DE68914037T2

DE68914037T2 - Löcher ausbrennbares Material und seine Herstellung.

Info

Publication number: DE68914037T2
Application number: DE68914037T
Authority: DE
Inventors: Yuzo Demizu; Masuo Kanagawa; Kiyofumi Muro; Takeru C O Itami Wor Nakashima; Yosio Nisida; Moritami Okada; Shuichi C O Itami Works Satoh; Kazuwo C O Itami Works O Tsuji; Shuji C O Itami Works Of Yazu
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1988-06-20
Filing date: 1989-06-16
Publication date: 1994-08-04
Anticipated expiration: 2009-06-17
Also published as: DE68914037D1; KR960012109B1; EP0347772A1; EP0347772B1; US4985226A; KR910001097A

Description

Hintergrund der Erfindung

Technisches Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein dem Fehlstellenbrennen zugängliches Material und ein Verfahren zur Herstellung desselben. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein dem Fehlstellenbrennen zugängliches Material, welches das Phänomen des Fehlstellenbrennens von Farbzentrer in Piamanten benutzt und ein Verfahren zum Herstellen eines solchen dem Fehlstellenbrennen zugänglichen Diamantmaterials.

Beschreibung der verwandten Technik

Bisher werden organische Farbstoffe, wie Porphyrine und Chinizarin (1,4-Dihydroxyanthrachinon), welche in einer Matrix, wie n-Hexan enthalten sind, als dem Fehlstellenbrennen zugängliche Materialien verwendet (siehe "KAGAKU TO KOGYO" (Chemie und Industrie), Band 35, Nr. 9, (1982) s. 653-635). Bei Gebrauch sollten solche dem Fehlstellenbrennen zugängliche Materialien auf die Temperatur des flüssigen Heliums gekühlt werden, und die meisten van Ihnen weisen solche Defekte auf, daß die einmal gebildeten Fehlstellen eine kurze Lebensdauer haben. Wenn die dem Fehlstellenbrennen zugänglichen Materialien Fehlstellen mit einer semipermanenten Lebensdauer haben, können die Fehlstellen nicht bei niedrigen Temperaturen ausgelöscht werden. Um diese langlebigen Fehlstellen auszulöschen, sollte das dem Fehlstellenbrennen zugängliche Material auf etwa Raumtemperatur aufgeheizt werden. Aber beim Aufheizen werden alle Fehlstellen ausgelöscht.
Zusätzlich zu den organischen Farbstoffen werden Alkalihalid-Verbindungen mit Elektronenstrahlen bestrahlt, um das Farbzentrum zu erzeugen, und als dem Fehlstellenbrennen zugängliche Materialien benutzt. Wieder haben solche dem Fehlstellenbrennen zugängliche, auf Alkalihaliden basierende Materialien dieselben Fehler wie die dem Fehlstellenbrennen zugängliches auf organischen Farbstoffen basierenden Materialien.
Alternativ haben R. T. Horley u.a. berichtet, daß sie das Fehlstellenbrennphänomen an Diamanten beobachtet haben, welche verschiedenartige Farbzentren wie GRI-, N-V-, H3- oder N3-Farbzentren aufweisen (siehe J. Phys., C.: Solid State Phys., 17 (1984) 233-235). Das übliche dem Fehlstellenbrennen zugängliche Diamantmaberial hat die unten beschriebenen Nachteile.
(1) Bei einer Temperatur oberhalb 20 K verschwinden die Fehlstellen.
(2) Die Fehlstellen verschwinden innerhalb etwa 15 Minuten sogar bei einer Temperatur von 20 K oder darunter.
(3) Bei der Temperatur, bei welcher die Fehlstellen existieren können, können die an einer einzelnen Stelle gebildeten Fehlstellen nicht gelöscht werden, ohne daß gleichzeitig die an anderen Stellen gebildeten Fehlstellen gelöscht werden.
(4) Die Fehlstellen sollten mit Mikrowellen erfaßt werden.
(5) Eine Fehlstelle mit einer großen Tiefe kann nicht gebildet werden.
(6) Bei einer Temperatur oberhalb 77 K kann nicht eine Vielzahl von Fehlstellen gleichzeitig gebrannt werden.
US-A-3 654 626 offenbart Kristallmaterialien, welche in der Lage sind, eine F-Zentrenfärbung zu entwickeln, indem sie an ausgewählten Stellen bestrahlt werden. Dabei wird binäre Dateninformation in der Form von F-Zentrenfärbung aufgezeichnet und gespeichert, welche an jedem bestrahlten Brennpunkt auftritt. Typische Materialien, welche geeignet sind, schließen alkalische Kristalle, wie Kaliumbromid, und eine Vielzahl von anderen Kristallen und Gläsern, einschließlich Diamant, ein.
J. Phys. C., Band 13, Nr. 8, 1980, S. 2641 - 2650 offenbart, daß die Geschwindigkeit, mit der isolierte Stickstoffatome A-Aggregate in natürlichen und synthetischen Diamanten vom vom Typ Ib bilden, wenn sie im Vakuum auf 1500º C erhitzt werden, um einen Faktor von 50 erhöht wird, wenn die Diamanten zuerst mit etwa 10²² Elektronen/m², die eine Energie von 2 MeV haben, bestrahlt werden.

