JPH01320211A - Hole burning substance and production thereof - Google Patents

Hole burning substance and production thereof

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JPH01320211A
JPH01320211A JP63153044A JP15304488A JPH01320211A JP H01320211 A JPH01320211 A JP H01320211A JP 63153044 A JP63153044 A JP 63153044A JP 15304488 A JP15304488 A JP 15304488A JP H01320211 A JPH01320211 A JP H01320211A
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JP
Japan
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hole
diamond
single crystal
holes
burning material
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JP63153044A
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Japanese (ja)
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Shuichi Sato
周一 佐藤
Shuji Yatsu
矢津 修示
Yoshio Nishida
西田 良男
Kiyobumi Muro
清文 室
Yuzo Izumi
出水 祐三
Masuo Nakagawa
中川 益夫
Moritami Okada
岡田 守民
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Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Abstract

PURPOSE:To semipermanently retain holes by irradiating a single crystal of synthetic Ib type diamond, etc., with neutron beams and annealing the crystal by heating in vacuum. CONSTITUTION:A Ib type single crystal or polycrytal is obtd. by synthesizing diamond in the stable region or a Ib type single crystal or polycrystal is obtd. by vapor phase synthesis. The crystal is irradiated with 1X10<16>-2X10<19> neutrons per 1cm<2> by neutron beams or 1X10<17>-2X10<20> electrons per 1cm<2> by electron beams and annealed by heating at 600-1,400 deg.C for >=1hr in vacuum of <=1Torr to produce a hole burning substance having a zero-phonon line with N-V center. The zero-phonon line of the substance is then subjected to hole burning with laser light, etc., having >=5X10<-5>W/cm<2> energy density to form holes which undergo no change in the temp. range of 2-120K, do not vanish semipermanently and consists of semipermanent components having about 20sec, about 500sec and >=1hr time constants.

Description

【発明の詳細な説明】 イ 発明の目的 (a)産業上の利用分野 次世代のメモリーとして、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次元光メモリーの研究が
進められている。本発明は、ホールバーニング効果を利
用したメモリー物質及び作製法に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION A. Purpose of the Invention (a) Industrial Application Field Research is underway on three-dimensional optical memories that utilize photochromic effects and hole-burning effects as next-generation memories. TECHNICAL FIELD The present invention relates to a memory material and manufacturing method that utilizes the hole burning effect.

(b)従来の技術 従来の技術は、ホールバーニング物質として、ポルフィ
リンやキニザリン等の有機色素をn−ヘキサン等のマト
リックスに入れた物質を使用していた。(化学と工業 
V o L 35. Nn9.1982 P633〜6
35)。この場合、ホールバーニング物質を液体ヘリウ
ム温度まで低下させ、使用させる必要が有った。又記憶
する為にホールを作製する時間が長くかかると言う問題
と、作成したホールの寿命が短いと言う欠点が有った。
(b) Prior art The conventional technology uses a material in which an organic dye such as porphyrin or quinizarin is placed in a matrix such as n-hexane as a hole burning material. (Chemistry and industry
V o L 35. Nn9.1982 P633~6
35). In this case, it was necessary to lower the hole burning material to the temperature of liquid helium before use. Further, there were problems in that it took a long time to create holes for memorization, and the lifespan of the holes that were created was short.

又有機色素以外に、アルカリハライド系化合物に、電子
線照射をしカラーセンターを作成し、ホールバーニング
物質として使用した例はあるが、上述の有機色素と同一
の問題点が有った。
In addition to organic dyes, there are examples in which alkali halide compounds are irradiated with electron beams to create color centers and used as hole-burning materials, but these have the same problems as the organic dyes mentioned above.

さらにダイヤモンド中に各種のカラーセンター(GRI
、 N−v、H,、N、 )を作り、これをホールバー
ニング実験した例がある。この場合でも下記の問題点が
有った。
Furthermore, there are various color centers (GRI) in the diamond.
, N-v, H, , N, ) and conducted a hole burning experiment on it. In this case as well, there were the following problems.

(J 、  Phys、  C、5olid  5ta
te  Physics、  Vol  17(198
4)   P233−236.  R,T、l1orl
ey  etc)■温度が20に以下でないと、ホール
が消失する。
(J, Phys, C, 5olid 5ta
te Physics, Vol 17 (198
4) P233-236. R, T, l1orl
ey etc) ■If the temperature is not below 20, the holes will disappear.

