RU2655026C1 - Method of producing photoluminescence of individual color centers in vapor-deposited diamond - Google Patents

Method of producing photoluminescence of individual color centers in vapor-deposited diamond Download PDF

Info

Publication number
RU2655026C1
RU2655026C1 RU2017114309A RU2017114309A RU2655026C1 RU 2655026 C1 RU2655026 C1 RU 2655026C1 RU 2017114309 A RU2017114309 A RU 2017114309A RU 2017114309 A RU2017114309 A RU 2017114309A RU 2655026 C1 RU2655026 C1 RU 2655026C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
diamond
color centers
sample
diamond sample
photoluminescence
Prior art date
Application number
RU2017114309A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Алексеевич Кукушкин
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный исследовательский центр Институт прикладной физики Российской академии наук" (ИПФ РАН)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный исследовательский центр Институт прикладной физики Российской академии наук" (ИПФ РАН) filed Critical Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный исследовательский центр Институт прикладной физики Российской академии наук" (ИПФ РАН)
Priority to RU2017114309A priority Critical patent/RU2655026C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2655026C1 publication Critical patent/RU2655026C1/en

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y20/00—Nanooptics, e.g. quantum optics or photonic crystals
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
    • G01N21/6402—Atomic fluorescence; Laser induced fluorescence

Abstract

FIELD: optics.
SUBSTANCE: invention relates to the generation of optical radiation and relates to a method of producing photoluminescence of individual color centers in diamond. Method includes exposing the diamond sample to excitation radiation and collecting radiation from color centers from the face of the sample using an optical system. When manufacturing a diamond sample, the color centers are placed in a periodic sequence of alternating high- and low-boron-doped layers. Then, using the effects of Bragg reflection of the radiation of color centers from alternating layers and total internal reflection from the face of the sample, form the waveguide modes of photoluminescence localized at the face of the sample with identical values of the wave vectors parallel to the face of the sample. Radiation is removed from the sample by means of an optical system consisting of a glass truncated cone, a conical mirror, and a collecting lens. Base of the cone is placed parallel to the face of the diamond sample at a distance of the order of the scale of the exponential decay of the electromagnetic field of the localized modes.
EFFECT: technical result consists in providing the possibility of obtaining the photoluminescence of individual color centers with increasing their concentration.
1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к оптике наноструктурированного осажденного из газовой фазы алмаза и может быть использовано, например, для создания квантовых компьютеров, систем квантовой памяти, проведения высокочувствительных измерений электрических и магнитных полей и механических напряжений с большим пространственным разрешением, построения изображений биологических тканей и решения других важных прикладных задач.The invention relates to optics of a nanostructured diamond vapor-deposited diamond and can be used, for example, to create quantum computers, quantum memory systems, to conduct highly sensitive measurements of electric and magnetic fields and mechanical stresses with high spatial resolution, to construct images of biological tissues and to solve other important applied tasks.

Изобретение направлено на получение фотолюминесценции отдельных центров окраски (NV-, SiV-, Ni-центров и др.) в осажденном из газовой фазы алмазе при увеличении концентрации этих центров окраски. Актуальность этой задачи объясняется тем, что в указанных выше приложениях часто необходимо получать фотолюминесценцию только одного центра окраски. Увеличение расстояния между центрами окраски облегчает получение фотолюминесценции отдельных центров окраски, однако приводит к снижению их концентрации, а следовательно, к уменьшению пространственной плотности элементов квантовых вычислений и памяти и низкому пространственному разрешению измерений и изображений.The invention is directed to obtaining photoluminescence of individual color centers (NV, SiV, Ni centers, etc.) in diamond precipitated from the gas phase with an increase in the concentration of these color centers. The relevance of this task is explained by the fact that in the above applications it is often necessary to obtain photoluminescence of only one color center. An increase in the distance between color centers facilitates the photoluminescence of individual color centers, but leads to a decrease in their concentration and, consequently, to a decrease in the spatial density of quantum computing and memory elements and low spatial resolution of measurements and images.

