研究目的
研究掺硼金刚石中光学激发的弛豫动力学，重点关注激发态硼原子的寿命及中心内弛豫机制，以理解其在光电子学中的潜在应用。
研究成果
研究表明，掺硼金刚石中存在超快的非辐射内中心弛豫现象，其寿命处于皮秒量级，主要由涉及单声子和多声子发射的级联过程主导。同位素富集和温度对弛豫速率影响甚微。这些发现表明，掺硼金刚石不适合用于基于粒子数反转的激光器，但在光学开关和探测器等快速光电器件方面具有应用前景。
研究不足
由于自由电子激光器微脉冲持续时间限制，时间分辨率约为1皮秒，而时间窗口最长为5纳秒，可能遗漏更长的弛豫分量。理论模型采用了简化假设（如各向同性有效质量和形变势），可能无法完全反映电子-声子相互作用的复杂性。样品不均匀性和杂质浓度会影响结果，且该研究未充分探究更高温度或不同掺杂水平的情况。
1：实验设计与方法选择：
本研究采用波长可调谐红外自由电子激光器（FEL）的泵浦-探测技术研究弛豫动力学。方法通过共振激发硼受主态并测量泵浦与探测脉冲间可变延迟引起的透射率变化，使用包括多能级级联弛豫在内的理论模型进行数据分析。
2：样品选择与数据来源：
样品为高压高温（HPHT）法生长的低氮含量的IIb型掺硼金刚石单晶，使用两种样品：天然硼掺杂（80% 11B + 20% 10B）和同位素富集11B（99%）样品。样品经切割、抛光及楔形处理以避免光学反馈。
3：实验设备与材料清单：
设备包括用于吸收光谱的布鲁克VERTEX 80v傅里叶变换红外光谱仪（FTS）、FELIX实验室的自由电子激光器（FEL）用于泵浦-探测测量、液氦流恒温器控制温度、碲镉汞（MCT）红外探测器、分束器（BaF2）、延迟平台、功率衰减器、偏振旋转器、抛物面镜及箱式积分器。材料为指定硼浓度的掺硼金刚石样品。
4：2）、延迟平台、功率衰减器、偏振旋转器、抛物面镜及箱式积分器。材料为指定硼浓度的掺硼金刚石样品。 实验流程与操作规范：
4. 实验流程与操作规范：FEL以25 MHz重复频率产生微脉冲，分束为泵浦光、探测光和参考光。泵浦光与探测光聚焦于样品，通过延迟平台引入可变延迟。在不同温度（5 K至室温）、泵浦波长（3.4-4.1 μm）及强度下测量透射信号，数据经归一化处理后提取弛豫时间。
5：4-1 μm）及强度下测量透射信号，数据经归一化处理后提取弛豫时间。 数据分析方法：
5. 数据分析方法：采用多能级级联弛豫模型（二、三及四能级）拟合数据获取时间常数。分析包含求解能级布居平衡方程并最小化均方根偏差，基于吸收截面估算辐射复合率，并重点考察非辐射过程。
独家科研数据包，助您复现前沿成果，加速创新突破
获取完整内容-
Bruker VERTEX 80v
VERTEX 80v
Bruker
Used for obtaining infrared absorption spectra of the diamond samples with high spectral resolution.
VERTEX 80 & 80v FT-IR Spectrometers
立即获取同款设备 -
Free Electron Laser
FELIX
FELIX Laboratory
Generated wavelength-tunable infrared pulses for pump-probe experiments, providing short pump pulses.
暂无现货
预约到货通知
-
Infrared Detector
MCT
Detected transmitted probe and reference beams in the pump-probe setup.
暂无现货
预约到货通知
-
Beam Splitter
BaF2
Split the FEL beam into pump, probe, and reference beams.
暂无现货
预约到货通知
-
Liquid Helium Flow Cryostat
Cooled the diamond samples to temperatures between 5 K and room temperature for experiments.
暂无现货
预约到货通知
-
Boxcar Integrator
Registered the differential transmission signal in the pump-probe measurements.
暂无现货
预约到货通知
-
DiamondView
DiamondViewTM
DTS
Used for photoluminescence mapping of the diamond samples to assess boron distribution.
暂无现货
预约到货通知
-
登录查看剩余5件设备及参数对照表
查看全部