■ホール寿命が15分程度である。■Hole life is about 15 minutes.

■マイクロ波でホールを検出する必要がある。■It is necessary to detect holes using microwaves.

本発明は、上記■〜■の欠点を解決し、ダイヤモンドの
カラーセンターを用いたすぐれたホールバーニング物質
を提供するものである。
The present invention solves the above-mentioned drawbacks (1) to (3) and provides an excellent hole burning material using a diamond color center.

口 発明の構成 (a)問題点を解決するための手段 本発明では、ダイヤモンドのカラーセンターの内N−V
センターのゼロフォノンラインをホールバーニングする
。これは当該ラインがホールバーニングに適しているか
らである。この手段は、J  、  Phys 、  
C、5olid  5tate  Physics 、
   Vol  17(1984)  P233〜23
6に示唆されている。
Arrangement of the Invention (a) Means for Solving the Problems In the present invention, N-V of the color centers of a diamond
Hole burn the center zero phonon line. This is because the line is suitable for hole burning. This means is described in J. Phys.
C, 5solid 5tate Physics,
Vol 17 (1984) P233-23
6 is suggested.

以下、初めに本発明によるホールバーニング素子の製造
法について述べ、次に物質の特性について述べる。
Hereinafter, the method for manufacturing the hole burning element according to the present invention will be described first, and then the characteristics of the material will be described.

本発明による製造法の特徴を下記に示す。The characteristics of the manufacturing method according to the present invention are shown below.

(ア)カラーセンターを作成するマトリックスとして、
合成Ib型ダイヤを用いる。(超高圧合成による単結晶
又は多結晶又は気相合成による多結晶又は単結晶) (イ)カラーセンターを作成するのに、中性子線を用い
、lXl×1017個/cd〜2×101s個/cdの
範囲で照射する。又電子線の場合にはlXl017〜I
 X 1×1017electrons / alの範
囲で照射する。
(a) As a matrix to create a color center,
Synthetic type Ib diamond is used. (Single crystal or polycrystal by ultra-high pressure synthesis or polycrystal or single crystal by vapor phase synthesis) (a) Use a neutron beam to create the color center, lXl x 1017 pieces/cd ~ 2 x 101s pieces/cd irradiate within the range of In addition, in the case of electron beam, lXl017~I
Irradiate in the range of X 1 x 1017 electrons/al.

(つ)温度範囲が600℃〜1400℃であり、1 t
orr以下の真空下で1時間以上アニーリングする。
(1) The temperature range is 600°C to 1400°C, and 1 t
Annealing is performed for at least 1 hour under a vacuum of orr or less.

上記の内、(ア)及び(つ)については規矩であり、本
発明の大きな特徴ではない。本発明の大きな特徴は(イ
)項の中性子線を用い比較的照射量の多い範囲で欠陥を
多く作る事にある。電子線を用いても良いが、この場合
LX 10′?〜lx 1×1017elect、ro
ns/ crlとかなり高い照射量を必要とする。
Of the above, (a) and (v) are just limitations and are not major features of the present invention. A major feature of the present invention is that a large number of defects are created in a relatively large irradiation range using the neutron beam described in (a). An electron beam may be used, but in this case LX 10'? ~lx 1×1017elect, ro
It requires a fairly high dose of ns/crl.

前述の如き製造法で作成したN−Vセンター濃度は高い
ものとなる。特にゼロフォノンに対して、下記の特徴を
示し、優れたホールバーニング物質として用いられる事
が判明した。
The NV center concentration produced by the above-mentioned manufacturing method is high. In particular, it was found that zero phonons exhibit the following characteristics and can be used as excellent hole-burning materials.

(A)温度が2〜120にの範囲でも一度作成されたホ
ールは消失しない。
(A) Even if the temperature ranges from 2 to 120 degrees Celsius, the holes once created do not disappear.

(B)作成されたホールは半永久的に消失しない。(B) The created hole will not disappear semi-permanently.