Zusammenfassung der Erfindung

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein dem Fehlstellenbrennen zugängliches Material bereitzustellen, welches das Farbzentrum des Diamanten benutzt und langlebige Fehlstellen selbst bei Temperaturen oberhalb 20 K hat.
Eine andere Aufgabe dem vorliegenden Erfindung ist es, ein dem Fehlstellenbrennen zugängliches Diamantmaterial bereizustellen, in welchem die an einer einzelnen Stelle gebildeten Fehlstellen ausgelöscht werden können, ohne daß Fehlstellen an anderer Stelle ausgelöscht werden.
Ein weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein dem Fehlstellenbrennen zugangliches Diamantmaterial bereizustellen, welches genügend tiefe Fehlstellen hat.
Noch eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein dem Fehlstellenbrennen zugängliches Diamantmaterial bereitzustellen, in welchem eine Vielzahl von Fehlstellen bei Temperaturen oberhalb 77 K gebildet werden können.
Diese und andere Aufgaben können mit einem dem Fehlstellenbrennen zugänglichen Material, das durch Bestrahlen und Tempern eines einkristallinen oder polykristallinen Diamanten vom Ib-Typ erhältlich und dadurch gekennzeichnet ist, daß der Diamant einen Stickstoffgehalt von 1 x 10¹&sup8; bis 3 x 10²&sup0; Atomen/cm³ aufweist, das Material mindestens eine Fehlstelle enthält, die auf einer Null-Phononlinie gebildet ist und semipermanent, ohne eine Änderung zu erfahren, im Temperaturbereich von 2 bis 120 K bestehen bleibt und die durch Bestrahlung mit angeregtem Licht einer Energie ausgelöscht werden kann, die größer ist als die der Null-Phononlinie.
Das dem Fehlstellenbrennen zugänglichem Material wird bevorzugt hergestellt, indem ein Diamant, der einen Stickstoffgehalt von 1 x 10¹&sup8; bis 3 x 10²&sup0; Atomen/cm³ aufweist und der aus einer Gruppe ausgewählt ist, welche aus einkristallinen oder polykristallinen Diamanten vom Ib-Typ, die in dem stabilen Bereich des Diamanten synthetisiert worden sind, und einkristallinen oder polykristallinen Diamanten vom Ib-Typ besteht, die mittels einer Dampfabscheidungs-Methode synthetisiert worden sind, mittels eines Neutronenstrahls nit einer Dosis von 2 x 10&sup6; bis 2 x 10&sup9; Neutronen/cm² bestrahlt wird und indem der bestrahlte Diamant unter einem verninderten Druck von nicht höher als 1 Torr bei einer Temperatur von 600 bis 1400ºC mindestens eine Stunde lang getempert wird, oder indem der genannte Diamant vom Ib-Typ mittels eines Elektronenstrahls einer Energie von 0,7 bis 20 MeV mit einer Dosis von 1 x 10&sup6; bis 2 x 10¹&sup9; Elektronen/cm² bestrahlt wird und indem der bestrahlte Diamanten unter einem verminderten Druck von nicht höher als 0,133 kPa (1 Torr) bei einer Temperatur von 600 bis 1400ºC mindestens eine Stunde lang getempert wird.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 zeigt schematisch die Vorrichtung, um die Fehlstellen in das dem Fehlstellenbrennen zugängliche Material zu brennen.
Fig. 2 ist ein typisches Intensitätsspektrum des durch das dem Fehlstellenbrennen zugängliche Material gemäß der vorliegenden Erfindung durchfallenden Lichts.
Fig. 3 zeigt die Änderung der Intensität des durch das in Beispiel 3 hergestellten, dem Fehlstellenbrennen zugänglichen Material durchfallenden Lichts.
Fig. 4 zeigt die Änderung der Intensität des durch das in Beispiel 9 hergestellten, dem Fehlstellenbrennen zugänglichen Material durchfallenden Lichts.
Fig. 5 zeigt die Intensitätsspektren des durch das in Beispiel 3 hergestellten, dem Fehlstellenbrennen zugänglichen Material durchfallenden Lichts, und
Fig. 6 zeigt das Absorptionsspektrum (Optische Dichte) der Diamantprobe im Lauf Nr. 133 des Beispiels 14.

Genaue Beschreibung der Zeichnungen

Bei der vorliegenden Erfindung wird unter den Farbzentren des Diamanten die Null-Phononlinie des N-V-Zentrums zum Brennen der Fehlstelle benutzt, da die Null-Phononlinie für das Fehlstellenbrennen geeignet ist. Diese Technik wird in J. Phys., C: Solid State Phys., loc. cit. vorgeschlagen.
Zunächst werden die Eigentümlichkeiten des Verfahrens zur Herstellung des dem Fehlstellenbrennen zugänglichen Materials gemäß der Erfindung erklärt, und dann werden die Eigentümlichkeiten des dem Fehlstellenbrennen zugänglichen Materials gemäß der Erfindung erklärt.

