JPH02213839A - Material for hole burning memory - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野コ
この発明はホールバーニング効果を利用したメモリ物質
に関し、特にダイヤモンドからなるホールバーニング・
メモリ用材料に関するものである。[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] This invention relates to a memory material that utilizes the hole-burning effect, and in particular to a hole-burning material made of diamond.
This invention relates to memory materials.
［従来の技術］
次世代のメモリとして、フォトクロミック効果、ホール
バーニング効果を利用した３次元光メモリの研究が進め
られている。[Prior Art] As a next-generation memory, research is underway on three-dimensional optical memory that utilizes photochromic effects and hole-burning effects.
ある種の有機分子は、光化学反応により着色状態を可逆
的に変化するフォトクロミズムを起こす。Certain organic molecules exhibit photochromism, which is a reversible change in coloration through photochemical reactions.
これを書換え可能な光メモリへ応用することが期待され
ている。しかしながら、同一場所に、所定の波長を有す
る光を加えて記録することにより、高密度化を図る波長
多重記録においては、フォトクロミック分子の吸収帯が
広いため、現状では数多型が限度である。It is expected that this will be applied to rewritable optical memory. However, in wavelength multiplexing recording, which aims to achieve high density recording by adding light having a predetermined wavelength to the same location, the current limit is a few polymorphisms because the absorption band of photochromic molecules is wide.
そこで、１０３〜１０４の多重記録を目指すものとして
、光化学ホールバーニング（ＰＨＢ ： ｐｈｏｔｏｃ
ｈｅｍｉｃａｌ ｈｏｌｅ ｂｕｒｎｉｎｇ）メモ
リの研究が進められている。この光化学ホールバーニン
グ・メモリは、分子記憶の１種ではあるが、ホールバー
ニング効果を利用した記憶媒体である。ホールバーニン
グ現象は、光活性な分子が固体マトリックス中に希薄に
分散された物質において観測される。極低温での分子の
吸収帯は極めて狭く、波数で約１ｃｍ−’以下と言われ
る。固体マトリックスの微視的不均一性のために、分子
の示す吸収スペクトルは、見がけ上、多数の均一幅吸収
帯の集合となる。光照射すると、その均一幅吸収帯の波
長に対応するエネルギを有する分子だけが励起状態（光
吸収）になる。すなわち、光化学作用により、波長によ
り選択された分子だけが光漂白（ブリーチ）され、吸収
スペクトル内に窪み（ホール）が生ずる。たとえば、レ
ーザ光により、均一幅吸収帯のみに光化学変化を起こさ
せて、吸収帯内にホールを作る。Therefore, as a method aiming at multiplex recording of 103 to 104, photochemical hole burning (PHB: photoc
Research on memory (chemical hole burning) is progressing. Although this photochemical hole burning memory is a type of molecular memory, it is a storage medium that utilizes the hole burning effect. Hole burning phenomena are observed in materials in which photoactive molecules are sparsely dispersed in a solid matrix. The absorption band of molecules at extremely low temperatures is extremely narrow, said to be approximately 1 cm-' or less in wave number. Due to the microscopic inhomogeneity of the solid matrix, the absorption spectrum of a molecule appears to be a collection of many uniform width absorption bands. When irradiated with light, only molecules having energy corresponding to the wavelength of the uniform width absorption band become excited (light absorption). That is, due to photochemical action, only molecules selected by wavelength are photobleached, creating holes in the absorption spectrum. For example, a laser beam causes a photochemical change only in a uniform width absorption band, creating a hole within the absorption band.
この光化学ホールバーニング現象を利用すれば、２次元
空間上の１点において、光の波長を変えることにより多
重記録することが可能になる。光化学ホールバーニング
記録は、このような多重記録を特徴とする光記憶である
。By utilizing this photochemical hole burning phenomenon, it becomes possible to perform multiplex recording by changing the wavelength of light at one point in two-dimensional space. Photochemical hole burning recording is an optical storage characterized by such multiplexed recording.
従来、上述のようなホールバーニング現象を示す物質と
して、ポルフィリンやキニザリン等の有機色素をｎ−へ
キサン等のマトリックスに入れた物質を使用していた（
化学と工業、Ｖｏｌ、３５゜Ｎｏ、９．１９８２．ｐ、
６３３〜６３５’）。Conventionally, as a substance exhibiting the above-mentioned hole burning phenomenon, a substance in which an organic dye such as porphyrin or quinizarine is placed in a matrix such as n-hexane has been used (
Chemistry and Industry, Vol. 35° No. 9.1982. p,
633-635').