(C)作成されたホールは、時定数20秒程度及び50
0秒程程度び−時間以上の半永久的な成分とから成り立
つ。
(C) The created hole has a time constant of about 20 seconds and a time constant of about 50 seconds.
It consists of a semi-permanent component that lasts about 0 seconds to more than an hour.

(D)  5 XIQ−’w /cr1以上のエネルギ
ー密度を有するレーザー光であれば、ホールが作成出来
る。
(D) A hole can be created if the laser beam has an energy density of 5 XIQ-'w /cr1 or more.

ら)作 用 本発明による製造方法の作用について述べ、次に特性の
作用について述べる。本発明による製造方法の特徴は(
a)問題点を解決する為の手段の項で述べた如く、(7
) (イ) (つ)の3項が有る。以下順次説明する。
E.) Effects The effects of the manufacturing method according to the present invention will be described, and then the effects of the characteristics will be described. The characteristics of the manufacturing method according to the present invention are (
a) As mentioned in the section on means to solve the problem, (7)
) There are three terms: (a) and (t). The following will be explained in order.

〔(ア)の作用〕[Effect of (a)]

N−Vセンターは、ダイヤモンド中の窒素原子1個と、
空格子が結合したものである。この為マトリックスとし
ては、孤立分散型窒素からなるIb型ダイヤモンドが最
適である。rb型ダイヤは下記の5方法によって作製さ
れる。
The N-V center consists of one nitrogen atom in the diamond,
It is a combination of vacancies. For this reason, type Ib diamond consisting of isolated and dispersed nitrogen is most suitable as the matrix. RB type diamonds are produced by the following five methods.

i)天然ダイヤモンドを選別したもの 11)ダイヤモンド安定領域下で、温度差法によって合
成した単結晶。
i) Selected natural diamonds 11) Single crystal synthesized by temperature difference method under diamond stability region.

iii )ダイヤモンド安定領域下で、焼結法によって
合成した多結晶。
iii) Polycrystal synthesized by sintering method under diamond stability region.

iv )ダイヤモンド安定領域下で、膜成長法によって
合成した砥粒用単結晶。
iv) A single crystal for abrasive grains synthesized by a film growth method under the diamond stability region.

■)気相合成法により作成された単結晶又は多結晶。■) Single crystal or polycrystal created by vapor phase synthesis method.

この内、本発明ではii)、1ii)、v)が、大きな
品質の点で好ましい事を見い出した。又i)、iv)に
よる方法はあまり適していない。又気相合成法はマイク
ロ波CVD法、DCプラズマ法、レーザーPVD法、熱
フイラメント法、熱フイラメントCVD法、イオンビー
ム蒸着法等あるが、いずれの場合でも同様の結果が得ら
れた。
Among these, the present invention found that ii), 1ii), and v) are preferable in terms of high quality. Also, methods i) and iv) are not very suitable. Further, vapor phase synthesis methods include microwave CVD method, DC plasma method, laser PVD method, thermal filament method, thermal filament CVD method, ion beam evaporation method, etc., and similar results were obtained in all cases.

〔(イ)の作用〕[Effect of (a)]

ダイヤモンド中にN−Vセンターを作成するには、 (
ア)のマトリックス以外に空格子を生じさせる為のエネ
ルギー線を照射させる必要がある。この工程は非常に重
要で、本発明では下記の方法が適している事を見い出し
た。
To create an N-V center in a diamond, (
A) It is necessary to irradiate energy rays to create vacancies in areas other than the matrix. This step is very important, and the present invention has found that the following method is suitable.

l)エネルギー線として、中性子線を用いた場合lX1
016〜2X10′″個/cm2の範囲で照射する。
l) When a neutron beam is used as the energy beam lX1
Irradiation is performed in the range of 0.016 to 2×10'' pieces/cm2.

Ii)エネルギー線として、電子線を用いた場合I X
 1017〜I X 1020electrons /
 aiの範囲で照射する。
Ii) When an electron beam is used as the energy beam I
1017~I X 1020electrons/
Irradiate within the ai range.

この場合、i)、ii)の下限以下ではN−Vセンター
のゼロフォノンラインをホールバーニングしても、作成
されたホールが20Kを越えると変化する。又、ホール
の寿命が半永久的に安定ではなかった。
In this case, even if the zero phonon line at the NV center is hole-burned below the lower limits of i) and ii), the created hole will change if it exceeds 20K. Further, the life of the hole was not stable semi-permanently.

