Luminescence of synthetic diamond under the influence of an electron beam, laser, and X-ray radiation // Bull. Russ. Acad. Sci. Phys. 2025. V. 89. P. 2032–2037. https://doi.org/10.1134/S1062873825712905
10. Курдюмов А.В. Малоголовец В.Г., Новиков Н.В. и др. Полиморфные модификации углерода и нитрида бора. М.: Металлургия, 1994. 302 с.
Kurdyumov A.V. Malogolovets V.G., Novikov N.V., et. al. Polymorphic modifications of carbon and boron nitride [in Russian]. Moscow: “Metallurgiya” Publ., 1994. 302 p.
11. Venturi L., Rigutti L., Houard J., et al. Strain sensitivity and symmetry of 2.65 eV color center in diamond nanoscale needles // Appl. Phys. Lett. 2019. V. 114. P. 143104. https://doi.org/10.1063/1.5092329
12. Pereira E., Pereira L., Hofmann D. M., et al. Excited levels of the 2.56 eV emission in synthetic diamond // Radiat. Eff. Defects Solids. 1995. V. 135. P. 143–148. https://doi.org/10.1080/10420159508229824
13. Van Wyk J.A., Woods G.S. Electron spin resonance of excited states of the H3 and H4 centres in irradiated type Ia diamonds // J. Phys.: Condens. Matter. 1995. V. 7. № 29. P. 5901–5911. https://doi.org/10.1088/0953-8984/7/29/017
14. Nadolinny V.A., Yelisseyev A.P. New paramagnetic centres containing nickel ions in diamond // Diamond Relat. Mater. 1993. V. 3. P. 17–21. https://doi.org/10.1016/0925-9635(94)90024-8
15. Zaitsev A.M. Optical properties of diamond: A data handbook. Berlin: Springer-Verlag, 2001. 519 p.
16. Freitas J.A., Klein P.B., Collins A.T. Observation of new vibronic luminescence band in semiconducting diamond // Electron. Lett. 1993. V. 29. P. 1727–1728. https://doi.org/10.1049/el:19931148
17. Lawson S.C., Kanda H. An annealing study of nickel point defects in high-pressure synthetic diamond // J. Appl. Phys. 1993. V. 73. P. 3967–3973. https://doi.org/10.1063/1.35286
18. Collins A.T. A spectroscopic survey of naturally-occurring vacancy-related colour centres in diamond // J. Phys. D: Appl. Phys. 1982. V. 15. № 8. P. 1431–1438. https://doi.org/10.1088/0022-3727/15/8/014
19. Melnikov A.A., Denisenko A.V., Zaitsev A.M., et al. Electroluminescence of 484 nm center was shown to be excited at temperatures as high as 700 K // J. Appl. Phys. 1998. V. 84. P. 6127–6134. https://doi.org/10.1063/1.368880
20. Preciado-Flores S., Schreck M., Meléndrez R., et al. Performance of CVD diamond as an optically and thermally stimulated luminescence dosemeter // Radiat. Prot. Dosim. 2006. V. 119. № 1–4. P. 226–229. https://doi.org/10.1093/rpd/nci667
21. Briand D., Iacconi P., Benabdesselam M., et al. Thermally stimulated properties of CVD diamond films // Diamond Relat. Mater. 2000. V. 9. № 3–6. P. 1245–1248. https://doi.org/10.1016/S0925-9635(99)00213-7