Luminiscence v diamantu má několik různých příčin. Buď je způsobená přítomností defektů a vakancí ve struktuře diamantu, nebo kombinací vakancí s vhodnými prvky vázanými ve struktuře diamantu, nebo struktura diamantu obsahuje prvek vykazující vlastní luminiscenci. Erbium, které má ve srovnání s ostatními lanthanoidy velmi silnou luminiscenci, je tedy vhodným prvkem pro dotaci diamantu. V našich předchozích experimentech bylo prokázáno, že erbium implantované do struktury diamantu za vhodných podmínek vykazuje luminiscenci měřenou za pokojové teploty při vlnové délce 1530 nm. Tato práce zkoumá možnosti zvýšení intezity luminiscence ko-dopací erbia ytterbiem, hliníkem a kyslíkem a to jak v mono, tak nanokrystalickém diamantu. Implantace erbia do diamantových struktur byla provedena s energií 190 keV dvě…mi různými dávkami 1×1015 or 5×1015 ions.cm-2. Následující co-implantace Yb se prováděla se stejnou energií jako implantace Er, implantace Al a O pak vzhledem k hmotnosti prvků s energií nižší, tj. s energií 40 keV. Po iontové implantaci byly vzorky postupně žíhány. Obecně jsme předpokládali zvýšení intenzity lumniniscenece mechanismem energetického transferu mezi Er a Yb a v případě hliníku a kyslíku změnu okolní struktury Er a vznik vazeb s nižším kovaletním charakterem, což by mohlo vést k aktivaci luminiscence Er. Na přípravených vzorcích byly měřeny koncentrační hloubkové profily implantovaných iontů a stupeň poškození struktury metodou Rutherfordova zpětného odrazu (RBS). Strukturní a morfologické změny byly studovány pomocí Ramanovy spektroskopie a AMF metody. Hlavní pozornost byla věnována změně luminiscenčních vlastností.
ANNOTATION
Photoluminescence in diamond can be caused by the presence of defects or vacancies in the diamond structure, by various combinations of vacancies and suitable elements, or by doping with an element which has its own luminescence. Erbium, whose luminescence is among the strongest in the lanthanides group, seems to be a suitable candidate for the doping into diamond. In our recent study on Er-doped single crystal diamond a clear infrared luminescence was presented at room temperature after the annealing of the samples. These work had been dealing with enhancement of the Er luminescence in single and nano crystalline diamond structures by co-doping of Yb, Al and O. Er implantation was performed at an energy of 190 keV and fluences of 1×1015 or 5×1015 ions.cm-2 followed by …Yb co-implantation under the same conditions or Al co-implantation at an energy of 40 keV or O co-implantation at energy 40 keV. The post implantation annealing was also applied. In general, co-doping with Yb leads to the Er-Yb energetic transfer, and Al or O co-doping to the local modification of the structure in the vicinity of Er as well as by the creation of non-covalent bonds, which should lead to the luminescence activation of Er. The concentration depth profiles of the elements and the degree of their crystal damage (structural ordering) were measured using Rutherford Backscattering Spectroscopy (RBS) and RBS/channelling, respectively. Structural changes were studied by AFM and Raman spectroscopy. The main attention was paid to the photoluminescence properties.
