JPH0288417A - ホールバーニング物質及びその製造法 - Google Patents
ホールバーニング物質及びその製造法Info
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- JPH0288417A JPH0288417A JP63241279A JP24127988A JPH0288417A JP H0288417 A JPH0288417 A JP H0288417A JP 63241279 A JP63241279 A JP 63241279A JP 24127988 A JP24127988 A JP 24127988A JP H0288417 A JPH0288417 A JP H0288417A
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Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、ホールバーニング物質及びその製造法に関す
るものである。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次元メモ
リーの研究が進められている。
るものである。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次元メモ
リーの研究が進められている。
本発明はダイヤモンドのカラーセンターのホールバーニ
ング効果を利用したメモリー物質の製造法に関するもの
である。
ング効果を利用したメモリー物質の製造法に関するもの
である。
従来、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
に入れた物質が使用されてきている(「化学と工業」第
35巻、第9号(1982) 633〜635頁参照)
。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、使用する必要があり、また、多くの物質
は、一度作成されたホール寿命が短いという欠点を有す
る。又、ホールを作成するのに、高い光エネルギーを必
要とする。さらに、深いホールが掘れないと言う欠点が
あった。
ニザリン等の有機色素をn−ヘキサン等のマトリックス
に入れた物質が使用されてきている(「化学と工業」第
35巻、第9号(1982) 633〜635頁参照)
。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、使用する必要があり、また、多くの物質
は、一度作成されたホール寿命が短いという欠点を有す
る。又、ホールを作成するのに、高い光エネルギーを必
要とする。さらに、深いホールが掘れないと言う欠点が
あった。
また、有機色素以外に、アルカリハライド系化合物に、
電子線照射を行って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もあるが、上述の有機色
素と同一の問題点を有している。
電子線照射を行って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もあるが、上述の有機色
素と同一の問題点を有している。
さらに、ダイヤモンド中に8秤のカラーセンター (G
Rr、N−V、H3、N4)を作り、コレに付いてホー
ルバーニング実験を行った例がある[ジャーナル・オブ
・フィジックス、c1ソリッド・ステート・フィジック
ス(J、 Phys 、、 C3olid 5tate
Physics、)、第17巻、(1984) 23
3〜236゜アール・ティ・ホーリー(R、T 、l1
or 1ey)ら。]。この場合NN−上ンターが最適
であったが、下記の問題点があった。
Rr、N−V、H3、N4)を作り、コレに付いてホー
ルバーニング実験を行った例がある[ジャーナル・オブ
・フィジックス、c1ソリッド・ステート・フィジック
ス(J、 Phys 、、 C3olid 5tate
Physics、)、第17巻、(1984) 23
3〜236゜アール・ティ・ホーリー(R、T 、l1
or 1ey)ら。]。この場合NN−上ンターが最適
であったが、下記の問題点があった。
■温度が20に以下でないと、ホールが消失する。
■ホールが15分程度で殆ど消失する。
■深いホールが出来ない。
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。
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。
前述の問題点を解決する為に下記の手段を用いた。
(i)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N−Vセンターを用いる。(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) (ii )カラーセンターを作成するのに、(3MeV
以上の加速電圧で電子線照射し、1.5×1016〜8
x 10”electrons/cafの範囲で照射す
る。
合成Ib型ダイヤを用いN−Vセンターを用いる。(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) (ii )カラーセンターを作成するのに、(3MeV
以上の加速電圧で電子線照射し、1.5×1016〜8
x 10”electrons/cafの範囲で照射す
る。
(iii ) 1 torr以下の真空下で600〜
1400℃の温度範囲で、1時間以上アニーリングする
。
1400℃の温度範囲で、1時間以上アニーリングする
。
上記の内、(i)、(iii)は既知であり、本発明の
大きな特徴ではない。本発明の最大の特徴は、(ii
>項に在る。特に加速電圧が6MeV以上で照射する事
により、前述の問題点■が解決し、深いホールが容易に
形成出来る様になった。
大きな特徴ではない。本発明の最大の特徴は、(ii
>項に在る。特に加速電圧が6MeV以上で照射する事
により、前述の問題点■が解決し、深いホールが容易に
形成出来る様になった。
以下本作用について説明する。
ダイヤモンドには、空格子欠陥と置換型の不純物とに存
在する窒素(これをIb型窒素という。)との組合せに
より、各lのカラーセンターが存在する。その内N−V
センターが本発明に適している。N−Vセンターがホー
ルバーニングに適している事は、(J 、 Phys
、、 C,5olid 5tate Physics。
在する窒素(これをIb型窒素という。)との組合せに
より、各lのカラーセンターが存在する。その内N−V
センターが本発明に適している。N−Vセンターがホー
ルバーニングに適している事は、(J 、 Phys
、、 C,5olid 5tate Physics。
Vol、17 (1984) P、233〜236.
