Вышедшие номера
Home » Журнал технической физики » Год 2025, выпуск 3 » Статья стр. 520
<<<>>>
Электролюминесценция NV-центров алмаза при температурах 450 oC-680 oC
Буга С.Г.1,2, Корнилов Н.В.1, Кузнецов М.С.1, Лупарев Н.В.1, Приходько Д.Д.1, Тарелкин С.А.1, Дроздова Т.Е.1, Жолудев С.И.1, Носухин С.А.1, Бланк В.Д.1
1Научно-исследовательский центр ” Курчатовский институт“−ТИСНУМ, Москва, Россия
2Московский физико-технический институт, Долгопрудный, Московская обл., Россия
Email: buga@tisnum.ru
Поступила в редакцию: 3 октября 2024 г.
В окончательной редакции: 28 октября 2024 г.
Принята к печати: 3 декабря 2024 г.
Выставление онлайн: 2 марта 2025 г.
PDF версия
Исследованы спектры электролюминесценции алмазного светоизлучающего p-i-n-диода на основе легированного азотом синтетического монокристалла алмаза (n-тип проводимости), выращенного методом роста при высоком давлении и температуре, и тонких, выращенных методом гомоэпитаксиального роста из газовой фазы, i-слоя алмаза c концентрацией азота 1014-1015 cm-3 с азот-вакансионными и кремний-вакансионными оптически активными центрами, и слоя, сильно легированного бором (p-тип проводимости). Для повышения концентрации центров люминесценции диод был облучен пучком электронов с энергией 3 MeV дозой 5·1017 cm-2 с последующим отжигом при T=800 oC в вакууме в течение 2 h. Спектры электролюминесценции измерены при температурах в диапазоне 450 oC-680 oC как до облучения электронами, так и после. До облучения электронами максимум полосы электролюминесценции наблюдался в области длин волн 610-680 nm, в зависимости от температуры, напряжения и тока диода, а после облучения электронами и отжига - на длине волны 680 nm при T=575 oC-600 oC. Максимальная интегральная яркость излучения азот-вакансионными центрами ~1012 photon/s наблюдалась при T=575 oC после облучения электронами и отжига. Ключевые слова: легированный азотом алмаз, NV-центры, алмазный p-i-n-диод, электролюминесценция, высокие температуры.
  1. A. Lohrmann, S. Pezzagna, I. Dobrinets, P. Spinicelli, V. Jacques, J.-F. Roch, J. Meijer, A.M. Zaitsev. Appl. Phys. Lett., 99, 251106 (2011). DOI: 10.1063/1.3670332
  2. N. Mizuochi, T. Makino, H. Kato, D. Takeuchi, M. Ogura, H. Okushi, M. Nothaft, P. Neumann, A. Gali, F. Jelezko, J. Wrachtrup, S. Yamasaki. Nat. Phot., 6, 299 (2012). DOI: 10.1038/NPHOTON.2012.75
  3. H. Kato, M. Wolfer, C. Schreyvogel, M. Kunzer, W. Muller-Sebert, H. Obloh, C. Nebel. Appl. Phys. Lett., 102 (15), 151101 (2013). DOI: 10.1063/1.4801871
  4. D.Yu. Fedyanin, M. Agio. New J. Phys., 18, 073012 (2016). DOI: 10.1088/1367-2630/18/7/073012
  5. I.A. Khramtsov, M. Agio, D.Y. Fedyanin. Phys. Rev. Appl., 8, 024031 (2017)