Известен способ получения фотолюминесценции отдельных центров окраски (D. Hessman, P. Castrillo, М.-Е. Pistol, С. Pryor, and L. Samuelson, Excited states of individual quantum dots studied by photoluminescence spectroscopy, Applied Physics Letters, v. 69, no. 6, 1996, pp. 749-751), заключающийся в фотовозбуждении центров окраски с помощью засвечивания отдельных «дырок» в нанесенном на образец слое металла. При этом размеры «дырок» делаются столь малыми, что под каждой «дыркой» может находиться не более одного центра окраски. Из засвечиваемой «дырки» исходит и затем собирается фотолюминесценция только одного центра окраски, чем и обеспечивается получение фотолюминесценции отдельных центров окраски. Однако недостатком данного способа является то, что слой металла не позволяет использовать центры окраски между «дырками», а субволновой размер «дырок» не позволяет использовать центры окраски под «дырками» на глубине порядка и больше размера «дырок» вследствие экспоненциального уменьшения электромагнитного поля под «дырками» с глубиной на масштабе порядка размера «дырок». Это значительно снижает число используемых центров окраски, а следовательно, приводит к малой концентрации таких центров.A known method for producing photoluminescence of individual color centers (D. Hessman, P. Castrillo, M.-E. Pistol, C. Pryor, and L. Samuelson, Excited states of individual quantum dots studied by photoluminescence spectroscopy, Applied Physics Letters, v. 69 , no. 6, 1996, pp. 749-751), which consists in the photoexcitation of color centers by illuminating individual “holes” in a metal layer deposited on the sample. In this case, the dimensions of the “holes” are made so small that no more than one color center can be located under each “hole”. From the illuminated “hole”, only one color center is emitted and then photoluminescence is collected, which ensures the photoluminescence of individual color centers. However, the disadvantage of this method is that the metal layer does not allow the use of color centers between the "holes", and the sub-wave size of the "holes" does not allow the use of color centers under the "holes" at a depth of the order and larger than the size of the "holes" due to the exponential decrease in the electromagnetic field under “Holes” with depth on a scale of the order of the size of “holes”. This significantly reduces the number of color centers used, and therefore leads to a low concentration of such centers.

Известен другой способ получения фотолюминесценции отдельных центров окраски (Т. Saiki, K Nishi, and М. Ohtsu, Low Temperature Near-Field Photoluminescence Spectroscopy of InGaAs Single Quantum Dots, Japanese Journal of Applied Physics, v. 37, part 1, no. 3B, 1998, pp. 1638-1642), заключающийся в фотовозбуждении центров окраски с помощью подвижного зонда в виде оптоволокна с диаметром, уменьшающимся к его выходному концу вплоть до субволновой величины, меньшей расстояния между центрами окраски в плоскости, параллельной поверхности образца. При этом достигается фотовозбуждение отдельных центров окраски, а следовательно, и получение фотолюминесценции отдельных центров окраски. Данный способ, в отличие от предыдущего, позволяет путем перемещения зонда вдоль поверхности образца получать фотолюминесценцию отдельных центров окраски, имеющих любые координаты в плоскости, параллельной этой поверхности. Однако недостатком данного способа, как и предыдущего, является то, что субволновой размер выходной апертуры зонда не позволяет фотовозбуждать центры окраски на глубине порядка и больше этого размера, а следовательно, и получать фотолюминесценцию этих центров.Another method is known for producing photoluminescence of individual color centers (T. Saiki, K Nishi, and M. Ohtsu, Low Temperature Near-Field Photoluminescence Spectroscopy of InGaAs Single Quantum Dots, Japanese Journal of Applied Physics, v. 37, part 1, no. 3B , 1998, pp. 1638-1642), which consists in the photoexcitation of color centers using a movable probe in the form of an optical fiber with a diameter decreasing to its output end up to a subwavelength smaller than the distance between the color centers in a plane parallel to the surface of the sample. In this case, photoexcitation of individual color centers is achieved, and therefore, photoluminescence of individual color centers is obtained. This method, unlike the previous one, allows you to obtain the photoluminescence of individual color centers having any coordinates in the plane parallel to this surface by moving the probe along the surface of the sample. However, the disadvantage of this method, as well as the previous one, is that the sub-wave size of the probe’s output aperture does not allow photoexcitation of color centers at a depth of an order of magnitude and larger than this size, and therefore, the photoluminescence of these centers.