また、有機色素以外に、アルカリハライド系化合物に電
子線照射を行ない、カラーセンタを作製した物質が、ホ
ールバーニング現象を示す物質として使用された例は多
い（ヨーロッパ特許第１２９７３０号）。In addition to organic dyes, there are many examples in which substances in which color centers are produced by irradiating an alkali halide compound with electron beams have been used as substances exhibiting the hole burning phenomenon (European Patent No. 129730).
さらに、ダイヤモンド中に各種のカラーセンタ（ＧＲｌ
、、Ｎ−Ｖ、Ｎ３．Ｎ３）を作す、コレラ用いてホール
バーニング現象を実験した例がある（Ｊ、Ｐｈｙｓ、Ｃ
，５ｏｌｉｄ ５ｔａｔｅＰｈｙｓｉｃｓ、 Ｖ
ｏｌ、１７（１９８４）Ｔ）。Furthermore, there are various color centers (GRl) in the diamond.
, , N-V, N3. There is an example of experimenting the hole burning phenomenon using cholera (J, Phys, C
, 5olid 5tatePhysics, V
ol, 17 (1984) T).
２３３〜２３６．Ｒ，Ｔ、Ｈｏｒｌｅｙ ｅｔｃ。233-236. R, T, Horley etc.
Ｊｏｕｒｎａｌ ｄｅ Ｐｈｙｓｉｑｕｅ ｃｏ
ｌｌｏｑｕｅ Ｃ７Ｓｕｐｐｌｅｍｅｎｔａｕ ｎ
１０．Ｔｏｍｅ４６ （１９８５）１）。Journal de Physique co.
lloque C7 Supplementau n
10. Tome46 (1985) 1).
５２７−５３０．Ｐ、Ｄ、Ｂｌｏｃｈ）。527-530. P, D, Bloch).
この発明は、ダイヤモンド中のカラーセンタを用いるこ
とによって、ホールバーニング現象を示す物質に関する
ものである。The present invention relates to a material that exhibits a hole burning phenomenon by using a color center in diamond.
［発明が解決しようとする課届コ
ダイヤモンドが示すホールバーニング現象は、有機物質
やアルカリハライド系化合物に比較して、以下の優れた
特性を有する。[The hole burning phenomenon exhibited by co-diamonds, which the invention aims to solve, has the following excellent properties compared to organic substances and alkali halide compounds.
（１） 高温度においてもホールを形成することができ
る（たとえば、Ｎ−Ｖのカラーセンタにおいては、温度
１２０Ｋまでホールを形成することが可能である）。(1) Holes can be formed even at high temperatures (for example, holes can be formed at temperatures up to 120 K in NV color centers).
（２） マトリックスの耐酸性、耐アルカリ性、耐熱性
が高く、マトリックスが長期間にわたって変化しない。(2) The matrix has high acid resistance, alkali resistance, and heat resistance, and the matrix does not change over a long period of time.
（３） カラーセンタが経年変化を示さない。(3) Color center shows no change over time.
しかしながら、ダイヤモンドにおけるホールパニング効
果は、以下に示すような欠点を有する。However, the hole panning effect in diamond has the following drawbacks.
（ａ） ゼロフォノン線を用いてホールバーニング現
象が行なわれるため、ホールを形成することが可能な波
長幅が狭い。そのため、メモリ容量が少ない。(a) Since the hole burning phenomenon is performed using zero phonon rays, the wavelength width in which holes can be formed is narrow. Therefore, memory capacity is small.
（ｂ） 大きな面積を有するダイヤモンド結晶層を得
ることができないため、メモリ容量を増大することが困
難である。(b) Since it is not possible to obtain a diamond crystal layer having a large area, it is difficult to increase the memory capacity.
そこで、この発明は上述のような問題点を解消するため
になされたもので、１スポツト上に多数のホールを形成
することが可能なダイヤモンドからなるホールバーニン
グ・メモリ用材料を提供することを目的とする。Therefore, this invention was made to solve the above-mentioned problems, and its purpose is to provide a hole-burning memory material made of diamond that can form a large number of holes on one spot. shall be.
［課題を解決するための手段］
この発明に従ったダイヤモンドからなるホールバーニン
グ・メモリ用材料においては、少なくとも１種以上のカ
ラーセンタが複数個、形成され、かつ気相合成されたダ
イヤモンド結晶層が少なくとも１層以上存在する。また
、カラーセンタのゼロフォノン線にはホールが形成され
ている。[Means for Solving the Problems] In the hole-burning memory material made of diamond according to the present invention, a plurality of color centers of at least one kind are formed, and a diamond crystal layer synthesized in a vapor phase is formed. There is at least one layer. Further, a hole is formed in the zero phonon line at the color center.
