多晶金刚石薄膜硅空位色心形成机理及调控

作者：李俊鹏; 任泽阳^*; 张金风^*; 王晗雪; 马源辰; 费一帆; 黄思源; 丁森川; 张进成; 郝跃

来源：Acta Physica Sinica, 2023, 72(03): 336-343.

• 金刚石
• 硅空位色心
• 光致发光
• 拉曼光谱

金刚石硅空位色心在量子信息技术和生物标记领域有重要应用前景.本文对硅衬底上多晶金刚石生长过程中硅空位色心形成机理及调控方法进行研究.通过改变金刚石生长氛围中的氮气和氧气比例,实现了对硅空位色心发光强度的有效调控,所制备系列多晶金刚石样品的光致发光光谱显示,硅空位色心荧光峰与金刚石本征峰的比值最低为1.48,最高可达334.46,该比值与金刚石晶粒尺寸正相关.进一步用光致发光面扫描和拉曼面扫描分析样品可知,多晶金刚石中的硅应来自于硅衬底,在多晶金刚石生长过程中,衬底硅单质先扩散至金刚石晶粒处,随着金刚石晶粒生长,硅单质再扩散并入金刚石晶体结构中形成硅空位色心.不同样品硅空位发光强度的差异,是由于生长过程中氮气和氧气对金刚石硅空位色心的形成分别起到促进和抑制的作用.

• 单位
  西安电子科技大学; 西安电子科技大学芜湖研究院