В качестве прототипа выбран способ получения фотолюминесценции отдельных центров окраски (P. Siyushev, F. Kaiser, V. Jacques, I. Gerhardt, S. Bischof, H. Fedder, J. Dodson, M. Markham, D. Twitchen, F. Jelezko, and J. Wrachtrup, Monolithic diamond optics for single photon detection, Applied Physics Letters, v. 97, 2010, 241902) путем фокусировки возбуждающего их лазерного пучка с помощью собирающей линзы и перемещения геометрооптической точки фокуса внутри алмазного образца. При этом в фокальную область возбуждающего лазерного пучка (которая вследствие дифракции электромагнитного излучения имеет определенные ненулевые размеры) всегда попадает не более одного центра окраски, так что всегда осуществляется фотовозбуждение не более чем одного центра окраски и, следовательно, получается фотолюминесценция не более, чем одного центра окраски.As a prototype, a method for producing photoluminescence of individual color centers (P. Siyushev, F. Kaiser, V. Jacques, I. Gerhardt, S. Bischof, H. Fedder, J. Dodson, M. Markham, D. Twitchen, F. Jelezko , and J. Wrachtrup, Monolithic diamond optics for single photon detection, Applied Physics Letters, v. 97, 2010, 241902) by focusing the laser beam exciting them using a collecting lens and moving the geometrical optical focal point inside the diamond sample. In this case, the focal region of the exciting laser beam (which, due to the diffraction of electromagnetic radiation has certain nonzero dimensions) always gets no more than one color center, so that photoexcitation of no more than one color center always occurs and, therefore, photoluminescence of no more than one center coloring.

Данный способ, в отличие от двух предыдущих, позволяет получать фотолюминесценцию отдельных центров окраски независимо от их положения в алмазном образце. Однако его недостатком является то, что он обеспечивает фотовозбуждение отдельных центров окраски, а следовательно, и получение фотолюминесценции отдельных центров окраски, лишь если их концентрация N невелика. Конкретно в данном способе концентрация центров окраски не превышает достаточно низкого для твердотельной системы значения 4.4⋅1013 см-3. Это связано с тем, что, как хорошо известно (см., например, М. Борн, Э. Вольф, Основы оптики, Наука, Москва, 1973, гл. 8), обусловленная дифракцией электромагнитного излучения величина объема фокальной области дается формулой νd≈4(R/r)4 λ3, где r и R - измеренные на выходной апертуре собирающей линзы радиус пучка и радиус кривизны его волнового фронта на его краях соответственно, λ - длина волны излучения в веществе, равная длине волны в вакууме λ0, деленной на показатель преломления вещества n. Для возможности фотовозбуждения отдельных центров окраски, а следовательно, и для получения фотолюминесценции отдельных центров окраски наиболее благоприятным является случай, когда эти центры лежат близко к поверхности алмазного образца. При размещении на этих центрах геометрооптической точки фокуса возбуждающего лазерного пучка внутри алмазного образца будет находиться только половина фокальной области этого пучка (νd/2), то есть N не будет превышать 2/νd. Минимальное значение νd и, следовательно, максимальное значение N достигаются в случае предельно сильной фокусировки, когда R/r~1 (как правило, R/r>1). Для алмаза (n≈2.4) и используемого в данном способе удвоенного по частоте излучения Nd:YAG-лазера (λ0=532 нм) получается приведенная выше оценка максимального значения N.This method, in contrast to the two previous ones, allows one to obtain photoluminescence of individual color centers regardless of their position in the diamond sample. However, its disadvantage is that it provides photoexcitation of individual color centers, and, consequently, the photoluminescence of individual color centers, only if their concentration N is low. Specifically, in this method, the concentration of color centers does not exceed a value sufficiently low for a solid-state system 4.4⋅10 13 cm -3 . This is due to the fact that, as is well known (see, for example, M. Born, E. Wolf, Fundamentals of Optics, Nauka, Moscow, 1973, Ch. 8), the volume of the focal region due to the diffraction of electromagnetic radiation is given by the formula ν d ≈4 (R / r) 4 λ 3 , where r and R are the beam radius and the radius of curvature of its wavefront measured at the output aperture of the collecting lens, respectively, λ is the radiation wavelength in the substance equal to the wavelength in vacuum λ 0 divided by the refractive index of the substance n . For the possibility of photoexcitation of individual color centers, and therefore for the photoluminescence of individual color centers, the most favorable case is when these centers lie close to the surface of the diamond sample. When a geo-optical focal point of the exciting laser beam is placed at these centers, only half of the focal region of this beam (ν d / 2) will be inside the diamond sample, i.e., N will not exceed 2 / ν d . The minimum value of ν d and, therefore, the maximum value of N are achieved in the case of extremely strong focusing, when R / r ~ 1 (as a rule, R / r > 1). For diamond ( n ≈ 2.4) and the Nd: YAG laser doubled in frequency (λ 0 = 532 nm) used in this method, the above estimate of the maximum value of N is obtained.