  6. I.A. Khramtsov, D.Yu. Fedyanin. Phys. Rev. Appl., 12, 024013 (2019). DOI: 10.1103/PhysRevApplied.12.024013
  7. I.A. Khramtsov, D.Yu. Fedyanin. Semicond. Sci. Technol., 34, 03LT03 (2019). DOI: 10.1088/1361-6641/ab0569
  8. I.A. Khramtsov, D.Y. Fedyanin. Materials, 12 (12), 1972 (2019). DOI: 10.3390/ma12121972
  9. M.A. Lobaev, D.B. Radishev, S.A. Bogdanov, A.L. Vikharev, A.M. Gorbachev, V.A. Isaev, S.A. Kraev, A.I. Okhapkin, E.A. Arhipova, M.N. Drozdov, V.I. Shashkin. Phys. Stat. Solidi RRL, 2000347 (2020). DOI: 10.1002/pssr.202000347
  10. M. Haruyama, H. Kato, M. Ogura, Y. Kato, D. Takeuchi, S. Yamasaki, T. Iwasaki, H. Morishita, M. Fujiwara, N. Mizuochi, T. Makino. Appl. Phys. Lett., 122, 072101 (2023). DOI: 10.1063/5.0138050
  11. С.Г. Буга, Н.В. Корнилов, М.С. Кузнецов, Н.В. Лупарев, Д.Д. Приходько, С.А. Тарелкин, Т.Е. Дроздова, В.Д. Бланк. Письма в ЖТФ, 50 (5), 39 (2024). DOI: 10.61011/PJTF.2024.05.57184.19778
  12. С.Г. Буга, А.С. Галкин, М.С. Кузнецов, Н.В.Корнилов, Н.В. Лупарев, Д.Д. Приходько, С.А. Тарелкин, В.Д. Бланк. Изв. вузов. Химия и хим. технол., 65 (11), 27 (2022). DOI: 10.6060/ivkkt.20226511.7y
  13. S.G. Buga, G.M. Kvashnin, M.S. Kuznetsov, N.V. Kornilov, N.V. Luparev, D.D. Prikhodko, S.A. Terentiev, V.D. Blank. Appl. Phys. Lett., 124, 102107 (2024). DOI: 10.1063/5.0180183
  14. M. Katagiri, J. Isoya, S. Koizumi, H. Kanda. Appl. Phys. Lett., 85, 6365 (2004). DOI: 10.1063/1.1840119
  15. I. Stenger, M.-A. Pinault-Thaury, T. Kociniewski, A. Lusson, E. Chikoidze, F. Jomard, Y. Dumont, J. Chevallier, J. Barjonet, J. Appl. Phys., 114, 073711 (2013). DOI: 10.1063/1.4818946
  16. R.G. Farrer. Sol. St. Comm., 7, 685 (1969). DOI: 10.1016/0038-1098(69)90593-6
  17. F.J. Heremans, G.D. Fuchs, C.F. Wang, R. Hanson, D.D. Awschalom. Appl. Phys. Lett., 94, 152102 (2009). DOI: 10.1063/1.3120225
  18. T. Makino, K. Yoshino, N. Sakai, K. Uchida, S. Koizumi, H. Kato, D. Takeuchi, M. Ogura, K. Oyama, T. Matsumoto, H. Okushi, S. Yamasaki. Appl. Phys. Lett., 99, 061110 (2011). DOI: 10.1063/1.3625943
  19. D. Kuwabara, T. Makino, D. Takeuchi, H. Kato, M. Ogura, H. Okushi, S. Yamasaki. Jpn. J. Appl. Phys., 53, 05FP02 (2014). DOI: 10.7567/JJAP.53.05FP02
  20. M. Attrash, O. Shtempluck, E. Buks, J. Appl. Phys., 133 (9), 094401 (2023). DOI: 10.1063/5.0128069
  21. А.Г. Бураченко, В.С. Рипенко, Е.И. Липатов, К.П. Артемов, А.А. Крылов. Изв. вузов. Физика, 65 (11), 19 (2022). DOI: 10.56761/EFRE2022.N4-O-909501
  22. X.-D. Chen, C.-H. Dong, F.-W. Sun, C.-L. Zou, J.-M. Cui, Z.-F. Han, G.-C. Guo. Appl. Phys. Lett., 99, 161903 (2011). DOI: 10.1063/1.3652910
  23. S. Lagomarsino, F. Gorelli, M. Santoro, N. Fabbri, A. Hajeb, S. Sciortino, L. Palla, C. Czelusniak, M. Massi, F. Taccetti, L. Giuntini, N. Gelli, D.Yu. Fedyanin, F.S. Cataliotti, C. Toninelli, M. Agio. AIP Adv., 5, 127117 (2015). DOI: 10.1063/1.4938256