又、i)、ii)の上限以上では、エネルギー線による
ダイヤモンド格子の損傷が著しく、広い波長域で強い吸
収が生じる。この為N−Vセンターのゼロフォノンライ
ンが明瞭に検出出来ないと言う新たな問題点が生ずる。
Moreover, above the upper limits of i) and ii), the diamond lattice is significantly damaged by the energy rays, and strong absorption occurs in a wide wavelength range. For this reason, a new problem arises in that the zero phonon line at the NV center cannot be clearly detected.

〔(つ)の作用〕[Effect of (tsu)]

アニーリングの作用は、 (ア)のマトリックス中の窒
素原子と (イ)によって生じた空格子とを結合させN
−Vセンターを作る。本発明では600℃〜1400℃
の温度範囲で1時間以上1 torr以下の真空下で実
施する事が、効果的である事を見い出した。
The action of annealing combines the nitrogen atoms in the matrix in (a) with the vacancies created in (b), resulting in N
-Create a V center. In the present invention, the temperature is 600°C to 1400°C.
It has been found that it is effective to carry out the test under a vacuum of 1 torr or less at a temperature range of 1 hour or more.

600℃以下では照射損傷による吸収(GRIセンター
)が除去されず、N−Vセンターも形成されない。14
00℃以上ではN−Vセンターの破壊が生じた。又1時
間以下のアニーリングでは、照射損傷による吸収が除去
出来ない問題が生じた。又1torr以上の真空度では
ダイヤの表面が黒鉛化した。
At temperatures below 600° C., absorption due to radiation damage (GRI centers) is not removed and NV centers are not formed. 14
At temperatures above 00°C, destruction of the NV center occurred. Furthermore, annealing for less than one hour caused a problem in that absorption due to irradiation damage could not be removed. Furthermore, at a vacuum level of 1 torr or more, the surface of the diamond became graphitized.

次に特性の作用について述べる。Next, we will discuss the effects of the characteristics.

本発明による特性は(a)問題を解決するための手段の
項で述べた様に(Δ)〜(D)まである。以下冬作用に
ついて説明する。
The characteristics according to the present invention range from (Δ) to (D) as described in the section (a) Means for Solving the Problem. The winter effect will be explained below.

〔(Δ)(B))の作用)液体f(e温度から120に
の範囲でも第3図に示す如く、一度作成されたホールは
消失しない。120に以上になるとホールの消失が始ま
り、300にではかなり消失する。本作用によって従来
液体Heを用いなければ生じなかったホールバーニング
効果が、液体窒素温度でも生じる様になった。
[Action of (Δ)(B))] As shown in Fig. 3, holes once created do not disappear even when the temperature of the liquid f(e is in the range from 120°C to 120°C. When the temperature exceeds 120°C, the holes begin to disappear, and Due to this effect, the hole burning effect, which conventionally did not occur unless liquid He was used, can now occur even at liquid nitrogen temperatures.

又作成されたホールが半永久的に消失しない事により、
実用化に向は大きく進歩した。
Also, since the created hole does not disappear semi-permanently,
Great progress has been made towards practical application.

〔(C)の作用〕作成されたホールは、時定数の異なる
3戊分よりなる。この内−時間以上の半永久的な成分は
、レーザー光で検出が可能であった。
[Effect of (C)] The created hole consists of three segments with different time constants. Of these, semi-permanent components lasting longer than a few hours could be detected with laser light.

従来はマイクロ波による検出しか出来なかったが、本発
明の作用により2次元的に集積密度が高く、応答性の速
い光メモリーが作製可能となった。又、本発明によるホ
ールは、従来のホールと異なりマイクロ波に対して応答
せず、電磁的外乱にも耐え得る事が判った。
Conventionally, detection was only possible using microwaves, but the effects of the present invention have made it possible to fabricate an optical memory with high two-dimensional integration density and fast response. Furthermore, it has been found that the hole according to the present invention, unlike conventional holes, does not respond to microwaves and can withstand electromagnetic disturbance.