Задачей, на решение которой направлено данное изобретение, является разработка способа получения фотолюминесценции отдельных центров окраски в осажденном из газовой фазы алмазе, который позволяет получать фотолюминесценцию отдельных центров окраски при увеличении концентрации этих центров окраски.The problem to which this invention is directed is to develop a method for producing photoluminescence of individual color centers in a diamond deposited from the gas phase, which allows photoluminescence of individual color centers to be obtained with increasing concentration of these color centers.

Технический результат достигается благодаря тому, что разработанный способ получения фотолюминесценции отдельных центров окраски в осажденном из газовой фазы алмазе так же, как и способ, который является ближайшим аналогом, включает воздействие на алмазный образец внешним лазерным излучением и сбор испускаемого фотовозбуждаемыми внешним лазерным излучением центрами окраски излучения с лицевой поверхности алмазного образца с помощью оптической системы.The technical result is achieved due to the fact that the developed method for producing photoluminescence of individual color centers in a diamond deposited from the gas phase, as well as the method that is the closest analogue, involves irradiating a diamond sample with external laser radiation and collecting emission color centers emitted by photoexcited external laser radiation from the front surface of the diamond sample using an optical system.

Новым в разработанном способе является то, что в процессе изготовления алмазного образца центры окраски помещают в периодическую последовательность чередующихся высоко- и низкодопированных бором слоев с необходимыми при данной длине волны выходного излучения, лежащей в оптическом либо ближнем инфракрасном диапазонах длин волн, числом периодов, толщинами и концентрациями бора в высокодопированных бором и низкодопированных бором слоях в каждом периоде, а затем, используя эффекты брэгговского отражения излучения фотовозбужденных внешним лазерным излучением центров окраски от упомянутой периодической последовательности чередующихся высоко- и низкодопированных бором слоев и полного внутреннего отражения от лицевой поверхности алмазного образца, формируют локализованные у лицевой поверхности алмазного образца волноводные моды фотолюминесценции с одинаковыми величинами волновых векторов, параллельных плоскости лицевой поверхности алмазного образца, после чего содержащееся в них излучение выводят из алмазного образца и фокусируют с помощью оптической системы, основанной на эффекте нарушенного полного внутреннего отражения и состоящей из выполненного из оптического стекла усеченного конуса с круглым основанием, диаметр которого более чем в 15 раз превышает размеры алмазного образца, а угол при основании α подобран таким образом, что направления распространения электромагнитных полей выводимых локализованных мод в нем ортогональны его боковой поверхности, а также окружающего конус конического зеркала с углом при основании 90° - α/2° и собирающей линзы, при этом круглое основание конуса размещают параллельно лицевой поверхности алмазного образца на расстоянии порядка масштаба экспоненциального спадания электромагнитного поля локализованных мод при удалении от лицевой поверхности алмазного образца, а центр круглого основания конуса размещают над центром алмазного образца.New in the developed method is that in the process of manufacturing a diamond sample, color centers are placed in a periodic sequence of alternating layers of high and low doped with boron with the output radiation necessary for a given wavelength, lying in the optical or near infrared wavelength ranges, number of periods, thicknesses and boron concentrations in highly doped with boron and low doped with boron layers in each period, and then using the effects of Bragg reflection of the radiation of photoexcited laser radiation of color centers from the aforementioned periodic sequence of alternating high and low doped boron layers and total internal reflection from the front surface of the diamond sample, form waveguide photoluminescence localized at the front surface of the diamond sample with the same values of wave vectors parallel to the plane of the front surface of the diamond sample, after why the radiation contained in them is removed from the diamond sample and focused using an optical system, about based on the effect of impaired total internal reflection and consisting of a truncated cone made of optical glass with a round base, the diameter of which is more than 15 times the size of the diamond sample, and the angle at the base α is chosen so that the directions of propagation of electromagnetic fields of the localized modes output in orthogonal to its lateral surface, as well as to the conical mirror surrounding the cone, with an angle at the base of 90 ° - α / 2 ° and the collecting lens, while placing the round base of the cone parallel to the front surface of the diamond specimen at a distance of the order of magnitude of the exponential decay of the electromagnetic field localized modes away from the front surface of the diamond specimen, and the center of the round base of the cone is placed over the center of the diamond specimen.

