Радиационно-поврежденные и лазерно-модифицированные алмазы: оптические, электрические и парамагнитные свойства : отчет о научно-исследовательской работе (заключительный) / БГУ ; научный руководитель А. И. Ковалев

Abstract

Объект исследования: синтетические монокристаллические алмазы и нанокристаллические CVD-алмазные пленки. Цель НИР: установление взаимосвязи между электрическими, оптическими (комбинационное рассеяние света (КРС), инфракрасное (ИК) поглощение, фотолюминесценция (ФЛ)) и парамагнитными свойствами облученных ионами, нейтронами либо электронами, а также модифицированных интенсивным лазерным излучением кристаллов алмазов и микро- и нанокристаллических CVD (chemical vapor deposition) алмазных пленок в зависимости от уровня повреждения их кристаллической структуры и межзеренных границ. Методы проекта: измерение спектров электронного спинового резонанса, ИК поглощения света, отражения света, комбинационного рассеяния света и фотолюминесценции синтетических алмазов. В результате проведены расчеты ионизационного равновесия при фазовом переходе изолятор-металл в алмазах вследствие их легирования атомами бора (как акцепторами) или разупорядочения точечными дефектами акцепторного типа, введенными ионизирующим излучением; для температуры, в окрестности которой зонная электропроводность приблизительно равна прыжковой электропроводности, впервые найдены явно (в виде определенных интегралов) отношения коэффициента диффузии к дрейфовой подвижности как для дырок валентной зоны, так и для дырок, прыгающих между атомами бора; разработан расчетный алгоритм на основе уравнения Пуассона для определения высоты межзеренного энергетического барьера в кристаллите (зерне) poly-Dia:B в зависимости от концентрации атомов бора и температуры; исследовано влияние термического отжига в вакууме на микроструктуру и оптические свойства CVD-алмазных пленок, облученных быстрыми нейтронами. Исследования показали, что после их термических отжигов при 1600-1650 °C наблюдается серия достаточно узких полос в спектрах ИК-поглощения, обусловленных водородсодержащими центрами, часть из которых наблюдалась впервые. Обнаружен и объяснен эффект повышения термостабильности CVD-алмазов, облученных быстрыми нейтронами; в спектре электронного спинового резонанса радиационно-поврежденного нейтронным облучением алмаза наблюдалась новая линия (g-фактор ≈ 5).