  24. C. Kurtsiefer, S. Mayer, P. Zarda, H. Weinfurter. Phys. Rev. Lett., 85, 290 (2000)
  25. K. Nemoto, M. Trupke, S.J. Devitt, B. Scharfenberger, K. Buczak, J. Schmiedmayer, W.J. Munro. Sci. Rep., 6, 26284 (2016). DOI: 10.1038/srep26284
  26. D. Genin, E. Lipatov, M. Shulepov, V. Vins, A. Yelisseyev, I. Izmailov, A. Savvin, A. Dormidonov. Stat. Sol. RRL, 18, 2300062 (2024). DOI: 10.1002/pssr.202300062
  27. L. Lindner, F.A. Hahl, T. Luo, G.N. Antonio, X. Vidal, M. Rattunde, T. Ohshima, J. Sacher, Q. Sun, M. Capelli, B.C. Gibson, A.D. Greentree, R. Quay, J. Jeske. Sci. Adv., 10, eadj3933 (2024). DOI: 10.1126/sciadv.adj3933
  28. С.Г. Буга, Г.М. Квашнин, М.С. Кузнецов, Н.В. Корнилов, Н.В. Лупарев, М. Яо. ФТП, 57, 370 (2023). DOI: 10.21883/FTP.2023.05.56206.4748
  29. Z.I. Alferov, V.B. Khalfin, R.F. Kazarinov. Sov. Phys. Solid State, 8, 2480 (1967)
  30. R.F. Kazarinov, R.A. Suris. Sov. Phys. Semicond., 9, 6 (1975)
  31. J. Meijer, B. Burchard, M. Domhan, C. Wittmann, T. Gaebel, I. Popa, F. Jelezko, J. Wrachtrup. Appl. Phys. Lett., 87, 261909 (2005)
  32. J.-M. Cui, X.-D. Chen, L.-L. Fan, Z.-J. Gong, C.-W. Zou, F.-W. Sun, Z.-F. Han, G.-C. Guo. Chin. Phys. Lett., 29 (3), 036103 (2012). DOI: 10.1088/0256-307X/29/3/036103
  33. G. Davies, S.C. Lawson, A.T. Collins, A. Mainwood, S.J. Sharp. Phys. Rev. B, 46, 13157 (1992)
  34. Y. Mita. Phys. Rev. B, 53, 11360 (1996)
  35. J. Martin, R. Wannemacher, J. Teichert, L. Bischoff, B. Kohler. Appl. Phys. Lett., 75, 3096 (1999)
  36. F. Waldermann, P. Olivero, J. Nunn, K. Surmacz, Z. Wang, D. Jaksch, R. Taylor, I. Walmsley, M. Draganski, P. Reichart, A. Greentree, D. Jamieson, S. Prawer. Diamond Relat. Mater., 16, 1887 (2007)
  37. T. Wee, Y. Tzeng, C. Han, H. Chang, W. Fann, J. Hsu, K. Chen, Y. Yu. J. Phys. Chem. A, 111, 9379 (2007)
  38. S.D. Trofimov, S.A. Tarelkin, S.V. Bolshedvorskii, V.S. Bormashov, S.Yu. Troshchiev, A.V. Golovanov, N.V. Luparev, D.D. Prikhodko, K.N. Boldyrev, S.A. Terentiev, A.V. Akimov, N.I. Kargin, N.S. Kukin, A.S. Gusev, A.A. Shemukhin, Y.V. Balakshin, S.G. Buga, V.D. Blank. Opt. Mater. Express, 10 (1), 198 (2019)
  39. V.M. Acosta, E. Bauch, M.P. Ledbetter, C. Santori, K.-M.C. Fu, P.E. Barclay, R.G. Beausoleil, H. Linget, J.F. Roch, F. Treussart, S. Chemerisov, W. Gawlik, D. Budker. Phys. Rev. B, 80, 115202 (2009). DOI: 10.1103/physrevb.80.115202
  40. J. Schwartz, S. Aloni, D.F. Ogletree, T. Schenkel. New J. Phys., 14 (4), 043024 (2012)
  41. С.А. Богданов, А.М. Горбачев, Д.Б. Радищев, А.Л. Вихарев, М.А. Лобаев, С.А. Гусев, Д.А. Татарский, С.В. Большедворский, А.В. Акимов, В.В. Чернов. Письма в ЖТФ, 45 (6), 36 (2019)