На фиг. 1 представлена схема реализации разработанного способа получения фотолюминесценции отдельных центров окраски в осажденном из газовой фазы алмазе.In FIG. 1 presents a diagram of the implementation of the developed method for producing photoluminescence of individual color centers in diamond deposited from the gas phase.

На фиг. 2 представлен график зависимости квадрата модуля комплексной амплитуды электрического поля |E 0|2 выводимых в окружающее пространство локализованных мод с определенным вертикальным индексом и ТЕ поляризацией (т.е. с электрическим полем, параллельным лицевой поверхности алмазного образца), деленного на его максимальное значение

Figure 00000001
от z.In FIG. 2 shows a graph of the square of the module of the complex amplitude of the electric field | E 0 | 2 localized modes brought into the surrounding space with a certain vertical index and TE polarization (i.e., with an electric field parallel to the front surface of the diamond sample) divided by its maximum value
Figure 00000001
from z .

На фиг. 1 представлена схема реализации разработанного способа получения фотолюминесценции отдельных центров окраски в осажденном из газовой фазы алмазе: 1 - пленка осажденного из газовой фазы алмаза, 2 - алмазная подложка, выращенная при высоких давлении и температуре, 3 - центры окраски, 4 - периодическая последовательность чередующихся высоко- и низкодопированных бором слоев, 5 - держатель алмазного образца с высокоточной системой позиционирования, 6 - усеченный конус с круглым основанием, 7 - коническое зеркало, 8 - собирающая линза для фотолюминесценции центров окраски, 9 - подвижное плоское зеркало для возбуждающего излучения, 10 - подвижная собирающая линза для возбуждающего излучения, 11 - пучок возбуждающего излучения, 12 - фотолюминесценция центров окраски. Стрелками показано направление распространения возбуждающего излучения и фотолюминесценции центров окраски.In FIG. 1 is a diagram of the implementation of the developed method for producing photoluminescence of individual color centers in diamond deposited from the gas phase: 1 - film of diamond deposited from the gas phase, 2 - diamond substrate grown at high pressure and temperature, 3 - color centers, 4 - periodic sequence of alternating high - and low doped boron layers, 5 - a diamond sample holder with a high-precision positioning system, 6 - a truncated cone with a round base, 7 - a conical mirror, 8 - a collecting lens for photoluminescent entsii color centers, 9 - movable flat mirror for excitation radiation 10 - movable lens for collecting the excitation radiation, 11 - beam of exciting radiation 12 - Photoluminescence of color centers. The arrows indicate the direction of propagation of the exciting radiation and the photoluminescence of the color centers.

Способ получения фотолюминесценции отдельных центров окраски в осажденном из газовой фазы алмазе реализуют следующим образом.A method for producing photoluminescence of individual color centers in a diamond deposited from a gas phase is implemented as follows.

