Исследованы спектральные характеристики обнаруженных линий фотолюминесценции наноалмазов, полученных методом реактивного ионного травления в кислородной плазме алмазных частиц, осаждeнных методом химического газофазного осаждения на кремниевую подложку. При комнатной температуре в видимой и инфракрасной областях спектра наблюдались узкие линии с полной шириной на полувысоте максимума в диапазоне 1−2 nm при практически полном отсутствии широкополосного фонового сигнала фотолюминесценции. При понижении температуры линии сужались до 0.2−0.6 nm при T = 79 K и мини-мальная ширина линий составила 0.055 nm при T = 10 K. С ростом температуры узкие линии сдвигались в длинноволновую область спектра и их интенсивность уменьшалась. DOI: 10.21883/FTT.2017.12.45235.182
ВведениеВ последние годы большое внимание уделяется со-зданию и исследованию центров окраски в алмазе, излучающих в видимой и ближней ИК области спек-тра [1][2][3][4][5][6][7]. Благодаря таким свойствам алмаза как ши-рокая запрещeнная зона, высочайшая теплопроводность и твeрдость, химическая инертность, высокая темпе-ратура Дебая, радиационная стойкость этот материал является исключительно удачной матрицей для цен-тров окраски [8]. Такие центры обладают яркой и стабильной фотолюминесценцией (ФЛ) при комнатной температуре, узкой бесфононной линией (БФЛ) и ко-роткими излучательными временами жизни ФЛ [1,2,6]. Это открывает возможность их применения в каче-стве однофотонных источников излучения в устрой-ствах обработки квантовой информации и интегральной нанофотоники. Биосовместимость, химическая инерт-ность, низкая токсичность и возможность химической функционализации поверхности наноалмазов открыва-ет перспективу применения наноалмазов с центрами окраски для биомедицины [7]. В алмазных пленках и частицах, полученных методом химического газофазного осаждения (chemical vapor deposition-CVD), наиболь-ший интерес прикован к следующим центрам окраски: кремний−вакансия (SiV) [9][10][11][12][13][14][15][16][17][18][19][20], Ni-содержащим [21-25], Сr-содержащим [26][27][28], азот−вакансия (NV) [29,30]. Недавно в спектрах ФЛ в алмазе, полученном методом CVD, обнаружены узкие линии ФЛ [31][32][33], структура и механизм формирования которых остаются не до конца установленными.Для практического использования эмиттеров на ос-нове центров окраски необходимо подавление фоно-вого сигнала ФЛ и уменьшение влияния безызлуча-тельных каналов люминесценции, что может быть до-стигнуто в алмазе с низким содержанием структурных дефектов.Данная работа посвящена обнаружению и исследо-ванию спектральных характеристик узких линий ФЛ наноалмазов в видимом и ближнем ИК спектральном диапазоне в интервале температур 10−300 K. Наноал-мазы получены методом реактивного ионного травления (РИТ) в кислородной плазме алмазных частиц, выращен-ных методом микроволнового химического газофазного осаждения (MWCVD) на кремнии [34]. Травление уда-ляет из алмазных частиц наиболее дефектные области, имеющие внутренние напряжения, которые ответствен-ны за уширение рамановской линии и неоднородное уширение л...
