搜索

x

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

氮对金刚石缺陷发光的影响

张秀芝 王凯悦 李志宏 朱玉梅 田玉明 柴跃生

引用本文:
Citation:

氮对金刚石缺陷发光的影响

张秀芝, 王凯悦, 李志宏, 朱玉梅, 田玉明, 柴跃生

Effect of nitrogen on the defect luminescence in diamond

Zhang Xiu-Zhi, Wang Kai-Yue, Li Zhi-Hong, Zhu Yu-Mei, Tian Yu-Ming, Chai Yue-Sheng
PDF
导出引用
  • 利用低温显微荧光光谱研究了IIa型、Ib型、Ia型金刚石的缺陷发光性质. 研究发现, 随着氮含量增加, 间隙原子及空位逐渐被氮原子所束缚, 从而使得GR1中心、533.5 nm及580 nm中心等本征缺陷发光减弱, 而氮-空位复合缺陷(NV中心)及523.7 nm中心等氮相关缺陷发光增强. 高温退火后, 间隙原子与空位可以自由移动, IIa型金刚石中出现了NV0中心, Ib型金刚石中只剩下了NV中心, Ia型金刚石中氮原子之间发生团聚, 出现了H3中心及N3中心. 另外, 氮作为施主原子, 有利于负电荷缺陷的形成, 如3H 中心、NV- 中心.
    The defect luminescences of types IIa, Ib and Ia diamond are investigated by the low-temperature micro-photoluminescence microspectroscopy. The results show that with the increase of nitrogen content, the interstitials and vacancies are trapped by the nitrogen atoms, then the luminescences of intrinsic defects such as GR1, 533.5 nm and 580 nm centers are weakened, while the emissions of nitrogen-related such as NV and 523.7 nm centers are strengthened. After high temperature annealing, the interstitials and vacancies in diamond become movable. The NV0 center is found in the IIa diamond, and the type Ib diamond presents the only strong NV luminescence. The H3 and N3 centers are observed due to the aggregation of nitrogen in Ia diamond. In addition, the nitrogen benefits the formations of the negative defects (3H center, NV- center) as the donor atom.
      通信作者: 王凯悦, wangkaiyue8@163.com
    • 基金项目: 国家留学基金委 (批准号: 2010625044)资助的课题.
      Corresponding author: Wang Kai-Yue, wangkaiyue8@163.com
    • Funds: Project partly supported by China Scholarship Council (Grant No. 2010625044).
    [1]

    Kaiser W, Bond W L 1959 Phys. Rev. 115 857

    [2]

    Jones R, Goss J P, Briddon P R 2009 Phys. Rev. B 80 033205

    [3]

    Collins A T 2002 J. Phys.: Condens. Matter 14 3743

    [4]

    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]

    [5]

    Steeds J W, Charles S J, Davis T J, Griffin I 2000 Diamond Relat. Mater. 9 397

    [6]

    Wang K Y, Li Z H, Tian Y M, Zhu Y M, Zhao Y Y, Chai Y S 2013 Acta Phys. Sin. 62 067802 (in Chinese) [王凯悦, 李志宏, 田玉明, 朱玉梅, 赵媛媛, 柴跃生 2013 物理学报 62 067802]

    [7]

    Wang K, Steeds J, Li Z 2012 Diamond Relat. Mater. 25 29

    [8]

    Burns R C, Chumakow A I, Connell S H, Dube D, Godfried H P, Hansen J O, Hartwig J, Hoszowska J, Masiello F, Mkhonza L, Rebak M, Rommevaus A, Setshedi R, Vaerenbergh P V 2009 J. Phys.: Condens. Matter 21 364224

    [9]

    Burns R C, Cvetkovic V, Dodge C N 1900 J. Crystal Growth 104 257

    [10]

    Wang K, Steeds J W, Li Z, Tian Y 2014 Mater.Charct. 94 14

    [11]