При осаждении из газовой фазы алмазной пленки 1 на подложке 2 центры окраски 3 в алмазной пленке 1 помещают в периодическую последовательность чередующихся высоко- и низкодопированных бором слоев 4. Готовый алмазный образец с помощью держателя алмазного образца с высокоточной системой позиционирования 5 устанавливают на определенном расстоянии от круглого основания усеченного конуса 6 из оптического стекла так, чтобы лицевая поверхность алмазного образца была параллельна круглому основания усеченного конуса 6, а центры алмазного образца и круглого основания усеченного конуса 6 располагались на одной вертикальной линии. Усеченный конус 6 с круглым основанием окружают коническим зеркалом 7. Над коническим зеркалом 7 размещают собирающую линзу 8. Пучок возбуждающего излучения 11 с помощью подвижного плоского зеркала 9 и подвижной собирающей линзы 10 направляют на алмазный образец и фокусируют так, чтобы геометрооптическая точка фокуса находилась внутри алмазной пленки 1.When the diamond film 1 is deposited from the gas phase on the substrate 2, the color centers 3 in the diamond film 1 are placed in a periodic sequence of alternating layers of high and low doped with boron 4. The finished diamond sample is installed using a diamond sample holder with a high-precision positioning system 5 at a certain distance from the round the base of the truncated cone 6 of optical glass so that the front surface of the diamond sample was parallel to the circular base of the truncated cone 6, and the centers of the diamond sample and the circular base of the truncated cone 6 located on the same vertical line. A truncated cone 6 with a round base is surrounded by a conical mirror 7. A collecting lens 8 is placed above the conical mirror 7. A beam of exciting radiation 11 is directed onto a diamond sample using a movable flat mirror 9 and a movable collecting lens 10 so that the geo-optical focal point is inside the diamond films 1.

Вследствие наличия в осажденной из газовой фазы алмазной пленке 1 периодической последовательности чередующихся высоко- и низкодопированных бором слоев 4 (см. описание создания подобных последовательностей в работах A. Fiori, J. Bousquet, D. Eon, F.

Figure 00000002
, E. Bellet-Amalric, and E. Bustarret, Boron-doped superlattices and Bragg mirrors in diamond, Applied Physics Letters, 105, no. 8, 2014, 081109; V.A. Kukushkin, M.A. Lobaev, D.B. Radischev, S.A. Bogdanov, M.N. Drozdov, V.A. Isaev, A.L. Vikharev, and A.M. Gorbachev, Bragg superlattices formed in growing chemically vapor deposited diamond, Journal of Applied Physics, v. 120, no. 22, 2016, 224901) центры окраски 3 излучают не только фотоны, перемещающиеся по всему алмазному образцу и либо поглощающиеся в нем, либо выходящие в окружающее пространство через его боковые грани (электромагнитные поля которых описываются нелокализованными модами), но и фотоны, локализованные вблизи лицевой поверхности алмазного образца и свободно перемещающиеся только вдоль этой поверхности. Электромагнитные поля этих фотонов описываются локализованными вблизи лицевой поверхности алмазного образца модами, вертикальные индексы которых могут принимать лишь небольшое число значений вследствие сравнимости (или малости) расстояния между лицевой поверхностью алмазного образца и периодической последовательностью чередующихся высоко- и низкодопированных бором слоев 4 по сравнению с длиной волны этих фотонов. Волновые векторы этих мод параллельны плоскости лицевой поверхности алмазного образца и имеют в этой плоскости произвольное направление, а их величины при фиксированном вертикальном индексе одинаковы и определяются этим вертикальным индексом и частотой излучения центров окраски 3. Электромагнитное поле этих мод спадает при удалении от лицевой поверхности алмазного образца как в воздухе, так и в алмазном образце. Локализация этих мод у лицевой поверхности алмазного образца обусловлена волноводным эффектом, т.е., с одной стороны, их полным внутренним отражением от границы алмаза с воздухом на лицевой поверхности алмазного образца и, с другой стороны, их отражением от периодической последовательности чередующихся высоко- и низкодопированных бором слоев 4.Due to the presence of a periodic sequence of alternating high and low doped boron layers 4 in the diamond film 1 deposited from the gas phase (see the description of the creation of such sequences in the works of A. Fiori, J. Bousquet, D. Eon, F.
Figure 00000002
, E. Bellet-Amalric, and E. Bustarret, Boron-doped superlattices and Bragg mirrors in diamond, Applied Physics Letters, 105, no. 8, 2014, 081109; VA Kukushkin, MA Lobaev, DB Radischev, SA Bogdanov, MN Drozdov, VA Isaev, AL Vikharev, and AM Gorbachev, Bragg superlattices formed in growing chemically vapor deposited diamond, Journal of Applied Physics, v. 120, no. 22, 2016, 224901) color centers 3 emit not only photons moving throughout the diamond sample and either absorbed in it or leaving the surrounding space through its side faces (whose electromagnetic fields are described by non-localized modes), but also photons localized near the front the surface of the diamond sample and freely moving only along this surface. The electromagnetic fields of these photons are described by modes localized near the front surface of the diamond sample, the vertical indices of which can take only a small number of values due to the comparability (or smallness) of the distance between the front surface of the diamond sample and the periodic sequence of alternating high and low doped boron layers 4 compared to the wavelength these photons. The wave vectors of these modes are parallel to the plane of the front surface of the diamond sample and have an arbitrary direction in this plane, and their values are the same for a fixed vertical index and are determined by this vertical index and the frequency of emission of color centers 3. The electromagnetic field of these modes decreases with distance from the front surface of the diamond sample both in air and in a diamond sample. The localization of these modes at the front surface of the diamond sample is due to the waveguide effect, i.e., on the one hand, their total internal reflection from the boundary of the diamond with air on the front surface of the diamond sample and, on the other hand, their reflection from the periodic sequence of alternating high- and layers of low doped boron 4.