Eigentümlichkeiten des Herstellungsverfahrens

Die Eigentümlichkeiten des Verfahrens zur Herstellung des dem Fehlstellenbrennen zugänglichen Materials sind wie folgt:
(a) Als Matrix, in der die N-V-Farbzentren gebildet werden, wird synthetischer Diamant vom Ib-Typ verwendet, der einen Stickstoffgehalt von 1 x 10¹&sup8; bis 3 x 10²&sup0; Atomen/cm³ hat. Das N-V-Farbzentrum wird gebildet aus einem Stickstoffatom und einer Leerstelle. Darum wird der Diamant bevorzugt, der Stickstoff allein in dispergierter Form enthält.
Der synthetische Diamant vom Ib-Typ schließt polykristallinen Diamant, welcher mittels der Höchstdruck-Methode erzeugt worden ist, einkristallinen Diamant, welcher mittels der Temperaturgradienten-Methode erzeugt worden ist, und einkristallinen oder polykristallinen Diamant ein, welcher mittels der Dampfabscheidungs-Methode erzeugt worden ist.
Der synthetische Diamant vom Ib-Typ schließt Diamanten ein, welche mittels der folgenden Methoden hergestellt worden sind:
i) Einkristalliner Diamant, welcher mittels der Temperaturgradienten-Methode in dem stabilen Bereich des Diamants hergestellt worden ist.
ii) Polykristalliner Diamant, welcher mittels der Sinter-Methode in dem stabilen Bereich des Diamants hergestellt worden ist.
iii) Einkristalliner Diamant, welcher mittels der Filmzüchtungs-Methode in dem stabilen Bereich des Diamants hergestellt worden ist.
iv) Einkristalliner oder polykristalliner Diamant, welcher mittels der Dampfabscheidungs-Methode hergestellt worden ist.
Die Dampfabscheidungs-Methode schließt die Gasphasenabscheidungs-Methode, unter Anwendung von Mikrowellen, die Gleichstromplasma-Methode, die physikalische Gasabscheidungs-Methode mittels Laserstrahlen, die Glühdraht-Methode, die Abscheidungs-Methode mittels Ionenstrahlen und ähnliche ein. Der Diamant vom Ib-Typ, welcher mit irgendeiner dieser Methoden hergestellt worden ist, stellt dieselben Ergebnisse bereit.
Unter den oben genannten Diamanten werden die Diamanten vom Ib-Typ, welche mittels der Methoden i), ii) und iv) hergestellt worden sind, wegen ihrer guten Größe und ihrer guten Eigenschaften bevorzugt.
Wenn der Stickstoffgehalt kleiner als 1 x 10¹&sup8; Atome/cm³ ist, kann die gebildete Fehlstelle nicht bei einer Temperatur kleiner 120 K ausgelöscht werden. Wenn der Stickstoffgehalt größer als 3 x 10²&sup0; Atome/cm³ ist, sind Schreiben und Löschen wegen der zu hohen Konzentration der N-V-Zentrer schwierig.
(b) Um die N-V-Farbzentren in dem Diamant zu erzeugen, sollten die Leerstellen im Diamant erzeugt werden. Dazu wird der Diamant mittels des Neutronenstrahls mit einer Dosis von 2 x 10¹&sup6; bis 2 x 10¹&sup9; Neutronen/cm² oder mittels des Elektronenstrahls mit einer Dosis von 1 x 10¹&sup6; bis 2 x 10¹&sup9; Elektronen/cm² bestrahtt. Der Elektronenstrahl hat eine Energie von 0,7 bis 20 MeV, bevorzugt mindestens 6 MeV. Mit dem Elektronenstrahl einer Energie von 6 MeV oder mehr kann die tiefe Fehlstelle gebrannt werden. Die tiefen Fehlstellen können leicht gefunden werden, so daß die in das erzeugte Speichermaterial eingeschriebene Information mit sehr geringer Fehlerwahrscheinlichkeit gelesen werden kann.
Wenn die Null-Phononlinien der N-V-Zentren mittels des Neutronen- oder Elektronenstrahls mit einer Dosis gebrannt werden, welche kleiner ist als die oben angegebenen unteren Grenzwerte, variieren die erzeugten Fehlstellen bei einer emperatur oberhalb 20 K, und die Lebensdauer der Fehlstellen ist nicht semipermanent stabil. Auch wenn mit einem Anregungslicht bestrahlt wird, das eine höhere Energie als das Nullphonon hat, können die erzeugten Fehlstellen nicht bei Temperaturen unter 120 K gelöscht werden.
Wenn die Bestrahlungsdosis größer ist als der oben angegebene Grenzwert, werden die Diamantgitter durch die angewandte Energie stark geschädigt, so daß das bestrahlte Diamantmaterial Licht in einem großen Wellenlängenbereich absorbiert. Deshalb können die Null-Phononenlinien der N-V-Zentren nicht eindeutig gefunden werden.
Wenn die Elektronenstrahlenergie geringer ist als 0,7 MeV, kann keine Vielzahl von Fehlstellen gebrannt werden. Von 10 MeV an wird der Diamant aktiviert, und bei einem Energieniveau von mehr als 20 MeV sollte man den bestrahlten Diamanten eine lange Zeit stehen lassen, um ihn zu desaktivieren.
(c) der bestrahlte Diamant wird unter vermindertem Druck, der nicht höher als 0,133 kPa (1 Torr) ist, bei einer Temperatur von 600 bis 1400ºC, bevorzugt 650 bis 1200ºC, mindestens eine Stunde lang getempert.
Durch das Tempern vereinigen sich das Stickstoffatom in der Matrix und die durch die Bestrahlung erzeugte Leerstelle, um das N-V-Zentrum zu bilden.
Bei einer Tempertemperatur von unter 600º C wird die Absorption, welche auf Strahlungsschäden (GRI-Zentren) zurückzuführen ist, nicht entfernt, oder es werden keine N-V-Zentren gebildet. Auch wenn die Temperzeit kürzer als eine Stunde ist, wird die auf Strahlungsschäden zurückzuführende Absorpion nicht entfernt. Unter einem Druck von mehr als 1 Torr wird die Oberfläche des Diamanten graphitiert. Wenn die Strahlungsdosis groß ist, werden die GRI-Zentren möglicherweise nicht vollständig entfernt, aber bei einer Temperatur von mehr als 650ºC können die GRI-Zentren vollständig entfernt werden. Von 1200ºC an nimmdie Zahl der N-V-Zentren allmählich ab. Deshalb liegt die bevorzugte Tempertemperatur zwischen 650 und 1200ºC.
Der Diamant vom Ib-Typ ist als solcher bekannt. Aber es ist nicht bekannt, daß der Diamant vom Ib-Typ, welcher einen Gehalt an Stickstoffatomen im oben genannten Bereich hat, gute Wirkungen hat, wenn er bei der Herstellung des dem Fehlstellenbrennen zugänglichen Materials verwendet wird.
Unter den oben angegebenen Eigentümlichkeiten, sind die in (b) angegebenen Bestrahlungsbedingungen die wichtigsten. Indem man eine Strahlung mit einer so hohen Energie anwendet, wird die Anzahl von Gitterfehlern im Diamant erhöht.
Die Null-Phononlinie der mittels der oben beschriebenen Verfahren erzeugten N-V-Zentren hat einen breiten Wellenlängenbereich und die folgenden Eigenschaften. Deshalb funktioniert der Diamant, welcher solche N-V-Zentren aufweist, als gutes, dem Fehlstellenbrennen zugängliches Material, das die folgenden Eigenschaften hat.
(A) Die gebrannte Fehlstelle verschwindet nicht im Temperaturbereich von 2 bis 120 K.
Wie in Fig. 3 in Beispiel 3 gezeigt wird, verschwinden die einmal gebrannten Fehlstellen nicht im Temperaturbereich von der Temperatur des flüssigen Stickstoffs bis 120 K. Bei einer Temperatur oberhalb 120 K beginnen die Fehlstellen zu verschwinden, und bei einer Temperatur höher als 300 K verschwindet eine beachtliche Anzahl der Fehlstellen.
Aus den oben genannten Ergebnissen kann man ersehen, daß der Fehlstellen-Brenneffekt gemäß der vorliegenden Erfindung sogar bei der Temperatur des flüssigen Stickstoffs oder höher erzielt werden kann, während gemäß dem Stand der Technik der Fehlstellen-Brenneffekt bei der Temperatur des flüssigen Heliums erzielt wird.
(B) Die gebildeten Fehlstellen enthalten Komponenten mit einer Zeitkonstante von ungefähr 20 Sekunden, Komponenten mit einer Zeitkonstante von ungefähr 500 Sekunden und semipermanente Komponenten.
Da die gebrannten Fehlstellen nicht semipermanent verschwinden, kann das dem Fehlstellenbrennen zugängliche Material gemäß der vorliegenden Erfindung praktisch eingesetzt werden.
(C) Die gebildete Fehlstelle kann gelöscht werden durch Bestrahlung mit angeregtem Licht, welches eine Energie hat, die größer als die der Null-Phonlinie ist, bevorzugt eine Energie, welche nicht kleiner ist als ein Phonon in einer kurzen Zeit, beispielsweise in einer Zeitspanne von 300 Sekunden oder weniger.
Dieses Merkmal ist das wichtigste der vorliegenden Erfindung.
Beim Stand der Technik können die einmal gebrannten Fehlstellen nicht gelöscht werden, wenn das dem Fehlstellenbrennen zugängliche Material nicht auf Raumtemperatur oder höher erhitzt wird. Wenn jedoch das dem Fehlstellenbrennen zugängliche Material auf Raumtemperatur erhitzt wird, werden alle Fehlstellen gelöscht. Deshalb ist es beim Stand der Technik unmöglich, irgendein einzelnes Loch an einer gewünschten Stelle zu löschen.
(D) Es ist möglich, eine Vielzahl von identifizierbaren Fehlstellen im Temperaturbereich von 77 bis 120 K zu bilden.
Die Anzahl der Fehlstellen, welche auf eine Null-Phononlinie gebrannt werden, ist einer der wichtigen Faktoren. Wenn die Anzahl der Fehlstellen ansteigt, steigt auch die Schreibdichte an. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können mindestens drei identifizierbare Fehlstellen gebrannt werden.
Die Anzahl der gebrannten Fehlstellen hängt beachtlich von der Temperatur ab. Bei 120 K ist die Fehlstellenanzahl etwa 3, bei 80 K ist sie zehn bis zwanzig und bei 20 K ist sie 100 oder größer. Etwa bei der Temperatur des flüssigen Stickstoffs, ist die Fehlstellenzahl zehn bis zwanzig.
(E) In dem dem Fehlstellenbrennen zugänglichen Material kann die Fehlstelle mit einem Laser gebildet werden, der eine Energiedichte von mindestens 5 x 10&supmin;&sup5; W/cm² hat.
Zusätzlich ist es möglich, die Fehlstelle in einer Tiefe von mindestens 40% zu brennen.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung

Die vorliegende Erfindung wird durch die folgenden Beispiele erläutert.