    Wang K Y, Zhu Y M, Li Z H, Tian Y M, Chai Y S, Zhao Z G, Liu K 2013 Acta Phys. Sin. 62 097803 (in Chinese) [王凯悦, 朱玉梅, 李志宏, 田玉明, 柴跃生, 赵志刚, 刘开 2013 物理学报 62 097803]

    [12]

    Collins A T, Rafique S 1979 Proc. Roy. Soc. London A 367 81

    [13]

    Collins A T, Dahwich A 2004 Diamond Relat. Mater. 13 1959

    [14]

    Wang K, Steeds J, Li Z 2012 Diamond Relat. Mater. 23 162

    [15]

    Davies G, Nazaré M H, Hamer M F 1976 Proc. Roy. Soc. London A 351 245

    [16]

    Van Wyk J A 1982 J. Phys. C: Solid State Phys. 15 L981

    [17]

    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]

    [18]

    Davies G 1974 Proc. Roy. Soc. London A 336 507

    [19]

    Mita Y 1996 Phys. Rev. B 53 11360

    [20]

    Steeds J W, Davies T J, Charles S J, Hayes J M, Butler J E 1999 Diamond Relat. Mater. 8 1847

  • [1]

    Kaiser W, Bond W L 1959 Phys. Rev. 115 857

    [2]

    Jones R, Goss J P, Briddon P R 2009 Phys. Rev. B 80 033205

    [3]

    Collins A T 2002 J. Phys.: Condens. Matter 14 3743

    [4]

    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]

    [5]

    Steeds J W, Charles S J, Davis T J, Griffin I 2000 Diamond Relat. Mater. 9 397

    [6]

    Wang K Y, Li Z H, Tian Y M, Zhu Y M, Zhao Y Y, Chai Y S 2013 Acta Phys. Sin. 62 067802 (in Chinese) [王凯悦, 李志宏, 田玉明, 朱玉梅, 赵媛媛, 柴跃生 2013 物理学报 62 067802]

    [7]

    Wang K, Steeds J, Li Z 2012 Diamond Relat. Mater. 25 29

    [8]

    Burns R C, Chumakow A I, Connell S H, Dube D, Godfried H P, Hansen J O, Hartwig J, Hoszowska J, Masiello F, Mkhonza L, Rebak M, Rommevaus A, Setshedi R, Vaerenbergh P V 2009 J. Phys.: Condens. Matter 21 364224

    [9]

    Burns R C, Cvetkovic V, Dodge C N 1900 J. Crystal Growth 104 257

    [10]

    Wang K, Steeds J W, Li Z, Tian Y 2014 Mater.Charct. 94 14

    [11]

    Wang K Y, Zhu Y M, Li Z H, Tian Y M, Chai Y S, Zhao Z G, Liu K 2013 Acta Phys. Sin. 62 097803 (in Chinese) [王凯悦, 朱玉梅, 李志宏, 田玉明, 柴跃生, 赵志刚, 刘开 2013 物理学报 62 097803]

    [12]

    Collins A T, Rafique S 1979 Proc. Roy. Soc. London A 367 81

    [13]

    Collins A T, Dahwich A 2004 Diamond Relat. Mater. 13 1959

    [14]

    Wang K, Steeds J, Li Z 2012 Diamond Relat. Mater. 23 162

    [15]

    Davies G, Nazaré M H, Hamer M F 1976 Proc. Roy. Soc. London A 351 245

    [16]

    Van Wyk J A 1982 J. Phys. C: Solid State Phys. 15 L981

    [17]

    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]

    [18]

    Davies G 1974 Proc. Roy. Soc. London A 336 507

    [19]

    Mita Y 1996 Phys. Rev. B 53 11360

    [20]

    Steeds J W, Davies T J, Charles S J, Hayes J M, Butler J E 1999 Diamond Relat. Mater. 8 1847

