研究目的
仅利用微波等离子体辅助化学气相沉积(CVD)方法研究金刚石晶体表面附近带负电的氮空位(NV?)荧光中心二维分布的控制。
研究成果
所提出的方法仅需采用微波等离子体辅助化学气相沉积法,就能在等原子量控制的金刚石薄膜中精确调控NV?光学中心的深度、尺寸及位置。该方法可在近表面区域形成所需尺寸和位置的NV?光学中心,且不会像传统离子注入或电子束诱导缺陷那样导致器件性能下降。
研究不足
该研究展示了控制NV?中心尺寸和位置的能力,但未解决这些中心的方向控制问题,而方向控制对于制造高灵敏度金刚石量子传感器至关重要。
1:实验设计与方法选择:
本研究采用微波等离子体辅助化学气相沉积(CVD)法,使用同位素富集的甲烷(12CH4)、氢气(H2)和氮气(N2)混合气体,在图案化金刚石(001)衬底上同质外延生长CVD金刚石层。
2:4)、氢气(H2)和氮气(N2)混合气体,在图案化金刚石(001)衬底上同质外延生长CVD金刚石层。
样品选择与数据来源:
2. 样品选择与数据来源:选用位错角约0.6°的合成IIa型(001)单晶金刚石片作为衬底。
3:6°的合成IIa型(001)单晶金刚石片作为衬底。
实验设备与材料清单:
3. 实验设备与材料清单:使用微波等离子体辅助CVD反应器、用于光致发光(PL)成像的共聚焦显微镜系统及气体输送质量流量控制器。
4:实验流程与操作步骤:
沉积金刚石薄膜前对衬底进行清洗并采用H2等离子体处理,通过共聚焦显微镜研究同质外延金刚石薄膜区域的光学特性。
5:数据分析方法:
采用电荷耦合器件光谱仪检测PL信号获取光谱,或通过雪崩光电二极管探测器获取图像。
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