Beispiel 1

Mittels der Temperaturgradienten-Methode wurde unter einem Druck von 5,4 GPa und bei einer Temperatur von 1400ºC ein zweikarätiger Diamant vom Ib-Typ synthetisiert, welcher 90 ppm Stickstoffatome enthielt, und in ein Stück von 6 x 6 x 1 mm geschnitten.
Nach der Bestrahlung des Diamantstücks mittels des Neutronenstrahls mit einer Dosis von 5 x 10¹&sup5; bis 5 x 10¹&sup9; Neutronen/cm² wurde das Diamantstück bei 900º C unter einem Druck von 0,133 Pa (10&supmin;³ Torr) zwanzig Stunden lang getempert.
Die Anwesenheit von N-V-Zentren wurde durch Spektralanalyse im sichtbaren Licht bestätigt. Der Gehalt an Stickstoffatomen in den Diamant vom Ib-Typ wurde aus dem Absorptionskoeffizient bei 1130 cm&supmin;¹ in der IR-spektroskopischen Analyse berechnet.
Unter Verwendung der In Fig. 1 gezeigten Vorrichtung wurden die Fehlstellen auf die Null-Phononlinien der N-V-Zentren gebrannt. Der Laserstrahl 7 wurde mittels des Lasers 1 erzeugt und auf das Diamantstück 6 gestrahlt, um Fehlstellen zu brennen. Die Strahlung des Laserstrahls 7 wurde mittels des Verschlusses 2 an- und ausgeschaltet.
Die Fehlstellen wurden überwacht, indem das Diamantstück 6 mit dem mit dem Laser 3 erzeugten Laserstrahl 8 durch das Dämpffilter 4 hindurch bestrahlt und die Intensität des durchfallenden Lichts 9 mit dem Detektor 5 gemessen wurde. Die Intensität des durchfallenden Lichts 9 wird durch die Spektralkurve 11 in Fig 2 gezeigt. Die Intensität des vor dem Brennen der Fehlsteklen durch den Diamanten geleiteten Lichts ist in Fig. 2 mit "Ip" bezeichnet.
Als Laser 1 oder 3 wurde der He-Ne-Laser mit einer Leistung von 0,5 mW benutzt. Als Dämpfungsfilter 4 wurde ein Filter mit einem Dämfungsfaktor von 1/100 benutzt. Die Probe wurde mit einem Kryostaten gekühlt.
Wenn der Laserstrahl 7 auf das Diamantstück 6 bei der Zeit 12 gestrahlt wurde, begann das Brennen der Fehlstellen und dann erhöhte sich die Intensität des durchfallenden Lichts. Wenn die Strahlung mittels des Verschlusses 2 bei der Zeit 13 abgeschaltet wurde, verschwand ein Teil der Fehlstellen, aber die verbleibende Intensität ΔIp, welche nicht verschwand, blieb. Diese verbleibende Intensität wird zum Speichern verwendet.
Fünf Diamantstücke vom Ib-Typ wurden gebrannt, wobei die Strahlungsdosis des Neutronenstrahls variiert wurde, um Fehlstellen mittels der obigen Vorgehensweise zu erzeugen. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 1 gezeigt. Tabelle 1 Lauf Nr. Dosis des Neutronenstrahls (Neutronen/cm²) Erhöhungsverhältnis des durchfallenden Lichts (ΔIp/Ip) Anmerkung: *) Nicht gemessen wegen einer anderen starken Absorption

Beispiel 2

Der Diamant wurde mittels der Plasmagasphasenabscheidungs-Methode wie folgt synthetisiert:
Das Plasma wurde mit der Radiofrequenz 2,5 GHz unter einem Druck von 3,9 kPa (30 Torr) erzeugt, und der Diamant wurde auf einem Siliciumsubstrat mit einer Abscheidungsrate von 5 um/Stunde bis zu einer Dicke von 100 um abgeschieden, wobei er mit Stickstoffatomen dotiert wurde. Dann wurde der Diamantfilm gewonnen, indem das Siliciumsubstrat mit einer Säure aufgelöst wurde. Der erzeugte Diamantfilm war polykristallin.
Der Diamantfilm wurde mit dem Elektronenstrahl von 5 MeV mit einer in Tabelle 2 angegebenen Dosis bestrahlt und dann unter einem Druck von 0,133 KPa (1 Torr) bei 600ºC fünf Stunden lang getempert.
Der getemperte Diamantfilm wurde dem Fehlstellenbrennen entsprechend der in Beispiel 1 beschriebenen Vorgehensweise unterworfen.
In diesem Beispiel wurden als Laser 1 oder 3 das variable Lasersystem verwendet, welches den Ar&spplus;-Laser und den Farbstofflaser enthielt und welches eine Leistung von 5 mW hatte. Als Filter 4 wurde eines verwendet, welches ein Dämpfungsverhältnis von 1/1000 hatte.
Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt. Tabelle 2 Lauf Nr. Dosis des Elektronenstrahls (Elektronen/cm²) Erhöhungsverhältnis des durchfallenden Lichts (ΔIp/Ip) Anmerkung *) Nicht gemessen wegen einer anderen starken Absorption.
Wenn der Diamantfilm mittels der Gleichstromplasma-Methode, der Glühdraht-Methode, der Glühdrahtgasphasenabscheidungs-Methode, der Ionenstrahlabscheidungs-Methode, der Mikrowellenplasma-Methode oder der physikalischen Gasphasenabscheidungs-Methode mittels eines Lasers synthetisiert wird, können dieselben Ergebnisse wie in diesem Beispiel erreicht werden. Wenn der Diamantfilm auf einem Substrat gebildet wird, welches aus Mo, W, Ti, Zr, Hf oder Legierungen hiervon, Karbiden (beispielsweise WC, SiC, MoC, TiC, ZrC, HfC usw.), SiO&sub2;, Al&sub2;O&sub3;, SiC oder einkristallinem Diamant hergestellt ist, werden dieselben Ergebnisse wie oben erhalten. Wenn der einkristalline Diamant als Substrat verwendet wird, ist der abgeschiedene Diamant auch ein Einkristall.

Beispiel 3

Drei Diamantstücke vom Ib-Typ wurden mittels derselben Vorgehensweise wie im Lauf Nr. 3 des Beispiels 1 erzeugt.
Dann wurde die Intensität des durchfallenden Lichts und seine Temperaturabhängigkeit untersucht. Um die Temperaturabhängigkeit auszuwerten, wurde die Intensität des durchfallenden Lichts bei 7,5 K (Lauf Nr. 21), 120 K (Lauf Nr. 22) oder 300 K (Lauf Nr. 23) gemessen.
Die Ergebnisse sind in Fig. 3 gezeigt. Die gepunkteten Linien in Fig. 3 stellen die Änderung der Intensität des durchfallenden Lichts nach dem Schließen des Verschlusses 2 dar. Ip und ΔIp haben dieselbe Bedeutung wie in Beispiel 2.
Wie sich aus den Ergebnissen der Fig. 3 ergibt, sind die Änderungen des durchfallenden Lichts im Temperaturbereich von 7,5 bis 120 K im wesentlichen dieselben. Bei 300 K war jedoch das Verhältnis von ΔIp/Ip ungefähr 0,05, was bedeutet, daß ein beachtlicher Anteil der Fehlstellen verschwand.

