单晶金刚石的200keV电子辐照:空位与氮空位产生的量化研究

电子辐照与退火处理是金刚石中色心/缺陷形成的一种方法。该研究团队利用化学气相沉积法制备的单晶高纯度(II型)电子级金刚石,探究了200keV低能电子辐照产生的缺陷深度分布。通过光致发光(PL)测试发现,产生的单空位浓度呈指数衰减分布,表面处衰减长度为12±1微米,空位产率为(1.1±0.2)×10⁻¹ 空位/电子/厘米。研究人员还采用PL技术系统研究了等时退火过程中形成的中性/带负电氮空位中心(NV⁰/⁻)及733纳米零声子线缺陷的深度分布。观测到的氮空位分布与空位剖面不吻合的现象,可通过包含空位团簇形成和氮-双空位(NV₂)缺陷的简易模型定性解释。传统理论认为氮空位形成受限于氮浓度,但本研究表明当空位浓度远超过替代氮浓度时,部分氮空位会转化为NV₂结构从而导致氮空位数量减少。

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