〔(D)の作用〕本作用により、微弱なレーザー光でホ
ールを作成する事が可能となった。又ホールの作成時間
も短く励起光に半導体レーザー他を用いた小型で安価な
光メモリーが可能となった。
[Effect of (D)] This effect makes it possible to create holes using weak laser light. In addition, the time required to create holes is short, making it possible to create a small and inexpensive optical memory using a semiconductor laser or the like as the excitation light.

実施例−1 温度差法を用い、圧力5,4GPa、温度1400℃で
合成した。2ctの窒素含有ffi 90PPMのIb
型ダイヤモンドを6x 6X l mmのサイズに加工
した。
Example-1 Synthesis was performed using a temperature difference method at a pressure of 5.4 GPa and a temperature of 1400°C. 2ct nitrogen containing ffi 90ppm ib
A molded diamond was machined to a size of 6x 6X l mm.

当該試料に5×101S〜5×10′′個/catの照
射量で中性子線を照射した後、10−”torrの真空
下で900℃X20時間のアニーリング処理を行なった
。可視分光分析装置によりN−Vセンターの存在を確認
した。又rb型ダイヤモンド中の窒素含有量は赤外分光
分析の1130am−’の吸収係数より求めた。図−1
に示す如き方法でN−Vセンターのゼロフォノンライン
にホールを開は観察した。図中レーザー1により試料6
にレーザー光7を当てホールを形成した。又、シャッタ
ー2によってレーザー光7の照射を0N−OFFさせた
。ホールの観察はレーザー3より発振したレーザー光8
を減衰フィルター4を通した後、試料を通過させディテ
クター5で透過光強度を測定する事により行なった。
After irradiating the sample with a neutron beam at a dose of 5 x 101 S to 5 x 10'' particles/cat, annealing treatment was performed at 900°C for 20 hours under a vacuum of 10-''torr. Using a visible spectrometer. The existence of an N-V center was confirmed.The nitrogen content in the RB diamond was determined from the absorption coefficient at 1130 am-' in infrared spectroscopy.Figure 1
A hole was opened in the zero phonon line of the N-V center using the method shown in Figure 2. In the figure, sample 6 is exposed to laser 1.
A hole was formed by applying a laser beam 7 to the hole. Further, the shutter 2 was used to turn off the irradiation of the laser beam 7. To observe the hole, laser beam 8 is oscillated by laser 3.
After passing through an attenuation filter 4, the sample was passed through, and the transmitted light intensity was measured with a detector 5.

又、図−2に典型的な観察結果を示す。図−2中、11
0曲線は、図−1中の5に示すディテクターにより測定
した値を示す。横軸に時間 縦軸に透過光90強度を示
す。ホールバーニングする前の強度を図−2中■pに示
す。
Figure 2 shows typical observation results. 11 in Figure 2
The 0 curve shows the value measured by the detector shown in 5 in Figure 1. The horizontal axis shows time, and the vertical axis shows transmitted light intensity. The strength before hole burning is shown in p in Figure 2.

シャッター2によりレーザー1より発振したレーザー光
7を試料に照射すると、時刻12においてホールが生じ
、透過光強度は増加する。時刻13でシャッター2によ
り照射光7をカットすると、−部ホールが回復するが、
半永久的に復帰しない強度ΔIpが存在する。このΔr
pを利用してメモリーとして用いる。
When the sample is irradiated with the laser beam 7 oscillated by the laser 1 by the shutter 2, a hole is generated at time 12, and the transmitted light intensity increases. When the irradiation light 7 is cut off by the shutter 2 at time 13, the negative hole is recovered, but
There is an intensity ΔIp that does not return semi-permanently. This Δr
Use p as memory.

本実施例ではレーザー1又は3として0.5mWのHe
−Neレーザーを用いた。又1/10.0の減衰率のフ
ィルター4を用いた。測定結果を表−1に示す。試料は
タライオスタットによって冷却した。
In this example, 0.5 mW of He is used as laser 1 or 3.
-Ne laser was used. Further, a filter 4 having an attenuation rate of 1/10.0 was used. The measurement results are shown in Table-1. The sample was cooled by a taliostat.

第1表 *  Ip、Δrpは図−2中の透過光強度及び増加分
をそれぞれ示す。
Table 1 * Ip and Δrp indicate the transmitted light intensity and increase in FIG. 2, respectively.