Последнее связано с тем, что колебания в переменном электрическом поле свободных носителей заряда («дырок») в высокодопированных слоях приводят к отличию их поляризации (а следовательно, и диэлектрической проницаемости) от поляризации (а следовательно, и диэлектрической проницаемости) низкодопированных слоев. В результате диэлектрическая проницаемость алмазного образца оказывается периодически меняющейся в пространстве. Хорошо известно (например, О. Звелто Принципы лазеров, Мир, Москва, 1990, гл. 4), что при определенном соотношении между длиной волны излучения, углом его падения на периодическую последовательность чередующихся слоев с различными диэлектрическими проницаемостями и толщинами этих слоев (соотношении Брэгга) излучение эффективно отражается от такой периодической последовательности слоев даже в случае небольшой разницы диэлектрических проницаемостей этих слоев при достаточно большом их числе. Данный эффект обусловлен когерентным сложением (т.е. конструктивной интерференцией) волн, отраженных от последовательных границ слоев.The latter is due to the fact that vibrations in an alternating electric field of free charge carriers (“holes”) in highly doped layers lead to a difference in their polarization (and, consequently, dielectric permittivity) from the polarization (and, therefore, permittivity) of low doped layers. As a result, the dielectric constant of a diamond sample is periodically changing in space. It is well known (for example, O. Zvelto Principles of Lasers, Mir, Moscow, 1990, Ch. 4) that, for a certain relationship between the wavelength of the radiation, the angle of its incidence on the periodic sequence of alternating layers with different permittivities and thicknesses of these layers (Bragg ratio ) the radiation is effectively reflected from such a periodic sequence of layers even in the case of a small difference in the permittivities of these layers with a sufficiently large number of them. This effect is due to the coherent addition (i.e., constructive interference) of waves reflected from successive layer boundaries.