なお、ここで、カラーセンタとは、ダイヤモンド結晶層
に存在する格子欠陥に格子振動等のエネルギが付与され
た光吸収／発光の活性中心となるものと定義される。ゼ
ロフォノン線とは、固体原子の行なう格子振動の量子化
によって生じるエネルギ量子において、基底状態のとき
のゼロ点振動のエネルギに相当する均一幅吸収帯である
。Note that the color center is defined here as an active center for light absorption/emission in which energy such as lattice vibration is imparted to lattice defects existing in the diamond crystal layer. The zero phonon line is a uniform width absorption band corresponding to the energy of the zero point vibration in the ground state in the energy quantum generated by the quantization of lattice vibrations performed by solid atoms.
この発明の好ましい実施例によれば、ダイヤモンド結晶
層は、ダイヤモンドの多結晶体および単結晶体のいずれ
かからなる。また、このダイヤモンド結晶層は、ダイヤ
モンド単結晶基板上に気相合成されたダイヤモンド結晶
層を含むものであればよい。さらに、複数個のカラーセ
ンタは、複数層のダイヤモンド結晶層の各層に形成され
た１種類のカラーセンタからなればよい。あるいは、複
数個のカラーセンタは、複数層のダイヤモンド結晶層の
各層に形成された複数種類のカラーセンタからなればよ
い。According to a preferred embodiment of the invention, the diamond crystal layer is made of either polycrystalline or single crystalline diamond. Further, this diamond crystal layer may include a diamond crystal layer synthesized in a vapor phase on a diamond single crystal substrate. Further, the plurality of color centers may be one type of color center formed in each layer of the plurality of diamond crystal layers. Alternatively, the plurality of color centers may be composed of a plurality of types of color centers formed in each layer of the plurality of diamond crystal layers.
［発明の作用効果］
この発明においては、上述の（ａ）（ｂ）の欠点を解消
するために、以下に示される手段が用いられている。[Operations and Effects of the Invention] In this invention, in order to eliminate the above-mentioned drawbacks (a) and (b), the means shown below are used.
（Ｉ） 複数のゼロフォノン線を同時に使用すること
によって、ホールバーニング現象を起こさせる。(I) A hole burning phenomenon is caused by using multiple zero phonon rays at the same time.
（ＩＩ） より大きな面積を有するダイヤモンド結晶
層を得るために、気相合成法によって合成されたダイヤ
モンド層を用いる。(II) In order to obtain a diamond crystal layer having a larger area, a diamond layer synthesized by vapor phase synthesis is used.
上記の手段のうち、本発明の特徴的な構成要件は（Ｉ）
で示される手段である。（Ｉ）で示される手段を実施す
るためには、下記の方法が有効であることが、本願発明
者等によって見出された。Among the above means, the characteristic feature of the present invention is (I)
This is the means shown in . The inventors of the present application have found that the following method is effective for carrying out the means shown in (I).
（Ａ） 気相合成されたダイヤモンドの各層に、１種
類のカラーセンタを作製し、これらの層を積層すること
によって複数層とする。(A) One type of color center is produced in each layer of vapor-phase synthesized diamond, and these layers are laminated to form a plurality of layers.
（Ｂ） 気相合成された１つの層に、２種類以上のカ
ラーセンタを作製し、３層またはそれ以上の層を積層し
た複数層とする。あるいは、（Ａ）で形成された複数層
と組合せた複数層とする。(B) Two or more types of color centers are produced in one vapor-phase synthesized layer, and three or more layers are laminated to form a plurality of layers. Alternatively, a plurality of layers may be formed in combination with the plurality of layers formed in (A).
（Ｃ） 合成ダイヤモンド結晶層型、Ｉｂ型、または
加熱処理された合成ダイヤモンド結晶層型、ＩａＢ型か
らなる基板上に気相合成されたダイヤモンド層を積層す
る。このとき、基板中に存在するカラーセンタと異なる
種類のカラーセンタが、ダイヤモンド層中に作製される
。(C) A diamond layer synthesized in a vapor phase is laminated on a substrate made of a synthetic diamond crystal layer type, Ib type, or a heat-treated synthetic diamond crystal layer type, IaB type. At this time, color centers of a different type from those present in the substrate are created in the diamond layer.
