Оптически активные дефекты в алмазе закономерности образования и взаимной трансформации

ходят следующие изменения: при 1390 ºС ≤Т≤1430ºС наблюдается острый пик поглощения на рамановской частоте 1332 см-1, при Т>1430ºС появляется А-полоса 1282 см-1 – ее интенсивность монотонно растет, достигая 13 см-1 при Т=1740 ºС (рис.2). В последнем случае С- дефекты не обнаруживаются, кристаллы относятся к типу Ia. Край поглощения смещается от 450-500 нм в УФ область до 300 нм, к поглощению характерному для алмазов типа Ia. Изменения происходят и в спектрах видимого поглощения и ФЛ: при Т>1560ºС в них отсутствуют никелевые дефекты: 484, 885 и 658,4 нм, но монотонно разгорается желто-зеленая люминесценция в известных для природного алмаза системах S2, S3, сопутствующей системе 793 нм (рис.2). Пространственное распределение А-, S2-, S3-, 793 нм-дефектов – локализация в участках кристаллов рядом с затравочным кристалликом, отжигавшихся наибольшее время, доказывает их пост ростовую природу. Дефекты возникли в результате трансформации ростовых дефектов, в частности А-дефекты вследствие агрегации донорного азота в тесную азотную пару, активирующейся при Т≥ 1430ºС. На момент проведения исследований азотная природа дефектов S2, S3, 793 нм не подлежала сомнению, хотя конкретных моделей дефектов не было. Позднее, в работах Елисеева и Рис.2. Интенсивность поглощения и фотолюминесценции дефектов в алмазах, в зависимости от температуры отжига. Надолинного [10-13] было установлено, что в состав дефектов S2, S3 и 793 нм входит ион никеля в положении дивакансии, содержащий два (дефект S3), три (S2) и четыре (дефект 793,6 нм) атома азота. Таким образом, С→А – агрегация в никелевых алмазах происходит одновременно с образованием азотно-никелевых дефектов. Дальнейшие исследования позволили установить взаимосвязь между содержанием примесных никелевых дефектов и энергией активации С→А - агрегации. С→А - агрегация в никелевых и кобальтовых кристаллах при НРНТ отжиге. Агрегация двух С-дефектов в А-дефект, общепринято рассматривается как химическая реакция второго порядка, кинетика которой описывается уравнением: dC/dt = –KC2, или K×t = 1/CT - 1/C0, (1) где К - константа скорости, экспоненциально зависящая от температуры Т и энергии активации ЕА: К = А×exp(-EА/kT), а С0 и СТ - концентрации С-дефектов до и после отжига, k – константа Больцмана. Для природных алмазов значение ЕА составляет 5±0,3 эВ, для синтетических алмазов имеет место большой разброс литературных данных по величине ЕА - от 2,6 до 21эВ. Методика экспериментов по определению ЕА агрегации состояла в расчленении спектрально однородных кристаллов на две части с последующим отжигом получившихся образцов при разных температурах Т1 и Т2. Из-за разницы в температурах отжига, концентрация С-дефектов в образцах оказывалась различной. Соответственно, уравнения (1) для каждого образца приобретали вид: К1·t = 1/CT1 ─ 1/C0, К2·t = 1/CT2 ─ 1/C0, где СО - концентрация С - дефектов в исходном кристалле; CT1 и CT2 - концентрации С – дефектов в образцах после отжига при температурах Т1 и Т2 , соответственно. Учитывая, что К1= А×exp(─EА/kT1) и K2 = A×exp(─EА/kT2), деля одно уравнение на другое, и логарифмируя обе части, получаем формулу для расчета ЕА: ЕА = k · (T1 · T2)/(T2 ─ T1) · ln [(C0 ─ CT2)/(C0 ─ CT1)×(CT1/ CT2)] (2) При определении зависимости ЕА от содержания ростовых никелевых дефектов, в качестве меры которых была выбрана интенсивность поглощения БФЛ в системе 658,4 нм, на пары образцов (верхняя и нижняя пластины) были расчленены семь уплощенных, спектрально однородных кристаллов типа Ib, с коэффициентом поглощения в БФЛ 658,4 нм от 0,1 см-1 до 1,47 см-1. Набор и концентрация дефектов в каждой паре образов была такой же в исходном кристалле. Затем все образцы подвергались НРНТ отжигу при давлении 6,0 ГПа в течение 7 час.: верхние пластины при Т1 =1500˚С (1773 К), нижние - при Т2 = 1600˚С (1873 К). Результаты вычислений приведены в Табл.2 и на графике зависимости ЕА от величины коэффициента поглощения (µ) в БФЛ 658,4 нм (рис.3). Видно, что при возрастании µ на порядок, ЕА уменьшается более чем в два раза – от 6,1 до 2,8 эВ, соответственно, скорость агрегации возрастает по мере увеличения содержания никелевых дефектов. Для кобальтовых кристаллов ЕА составляет ≥ 4,0 эВ, что Таблица 2. ЕА С→А-агрегации для синтетических алмазов с различной интенсивностью поглощения в системе 658,4нм, где СО - концентрация С - дефектов в исходных кристаллах; СТ1, СТ2 - концентрации С – дефектов в пластинах после НРНТ отжига при Т1=1500˚С, Т2=1600˚С, соответственно. Рис.3. График зависимости ЕА С→А - агрегации от интенсивности поглощения в системе 658,4нм (1,883эВ). Nо µ658,4 (см-1) CО (ppm) CT1 (ppm) CT2 (ppm) EА (эВ) 1 1,47 150 70 35 2,8 2 1,31 160 82 40 3,1 3 1,12 155 80 40 3,6 4 0,80 120 66 23 4,4 5 0,44 138 76 24 4,8 6 0,26 164 96 26 5,5 7 0,10 158 95 21 6,1