Beispiel 4

Ein Diamentstück, welches in derselben Weise wie beim Lauf Nr. 3 des Beispiels 1 hergestellt worden ist, wurde derselben Behandlung wie in Beispiel 1 unterworfen. Dann wurde die Intensität des durchfallenden Lichts und seine Änderung mit der Zeit bei 80 K geprüft. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 gezeigt, in welcher "Zeit" ab dem Zeitpunkt des Schließens des Verschlusses (Beendigung des Fehlstellenbrennens) gemessen wurde. Die Ergebnisse zeigen, daß die Fehlstellen sogar noch nach 10 Stunden erhalten waren. Tabelle 3 Zeit (Sek.) Erhöhungsverhältnis des durchfallenden Lichts (ΔIp/Ip)

Beispiel 5

Vier Diamantstücke wurden in derselben Weise wie beim Lauf Nr. 4 des Beispiels 1 hergestellt. Abgesehen davon, daß in diesem Beispiel bei der Zeit 12 in Fig. 2 der Verschluß geöffnet wurde, so daß die Änderung der Intensität des durchfallenden Lichts in Abhängigkeit von der Intensität des Fehlstellen brennenden Laserstrahls 7 der Fig.1 überwacht wurde, wurden dieselben Untersuchungen mit diesen Probestücken in derselben Weise wie in Beispiel 1 durchgeführt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 4 gezeigt, in welcher die "Fehlstellenbildungszeit" die Zeit ist, welche erforderlich ist, um die Intensität des durchfallenden Lichts aufgrund des Fehlstellenbrennens um 10% zu erhöhen, das heißt eine Zeit, bei der das Verhältnis ΔIp/Ip 0,10 ist. Tabelle 4 Lauf Nr. Energie des Laserstrahls (W/cm²) Fehlstellenbildungszeit (Sek.) keine Bildung
Diese Ergebnisse zeigen, daß eine Laserstrahlenergie von mindestens 5 x 10&supmin;&sup5; W/cm² ausreichend ist.

Beispiel 6

Mit der Temperaturgradienten-Methode wurde unter einem Druck von 5,5 GPa und bei einer Temperatur von 1350 bis 1420ºC fünf Diamantstücke vom Ib-Typ mit 3 bis 3,2 Karat synthetisiert, welche einen Stickstoffgehalt von 5 x 10¹&sup7; bis 5 x 10²&sup0; Atomen/cm³ hatten, und auf 7 x 7 x 0,2-3 (Dicke) mm geschnitten.
Nach der Bestrahlung der Diamantstücke mittels eines Neutronenstrahls mit einer Dosis von 1,2 x 10¹&sup7; Neutronen/cm² wurden die Diamantstücke bei 800ºC unter einem Druck von 10&supmin;² Torr 10 Stunden lang getempert.
Der Gehalt an Stickstoffatomen in dem Diamant vom Ib-Typ wurde aus dem Absorptionskoeffizienten bei 1130 cm&supmin;¹ in der IR-spektroskopischen Analyse berechnet. Die Anwesenheit der N-V-Farbzentren wurde durch die Spektralanalyse im UV-Licht und sichtbaren Licht bestätigt.
Das Fehlstellenbrennen wurde in derselben Weise wie in Beispiel 1 durchgeführt.
In diesem Beispiel wurde als Laser 1 oder 3 das variable Lasersystem benutzt, welches wie im Beispiel 2 den Ar&spplus;-Laser und den Farbstoff-Laser enthielt. Die Wellenlänge betrug 638 nm.
Die Ergebnisse sind in Tabelle 5 gezeigt. Tabelle 5 Lauf Nr. Synthese-Temp. (ºC) Lösungsmittel bei Synthese Stickstoffgehalt (Atome/cm³) Dicke (mm) Erhöhungsverhältnis des durchfallenden Lichts (ΔIp/Ip) Löschbarkeit der Fehlstellen bei 80 K nein ja Anmerkung *): nicht gemessen wegen einer anderen starken Absorption
Die Löschbarkeit der Fehlstelle wurde bestimmt, indem die Ausgangswellenlänge des Lasers 1 in Fig. 1 eingestellt, der Verschluß 2 geöffnet und dann die Intensität des durchfallenden Lichts 9 gemessen wurde.

Beispiel 7

Der Diamant wurde mittels der Plasmagasphasenabscheidungs-Methode wie folgt synthetisiert:
Das Plasma wurde mit der Radiofrequenz von 2,4 GHz unter einem Druck von 25 Torr erzeugt. Der Diamant wurde auf ein Siliciumsubstrat mit einer Abscheidungsgeschwindigkeit von 7 um/Stunde bis zu einer Dicke von 200 um abgeschieden, wobei mit Stickstoffatomen dotiert wurde. Dann wurde der Diamantfilm gewonnen, indem das Siliciumsubstrat mit einer Säure aufgelöst wurde. Der erzeugte Diamantfilm war polykristallin.
Der Diamantfilm wurde in fünf Stücke geschnitten. Von diesen wurden vier Stücke des Diamantfilms mittels eines Neutronenstrahls mit einer Dosis von 8 x 10¹&sup5; bis 3 x 10¹&sup9; Neutronen/cm² bestrahlt, und eines von ihnen wurde bezüglicn des Stickstoffgehalts chemisch analysiert, wobei ein Stickstoffgehalt von 4 x 10¹&sup9; Atomen/cm³ gefunden wurde. Dann wurden die bestrahiten Stücke unter einem Druck von 0,1 Torr bei 650ºC eine Stunde lang getempert.
Der getemperte Diamantfilm wurde dem Fehlstellenbrennen und Fehlstellenlöschen gemäß der in Beispiel 6 angegebenen Vorgehensweise unterworfen.
Die Ergebnisse sind in Tabelle 6 gezeigt. Tabelle 6 Lauf Nr. Neutronenstrahldosis (Neutromen/cm²) Erhöhungsverhältnis des durchfallenden Lichts (ΔIp/Ip) Fehlstellenlöschbarkeit bei 120 K nein ja Anmerkung *) : Nicht gemessen wegen einer andren starken Absorption.
Wenn der Diamantfilm mittels der Gleichstromplasma-Methode, der Glühdraht-Methode, der Glühdraht-Gasphasenabscheidungs-Methode, der Ionenstrahlabscheidungs-Methode, der Mikrowellenplasma-Methode oder der physikalischen Gasabscheidungs-Methode mittels eines Lasers synthetisiert wird, können dieselben Ergebnisse wie in diesem Beispiel erreicht werden. Wenn der Diamantfilm auf einem Substrat gebildet wird, welches aus No, W, Ti, Zr, Hf, Legierungen oder Karbiden hiervon, SiO&sub2;, Al&sub2;O&sub3;, SiO oder einkristallinem Diamant hergestellt ist, können dieselben Ergebnisse wie oben erzielt werden. Wenn der einkristalline Diamant als Substrat benutzt wird, ist der abgeschiedene Diamant auch einkristallin.

