Спектроскопия конденсированного состояния

Микрокристаллы флуоресцентного алмаза с NV$^-$-центрами для применений в фотонике и cенсорике: идентификационные и фотофизические сигнатуры

В. Ю. Осипов^a, Ф. М. Шахов^a, К. В. Богданов^b, K. Takai^c, А. В. Баранов<sup>b

a</sup> Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук, 194021 Санкт-Петербург, Россия
^b Университет ИТМО, 197101 Санкт-Петербург, Россия
^c Department of Chemical Science and Technology, Hosei University, Koganei, 184-8584 Tokyo, Japan

Аннотация: Исследованы синтетические микрокристаллические алмазы Ib HPHT, синтезированные с никель-содержащим катализатором и содержащие флуоресцентные отрицательно-заряженные азот-вакансионные (NV$^-$) центры, специально введенные с помощью облучения высокоэнергетическими электронами. Показан набор идентификационных сигнатур, соответствующих микрокристаллам алмаза с высокой оптической яркостью и концентрацией NV$^-$-центров около 4.5 ppm. Сигналы электронного парамагнитного резонанса для примесных атомов азота в нейтральном состоянии и никеля в зарядовом состоянии -1 зависят от температуры согласно закону Кюри, тогда как сигнал $g$ = 4.295 (W15), связанный с переходами $\Delta m_s$ = 2 в NV$^-$-центре, демонстрирует другой тип температурного поведения. Освещение микрокристаллов светом спектрального диапазона 1.38-2.95 eV при $T$ = 100 K приводит к оптической спиновой поляризации уровня $m_s$ = 0 основного невозбужденного состояния $^3$A$_2$ NV$^-$-центров. Синтезированные микрокристаллы алмаза могут использоваться в устройствах фотоники.

Ключевые слова: микрокристаллы алмаза, азот-вакансионные центры, парамагнитные центры, люминесценция, электронный парамагнитный резонанс.

Поступила в редакцию: 21.11.2023
Исправленный вариант: 21.11.2023
Принята в печать: 30.11.2023

DOI: 10.61011/OS.2023.12.57401.5776-23

Реферативные базы данных:

•