研究目的
通过同步进行电子辐照和高温退火,研究并优化金刚石中氮空位(NV)色心的制备。
研究成果
同时进行电子辐照和高温退火可显著提高金刚石中NV色心的生成效率,相较于连续工艺流程,其提升幅度最高可达117%。该方法为提升传感和生物标记应用中的NV密度提供了极具前景的途径。
研究不足
退火温度为740°C,低于NV色心形成的最佳温度范围(800°C至900°C)。该研究仅限于具有特定氮浓度的HPHT钻石。
1:实验设计与方法选择:
本研究比较了通过同步电子辐照与退火("原位退火")与分步辐照退火两种方式在金刚石中制备氮空位(NV)中心的效率差异。
2:样本选择与数据来源:
采用五颗HPHT I b型金刚石单晶样本,其单氮缺陷浓度均低于200 ppm。
3:实验设备与材料清单:
定制辐照腔室、共聚焦显微镜(奥林巴斯Fluoview FV3000)、超连续谱激光器(NKT Photonics Fianium WhiteLase)、雪崩光电二极管探测器(Excelitas SPCM-AQRH-14)、SpectraPro光谱仪(普林斯顿仪器)、拉曼显微分光光度计(CRAIC Apollo 785)、傅里叶变换红外光谱仪(珀金埃尔默Spotlight 400)。
4:0)、超连续谱激光器(NKT Photonics Fianium WhiteLase)、雪崩光电二极管探测器(Excelitas SPCM-AQRH-14)、SpectraPro光谱仪(普林斯顿仪器)、拉曼显微分光光度计(CRAIC Apollo 785)、傅里叶变换红外光谱仪(珀金埃尔默Spotlight 400)。 实验流程与操作步骤:
4. 实验流程与操作步骤:样本经2 MeV电子束辐照至8.45×101? cm?2注量,部分样本同步进行740°C退火处理,随后开展荧光与吸收光谱检测。
5:45×101? cm?2注量,部分样本同步进行740°C退火处理,随后开展荧光与吸收光谱检测。 数据分析方法:
5. 数据分析方法:根据吸收光谱计算荧光强度与NV密度,并估算氮缺陷向NV中心的转化效率。
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confocal microscope
Fluoview FV3000
Olympus
Fluorescence imaging and spectroscopy
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avalanche photodiode detector
SPCM-AQRH-14
Excelitas
Detection of fluorescence emission
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Raman microspectrophotometer
Apollo 785
CRAIC
Visible absorption spectroscopy
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FTIR spectrometer
Spotlight 400
PerkinElmer
Infrared absorption spectroscopy
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supercontinuum laser
WhiteLase
NKT Photonics, Fianium
Excitation source for fluorescence
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SpectraPro spectrometer
Princeton Instruments
Spectral analysis of fluorescence
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