実施例−2 気相合成したダイヤモンドに電子線を5MeVの、エネ
ルギーで101′〜1021電子/CIl+の範囲で照
射した。気相合成したダイヤモンドは、プラズマCVD
法で一30torr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5μ
m/Hrの成長速度でSi基板上に100μm成長させ
、その後Si基板を酸処理して溶かしたものを用いた。
Example 2 Diamond synthesized in a vapor phase was irradiated with an electron beam of 5 MeV with an energy in the range of 101' to 1021 electrons/CIl+. Diamond synthesized in a vapor phase is produced by plasma CVD.
By the method, under a pressure of -30 torr, plasma is generated with a high frequency of 2.4 GHz, and 5μ is doped while doping with nitrogen element.
The substrate was grown to a thickness of 100 μm on a Si substrate at a growth rate of m/Hr, and then the Si substrate was treated with an acid to dissolve it.

得られた薄膜は多結晶であった。又、DCプラズマ法、
マイクロ波プラズマ法、レーザーPVD法、熱フィラメ
ント法、熱フイラメントCVD法、イオンビーム蒸着法
によって合成したダイヤモンド薄膜を用いたが、本実施
例と同様な結果が得られた。又Si基板以外にMo、 
 W 、 Ti、 Zr。
The obtained thin film was polycrystalline. Also, DC plasma method,
Diamond thin films synthesized by microwave plasma method, laser PVD method, hot filament method, hot filament CVD method, and ion beam evaporation method were used, but results similar to those of this example were obtained. In addition to Si substrates, Mo,
W, Ti, Zr.

Hf、  WC,5iOz、 SiC,MoC,TiC
,ZrC,IIfC。
Hf, WC, 5iOz, SiC, MoC, TiC
, ZrC, IIfC.

U、O,及びダイヤモンド単結晶等を用いても同様な結
果が得られた。ダイヤモンド単結晶を基板に用いた場合
、単結晶が得られた。
Similar results were obtained using U, O, diamond single crystals, and the like. When a diamond single crystal was used as the substrate, a single crystal was obtained.

上記電子線照射した合成ダイヤモンドをl torrの
圧力下で、600″cx5時間アニーリングし、実施例
−1の如き方法で、ホールバーニングを行ない測定した
。結果を第2表に示す。
The synthetic diamond irradiated with the electron beam was annealed under a pressure of 1 torr for 5 hours at 600"c, and then hole-burned and measured using the same method as in Example 1. The results are shown in Table 2.

尚、測定に要したレーザー1及び3はA「−とDyeレ
ーザーを組み合わせて波長可変にしたものを用いた。出
力は5mWのものを用い、4のフィルターは、 1/1
000の減衰率のものを用いた。
The lasers 1 and 3 required for the measurement were wavelength tunable by combining A'- and Dye lasers. The output was 5 mW, and the filter 4 was 1/1.
One with an attenuation factor of 000 was used.

実施例−3 実施例1中の実験Nα3と同一の条件で作製した試料を
3ケ用意し、実施例−1と同一の方法で透過光の強度と
温度依存性を調べた。温度は7.5K。
Example-3 Three samples prepared under the same conditions as in Experiment Nα3 in Example 1 were prepared, and the intensity and temperature dependence of transmitted light were examined in the same manner as in Example-1. The temperature is 7.5K.

120に、 300Kを選びそれぞれ測定した。結果を
図−3に示す。
120 and 300K were selected and measured. The results are shown in Figure 3.

図−3の各点線2]、、 22及び23は、実験Nn2
1(7,5にでの測定)、Nα22(120K )、 
Nα23 (300K >のシャッター2を閉じた後の
時間に対する透過強度曲線を示す。縦軸に透過光強度、
横軸に時間をそれぞれ示す。図〜3中rpは図−1中7
に示されるレーザー光によってホールが形成される前の
透過光強度を示し、八hpは形成されたホールによって
生じた透過光の増加分をそれぞれ示す。
Each dotted line 2], 22 and 23 in Figure-3 are experiment Nn2
1 (measured at 7,5), Nα22 (120K),
The transmitted light intensity curve is shown as a function of the time after closing the shutter 2 at Nα23 (300K>. The vertical axis represents the transmitted light intensity;
Time is shown on the horizontal axis. rp in Figure-3 is 7 in Figure-1
Indicates the transmitted light intensity before a hole is formed by the laser beam shown in , and 8hp indicates the increase in transmitted light caused by the formed hole.