Beispiel 8

Mittels der Temperaturgradienten-Methode wurden fünf Diamantstücke vom Ib-Typ von 2,8 bis 3,2 Karat, welche einen Stickstoffgehalt von 1,2 x 10¹&sup9; Atomen/cm³ hatten, unter einem Druck von 5,2 GPa und bei einer Temperatur von 1350ºC in Fe-4ONi als Lösungsmittel synthetisiert und in Stücke von 6 x 6 x 1 mm geschnitten.
Nachdem die Diamantstücke mittels eines Elektronenstrahls bei einer Dosis von 5 x 10¹&sup6; bis 5 x 10²&sup0; Elektronen/cm² bestrahlt worden waren, wurden die Diamantstücke bei 1200ºC unter einem Druck von 0,133 Pa (10&supmin;³ Torr) fünf Stunden lang getempert. Der Stickstoffgehalt und die Anwesenheit von N-V-Zentren wurden mittels derselben Methoden wie in Beispiel 1 gemessen, und das Fehlstellenbrennen und das Fehlstellenlöschen wurde in derselben Weise wie in Beispiel 6 durchgeführt.
Die Ergebnisse sind in Tabelle 7 gezeigt. Tabelle 7 Lauf Nr. Elektronenstrahldosis (Elektronen/cm²) Erhöhungsverhältnis des durchfallenden Lichts (ΔIp/Ip) Fehlstellenlöschbarkeit bei 120º K nein ja Anmerkung *): nicht gemessen wegen einer anderen starken Absorption.

Beispiel 9

Durch Änderung der Temperatur, wie es die Tabelle 8 wiedergibt, wurde die Fehlstellenbildung an dem Diamantstück, welches im. Lauf Nr. 64 des Beispiels 8 verwendet wurde, getestet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 8 und auch in Fig. 4 gezeigt. Tabelle 8 Lauf Nr. Temperatur (K) Erhöhungsverhältnis des durchfallenden Lichts (ΔIp/Ip)
Wie man aus der Fig. 4 entnimmt, änderte sich ΔIp bei 120 K sogar nach 10 Stunden nicht. Dies bedeutet, daß die Fehlstellen semipermanent vorhanden waren.

Beispiel 10

Unter Verwendung des im Lauf Nr. 43 des Beispiels 6 verwendeten Diamanten wurde die Möglichkeit des Fehlstellenbrennens und des Fehlstellenlöschens bei 120 K geprüft. Zu diesem Zweck wurden die folgenden Experimente durchgeführt.
1) Ob oder ob nicht die Fehlstelle gebrannt wird, wenn die Wellenlänge geändert wird.
2) Ob oder ob nicht die gebrannten Fehlstellen mit dem angeregten Licht gelöscht werden können, welches eine Wellenlänge von 630 nm hat, nämlich das Licht, welches eine Energie hat, welche größer ist als die des Nullphonons.
3) Ob oder ob nicht die gebrannte Fehlstelle mit dem angeregten Licht gelöscht werden kann, welches eine Wellenlänge von 580 nm oder 550 nm hat, nämlich das Licht, dessen Energie größer als ein Phonon ist.
4) Ob Einschreiben und Löschen möglich sind, nachdem die Experimente 1) und 3) wiederholt worden sind.
In dem oben genannten Experiment 1) wurden Etalone in den Farbstofflasern 1 und 3 der Vorrichtung gemäß Fig. 1 installiert, um die winzige Änderung der Wellenlänge zu erreichen. Das Licht wurde unter Änderung der Wellenlänge des angeregten Licht 7 für das Fehlstellenbrennen (Schreiben) und Öffnen des Verschlusses 2 auf die Probe 6 gestrahlt. Die Wellenlänge des durchfallenden Lichts 8 wurde auch mittels des Etalon in der Nähe der Wellenlänge des Lichts 7 variiert. Die Anwesenheit der Fehlstellen wurde geprüft, indem das Fehlstellenprofil gemessen wurde.
In den Experimenten 2) und 3) wurde die Fehlstellenlöschbarkeit beurteilt, indem Fehlstellen in die Probe 6 durch Öffnen des Verschlusses 2 gebrannt wurden, während die Wellenlängen der Laser 7 und 8 auf denselben Wert einjustiert wurden, indem der Verschluß geschlossen wurde, indem die Probe bestrahlt wurde, während nur die Wellenlänge des Lichts bei 635 nm, 585 nm oder 550 nm variiert wurde, und indem die Intensitätsänderung des durchfallenden Lichts 9 ermittelt wurde.
Die Ergebnisse sind in Tabelle 9 gezeigt. Tabelle 9 Lauf Nr. Wellenlänge beim Fehlstellenschreiben (nm) Erhöhungsverhältnis des durchfallenden Lichts (ΔIp/Ip) in Experiment 1 Löschen der Fehlstellen in Experiment Wiederholtes Schreiben und Löschen allmählich gelöscht in kurzer Zeit gelöscht ja
Wie sich den Ergebnissen der Tabelle 9 entnehmen läßt, können in dem Bereich der Null-Phononlinie die Fehlstellen bei jeder Wellenlänge gebrannt werden und innerhalb kurzer Zeit mit dem angeregten Licht gelöscht werden, welches eine Energie hat, die größer als ein Phonon ist, und ein solches Brennen (Schreiben) und Löschen kann wiederholt werden.

Beispiel 11

Vier Diamantstücke vom Ib-Typ mit 3 bis 3,2 Karat, welche 80 bis 85 ppm Stickstoffatome enthielten, wurden mittels der Temperaturgradienten-Methode unter einem Druck von 5,5 GPa und bei 1420ºC unter Verwendung von Fe-50Ni als Lösungsmittel in 100 Stunden synthetisiert und in ein Stück von 7 x 7 x 1 mm geschnitten.
Nach der Bestrahlung des Diamantstücks mit dem Elektronenstrahl bei einer Beschleunigungsspannung von 1,5 bis 190 MeV und mit einer Dosis von 5 x 10¹&sup7; Elektronen/cm² wurden die bestrahlten Diamantstücke bei 850ºC unter einem Druck von 0,133 Pa (1 x 10&supmin;³ Torr) fünf Stunden lang getempert, um die N-V-Zentren zu erzeugen.
Dann wurden die Fehlstellen in derselben Weise wie in Beispiel 1 bei 120 K gebrannt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 10 gezeigt, in welcher die Fehlstellentiefe gemäß der folgenden Gleichung berechnet wurde:
Fehlstellentiefe (%) = (Ip - IH)/(I&sub0; - Ip) ,
wobei I&sub0; die Intensität des durchfallenden Lichts vor der Bildung der N-V-Zentren, Ip die Intensität des durchfallenden Lichts vor dem Brennen der Fehlstellen und IH die Intensität des durchfallenden Lichts nach dem Brennen der Fehlstellen bedeuten. Tabelle 10 Lauf Nr. Beschleunigungsspannung (MeV) Fehlstellentiefe (%)
Die Fig. 5 zeigt die Fehlstellenspektren des Laufs Nr. 93. Die Kurven 11 und 12 stellen das Spektrum vor dem Brennen der Fehlstellen beziehungsweise nach dem Brennen der Fehlstellen dar.

