高能电子照射对金刚石中缺陷电荷状态的影响

田玉明; 王凯悦; 李志宏; 朱玉梅; 柴跃生; 曾雨顺; 王强

doi:10.7498/aps.62.188101

摘要

金刚石经电子辐照后会形成大量的点缺陷, 而这些缺陷很多都是带有电荷的. 提出一种用于研究缺陷电荷状态的新思路, 即利用扫描电子显微镜(SEM)的高能电子照射辐照区域, 通过比较SEM 照射前后的低温光致发光光谱, 为缺陷电荷状态的确定提供了一些依据.

关键词:

金刚石 /
点缺陷 /
电荷状态

A great number of point defects are created in diamond by electron irradiation, most of which are charged. In this paper, we come up with an interesting thought to determine the charge states of these defects in diamond. The irradiated regions are exposed by high-energy electrons with a scanning electron microscopy (SEM), and then are characterized by the low temperature micro-photoluminescence (PL) technology. Some evidences to determine the charge states of defects are obtained by comparing the PL spectra between the cases with and without SEM exposure.

Keywords:

diamond /
point defect /
charge state

作者及机构信息

1.
太原科技大学材料科学与工程学院, 太原 030024;

2.
天津大学材料科学与工程学院, 先进结构陶瓷与加工技术教育部重点实验室, 天津 300072

基金项目: 太原科技大学博士科研启动项目(批准号:20122044)和太原科技大学校级UIT项目(批准号:xj2013065)资助的课题.

Authors and contacts

1.
School of Materials Science and Engineering, Taiyuan University of Science and Technology, Taiyuan 030024, China;

2.
Key Laboratory of Advanced Ceramics and Machining Technology, Ministry of Education, School of Materials Science and Engineering, Tianjin University, Tianjin 300072, China

Funds: Project supported by the Doctoral Initiating Project (Grant No. 20122044) and the Undergraduate Innovation Training Project of Taiyuan University of Science and Technology, China (Grant No. xj2013065).

参考文献

[1]	Wang K Y, Li Z H, Gao K, Zhu Y M 2012 Acta Phys. Sin. 61 097803 (in Chinese) [王凯悦，李志宏，高凯，朱玉梅 2012 物理学报 61 097803]
[2]	Dai Y, Dai D, Yan C, Huang B, Han S 2005 Phys. Rev. B 71 075421
[3]	Dai Y, Zhang A, Han S 2004 Int. J. Nanosci. 3 455
[4]	Steeds J W, Charles S J, Davis T J, Griffin I 2000 Diamond Relat. Mater. 9 397
[5]	Manson N B, Harrison J P 2005 Diamond Relat. Mater. 14 1705
[6]	Grotz B, Hauf M V, Dankerl M, Naydenov B, Pezzagna S, Meijer J, Jelezko F, Wrachtrup J, Stutzmann M, Reinhard F, Garrido J A 2012 Nature Communications 3 729
[7]	Reimer L 2000 Meas. Sci. Technol. 11 1826
[8]	Wotherspoon A, Steeds J W, Coleman P, Wolverson D, Davies J, Lawson S, Butler J 2002 Diamond Relat. Mater. 11 692
[9]	Wang K, Steeds J, Li Z 2012 Diamond Relat. Mater. 25 29
[10]	Steeds J, Wang K, Li Z 2012 Diamond Relat. Mater. 23 154
[11]	Steeds J W, Davis T J, Charles S J, Hayes J M, Butler J E 1999 Diamond Relat. Mater. 8 1947
[12]	Vlasov I I, Khmelnitskii R A, Khomich A V, Ralchenko V G, Wenseleers W, Goovaerts E 2003 Phys. Status Solidi (A) 199 103
[13]	Steeds J W, Charles S J, Davies T J, Gilmore A, Hayes J, Pickard D, Butler J E 1999 Diamond Relat. Mater. 8 94
[14]	Wang K Y 2012 Ph. D. Dissertation (Tianjin: Tianjin University) (in Chinese) [王凯悦 2012 博士学位论文 (天津：天津大学)]
[15]	Collins A T, Rafique S 1979 Proceedings of the Royal Society of London A 367 81
[16]	Wang K, Steeds J, Li Z 2012 Diamond Relat. Mater. 23 162
[17]	Collins A T, Dahwich A 2004 Diamond Relat. Mater. 13 1959
[18]	Wang K Y, Li Z H, Zhang B, Zhu Y M 2012 Acta Phys. Sin. 61 127804 (in Chinese) [王凯悦, 李志宏, 张博, 朱玉梅 2012 物理学报 61 127804]