図−3中実験Nα21.22.23の結果より判る様に
7.5〜120にでは透過光の時間変化は同一であり、
ホールの形成は同一である。しかし300KになるとΔ
T p / T p ’−0,05程度となり、ホール
成分が著しく失われる事を示している。
As can be seen from the results of experiments Nα21, 22, and 23 in Figure 3, the time change of transmitted light is the same between 7.5 and 120;
The formation of the holes is the same. However, at 300K, Δ
T p /T p '-0.05 or so, indicating that the hole component is significantly lost.

実施例−4 実施例1中の実験Nα3と同一の条件で作製した試料を
1ケを用意し、実施例−1と同一の方法で透過光の強度
と時間変化を調べた。実験は80にの温度で実施した。
Example 4 One sample prepared under the same conditions as in Experiment Nα3 in Example 1 was prepared, and the intensity and time change of transmitted light were examined in the same manner as in Example 1. The experiment was carried out at a temperature of 80°C.

尚、図−1中2で示されるシャッターを閉じた時点(ホ
ールバーニング終了時点)を測定開始時間とした。結果
を表−3に示す。10時間経過してもホールによる増加
分が半永久的に保存されている事が判かる。
Note that the measurement start time was defined as the time when the shutter indicated by 2 in Figure 1 was closed (the end of hole burning). The results are shown in Table-3. It can be seen that even after 10 hours, the increase due to the hole is preserved semi-permanently.

実施例−5 実施例1中の実験Nα4で作製したものと同一条件で、
試料を4ケ作製した。図−1に示す如き装置で実施例−
1と同様の測定を行なった。本実施例では、図−2に示
す時刻12の位置でシャッターを開け、透過光11の強
度が、図−1に示すホール形成用レーザー光7の強度に
依存してどの様に変化するか調べた。その結果を表−4
に示す。
Example-5 Under the same conditions as those produced in Experiment Nα4 in Example 1,
Four samples were prepared. Example using the device shown in Figure 1-
The same measurements as in 1 were performed. In this example, the shutter was opened at the time 12 shown in Figure 2, and we investigated how the intensity of the transmitted light 11 changes depending on the intensity of the hole forming laser beam 7 shown in Figure 1. Ta. Table 4 shows the results.
Shown below.

尚、ホールの形成時間とは、ホールバーニングによって
透過光強度が10%増加するのに要する時間を示す。(
図−2中ΔIH/Ip=0.10になる時間) この様にホールを形成する必要なレーザー光のエネルギ
ー強度は5 X 1O−5W / cut以上あれば良
い事が判った。
Note that the hole formation time refers to the time required for the transmitted light intensity to increase by 10% due to hole burning. (
(Time for ΔIH/Ip to reach 0.10 in Figure 2) It was found that the energy intensity of the laser beam required to form holes in this way should be 5 x 1O-5W/cut or more.

ハ 発明の効果 前述の如〈従来にない高い温度範囲(2〜120K)で
ホールバーニングが可能となり、かつ短時間でホールが
形成され、−旦出来たホールは半永久的に持続するよう
になった。
C. Effects of the invention As mentioned above, hole burning is now possible at an unprecedentedly high temperature range (2 to 120K), holes are formed in a short time, and the holes once formed can last semi-permanently. .