以下、この発明で用いられた手段（Ｉ）（ｎ）の作用に
ついて説明する。The effects of means (I) and (n) used in this invention will be explained below.
（Ｉ）の作用
従来のダイヤモンドのゼロフォノン線を用いたホールバ
ーニング効果においては、ホールの形成される個数が少
ないという問題点があった。その代表的なゼロフォノン
線としては、Ｎ−Ｖカラーセンタにおけるゼロフォノン
線（波長６３８ｎｍ）が挙げられる。このゼロフォノン
線を用いた場合、液体ヘリウム温度（４Ｋ）のもとては
約１００個、液体窒素温度（７７Ｋ）のもとでは約１０
数個のホールが形成される。Effect of (I) In the conventional hole burning effect using diamond zero phonon rays, there is a problem that the number of holes formed is small. A typical zero phonon line is the zero phonon line (wavelength: 638 nm) at the NV color center. When using this zero phonon line, there are approximately 100 at liquid helium temperature (4K) and approximately 10 at liquid nitrogen temperature (77K).
Several holes are formed.
ダイヤモンドには、第１表に示されるようなカラーセン
タが存在する。また、これらのカラーセンタは、それぞ
れ、異なる波長のゼロフォノン線ヲ有スる。これらのゼ
ロフォノン線に、液体ヘリウム温度のもとで形成される
ホールの個数は、合計で約７００個である。また、液体
窒素温度のもとで形成されるホールの個数は、合計で約
１００個である。Diamonds have color centers as shown in Table 1. Additionally, each of these color centers has zero phonon lines of different wavelengths. The total number of holes formed in these zero phonon lines at the liquid helium temperature is about 700. Further, the total number of holes formed under the liquid nitrogen temperature is about 100.
したがって、１μｍの幅を有する１スポツト内において
、液体ヘリウム温度のもとでは約１０”個、液体窒素温
度のもとでは約１０２個のメモリ容量が存在することに
なる。その結果、１つの気相合成されたダイヤモンド層
、ダイヤモンド単結晶基板、またはダイヤモンド焼結体
中に、上記のカラーセンタを全種類、作製すれば、上記
のメモリ容量を有する基板が形成され得ることになる。Therefore, within one spot having a width of 1 μm, there are approximately 10” memory capacities at liquid helium temperature and approximately 102 memory capacities at liquid nitrogen temperature. If all types of color centers described above are produced in a phase-synthesized diamond layer, a diamond single crystal substrate, or a diamond sintered body, a substrate having the memory capacity described above can be formed.
しかしながら、本願発明者等は、１つのダイヤモンド層
（カラーセンタを含む層）には、成る組合わせのカラー
センタのゼロフォノン線だけ、メモリ材料として使用可
能であることを見出した。However, the inventors of the present invention have found that in one diamond layer (the layer containing the color center), only the zero phonon rays of the color center of the combination can be used as a memory material.
以下、この見出された現象について説明する。This discovered phenomenon will be explained below.
ダイヤモンドのカラーセンタは、ゼロフォノン線部分と
、それより高いエネルギ側に２フオノン線、３フオノン
線等の複数個のフォノンエネルギ準位が結びついて構成
される。本願発明者等は、１フォノン以上の励起光を照
射すると、ゼロフォノン線に形成されたホールが消失す
ることを見出した。たとえば、第１表のＮ−Ｖカラーセ
ンタは、そのゼロフォノン線の波長が６３８ｎｍであり
、最大のフォノンエネルギ準位が約５００ｎｍまで連続
している。すなわち、波長６３８ｎｍ付近にホールが形
成されても、６３７〜５００ｎｍの波長範囲で光を受け
ると、ホールが消失してしまうことが見出された。５７
５システムのゼロフォノン線にホールを形成するために
、５７５ｎｍの波長の光が照射されると、Ｎ−Ｖカラー
センタのポールが消失してしまうことになる。したがっ
て、このような現象を生じさせないように、複数種類の
カラーセンタが同一ダイヤモンド層内に存在する必要が
ある。本願発明者等は、以下に示されるカラーセンタの
組合わせであれば、上述の現象を生じさせないことを見
出した。The color center of a diamond is composed of a zero phonon line portion and a plurality of phonon energy levels such as a 2-phonon line and a 3-phonon line connected to the higher energy side. The inventors of the present invention have discovered that when excitation light of one or more phonons is irradiated, holes formed in the zero phonon line disappear. For example, in the NV color center shown in Table 1, the wavelength of its zero phonon line is 638 nm, and the maximum phonon energy level continues up to about 500 nm. That is, it has been found that even if holes are formed around a wavelength of 638 nm, the holes disappear when light is received in a wavelength range of 637 to 500 nm. 57
If light with a wavelength of 575 nm is irradiated to form a hole in the zero phonon line of the 5 system, the pole of the NV color center will disappear. Therefore, in order to prevent such a phenomenon from occurring, it is necessary that a plurality of types of color centers exist within the same diamond layer. The inventors of the present application have found that the above-mentioned phenomenon does not occur if the combination of color centers shown below is used.