(R,T、IIorley etc))で示唆されて
いる如く既知である。
(R,T、IIorley etc))で示唆されて
いる如く既知である。
しかし本発明によるN−Vセンターは、下記の点で従来
のN−Vセンターに比べ、優れたメモリー機能を発揮す
る。
のN−Vセンターに比べ、優れたメモリー機能を発揮す
る。
(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。
ールは消失しない。
(B)作成されたホールは少なくとも1時間以上半永久
的に消失しない。
的に消失しない。
(C)5X10−’W/cafのエネルギー密度を有す
る光束であればホールが作成出来る。
る光束であればホールが作成出来る。
(ロ)ホールの深さは、少なくとも40%以上据る事が
できる。
できる。
以下、(A)〜(ロ)の特性に寄与する(i)〜(ii
i)作用について説明する。
i)作用について説明する。
(i>の作用
マトリックスとなるIb型ダイヤを作製するには、下記
の5つの方法がある。
の5つの方法がある。
I)天然ダイヤモンドを選別したもの
ii)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。
成した単結晶。
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。
合成した多結晶。
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。
合成した砥粒用単結晶。
■)気相合成法により作成された単結晶又は多結晶。
この内、本発明ではii ) 、 iii ) v )
が大きなサイズが得られ、かつ純粋なN−Vセンターが
得られると言う点で、本発明に適している。又気相合成
法はマイクロ波CVD法、DCプラズマ法、レーザーP
VD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、火炎法等があるが、いずれの方法
によっても良好な結果が得られた。上記マトリックス中
に含有又はドープしたIb型窒素と、電子線照射によっ
て作成した空格子欠陥とを結びつけてN−Vセンターを
作成した。
が大きなサイズが得られ、かつ純粋なN−Vセンターが
得られると言う点で、本発明に適している。又気相合成
法はマイクロ波CVD法、DCプラズマ法、レーザーP
VD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、火炎法等があるが、いずれの方法
によっても良好な結果が得られた。上記マトリックス中
に含有又はドープしたIb型窒素と、電子線照射によっ
て作成した空格子欠陥とを結びつけてN−Vセンターを
作成した。
(11)の作用
電子線照射によってダイヤモンド中に、格子欠陥を作成
する場合、電子線の加速電圧が高いと、格子の歪が大き
くなり欠陥の数も増える。又照射量は、格子欠陥の濃度
に比例する。従って電字線の加速電圧及び、照射量を制
御する事により、格子の歪及び、欠陥の濃度を制御出来
る。
する場合、電子線の加速電圧が高いと、格子の歪が大き
くなり欠陥の数も増える。又照射量は、格子欠陥の濃度
に比例する。従って電字線の加速電圧及び、照射量を制
御する事により、格子の歪及び、欠陥の濃度を制御出来
る。
本発明では6MeV以上の加速電圧を用いるとホールの
深さが少なくとも40%以上掘れる事が判明した。本効
果により、ホールの判定が容易になり、誤読率の極めて
少ないメモリー物質が提供出来る様になった。
深さが少なくとも40%以上掘れる事が判明した。本効
果により、ホールの判定が容易になり、誤読率の極めて
少ないメモリー物質が提供出来る様になった。
又電子線照射量を1.5x IQ16〜3 x IQ”
electrons/cdの範囲で(i)の合成ダイヤ
に照射する事により、(A)〜(C)の特性を有する優
れたメモリー材を提供出来る様になった。1.5X 1
0”electrons/CJI以下の照射量ではN−
Vセンターが、殆ど形成されなかった。又8 X 10
”electrons / cd以上では可視近赤外領
域全体に大きな吸収が現われ、< iii )の真空ア
ニーリングによっても、当該吸収は完全に除去されずメ
モリー材としては不適切であった。
electrons/cdの範囲で(i)の合成ダイヤ
に照射する事により、(A)〜(C)の特性を有する優
れたメモリー材を提供出来る様になった。1.5X 1
0”electrons/CJI以下の照射量ではN−
Vセンターが、殆ど形成されなかった。又8 X 10
”electrons / cd以上では可視近赤外領
域全体に大きな吸収が現われ、< iii )の真空ア
ニーリングによっても、当該吸収は完全に除去されずメ
モリー材としては不適切であった。
(iii)の作用
本工程の効果は、マトリックス中のIb型窒素と、照射
によって形成された格子欠陥とを結合させる事にある。
によって形成された格子欠陥とを結合させる事にある。
真空度がl torr以上では、表面が酸化又は黒鉛化
