Photoluminescence vibrational structure of Si center in chemical-vapor deposited diamond

Abstract

Photoluminescence spectra from the Si impurity center in diamond films grown by chemical-vapor deposition techniques were studied at temperatures between 9 and 300 K. Laser excitation at 514.5 nm, and resonant with the zero-phonon absorption line at 737 nm (1.6823 eV), were used. Luminescence lines become narrowed at resonance excitation, and the vibrational structure of the Si center was observed with a major phonon replica at 767 nm (1.6165 eV). The observed vibrational energy of 515 cm−1 supports a diatomic quasi-molecular Si2 center structure. Temperature dependencies of the linewidth of the zero-phonon line and its phonon replica were measured and the origins of the broadening are discussed.

Spectroscopy and micro-luminescence mapping of Xe-implanted defects in diamond

“…This factor was estimated as exp (-S) = 0.9 at T = 8 K [12], and 0.3 at 300 K [13]. This value reflects a low coupling strength as compared to several other defects in diamond [1,16,17]. In addition to the Xe center luminescence, the broad background band starting at 700 nm, a few weak lines and the second order Raman complex line at 550 nm with the sharp peak at 2667 cm -1 is seen in the spectrum as well.…”

Lumineszcencia centrumok kialakítása és spektrális jellemzése nanogyémántban

“…Ellentétben az említett nitrogénhez köthető centrumokkal, melyek kutatása több mint fél évszázados múltra tekint vissza, a SiV centrum vizsgálata "csak" a 80-as években kezdődött [73]. Ennek legfőbb oka, hogy a szilícium szennyezéshez köthető centrum elsősorban az MW CVD módszerrel előállított gyémántkristályokra jellemző [65][66][67][68]. [78].…”

“…Az elvégzett vizsgálatok azt mutatták, hogy a SiV centrum a teljes látható hullámhossztartományban gerjeszthető, de eltérő hatékonysággal [1,53,68]. Ebből a szempontból a gerjesztési spektrum három részre tagolható.…”

“…A SiV centrumra vonatkozó irodalmi eredményeket tekintve, a különböző mintákban és különböző gerjesztésekkel meghatározott HR faktorok némileg eltérőek. Míg szobahőmérsékleten 457 nm-es (2,713 eV) gerjesztésnél HR=0,1, addig 9 K hőmérsékleten, 515 nm-es (2,407 eV) gerjesztés mellett HR=0,08-ra csökken [92,68]. Ezzel szemben a SiV abszorpciós spektrumát vizsgálva HR=0,24 értéket találunk szobahőmérsékleten [35].…”

“…Egyes eredmények azt mutatják, hogy a ZPL-hez képest 166 meV távolságra található rezgési módus csak bizonyos helyeken jelentkezik a homoepitaxiálisan növesztett CVD rétegeknél [79]. Sok esetben pedig a fonon oldalsáv spektrális feloldása nem is lehetséges [68]. Rezonáns, azaz 737 nm-es gerjesztéssel vizsgálva a SiV centrum emissziójának rezgési oldalsávja jól beazonosíthatóvá válik, amit a szerző a színcentrum-együttesen belüli egyes egységes csoportok szelektív gerjesztésével magyaráz.…”