（ｉ） Ｈ２，５７５システム、Ｈ５（ｉｔ） Ｇ
Ｒ１、Ｈ３
（ｉｉｉ） Ｎ−Ｖ、 Ｈ４
その結果、第１表に示される７種類のカラーセンタを全
部使用して、ホールが形成されたダイヤモンド層からな
るメモリ基板を作製しようとする場合、少なくとも、３
層以上の異なったダイヤモンド層が必要となる。(i) H2,575 system, H5(it) G
R1, H3 (iii) N-V, H4 As a result, when trying to fabricate a memory substrate consisting of a diamond layer with holes formed using all seven types of color centers shown in Table 1, at least ,3
More than one different diamond layer is required.
（ＩＩ）の作用
上述の（Ｉ）の作用から、少なくとも、１層以上のダイ
ヤモンド層を必要とする。また、ダイヤモンド結晶をメ
モリ材料に使用する場合、より大きな面積を有する結晶
が必要とされる。したがって、そのような要件を満たす
ダイヤモンド結晶を得るためには、以下に示される方法
が有効であることを本願発明者等は見出した。Effect of (II) Due to the effect of (I) described above, at least one diamond layer is required. Also, when diamond crystals are used as memory materials, crystals with larger areas are required. Therefore, the inventors of the present invention have found that the method described below is effective in obtaining a diamond crystal that satisfies such requirements.
■ 気相合成によって多結晶または単結晶ダイヤモンド
層を積層する。■ Layering polycrystalline or single-crystalline diamond layers by vapor phase synthesis.
■ 単結晶ダイヤモンド基板上に気相合成にょって単結
晶ダイヤモンド層を積層する。■ A single-crystal diamond layer is deposited on a single-crystal diamond substrate by vapor phase synthesis.
なお、上述の（ｉ）、（１１）、（ｉｉｉ）の組合わせ
以外に、第１表に示される各カラーセンタを１種類ずつ
、ダイヤモンド単層ごとに形成してもよい。また、上述
のカラーセンタの組合わせ（ｉ）、（ｆｉ） 、（ｆｉ
ｔ）から選ばれたいずれがの組合わせのカラーセンタが
形成されたダイヤモンド層と、単一種類のカラーセンタ
が形成されたダイヤモンド層とが任意に組合わせられて
もよい。In addition to the above-mentioned combinations (i), (11), and (iii), one type of each color center shown in Table 1 may be formed for each single diamond layer. In addition, the above color center combinations (i), (fi), (fi
A diamond layer formed with any combination of color centers selected from t) may be arbitrarily combined with a diamond layer formed with a single type of color center.
ダイヤモンド層を形成するための気相合成法としては、
マイクロ波ＣＶＤ法、ＤＣプラズマ法、レーザＰＶＤ法
、ＤＣプラズマ法、レーザＰＶＤ法、熱フイラメント法
、熱フイラメントＣＶＤ法、イオンビーム蒸着法、火炎
法等が挙げられる。As a vapor phase synthesis method for forming a diamond layer,
Examples include microwave CVD method, DC plasma method, laser PVD method, DC plasma method, laser PVD method, thermal filament method, thermal filament CVD method, ion beam evaporation method, flame method, and the like.
［実施例］
実施例１
シリコン基板上に膜厚１００μｍのダイヤモンド層を形
成した。このダイヤモンド層の形成は、プラズマＣＶＤ
法を用いて、２５ｔｏｒｒの圧力下で、２．４ＧＨｚの
高周波でプラズマを発生させ、窒素元素をドープさせな
がら、７μｍ／時間の成長速度で行なわれた。その後、
得られたダイヤモンド層に電子線照射、真空アニーリン
グが施されることにより、Ｈ２，５７５システム、Ｎ３
のカラーセンタがダイヤモンド層内に形成された。[Examples] Example 1 A diamond layer with a thickness of 100 μm was formed on a silicon substrate. This diamond layer is formed using plasma CVD.