施引文献

[1]	Wang K Y, Li Z H, Gao K, Zhu Y M 2012 Acta Phys. Sin. 61 097803 (in Chinese) [王凯悦，李志宏，高凯，朱玉梅 2012 物理学报 61 097803]
[2]	Dai Y, Dai D, Yan C, Huang B, Han S 2005 Phys. Rev. B 71 075421
[3]	Dai Y, Zhang A, Han S 2004 Int. J. Nanosci. 3 455
[4]	Steeds J W, Charles S J, Davis T J, Griffin I 2000 Diamond Relat. Mater. 9 397
[5]	Manson N B, Harrison J P 2005 Diamond Relat. Mater. 14 1705
[6]	Grotz B, Hauf M V, Dankerl M, Naydenov B, Pezzagna S, Meijer J, Jelezko F, Wrachtrup J, Stutzmann M, Reinhard F, Garrido J A 2012 Nature Communications 3 729
[7]	Reimer L 2000 Meas. Sci. Technol. 11 1826
[8]	Wotherspoon A, Steeds J W, Coleman P, Wolverson D, Davies J, Lawson S, Butler J 2002 Diamond Relat. Mater. 11 692
[9]	Wang K, Steeds J, Li Z 2012 Diamond Relat. Mater. 25 29
[10]	Steeds J, Wang K, Li Z 2012 Diamond Relat. Mater. 23 154
[11]	Steeds J W, Davis T J, Charles S J, Hayes J M, Butler J E 1999 Diamond Relat. Mater. 8 1947
[12]	Vlasov I I, Khmelnitskii R A, Khomich A V, Ralchenko V G, Wenseleers W, Goovaerts E 2003 Phys. Status Solidi (A) 199 103
[13]	Steeds J W, Charles S J, Davies T J, Gilmore A, Hayes J, Pickard D, Butler J E 1999 Diamond Relat. Mater. 8 94
[14]	Wang K Y 2012 Ph. D. Dissertation (Tianjin: Tianjin University) (in Chinese) [王凯悦 2012 博士学位论文 (天津：天津大学)]
[15]	Collins A T, Rafique S 1979 Proceedings of the Royal Society of London A 367 81
[16]	Wang K, Steeds J, Li Z 2012 Diamond Relat. Mater. 23 162
[17]	Collins A T, Dahwich A 2004 Diamond Relat. Mater. 13 1959
[18]	Wang K Y, Li Z H, Zhang B, Zhu Y M 2012 Acta Phys. Sin. 61 127804 (in Chinese) [王凯悦, 李志宏, 张博, 朱玉梅 2012 物理学报 61 127804]