が生じた。又600℃以下の温度では殆どN−Vセンタ
ーが生成されなかった。1400℃以上の温度になると
逆に形成されたN−Vセンターが破壊し始めた。又1時
間以下のアニーリングでは、照射時の欠陥による吸収(
GRIセンター etc)が、完全に除去されなかった
。
が生じた。又600℃以下の温度では殆どN−Vセンタ
ーが生成されなかった。1400℃以上の温度になると
逆に形成されたN−Vセンターが破壊し始めた。又1時
間以下のアニーリングでは、照射時の欠陥による吸収(
GRIセンター etc)が、完全に除去されなかった
。
実施例
実施例−1
温度差法を用い、5.5 G P a、 1420℃の
圧力温度条件で、Fe−5ONi溶媒を用い100時間
キープし、3〜3,2cLのダイヤを4ヶ合成した。含
有窒素量は80〜85PPMであった。当該ダイヤモン
ドを7X7x1mg+のサイズに加工した。さらに1.
5〜190Me■の加速電圧及び5 X 1017el
ectrons/Ctlの照射条件で、電子線照射した
。その後850℃、 I X 10−’t。
圧力温度条件で、Fe−5ONi溶媒を用い100時間
キープし、3〜3,2cLのダイヤを4ヶ合成した。含
有窒素量は80〜85PPMであった。当該ダイヤモン
ドを7X7x1mg+のサイズに加工した。さらに1.
5〜190Me■の加速電圧及び5 X 1017el
ectrons/Ctlの照射条件で、電子線照射した
。その後850℃、 I X 10−’t。
[[の真空下で、5時間アニーリングし、N−Vセンタ
ーを作成した。
ーを作成した。
さらに、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によって弱めた後、
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。試料温度は120にで行なった。
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によって弱めた後、
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。試料温度は120にで行なった。
結果を表−1に示す。又表−1中、ホールの深さとある
のは、下式で計算した値を示す。図−2は、実験Nn
3のホールのスペクトルを示す。図中11はホール形成
前のスペクトル、 12は形成後のスペクトルを示す
。又各記号は次に記す。
のは、下式で計算した値を示す。図−2は、実験Nn
3のホールのスペクトルを示す。図中11はホール形成
前のスペクトル、 12は形成後のスペクトルを示す
。又各記号は次に記す。
表より6MeV以上で良好な結果が得られる。
実施例−2
プラズマCVD法を用い25torrの圧力下で2.5
GTIz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、5μm/llrの成長速度で31基板
上に100μm成長させ、その後31基板を酸処理して
溶かしたものを用いた。得られた薄膜は多結晶であった
。該試料を5等分しさらに、20MeVの加速電圧で、
5 X 10”=1.5 X 10”electron
s /dの範囲で、電子線照射を行なった。しかる後、
l torrの真空下かつ800℃の温度条件で1時間
アニーリングした。ホールの形成及び測定実験は、実施
例−1と同一の方法で行なった。1.5 XIO”−8
X 10”electrons / CJI+の範囲が
良好なる事が判る。
GTIz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、5μm/llrの成長速度で31基板
上に100μm成長させ、その後31基板を酸処理して
溶かしたものを用いた。得られた薄膜は多結晶であった
。該試料を5等分しさらに、20MeVの加速電圧で、
5 X 10”=1.5 X 10”electron
s /dの範囲で、電子線照射を行なった。しかる後、
l torrの真空下かつ800℃の温度条件で1時間
アニーリングした。ホールの形成及び測定実験は、実施
例−1と同一の方法で行なった。1.5 XIO”−8
X 10”electrons / CJI+の範囲が
良好なる事が判る。
表−2
又、前記合成法以外゛にDCプラズマ法、マイクロ波プ
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、火炎法によ
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。
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、火炎法によ
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S1基板以外にMo、W、Ti、 Zr、 Hf、
W C、Si01SiC、MoC、TiC、ZrC、H
fC,MlsOs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。