Using a method, plasma was generated under a pressure of 25 torr with a high frequency of 2.4 GHz, and a growth rate of 7 μm/hour was performed while doping with nitrogen element. after that,
By subjecting the obtained diamond layer to electron beam irradiation and vacuum annealing, H2,575 system, N3
A color center was formed within the diamond layer.
次に、再び、プラズマＣＶＤ法を用いて、そのダイヤモ
ンド層の上に第２層目のダイヤモンド層が積層された。Next, a second diamond layer was laminated on the diamond layer again using the plasma CVD method.
この第２層目のダイヤモンド層には、電子線照射、真空
アニーリングが施されることにより、Ｎ−Ｖ、Ｈ４のカ
ラーセンタが形成された。さらに、第３層目のダイヤモ
ンド層が形成され、そのダイヤモンド層内にはＧＲｌ、
Ｈ３のカラーセンタが形成された。下地基板としてのシ
リコン基板は酸によって溶解された。This second diamond layer was subjected to electron beam irradiation and vacuum annealing to form NV and H4 color centers. Furthermore, a third diamond layer is formed, and GRl,
A color center of H3 was formed. A silicon substrate as a base substrate was dissolved with acid.
このようにして得られたダイヤモンド基板は、Ｈ２，５
７５システム、Ｎ３のカラーセンタを含有する１００μ
ｍ厚の第１ダイヤモンド層、Ｎ−Ｖ、Ｈ４のカラーセン
タを含有する１００μｍ厚の第２ダイヤモンド層、およ
びＧＲ１、Ｈ３のカラーセンタを含有する１００μｍ厚
の第３ダイヤモンド層から構成された。The diamond substrate thus obtained was H2,5
75 system, 100μ containing N3 color center
It consisted of a first diamond layer of m thickness, a second diamond layer of 100 μm thick containing color centers of NV, H4, and a third diamond layer of 100 μm thickness containing color centers of GR1, H3.
このダイヤモンド基板を第１図に示すようなホールバー
ニング装置を用いて、各カラーセンタにホールが形成さ
れた後、その観測が行なわれた。After holes were formed in each color center of this diamond substrate using a hole burning device as shown in FIG. 1, the holes were observed.
以下、簡単にホールの形成方法および観測を説明する。The method for forming holes and observation will be briefly explained below.
ホール形成用Ａｒ＋レーザ１から発振したレーザ光は、
色素レーザ１１によってその波長が変化させられる。こ
れにより、レーザ光は、ホール形成に適する波長を有す
るようになる。開けられたシャッタ２を通過したホール
形成用レーザ光７は、液体窒素によって冷却されたクラ
イオスタット（点線で示される部分）内の試料６に照射
される。The laser beam oscillated from the hole-forming Ar+laser 1 is
Its wavelength is changed by the dye laser 11. This allows the laser light to have a wavelength suitable for hole formation. The hole-forming laser beam 7 that has passed through the opened shutter 2 is irradiated onto a sample 6 in a cryostat (indicated by a dotted line) cooled by liquid nitrogen.
これによって、試料６にホールが形成される。上記のダ
イヤモンド基板においては、波長が少しずつずれた各カ
ラーセンタのゼロフォノン線に１０数個のホールが形成
された。ホール形成の観察は、ホール観測用Ａｒ＋レー
ザ３を用いて行なわれる。As a result, a hole is formed in the sample 6. In the above diamond substrate, more than ten holes were formed in the zero phonon lines of each color center whose wavelengths were slightly shifted. Observation of hole formation is performed using an Ar+ laser 3 for hole observation.
Ａｒ＋レーザ３から発振したレーザ光は、色素レーザ１
０を用いてその波長が変化させられる。減衰フィルタ４
を通過したホール観察用レーザ光８は、試料６に照射さ
れる。このホール観察用レーザ光８と、試料６を透過し
た透過光９との強度比がディテクタ５によって測定され
る。上記のダイヤモンド基板においては、１μｍの幅を
有する１スポツトあたり、約１０２個のホールが形成さ
れていた。The laser beam oscillated from the Ar+ laser 3 is transmitted to the dye laser 1.
0 is used to change the wavelength. Attenuation filter 4
The hole observation laser beam 8 that has passed through is irradiated onto the sample 6. The detector 5 measures the intensity ratio between the hole observation laser beam 8 and the transmitted light 9 that has passed through the sample 6 . In the above diamond substrate, approximately 102 holes were formed per spot having a width of 1 μm.