本発明によりホールバーニングによる3次元メモリーの
実用化が促進した。
The present invention has facilitated the practical application of three-dimensional memory using hole burning.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図はホールバーニングの測定方法を示す。 1.7はホール形成用レーザー及びレーザー光、3.8
は観測用レーザー及びレーザー光を示す。 又2はシャッター、4は減衰フィルター、5は測定用デ
ィテクター、6は試料をそれぞれ示す。 第2図は典型的な測定結果を示す。11は透過強度曲 置を示す。 第3図は、実験温度を7.5〜300 Kに変化させた
時の透過光強度と時間の関係を示す。点線21.22゜
23は7.5Kにおける測定結果、120Kにおける結
果、300Kにおける結果をそれぞれ示す。 二      〇 工j曹く獄りイ
FIG. 1 shows a method for measuring hole burning. 1.7 is a hole forming laser and laser light, 3.8
indicates observation laser and laser light. Further, 2 is a shutter, 4 is an attenuation filter, 5 is a measurement detector, and 6 is a sample. Figure 2 shows typical measurement results. 11 indicates the transmitted intensity curve. FIG. 3 shows the relationship between transmitted light intensity and time when the experimental temperature was varied from 7.5 to 300 K. Dotted lines 21.22°23 indicate the measurement results at 7.5K, 120K, and 300K, respectively. 20th year of construction

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)ダイヤモンド中に存在するN−Vセンターのゼロ
フォノンラインを用い、一度作成されたホールが2〜1
20Kの温度範囲で変化する事なく、かつ半永久的に持
続される事を特徴とする合成Ib型ダイヤモンドを用い
たホールバーニング物質。
(1) Using the zero phonon line of the N-V center that exists in diamond, the number of holes created once is 2 to 1.
A hole-burning material using synthetic type Ib diamond that does not change in the temperature range of 20K and lasts semi-permanently.
(2)ホールが5×10^−^5W/cm^2以上のレ
ーザー光で形成される事を特徴とする請求項第1項記載
のホールバーニング物質。
(2) The hole burning material according to claim 1, wherein the holes are formed by a laser beam of 5×10^-^5 W/cm^2 or more.
(3)ホールが時定数約20秒及び500秒及び1時間
以上の半永久的な成分からなる事を特徴とする請求項第
1項記載のホールバーニング物質。
(3) The hole burning material according to claim 1, wherein the holes are made of a semi-permanent component with time constants of approximately 20 seconds, 500 seconds, and 1 hour or more.
(4)ホールバーニング物質を作成するのに、ダイヤモ
ンド安定領域下で合成したIb型単結晶又は多結晶又は
気相合成したIb型単結晶又は多結晶を用い、1×10
^1^5〜2×10^1^9個/cm^2の範囲で中性
子線照射した後、1torr以下の真空下かつ600℃
〜1400℃の温度範囲で1時間以上アニーリングする
事を特徴とする請求項第1項、第2項または第3項記載
のホールバーニング物質の製造方法。
(4) To create a hole-burning material, use Ib type single crystal or polycrystal synthesized under the diamond stability region or Ib type single crystal or polycrystal synthesized in vapor phase,
After irradiating with neutron beam in the range of ^1^5 to 2 x 10^1^9 pieces/cm^2, under vacuum of 1 torr or less and at 600℃
4. The method for producing a hole burning material according to claim 1, 2 or 3, wherein the annealing is performed at a temperature range of 1400 DEG C. for 1 hour or more.
(5)ホールバーニング物質を作成するのに、ダイヤモ
ンド安定領域下で合成したIb型単結晶又は多結晶又は
気相合成したIb型単結晶又は多結晶を用い、1×10
^1^7〜2×10^2^0個/cm^2の範囲で電子
線照射した後、1torr以下の真空下かつ600℃〜
1400℃の温度範囲で1時間以上アニーリングする事
を特徴とする請求項第1項、第2項または第3項記載の
ホールバーニング物質の製造方法。
(5) To create a hole-burning material, use Ib type single crystal or polycrystal synthesized under the diamond stability region or Ib type single crystal or polycrystal synthesized in vapor phase,
After electron beam irradiation in the range of ^1^7 to 2 x 10^2^0 pieces/cm^2, under vacuum of 1 torr or less and at 600 °C ~
4. The method for producing a hole burning material according to claim 1, 2 or 3, wherein the annealing is performed at a temperature range of 1400° C. for 1 hour or more.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114046736A (en) * 2021-11-09 2022-02-15 北京理工大学 Method for determining metal electron trajectory depth based on pumping detection analysis

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CN114046736A (en) * 2021-11-09 2022-02-15 北京理工大学 Method for determining metal electron trajectory depth based on pumping detection analysis
CN114046736B (en) * 2021-11-09 2023-02-28 北京理工大学 Method for determining metal electron trajectory depth based on pumping detection analysis

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