Похожие:

	Курсовая работа На тему: “типичные дефекты в криптографических протоколах” Здесь рассматриваются лишь несколько наиболее ярких примеров криптографических протоколов с дефектами и атаками, использующими эти...		Программа учебной дисциплины «Кристаллография и дефекты кристаллического строения» Задачей изучения дисциплины «Кристаллография и дефекты кристаллического строения» является овладение знаниями
	Конструкция отдельно взятого оптического волокна достаточно проста.... Конструкция отдельно взятого оптического волокна достаточно проста. Сердечник из оптически более плотного материала окружен оболочкой...		Второй открытый фестиваль «активные методы обучения в образовании» «активные методы обучения в образовании» для дошкольных образовательных учреждений, средних общеобразовательных учреждений, учреждений...
	Химия в нашей жизни Поверхностно-активные вещества, синтетические душистые вещества, физиологически активные вещества и синтетические лекарственные средства,...		Первый открытый профессиональный конкурс педагогов «Активные методы... Первый открытый профессиональный конкурс педагогов «Активные методы обучения в образовательном процессе»!
	Применение информационных технологий в таможенном союзе Интегрированная информационная система внешней и взаимной торговли таможенного союза 7		Урок по теме: «живые участники круговорота веществ» Цель урока: познакомить с основными «профессиями» живых организмов и их взаимной зависимостью
	Вопросы для подготовки студентов к гос экзаменам по материаловедению... Атомно-кристаллическое строение металлов. Типы и параметры кристаллических решеток. Дефекты кристаллического строения		Учебно-методический комплекс по дисциплине «Активные процессы в современном... Л. А. Вараксин, Л. К. Павлова. Активные процессы в современном русском языке. Учебно-методический комплекс для студентов 3 курса...
	Программа дисциплины "Мировая политика и международные отношения"... Обзор исторических и современных методов и подходов к анализу мо, выявление их достоинств и недостатков, равно как и взаимной противоречивости,...		Рабочая программа учебной дисциплины пищевые и биологически активные добавки Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
	Курсовой проект на тему: Ремонт колесных пар по дисциплине: Технология... ...		Реферат к заявке: «Каталитически активные перфторкарбоксилатные соединения... «Каталитически активные перфторкарбоксилатные соединения четырехвалентной платины»
	Урок №10 Тема урока: Распространение света в оптически неоднородной среде «Летучем голландце»- призрачном корабле, являющемся во время шторма морякам, обреченным на гибель; о «Фата- моргане»- призрачных...		Реферат Тема: «Любовь и самосокрушение в жизни христианина в их взаимной связи» Роль Любви в духовной жизни. Любовь – как царица добродетелей