実施例２
１０ｍｍｘｌＯｍｍＸ０．２ｍｍの大きさを有する合成
ダイヤモンドＩｂ型の基板に、中性子線の照射、真空ア
ニーリングが施されることにより、その合成ダイヤモン
ド基板中にＨ２および５７５システムのカラーセンタが
作製された。また、この合成ダイヤモンド基板上に膜厚
１５０μｍのダイヤモンド層が形成された。ダイヤモン
ド層の形成は、プラズマＣＶＤ法を用いて、２５ｔｏｒ
ｒの圧力下で２．４ＧＨｚの高周波でプラズマを発生さ
せ、窒素をドープさせながら、５μｍ／時間の成長速度
で行なわれた。得られたダイヤモンド層に電子線照射と
真空アニーリングが施されることにより、Ｎ−Ｖのカラ
ーセンタが形成された。Example 2 A synthetic diamond type Ib substrate having dimensions of 10 mm x 1 O mm x 0.2 mm was subjected to neutron beam irradiation and vacuum annealing to fabricate color centers of H2 and 575 systems in the synthetic diamond substrate. . Further, a diamond layer with a thickness of 150 μm was formed on this synthetic diamond substrate. The diamond layer was formed using the plasma CVD method at 25 torr.
Plasma was generated at a high frequency of 2.4 GHz under a pressure of r, and the growth rate was 5 μm/hour while doping with nitrogen. The obtained diamond layer was subjected to electron beam irradiation and vacuum annealing to form an NV color center.
さらに、この第１ダイヤモンド層の上に無添加の第２ダ
イヤモンド層が１５０μｍの膜厚で形成された。この第
２ダイヤモンド層の表面層のみを電子線照射して、ＧＲ
Ｉのカラーセンタが形成された。Further, a second additive-free diamond layer was formed on the first diamond layer to a thickness of 150 μm. By irradiating only the surface layer of this second diamond layer with an electron beam, GR
A color center of I was formed.
このようにして得られたダイヤモンド基板は、Ｈ２およ
び５７５システムのカラーセンタが形成された合成ダイ
ヤモンド薄板と、Ｎ−Ｖのカラーセンタが形成された第
１ダイヤモンド層と、ＧＲｌのカラーセンタが形成され
た第２ダイヤモンド層とから構成された。このダイヤモ
ンド基板を実施例１と同様にして、第１図に示されるホ
ールパニング装置を用いて、ホールの形成と観測が行な
われた。ただし、第１図に示される装置において、点線
で示されるクライオスタット内には液体ヘリウムが導入
された。ホール形成の観測結果としては、ダイヤモンド
基板上で１μｍの幅を有する１スポツトあたり、４×１
０２個のホールが形成されていることが確認された。The diamond substrate thus obtained consists of a synthetic diamond thin plate on which color centers of the H2 and 575 systems are formed, a first diamond layer on which a color center of NV is formed, and a color center of GRl is formed. and a second diamond layer. Holes were formed and observed on this diamond substrate in the same manner as in Example 1 using the hole panning apparatus shown in FIG. However, in the apparatus shown in FIG. 1, liquid helium was introduced into the cryostat shown by the dotted line. As a result of observation of hole formation, each spot with a width of 1 μm on a diamond substrate has 4×1 holes.
It was confirmed that 0.02 holes were formed.
］８
実施例３
シリコン基板上に、異なった窒素のドープ量を有するダ
イヤモンド薄膜がそれぞれ、１００μｍの膜厚で２層積
層された。このダイヤモンド薄膜の上に膜厚１００μｍ
のノンドープト・ダイヤモンド薄膜が形成された。ダイ
ヤモンド薄膜の形成は、プラズマＣＶＤ法を用いて２５
ｔｏｒｒの圧力下で行なわれた。得られたダイヤモンド
薄膜の複数層に電子線照射およびアニーリングが施され
た。これにより、ダイヤモンド薄膜の第１層にＨ２のカ
ラーセンタ、第２層にＮ−Ｖのカラーセンタ、第３層に
ＧＲＩのカラーセンタが形成された。] 8 Example 3 Two diamond thin films each having a thickness of 100 μm and having different amounts of nitrogen doping were laminated on a silicon substrate. On this diamond thin film, a film thickness of 100 μm is applied.
A non-doped diamond thin film was formed. The diamond thin film was formed using the plasma CVD method.
It was carried out under a pressure of torr. The resulting multiple layers of diamond thin film were subjected to electron beam irradiation and annealing. As a result, an H2 color center was formed in the first layer of the diamond thin film, an NV color center was formed in the second layer, and a GRI color center was formed in the third layer.
