Оптически активные дефекты в алмазе закономерности образования и взаимной трансформации
Скачать 0.69 Mb.
|
Рис.4. Спектры ИК поглощения (А) для образца 1-1 в исходном состоянии (кривая 1); после облучения электронами 3 МэВ(2); отжига при 1170 К(3); АРНТ отжига при Т= 1720 К(4). (Б)- деталь спектров в диапазоне 1300-1500 см-1. На рис.4,5 приведены спектры поглощения на разных этапах обработки для образцов 1-1и 2-2. В Табл.4 приведено поглощение и концентрации азота в основных С-, С+-, и А-дефектах. После облучения резко возрастает интенсивность пика на рамановской частоте 1332 см-1, указывающая, что часть С-дефектов (~27 ppm) изменила свое зарядовое состояние: С – e- С+, с локализацией электрона на образующейся при облучении изолированной вакансии Vo + e- = V-. Концентрация отрицательных вакансий в этом случае равна концентрации С+- дефектов, т. е. 27 ppm. Последующий отжиг при 1170 К стимулирует диффузию вакансий с образованием NV –дефектов, концентрации которых составляли 5 ppm для кристаллов 1-1 и 1-2, и 7 ppm –для 2-1 и 2-2. Помимо NV- дефектов, в структуре кристаллов появляется интерстиционный (NI) азот. Его концентрация [NI] оцененная из баланса содержания азота в С-, С+-, А-, и NV- дефектах, составила около 14 и 18 ppm в кристаллах 1-1/1-2 и 2-1/2-2, соответственно; при интенсивности NI - полосы 1450 см-1 ~ 6 см-1. Следовательно, [NI] связана с интенсивностью полосы 1450 см-1 соотношением: [NI](ppm) = (3±0,6)× µ1450, a сечения поглощения интерстиционного и донорного азота отличаются почти на порядок (для С-дефектов: 25 ppm/ см-1). APHT отжиг приводит к С→А – агрегации, изменению физического типа кристаллов на Ia+Ib, понижению концентрация С- дефектов в образцах 1-1/1-2 до 58/50 ppm, а в 2-1/2-2 до 68/58 ppm, соответственно. Появляется поглощение Н3/Н2 - дефектов. Механизм их образования таков. В результате вакансионно стимулированной агрегации Коллинза появляются А – дефекты и вакансии: NV+NS →NS-NS (А) +V. Затем А-дефекты, захватывая вакансии, образуют дефекты Н3: NS-NS (А) + V → NS-V-NS (Н3).   Рис.5. Спектры поглощения в видимой и ближней ИК областях (Т=80К) для кристаллов 1-1(А) и 2-2 (Б): исходн.(1), после облуч.(2); отжига при 1170 К(3); АРНТ отжига при 1720 К для 1-1 и 1820 К для 2-2 (4).
Те из Н3 – дефектов, которые находятся вблизи с С – дефектами, захватывая валентный электрон донорного азота, переходят в отрицательное зарядовое состояния, образуя дефекты Н2: Н3 + е- → Н2. Одновременно с А-, Н3/Н2 – дефектами, появляются азотно-никелевые дефекты, проявляющиеся в спектрах БФЛ при 473, 500, 510, 527, 553, 732 нм. Агрегация в каждой паре образцов описывается уравнениями (1), а выражение для ЕА уравнением (2). Учитывая, что СO - концентрация С-дефектов перед высокотемпературным отжигом составляла 77 и 165 ppm для пар кристаллов 1-1/1-2 и 2-1/2-2, соответственно; находим, что ЕА = 1,35±0,27 и 0,56±0,11 эВ, для кристаллов 1 и 2, соответственно. Низкие значения ЕА объясняются одновременной агрегацией С-дефектов по трем различным механизмам: 1. Вакансионно стимулированная агрегация Коллинза. 2. Интерстиционная агрегация с участием иона никеля [14], аналогичная агрегации при НРНТ и АРНТ отжигах в необлученных алмазах. Наличие такого канала подтверждается образованием азотно-никелевых дефектов и появлением характерной яркой зеленой ФЛ. 3. Донорно-интерстиционная агрегация, активирующаяся при 1670 К, когда азотные интерстиции приобретают подвижность и начинают мигрировать по кристаллической решетке. При их захвате донорным азотом образуются А-дефекты: NS+NI→NSNI →A + СI. Наличие трех параллельных каналов приводит к резкому увеличению скорости агрегации. Меньшее значение ЕА и большая скорость агрегации для кристалла 2, объясняется более высоким содержанием в нем примесных