  42. С.Ю. Трощиев, С.В. Большедворский, С.Д. Трофимов, Н.В. Лупарев, С.А. Носухин, С.Г. Буга. Изв. вузов. Химия и хим. технол., 63 (12), 16 (2020). DOI: 10.6060/ivkkt.20206312.12у
  43. S.V. Bolshedvorskii, S.A. Tarelkin, V.V. Soshenko, I.S. Cojocaru, O.R. Rubinas, V.N. Sorokin, V.G. Vins, A.N. Smolyaninov, S.G. Buga, A.S. Galkin, T.E. Drozdova, M.S. Kuznetsov, S.A. Nosukhin, A.V. Akimov. Phys. Status Solidi RRL, 17 (4), 2200415 (2023). DOI: 10.1002/pssr.202200415
  44. A. Savvin, A. Dormidonov, E. Smetanina, V. Mitrokhin, E. Lipatov, D. Genin, S. Potanin, A. Yelisseyev, V. Vins. Nat. Comm., 12, 7118 (2021). DOI: 10.1038/s41467-021-27470-7
  45. Е.И. Липатов, Д.Е. Генин, М.А. Шулепов, Е.Н. Тельминов, А.Д. Саввин, А.П. Елисеев, В.Г. Винс. Квант. электрон., 52 (5), 465 (2022)
  46. N.B. Manson, J.P. Harrison. Diam. Relat. Mater., 14, 1705 (2005). DOI: 10.1016/j.diamond.2005.06.027
  47. T. Gaebel, M. Domhan, C. Wittmann, I. Popa, F. Jelezko, J. Rabeau, J. Wrachtrup. Appl. Phys. B, 82 (2), 243 (2005). DOI: 10.1007/s00340-005-2056-2
  48. B. Grotz, M.V. Hauf, M. Dankerl, B. Naydenov, S. Pezzagna, J. Meijer, J.A. Garrido. Nature Commun., 3, Art. num. 729 (2012). DOI: 10.1038/ncomms1729
  49. Y. Doi, T. Fukui, H. Kato, T. Makino, S. Yamasaki, T. Tashima, H. Morishita, S. Miwa, F. Jelezko, Y. Suzuki, N. Mizuochi. Phys. Rev. B, 93, 081203(R) (2016). DOI: 10.1103/PhysRevB.93.081203
  50. Y.N. Palyanov, Y.M. Borzdov, A.F. Khokhryakov, I.N. Kupriyanov, A.G. Sokol. Cryst. Growth Des., 10, 3169 (2010). DOI: 10.1021/cg100322p
  51. U.F.S. D'Haenens-Johansson, J.E. Butler, A.N. Katrusha. Rev. Miner. Geochem., 88, 689 (2022). DOI: 10.2138/rmg.2022.88.13
  52. M.A. Lobaev, D.B. Radishev, A.L. Vikharev, A.M. Gorbachev, A. Bogdanov, V.A. Isaev, S.A. Kraev, A.I. Okhapkin, E.A. Arkhipova, E.V. Demidov, M.N. Drozdov. Phys. Status Solidi RRL, 17, 2200432 (2023). DOI: 10.1002/pssr.202200432
  53. V.S. Bormashov, S.A. Terentiev, S.G. Buga, S.A. Tarelkin, A.P. Volkov, D.V. Teteruk, N.V. Kornilov, V.D. Blank. Diam. Rel. Mat., 75, 78 (2017). DOI: 10.1016/j.diamond.2017.02.006
  54. S. Tarelkin, V. Bormashov, S. Buga, A. Volkov, D. Teteruk, N. Kornilov, M. Kuznetsov, S. Terentiev, A. Golovanov, V. Blank. Phys. Status Solidi A, 212, 2621 (2015). DOI: 10.1002/pssa.201532213

Подсчитывается количество просмотров абстрактов ("html" на диаграммах) и полных версий статей ("pdf"). Просмотры с одинаковых IP-адресов засчитываются, если происходят с интервалом не менее 2-х часов.

Дата начала обработки статистических данных - 27 января 2016 г.

Учредители

Издатель

© 2025 Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук
Powered by webapplicationthemes.com - High quality HTML Theme