[1]	郑世姣, 杨文跃, 杨致, 徐利春, 冯琳, 陈波, 薛林. 单层Z-Bi₂O₂Se本征点缺陷及光电性能研究. 物理学报, 2025, 74(12): . doi: 10.7498/aps.74.20241701
[2]	闫丽彬, 白雨蓉, 李培, 柳文波, 何欢, 贺朝会, 赵小红. InP中点缺陷迁移机制的第一性原理计算. 物理学报, 2024, 73(18): 183101. doi: 10.7498/aps.73.20240754
[3]	王甫, 周毅, 高士鑫, 段振刚, 孙志鹏, 汪俊, 邹宇, 付宝勤. 碳化硅中点缺陷对热传导性能影响的分子动力学研究. 物理学报, 2022, 71(3): 036501. doi: 10.7498/aps.71.20211434
[4]	王凯悦, 郭睿昂, 王宏兴. 金刚石氮-空位缺陷发光的温度依赖性. 物理学报, 2020, 69(12): 127802. doi: 10.7498/aps.69.20200395
[5]	李明阳, 张雷敏, 吕沙沙, 李正操. 离子辐照和氧化对IG-110核级石墨中的点缺陷的影响. 物理学报, 2019, 68(12): 128102. doi: 10.7498/aps.68.20190371
[6]	谢修华, 李炳辉, 张振中, 刘雷, 刘可为, 单崇新, 申德振. 点缺陷调控: 宽禁带II族氧化物半导体的机遇与挑战. 物理学报, 2019, 68(16): 167802. doi: 10.7498/aps.68.20191043
[7]	张秀芝, 王凯悦, 李志宏, 朱玉梅, 田玉明, 柴跃生. 氮对金刚石缺陷发光的影响. 物理学报, 2015, 64(24): 247802. doi: 10.7498/aps.64.247802
[8]	林雪玲, 潘凤春. 氮掺杂的金刚石磁性研究. 物理学报, 2013, 62(16): 166102. doi: 10.7498/aps.62.166102
[9]	王凯悦, 朱玉梅, 李志宏, 田玉明, 柴跃生, 赵志刚, 刘开. 氮掺杂金刚石{100}晶面的缺陷发光特性. 物理学报, 2013, 62(9): 097803. doi: 10.7498/aps.62.097803
[10]	吉川, 徐进. 点缺陷对硼掺杂直拉硅单晶p/p+ 外延片中铜沉淀的影响. 物理学报, 2012, 61(23): 236102. doi: 10.7498/aps.61.236102
[11]	曹永军, 谭伟, 刘燕. 二维磁振子晶体中点缺陷模的耦合性质研究. 物理学报, 2012, 61(11): 117501. doi: 10.7498/aps.61.117501
[12]	魏琦, 程营, 刘晓峻. 点缺陷阵列对声子晶体波导定向辐射性能的影响. 物理学报, 2011, 60(12): 124301. doi: 10.7498/aps.60.124301
[13]	敖冰云, 汪小琳, 陈丕恒, 史鹏, 胡望宇, 杨剑瑜. 嵌入原子法计算金属钚中点缺陷的能量. 物理学报, 2010, 59(7): 4818-4825. doi: 10.7498/aps.59.4818
[14]	梁中翥, 梁静秋, 郑娜, 贾晓鹏, 李桂菊. 掺氮金刚石的光学吸收与氮杂质含量的分析研究. 物理学报, 2009, 58(11): 8039-8043. doi: 10.7498/aps.58.8039
[15]	梁中翥, 梁静秋, 郑娜, 姜志刚, 王维彪, 方伟. 吸收辐射复合金刚石膜的制备及光学研究. 物理学报, 2009, 58(11): 8033-8038. doi: 10.7498/aps.58.8033
[16]	宜晨虹, 慕青松, 苗天德. 带有点缺陷的二维颗粒系统离散元模拟. 物理学报, 2008, 57(6): 3636-3640. doi: 10.7498/aps.57.3636
[17]	马新国, 江建军, 梁培. 锐钛矿型TiO2(101)面本征点缺陷的理论研究. 物理学报, 2008, 57(5): 3120-3125. doi: 10.7498/aps.57.3120
[18]	刘燕燕, E. Bauer-Grosse, 张庆瑜. 微波等离子体化学气相沉积合成掺氮金刚石薄膜的缺陷和结构特征及其生长行为. 物理学报, 2007, 56(4): 2359-2368. doi: 10.7498/aps.56.2359
[19]	胡晓君, 李荣斌, 沈荷生, 何贤昶, 邓文, 罗里熊. 掺杂金刚石薄膜的缺陷研究. 物理学报, 2004, 53(6): 2014-2018. doi: 10.7498/aps.53.2014
[20]	李荣斌, 戴永兵, 胡晓君, 沈荷生, 何贤昶. 能量粒子轰击金刚石的计算机模拟. 物理学报, 2003, 52(12): 3135-3141. doi: 10.7498/aps.52.3135

计量

文章访问数: 7402
PDF下载量: 488
被引次数: 0

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

搜索

留言板