Воздействия излучений фемтосекундных лазерных импульсов на фазовый состав и фотолюминесценцию поликристаллических алмазных пленок, выращенных CVD методом
Автор: Хамдохов З.М., Маргушев З.Ч., Демидова А.I., Ильичев Э.А., Корляков Д.А., Петрухин Г.Н., Ромашкин А.В.
Журнал: Труды Московского физико-технического института @trudy-mipt
Рубрика: Физика
Статья в выпуске: 4 (64) т.16, 2024 года.
Бесплатный доступ
Исследовано влияние излучений фемтосекундных лазерных импульсов длиной волны 800 нм, мощностью 9,5 нДж в импульсе, длительностью в 20 фс, с частотой следования в 75 МГц на фотолюминесценцию и на соотношение графитовой и алмазной фаз в поликристаллических алмазных пленках, выращенных PECVD методом, легированных бором и насыщенных NV-центрами. В результате изучения спектров комбинационного рассеяния (КР) и фотолюминесценции в спектральном диапазоне 500-800 нм установлено, что воздействие на поликристаллические алмазные пленки излучений фемтосекундного лазера указанной мощности приводит к снижению концентрации sp2 нанокластеров в слое, но не вызывает значимых изменений фотолюминесценции, связанной с NV-центрами, проявляясь лишь в уширении пиков люминесценции на 4-5%.
Поликристаллические алмазные плёнки, фемтосекундные лазеры, спектроскопия комбинационного рассеяния света, фотолюминесценция, углеродные наноструктуры, siv- и nv-люминесцирующие центры
Короткий адрес: https://sciup.org/142243840
IDR: 142243840 | УДК: 539.216.2,
Effects of femtosecond laser pulses on the phase composition and photoluminescence of polycrystalline diamond films grown by the CVD method
The effect of femtosecond laser pulses with a wavelength of 800 nm, a power of 9.5 nJ per pulse, a duration of 20 fs, and a repetition rate of 75 MHz on photoluminescence and the ratio of graphite and diamond phases in polycrystalline diamond films grown by the PECVD method, doped with boron and saturated with NV-centers was studied. As a result of studying the Raman scattering (RS) and photoluminescence spectra in the spectral range of 500-800 nm, it was found that the effects of femtosecond laser radiation of the specified power on polycrystalline diamond films leads to a decrease in the concentration of sp2 nanoclusters in the layer, but does not cause significant changes in photoluminescence associated with NV centers, manifesting itself only in a broadening of the luminescence peaks by 4-5%.
Список литературы Воздействия излучений фемтосекундных лазерных импульсов на фазовый состав и фотолюминесценцию поликристаллических алмазных пленок, выращенных CVD методом
- Беспалов В.А., Ильичёв Э.А. [и др.]. Разработка и исследование автоэмиссионной среды для автокатодов мобильных силовых СВЧ-приборов // Журнал технической физики. 2018. Т. 88, вып. 3. С. 455–463.
- Bespalov V.A., Il’ichev E.A. [et al.]. Image Converter Tubes with Diamond Photocathodes and Electron Flow Multipliers // Diamond and related materialst. 2021. V. 120. P. 108603.
- Bespalov V.A., Il’ichev E.A. [et al.]. Characteristics of Solar-Blind Electron-Optical Converters with Diamond Photocathodes // Technical Physics Letters. 2021. V. 47, N 5. P. 425–428.
- Ильичев Э.А., Кулешов А.Е. [и др.]. Алмазные фотокатоды как полевые катоды для вакуумной микроэлектроники // Письма в ЖТФ. 2021. № 10. С. 3–6.
- Zhirnov V.V., Kuttel O.M. [et al.]. Characterization of field emission cathodes with different forms of diamond coatings // J. Vac. Sci. Technol. B. Microelectronics and nanometer structure. 1999. V. 17. P. 666–669.
- Tyler T., Zhirnov V.V. [et al.]. Electron emission from diamond nanoparticles on metal tips // Appl. Phys. Lett. 2003. V. 82. N 17. P. 2904–2906.
- Борисов А.М., Казаков В.А. [и др.]. Динамический отжиг ионно-индуцированных радиационных нарушений при повышенной температуре облучаемого алмаза // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. 2019. № 4. С. 44–52.
- Гусаков Г.А., Шаронов Г.В., Пузырев М.В. Графитизация НРНТ алмаза при импульсном лазерном облучении // Квантовая электроника материалы XIV Международной научно-технической конференции. 2023. С. 385–388.
- Yuan X., Mayanovic R.A. An empirical study on Raman peak fitting and its application to Raman quantitative research // Applied spectroscopy. 2017. N 4. P. 2325–2338.
- Jeske J. [et al.]. Stimulated emission from nitrogen-vacancy centres in diamond // Nature communications. 2017. V. 8(1). P. 14000.
- Beha K. [et al.]. Diamond nanophotonics // Beilstein journal of nanotechnology. 2012. V. 3(1). P. 895–908.
- Казарян С.А., Стародубцев Н.Ф. Исследование оптических и люминесцентных свойств углеродных наночастиц методом микрофотолюминесценции // Перспективные материалы. 2019. № 8. С. 5–21.
- Barsukov L.A., Nekrasov N.P., Romashkin A.V. [et al.]. Improved polymer residuals removing after the graphene transfer to enhance sensors performance // St. Petersburg Polytechnic University Journal: Physics and Mathematics. 2023. V. 65. N 1.3. P. 44—49.
- Okabayashi H., Kitagawa T. Assignments of the CH stretching Raman lines of hydrocarbon chains. Raman spectra of normal Cn-1H2n-1COOK (𝑛 = 3, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, and 18) and their specifically deuterated derivatives // The Journal of Physical Chemistry. 1978. V. 82. N 16. P. 1830–1836.
- Ferrari A.C., Basko D.M. Raman spectroscopy as a versatile tool for studying the properties of graphene // Nature nanotechnology. 2013. V. 8. N 4. P. 235–246.
- Ferrari A.C. Determination of bonding in diamond-like carbon by Raman spectroscopy // Diamond and related materials. 2002. V. 11. N 3–6. P. 1053–1061.
- Tzeng Y.K. [et al.]. Improving the creation of SiV centers in diamond via sub-𝜇s pulsed annealing treatment // Nature Communications. 2024. V. 15. N 1. P. 7251.
- Kuzmany H., Pfeiffer R., Salk N., Gunther B. The mystery of the 1140 cm−1 Raman line in nanocrystalline diamond films // Carbon. 2004. V. 42. N 5–6. P. 911–917.
- Sussmann R.S. [et al.]. Laser damage testing of CVD-grown diamond windows // Diamond and Related Materials. 1994. V. 3. N 9. P. 1173–1177.
- Kim S. [et al.]. Evaluating femtosecond laser ablation of graphene on SiO2/Si substrate // Journal of Laser Applications. 2016. V. 28. N 2. P. 022202.
- Dong T. [et al.]. Anomalous behaviors of visible luminescence from graphene quantum dots: interplay between size and shape // ACS nano. 2012. V. 6. N 9. P. 8203–8208.