  • [1] 李俊鹏, 任泽阳, 张金风, 王晗雪, 马源辰, 费一帆, 黄思源, 丁森川, 张进成, 郝跃. 多晶金刚石薄膜硅空位色心形成机理及调控. 物理学报, 2023, 72(3): 038102. doi: 10.7498/aps.72.20221437
    [2] 何健, 贾燕伟, 屠菊萍, 夏天, 朱肖华, 黄珂, 安康, 刘金龙, 陈良贤, 魏俊俊, 李成明. 碳离子注入金刚石制备氮空位色心的机理. 物理学报, 2022, 71(18): 188102. doi: 10.7498/aps.71.20220794
    [3] 吴建冬, 程智, 叶翔宇, 李兆凯, 王鹏飞, 田长麟, 陈宏伟. 金刚石氮-空位色心单电子自旋的电场驱动相干控制研究. 物理学报, 2022, 0(0): . doi: 10.7498/aps.71.20220410
    [4] 吴建冬, 程智, 叶翔宇, 李兆凯, 王鹏飞, 田长麟, 陈宏伟. 金刚石氮-空位色心单电子自旋的电场驱动相干控制. 物理学报, 2022, 71(11): 117601. doi: 10.7498/aps.70.20220410
    [5] 李香草, 刘宝安, 李猛, 闫春燕, 任杰, 刘畅, 巨新. 用光致发光研究不同通量辐照磷酸二氢钾晶体的缺陷. 物理学报, 2020, 69(17): 174208. doi: 10.7498/aps.69.20200482
    [6] 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
    [7] 陈隆, 陈成克, 李晓, 胡晓君. 氧化对单颗粒层纳米金刚石薄膜硅空位发光和微结构的影响. 物理学报, 2019, 68(16): 168101. doi: 10.7498/aps.68.20190422
    [8] 房超, 贾晓鹏, 颜丙敏, 陈宁, 李亚东, 陈良超, 郭龙锁, 马红安. 高温高压下氮氢协同掺杂对{100}晶面生长宝石级金刚石的影响. 物理学报, 2015, 64(22): 228101. doi: 10.7498/aps.64.228101
    [9] 颜丙敏, 贾晓鹏, 秦杰明, 孙士帅, 周振翔, 房超, 马红安. 氮氢共掺杂金刚石中氢的典型红外特征峰的表征. 物理学报, 2014, 63(4): 048101. doi: 10.7498/aps.63.048101
    [10] 田玉明, 王凯悦, 李志宏, 朱玉梅, 柴跃生, 曾雨顺, 王强. 高能电子照射对金刚石中缺陷电荷状态的影响. 物理学报, 2013, 62(18): 188101. doi: 10.7498/aps.62.188101
    [11] 王凯悦, 李志宏, 田玉明, 朱玉梅, 赵媛媛, 柴跃生. 金刚石中GR1中心的光致发光特性研究. 物理学报, 2013, 62(6): 067802. doi: 10.7498/aps.62.067802
    [12] 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
    [13] 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
    [14] 王凯悦, 李志宏, 张博, 朱玉梅. 光致发光光谱研究金刚石光学中心的振动结构. 物理学报, 2012, 61(12): 127804. doi: 10.7498/aps.61.127804
    [15] 王凯悦, 李志宏, 高凯, 朱玉梅. 电子辐照金刚石的光致发光研究. 物理学报, 2012, 61(9): 097803. doi: 10.7498/aps.61.097803
    [16] 周凯, 李辉, 王柱. 正电子湮没谱和光致发光谱研究掺锌GaSb质子辐照缺陷. 物理学报, 2010, 59(7): 5116-5121. doi: 10.7498/aps.59.5116
    [17] 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
    [18] 李荣斌. 硼/氮原子共注入金刚石的原子级研究. 物理学报, 2007, 56(1): 395-399. doi: 10.7498/aps.56.395
    [19] 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
    [20] 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
计量
  • 文章访问数:  6433
  • PDF下载量:  266
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2015-07-23
  • 修回日期:  2015-10-06
  • 刊出日期:  2015-12-05

/

返回文章
返回