W C、Si01SiC、MoC、TiC、ZrC、H
fC,MlsOs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。
実施例−3
7、OG P a、 1700℃の圧力温度条件で、N
i溶媒を用いダイヤモンド多結晶体を合成した。4分割
し酸処理した後さらに、20M e Vの加速電圧かつ
5x10”electrons / catの条件で電
子線照射した。
i溶媒を用いダイヤモンド多結晶体を合成した。4分割
し酸処理した後さらに、20M e Vの加速電圧かつ
5x10”electrons / catの条件で電
子線照射した。
その後1 torrの真空下で、500〜1600℃の
範囲で3時間アニーリングを行なった。実施例−1と同
一の方法で、ホールの形成及び測定を行なった。
範囲で3時間アニーリングを行なった。実施例−1と同
一の方法で、ホールの形成及び測定を行なった。
結果を表−3に示す。表より600〜1400℃の温度
範囲が良好な事が判かる。
範囲が良好な事が判かる。
実施例−4
実験Nα3の試料を図−1の如くセットし、試料温度を
2〜300 Kまで変化させ、ホールの形成及び測定を
行なった。
2〜300 Kまで変化させ、ホールの形成及び測定を
行なった。
結果を表−4に示す。表より 120に以下でホールが
深く掘れる事が判かる。
深く掘れる事が判かる。
図−2はホール形成前と、後のN−Vセンターのゼロフ
ォノンラインのスペクトルを示す。
ォノンラインのスペクトルを示す。
にホール形成用レーザー 2:シャッター3:ホール
観測用レーザー 4:減衰フィルター5:測定用ディ
テクター 6:試料7.8:レーザー光
9:透過光波線部:クライオスタット 1にホール形成前のスペクトル 12:ホール形成後のスペクトル !P 二ホール形成前の透過強度 Io :ゼロフォノンラインが存在しない場合の透過光
強度 〈発明の効果〉 以上述べた様に、深いホールが形成され易い為誤読率が
低く、書き込み速度の速いホールバーニングを利用した
メモリー材の提供が可能となった
観測用レーザー 4:減衰フィルター5:測定用ディ
テクター 6:試料7.8:レーザー光
9:透過光波線部:クライオスタット 1にホール形成前のスペクトル 12:ホール形成後のスペクトル !P 二ホール形成前の透過強度 Io :ゼロフォノンラインが存在しない場合の透過光
強度 〈発明の効果〉 以上述べた様に、深いホールが形成され易い為誤読率が
低く、書き込み速度の速いホールバーニングを利用した
メモリー材の提供が可能となった
図−1はホールの形成及び測定装置を表わす。
Claims (2)
- (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の温度範囲で半永久的に持続され、ホールの深さ
が少なくとも40%以上掘れる事を特徴とする合成 I
b型ダイヤモンドを用いたホールバーニング物質。 - (2)請求項(1)記載の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 I b型
単結晶又は気相合成した I b型単結晶又は多結晶を用
い、6MeV以上の加速電圧でかつ、1.5×10^1
^6〜8×10^1^9electrons/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ホールバーニング物質の製造
法。
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63241279A JPH0288417A (ja) | 1988-09-26 | 1988-09-26 | ホールバーニング物質及びその製造法 |
US07/366,655 US4985226A (en) | 1988-06-20 | 1989-06-15 | Hole-burning material and production thereof |
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-
1988
- 1988-09-26 JP JP63241279A patent/JPH0288417A/ja active Pending
Cited By (2)
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JP2010526746A (ja) * | 2007-05-10 | 2010-08-05 | アンセルム(アンスチチュ ナショナル ドゥ ラ サンテ エ ドゥ ラ ルシェルシュ メディカル) | 発光ダイヤモンドナノ粒子を製造する方法 |
KR101494251B1 (ko) * | 2007-05-10 | 2015-02-23 | 인썸(인스티튜트 내셔날 드 라 싼테 에 드 라 리셰르셰메디칼르) | 다이아몬드 발광 나노입자의 제조 방법 |
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