Beispiel 12:

Der Diamant wurde mittels der Plasmagasphasenabscheidungs-Methode wie folgt synthetisiert:
Das Plasma wurde mit der Radiofrequenz von 2,5 GHz unter einem Druck von 3,25 kPa (25 Torr) erzeugt, und der Diamant wurde auf einem Siliciumsubstrat mit einer Abscheidungsgeschwindigkeit von 5um/Stunde bis zu einer Dicke von 100 um abgeschieden, wobei mit Stickstoffatomen dotiert wurde. Dann wurde der Diamantfilm gewonnen, indem das Siliciumsubstrat mit einer Säure aufgelöst wurde. Der hergestellte Diamantfiim war polykristallin.
Der Diamantfilm wurde in fünf Stücke geschnitten und mittels des Elektronenstrahls mit einer Dosis von 5 x 10¹&sup5; bis 1,5 x 10²&sup0; Elektronen/cm² bestrahlt. Dann wurden die bestrahlten Stücke unter einem Druck von 0,133 kPa (1 Torr) bei 800ºC eine Stunde lang getempert.
Der getemperte Diamantfilm wurde dem Fehlstellenbrennen und Fehlstellenlöschen entsprechend der im Beispiel 11 angewandten Vorgehensweise unterworfen.
Die Ergebnisse sind in Tabelle 11 gezeigt. Tabelle 11 Lauf Nr. Elektronenstrahldosis (Elektronen/cm²) Fehlstellentiefe (%) Anmerkung *): Nicht gemessen wegen einer anderen starken Absorption.

Beispiel 13

Der polykristalline Diamant wurde in dem Ni-Lösungsmittel unter einem Druck von 7,0 GPa bei 1700ºC synthetisiert. Das synthetisierte Diamantstück wurde in vier Stücke geschnitten und mit einer Säure behandelt. Dann wurden die Diamantstücke mittels eines Elektronenstrahls mit einer Beschleunigungsspannung von 20 MeV und mit einer Dosis von 5 x 10¹&sup7; Elektronen/cm² bestrahlt. Die bestrahlten Diamantstücke wurden unter einem Druck von 0,133 kPa (1 Torr) bei einer Temperatur von 500 bis 1600ºC drei Stunden lang getempert. Die Fehlstellen wurden gebrannt und ihre Tiefe wurde in derselben Weise wie in Beispiel 11 gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 12 gezeigt. Tabelle 12 Lauf Nr. Tempertemperatur (ºC) Fehlstellentiefe (%) es wurde kein N-V-Zentrum gebildet N-V-Zentrum verschwand

Beispiel 14

Das Diamantstück, welches im Lauf Nr. 103 des Beispiels 11 verwendet worden war, wurde in die Vorrichtung gemäß Fig. 1 eingesetzt. Dann wurden die Fehlstellen gebrannt, während die Temperatur variiert wurde. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 13 gezeigt. Tabelle 13 Lauf Nr. Probentemp. (ºC) Fehlstellentiefe (%)

Beispiel 15

Fünf Diamantstücke des Ib-Typs mit 5 bis 5,5 Karat, welche einen Stickstoffgehalt von 5 x 10¹&sup7; bis 3 x 10²&sup0; Atomen/cm³ hatten, wurden mittels der Temperaturgradienten-Methode unter einem Druck von 5,5 GPa und bei einer Temperatur von 1350 bis 1400ºC synthetisiert und in Stücke von 9 x 9 x 1 mm geschnitten.
Nach dem Bestrahlen der Diamantstücke mittels eines Neutronenstrahls mit einer Dosis von 2 x 10¹&sup7; Neutronen/cm² wurden die Diamantstücke bei 900º C unter einem Druck von 1,33 Pa (10&supmin;² Torr) zehn Stunden lang getempert.
Das Vorhandensein der N-V-Farbzentren wurde mittels Spektralanalyse im sichtbaren Licht bestätigt. Der Gehalt an Stickstoffatomen in dem Diamant vom Ib-Typ wurde aus dem Absorptionskoeffizient bei 1130 cm&supmin;¹ in der IR-spektroskopischen Analyse berechnet.
Die Fehlstellen wurden mittels der Vorrichtung gemäß Figur 1 bei 120 K gebrannt. Das Vorhandensein der Fehlstellen wurde aus dem Fehlstellenintensitätsverhältnis der Gleichung
Fehlstellenintensitätsverhältnis (%) = (IH - Ip)/Ip x 100
bestimmt, wobei Ip und IH die oben definierte Bedeutung haben.
Die Ergebnisse sind in Tabelle 14 gezeigt. Tabelle 14 Lauf Nr. Synthesetemp. (ºC) Syntheselösungsm. Stickstoffgehalt (Atome/cm³) Anzahl *1) der gebrannten FehlstellenAnmerkungen: *1) Gezählt wurden die Fehlstellen mit einem Fehlstellenintensitätsverhältnis von 15% oder größer *2) Nicht gemessen wegen einer anderen starken Absorption.
Fig. 6 zeigt das Absorptionsspektrum auf der Nullphononlinie der Probe Nr. 133, welches mittels derselben Methode wie in Beispiel 1 aufgenommen wurde. In Fig. 6 gibt die Kurve 101 das Absorptionsspektrum auf der Nullphononlinie wieder und "102" stellt die gebrannte Fehlstelle dar. Für die Aufnahme des Spektrums wurde eine Kombination aus einem Spektroskop und einem Photomultiplier als Detektor 5 verwendet.

Beispiel 16

Fünf Diamantstücke vom Ib-Typ von 6 bis 7 Karat, welche einen Stickstoffgehalt von 1 x 10¹&sup9; Atomen/cm³ hatten, wurden mittels der Temperaturgradienten-Methode unter einem Druck von 5,4 GPa und bei 1350ºC in dem Fe-50Co-Lösungsmittel synthetisiert und auf 10 x 10 x 1 mm geschnitten
Nach der Bestrahlung der Diamantstücke mittels eines Elektronenstrahls bei einer Beschleunigungsspannung von 10 MeV und mit einer Dosis von 1 x 10¹&sup7; bis 3 x 10²&sup0; Elektronen/cm² wurden die Diamantstücke bei 600ºC unter einem Druck von 13,3 Pa (10&supmin;¹ Torr) eine Stunde lang getempert.
Das Fehlstellenintensitätsverhältnis wurde auf demselben Weg wie in Beispiel 15 berechnet, und die Anzahl der Fehlstellen mit einem Fehlstellenintensitätsverhältnis von größer als 15% wurde gezählt. Diese Messung wurde bei 80 K durchgeführt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 15 gezeigt. Tabelle 15 Lauf Nr. Elektronenstrahldosis (Elektr./cm²) Anzahl *1) gebrannter Fehlstellen Anmerkungen: *1) Gezählt wurden die Fehlstellen mit einem Fehlstellenintensitätsverhältnis von 15% oder größer *2) Nicht gemessen wegen einer anderen starken Absorption
Dieselben Versuche wurden wiederholt, indem die Beschleunigungsspannung von 0,5 bis 25 MeV variiert wurde.
Bei einer Beschleunigungsspannung von 0,7 oder weniger wurde eine Vielzahl von Fehlstellen, welche das Fehlstellenintensitätsverhältnis von 15% oder mehr hatten, nicht gebildet. Bei der Beschleunigungsspannung größer als 20 MeV war der Diamant stark aktiviert, so daß eine lange Zeit erforderlich war, um ihn zu desaktivieren.