酸処理によってシリコン基板を溶解し、残りの部分をホ
ール形成用基板として用いた。The silicon substrate was dissolved by acid treatment, and the remaining portion was used as a hole forming substrate.
このようにして得られたダイヤ干ンド層が形成された基
板を第１図に示されるホールバーニング装置にセットし
た。クライオスタットに液体窒素を導入して、ホールの
形成および観測が行なわれた。その結果、基板上で１μ
ｍの幅を有する１スポツトあたり、約５×１０個のホー
ルが形成されていることが確認された。The substrate on which the diamond drying layer thus obtained was formed was set in a hole burning apparatus shown in FIG. Holes were formed and observed by introducing liquid nitrogen into the cryostat. As a result, 1μ
It was confirmed that approximately 5×10 holes were formed per spot having a width of m.
なお、プラズマＣＶＤ法以外に、ＤＣプラズマ法、マイ
クロ波プラズマ法、レーサＰＶＤ法、熱フイラメント法
、熱フイラメントＣＶＤ法、イオンビーム蒸着法、火炎
法を用いても同様の結果が得られた。In addition to the plasma CVD method, similar results were obtained using a DC plasma method, a microwave plasma method, a laser PVD method, a thermal filament method, a thermal filament CVD method, an ion beam evaporation method, and a flame method.
第１図は、実施例においてホールの形成および観察に用
いられたホールバーニング装置を示す概略構成図である
。FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a hole burning device used for forming and observing holes in Examples.
Claims (7)
用材料であって、 少なくとも１種以上のカラーセンタが複数個、形成され
、かつ気相合成されたダイヤモンド結晶層を少なくとも
１層以上有し、 前記カラーセンタのゼロフォノン線にホールが形成され
たことを特徴とする、ホールバーニング・メモリ用材料
。(1) A hole-burning memory material made of diamond, in which a plurality of color centers of at least one kind are formed, and the color center has at least one diamond crystal layer synthesized in a vapor phase. A hole-burning memory material characterized by holes being formed in zero phonon lines.
晶体および単結晶体のいずれかからなる、請求項１に記
載のホールバーニング・メモリ用材料。(2) The hole-burning memory material according to claim 1, wherein the diamond crystal layer is made of either a polycrystalline diamond or a single crystalline diamond.
基板上に気相合成されたダイヤモンド結晶層を含む、請
求項１に記載のホールバーニング・メモリ用材料。(3) The hole-burning memory material according to claim 1, wherein the diamond crystal layer includes a diamond crystal layer synthesized in a vapor phase on a diamond single crystal substrate.
ンド結晶層の各層に形成された１種類のカラーセンタか
らなる、請求項１に記載のホールバーニング・メモリ用
材料。(4) The hole-burning memory material according to claim 1, wherein the plurality of color centers are one type of color center formed in each layer of a plurality of diamond crystal layers.
−Ｖ、５７５システム、Ｈ３、Ｈ４、およびＮ３からな
る群より選ばれたいずれかである、請求項４に記載のホ
ールバーニング・メモリ用材料。(5) The one type of color center is H2, GR1, N
-V, 575 system, H3, H4, and N3.
ンド結晶層の各層に形成された複数種類のカラーセンタ
からなる、請求項１に記載のホールバーニング・メモリ
用材料。(6) The hole-burning memory material according to claim 1, wherein the plurality of color centers are composed of a plurality of types of color centers formed in each layer of a plurality of diamond crystal layers.
ステムとＮ３、ＧＲ１とＨ３、およびＮ−ＶとＨ４から
なる群より選ばれたいずれかの組合わせである、請求項
６に記載のホールバーニング・メモリ用材料。(7) The hall according to claim 6, wherein the plurality of types of color centers are any combination selected from the group consisting of H2, 575 system and N3, GR1 and H3, and NV and H4. Burning memory material.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1035677A JP2881797B2 (en) | 1989-02-15 | 1989-02-15 | Materials for hole burning memory |
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| JPH02213839A true JPH02213839A (en) | 1990-08-24 |
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|---|---|---|---|---|
| JP2008526682A (en) * | 2005-01-11 | 2008-07-24 | アポロ ダイヤモンド，インク | Diamond medical device |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63191686A (en) * | 1987-02-04 | 1988-08-09 | Hitachi Ltd | Optical recording method |
-
1989
- 1989-02-15 JP JP1035677A patent/JP2881797B2/en not_active Expired - Fee Related
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