и радиационных дефектов, а, следовательно, и большей вероятностью их взаимодействия, приводящего к агрегации. Агрегация С-дефектов в кобальтовых синтетических алмазах. Значения ЕА, полученные в аналогичных экспериментах с кобальтовыми кристаллами, варьируются от 2,0 до 3,0 эВ. Как и в случае с никелевыми кристаллами, меньшие значения ЕА наблюдались в кристаллах с большим содержанием донорного азота; соответственно, значения ЕА≈ 3,0 эВ - в кристаллах с меньшими концентрациями азота. Суммируя результаты исследований по С→А агрегации в никелевых и кобальтовых алмазах при их отжиге в поле стабильности графита можно утверждать: а) ЕА в никелевых кристаллах понижается в среднем на 5 эВ, с 6,6±0,6 эВ в необлученных, до 0,5 -1,5 эВ в облученных и отожженных кристаллах; б) в кобальтовых кристаллах с NV-, и NI – дефектами значения ЕА варьируются в диапазоне от 2,0 до 3,0 эВ; в) в предположении, что участие в агрегации этих дефектов, как и в никелевых кристаллах, понижает ЕА на ~5 эВ, получаем оценку ЕА в необлученных кобальтовых кристаллах, равную ~ 7 ÷ 8 эВ. Отжиг радиационных дефектов в алмазах типов Ia+Ib, Ia, псевдотипа IaAB1+Ib. Алмазы типов Ia+Ib и Ia. В структуре кристаллов типа Ia+Ib, помимо С – дефектов, присутствуют А- дефекты. После облучения и отжига при 900°С, дополнительно к NV-/NV0-, Н3/Н2-, «594,4 нм» -, и NI -дефектам, появляются производные от А-дефектов H1b –дефекты (2024 нм/609,2 мэВ). В кристаллах типа Ia азот присутствует в виде А-, и В1- дефектов, поэтому после их облучения и отжига образуются Н3-, и Н4 – дефекты, соответственно: А + V → H3; B1 + V → H4. Дефект Н4 устойчив до 1600ºС, далее он распадается на два дефекта Н3: Н4 → H3 + H3. В ИК области, дополнительно к Н1а-, и H1b-дефектам, появляются производные от В1-дефектов H1c – дефекты (1934 нм/637,5 мэВ). В кристаллах с Н3 – дефектами после отжига при 10000С, появляются Н2-дефекты. Возможно, это связано с диссоциацией дефектов 594,4 нм с появлением С-дефектов и перезарядкой ближайших к ним Н3-дефектов.
Алмазы псевдотипа IaAB1+Ib. Кристаллы этого подтипа крайне редки в природе. В их структуре содержаться все основные В1-,А-, и С-дефекты. Образцы были получены путем НРНТ отжига алмазов типа Ia с А-, и В1-дефектами при Т>2100oС (Глава 6). Дефекты С образовались в результате диссоциации А – дефектов. Искусственный характер создания С- дефектов в кристаллах типа IaАВ1, дает основание обозначать их, как кристаллы псевдотипа IaAB1+Ib. После облучения и отжига в их спектрах поглощения, наряду с Н3/Н2- и NV-/NV○ -, наблюдаются Н4/Н5 - дефекты, где Н5-, те из Н4 – дефектов, которые находясь вблизи с донорным азотом, компенсируют свой заряд, переходя в отрицательное зарядовое состояние: Н4 + е →Н5. Их спектральным проявлением (рис.6) является ЭКС с БФЛ 805,2 нм (1,539 эВ), интенсивность которой коррелирует с ЭКС Н4 с БФЛ 495,8 нм/2,498 эВ. В пятой главе исследуются закономерности генерации и отжига радиационных дефектов в алмазах, облученных быстрыми нейтронами. Общие закономерности образования радиационных дефектов в кристаллической решетке алмаза при облучении быстрыми нейтронами. При облучении нейтронами, в кристаллической решетке возникают т.н. «клинья смещения» - частично аморфизированные области, содержащие до 104 атомов. Приосевая, внутренняя часть этих клиньев обогащена вакансиями, а наружная – межузельными атомами. При малых дозах облучения, в спектрах кристаллов всех типов, наблюдаются системы GR1 и 3H. При увеличении флюенса (под флюенсом (DN) понимаются потоки «надтепловых» нейтронов с ЕN>0,5 МэВ), кристаллы темнеют - край прозрачности смещается в ИК-область. При DN≥ 1,5×1017см-2 интенсивное поглощение
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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 |