Beispiel 17:

Der Diamant wurde mittels der Plasmagasphasenabscheidungs-Methode wie folgt synthetisiert:
Das Plasma wurde mit der Radiofrequenz von 2,4 GHz und einem Druck von 30 Torr erzeugt, und der Diamant wurde auf einem Siliciumsubstrat mit einer Abscheidungsgeschwindigkeit von 10 um/Stunde bis zu einer Dicke von 150 um abgeschieden, wobei mit Stickstoffatomen dotiert wurde. Dann wurde der Diamantfilm gewonnen, indem das Siliciumsubstrat mittels einer Säure weggelöst wurde. Der erzeugte Diamantfilm war polykristallin.
Der Diamantfilm wurde in fünf Stücke geschnitten. Von diesen wurden vier Stücke des Diamantfilms mittels eines Neutronenstrahl mit einer Dosis von 1 x 10¹&sup6; bis 3 x 10¹&sup9; Neutronen/cm² bestrahlt, und einer von ihnen wurde auf den Stickstoffgehalt chemisch analysiert, wobei ein Stickstoffgehalt von 5 x 10¹&sup8; Atomen/cm³ gefunden wurde. Dann wurden die bestrahlten Stücke unter einem Druck von 0,133 Pa (10&supmin;³ Torr) bei 800ºC vier Stunden lang getempert.
Der getemperte Diamantfilm wurde dem Fehlstellenbrennen und der Messung des Fehlstellenintensitätsverhältnisses unterworfen. Dann wurde die Anzahl der Fehlstellen gezählt, welche eine Fehlstellenintensität von 15% oder mehr hatten. Diese Messung wurde bei 100 K durchgeführt.
Die Ergebnisse sind in Tabelle 16 gezeigt. Tabelle 16 Neutronenstrahldosis (Neutronen/cm²) Anzahl *1) gebrannter Fehlstellen Anmerkungen: *1) Gezählt wurden die Fehlstellen mit einem Fehlstellenintensitätsverhältnis von 15% oder größer *2) Nicht gemessen wegen einer anderen starken Absorption

Claims

1. Dem Fehlstellenbrennen zugängliches Material, das durch Bestrahlen und Tempern eines einkristallinen oder polykristallinen Diamanten vom Ib-Typ herstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Diamant einen Stickstoffgehalt von 1 x 10¹&sup8; bis 3 x 10²&sup0; Atomen/cm³ aufweist, das Material mindestens eine Fehlstelle enthält, die auf einer Nullphononlinie gebildet ist, ohne eine Änderung zu erfahren, im Temperaturbereich von 2 bis 120 K bestehen bleibt, und die durch Bestrahlung mit angeregtem Licht einer Energie, ausgelöscht werden kann, welche größer ist als die der Nullphononlinie

2. Dem Fehlstellenbrennen zugängliches Material nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fehlstelle, welche in dem dem Fehlstellenbrennen zugänglichen Material gebildet werden soll, mit angeregtem Licht der Energie von mindestens einem Phonon löschbar ist.

3. Dem Fehlstellenbrennen zugängliches Material nach Anspruch 1, dadurchgekennzeichnet, daß auf der Nullphononlinie mehrere Fehlstellen gebildet werden.

4. Dem Fehlstellenbrennen zugängliches Material nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fehlstelle mittels eines Lesers einer Mindestenergiedichte von 5 x 10&supmin;&sup5; W/cm² eingebrannt wird.

5. Dem Fehlstellenbrennen zugängliches Material nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fehlstelle, die in dem dem Fehlstellenbrennen zugänglichen Material eingebrannt ist, Komponenten mit einer Zeitkonstanten von etwa 20 Sekunden, Komponenten mit einer Zeitkonstanten von etwa 500 Sekunden und semipermanente Komponenten mit einer Zeitkonstanten von etwa einer Stunde aufweist.

6. Dem Fehlstellenbrennen zugängliches Material nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fehlstelle bis zu einer Tiefe von mindestens 40% eingebrannt ist.

7. Verfahren zu Herstellung von dem Fehlstellenbrennen zugänglichem Material nach Anspruch 1, das folgende Verfahrensschritte beinhaltet:

Bestrahlen eines Diamanten, der aus einer Gruppe ausgewählt ist, die aus aus einkristallinen Diamanten oder polykristallinen Diamanten vom Ib-Typ, die im stabilen Bereich des Diamanten synthetisiert worden sind und aus einkristallinen Diamanten oder polykristallinen Diamanten vom Ib-Typ besteht, die mittels einer Dampfabscheidungs-Methode synthetisiert worden sind, und Tempern des bestrahlten Diamanten unter einem vermindertem Druck von nicht höher als 0,133 kPa (1 Torr) bei einer Temperatur von 600 bis 1400ºC für die Dauer von mindestens einer Stunde, dadurch gekennzeichnet, daß der Diamant einen Stickstoffgehalt von 1 x 10¹&sup8; bis 3 x 10²&sup0; Atomen/cm³ aufweist, und daß die Bestrahlung mittels eines Neutronenstrahls mit einer Dosis von 2 x 10&sup6; bis 2 x 10&sup9; Neutronen/cm² durchgeführt wird.

8. Verfahren zur Herstellung von dem Fehlstellenbrennen zugänglichem Material nach Anspruch 1, das folgende Verfahrensschritte beinhaltet:

Bestrahlen eines Diamanten, der aus einer Gruppe ausgewählt ist, die aus aus einkristallinen Diamanten oder polykristallinen Diamanten vom Ib-Typ, die im stabilen Bereich des Diamanten synthetisiert worden sind und aus einkristallinen Diamanten oder polykristallinen Diamanten vom Ib-Typ besteht, die mittels einer Dampfabscheidungs-Methode synthetisiert worden sind, Tempern des bestrahlten Diamanten unter einem vermindertem Druck von nicht höher als 0,133 kPa (1 Torr) bei einer Temperatur von 600 bis 1400ºC für die Dauer von mindestens einer Stunde, dadurch gekennzeichnet, daß der Diamant einen Stickstoffgehalt von 1 x 10¹&sup8; bis 3 x 10²&sup0; Atomen/cm³ aufweist, und daß die Bestrahlung mittels eines Elektronenstrahls einer Energie von 0,7 bis 20 MeV mit einer Dosis von 1 x 10&sup6; bis 2 x 10¹&sup9; Elektronen/cm² durchgeführt wird.