Локализованные у лицевой поверхности алмазного образца моды частично проникают в воздух, где они экспоненциально затухают при удалении от лицевой поверхности алмазного образца вследствие того, что показатель преломления воздуха меньше, чем показатель преломления алмаза. Для реализации способа круглое основание усеченного конуса 6 размещают параллельно лицевой поверхности алмазного образца на расстоянии порядка масштаба экспоненциального спадания электромагнитного поля локализованных мод при удалении от лицевой поверхности алмазного образца. Поскольку лицевая поверхность алмазного образца отделена от круглого основания усеченного конуса 6 расстоянием порядка масштаба экспоненциального спадания электромагнитного поля локализованных мод при удалении от лицевой поверхности алмазного образца, то электромагнитные поля этих мод, минуя тонкий воздушный зазор между лицевой поверхностью алмазного образца и круглым основанием усеченного конуса 6, попадают в усеченный конус 6. Вследствие того, что показатель преломления усеченного конуса 6 больше показателя преломления воздуха, в усеченном конусе 6 электромагнитные поля этих мод перестают затухать при удалении от лицевой поверхности алмазного образца и распространяются в усеченном конусе 6 без затухания под определенным углом к плоскости его основания, задаваемым величиной волнового вектора локализованных мод и показателем преломления оптического стекла, из которого изготовлен усеченный конус 6.The modes localized at the front surface of the diamond sample partially penetrate into the air, where they decay exponentially with distance from the front surface of the diamond sample due to the fact that the refractive index of air is less than the refractive index of diamond. To implement the method, the round base of the truncated cone 6 is placed parallel to the front surface of the diamond sample at a distance of the order of the scale of the exponential decay of the electromagnetic field of the localized modes when moving away from the front surface of the diamond sample. Since the front surface of the diamond sample is separated from the circular base of the truncated cone 6 by a distance of the order of the scale of the exponential decay of the electromagnetic field of the localized modes when moving away from the front surface of the diamond sample, the electromagnetic fields of these modes bypassing the thin air gap between the front surface of the diamond sample and the round base of the truncated cone 6 , fall into the truncated cone 6. Due to the fact that the refractive index of the truncated cone 6 is greater than the refractive index of the air, truncated cone 6, the electromagnetic fields of these modes cease to attenuate when moving away from the front surface of the diamond sample and propagate in the truncated cone 6 without attenuation at a certain angle to the plane of its base, specified by the magnitude of the wave vector of localized modes and the refractive index of the optical glass from which the truncated cone 6 is made .

Угол α при основании усеченного конуса 6 подбирают таким образом, что направления распространения электромагнитных полей локализованных мод с определенным вертикальным индексом в нем ортогональны его боковой поверхности. В результате эти электромагнитные поля выходят из усеченного конуса 6 в окружающее пространство, испытывая лишь малое отражение на его боковой поверхности. В то же время направления распространения электромагнитных полей локализованных мод с другими вертикальными индексами в усеченном конусе 6 оказываются неортогональными его боковой поверхности и поэтому эти поля испытывают на этой поверхности либо повышенное отражение, либо полное внутреннее отражение, т.е. их выход в окружающее пространство подавляется. При этом, поскольку диаметр круглого основания усеченного конуса 6 значительно (более чем в 15 раз) превышает размеры алмазного образца, а центр круглого основания усеченного конуса 6 находится над центром алмазного образца, то сказанное справедливо для излучения любого из центров окраски 3 независимо от его положения в алмазном образце.The angle α at the base of the truncated cone 6 is selected in such a way that the propagation directions of the electromagnetic fields of localized modes with a certain vertical index in it are orthogonal to its side surface. As a result, these electromagnetic fields exit the truncated cone 6 into the surrounding space, experiencing only a small reflection on its side surface. At the same time, the directions of propagation of the electromagnetic fields of localized modes with other vertical indices in the truncated cone 6 turn out to be non-orthogonal to its side surface and therefore these fields experience either increased reflection or total internal reflection on this surface, i.e. their exit into the environment is suppressed. Moreover, since the diameter of the round base of the truncated cone 6 is significantly (more than 15 times) larger than the size of the diamond sample, and the center of the round base of the truncated cone 6 is located above the center of the diamond sample, the above is true for the emission of any of the color centers 3 regardless of its position in a diamond sample.

Данный метод вывода излучения из среды с показателем преломления, большим показателя преломления воздуха, в воздух называется методом нарушенного полного внутреннего отражения (см., например, S. Zhu, A. W. Yu, D. Hawley, and R. Roy, Frustrated total internal reflection: A demonstration and review, American Journal of Physics, v. 54, 1986, pp. 601-606). Его эффективное использование для вывода из алмазного образца излучения центров окраски 3 возможно благодаря тому, что число вертикальных индексов локализованных мод, формируемых волноводом, образованным лицевой поверхностью алмазного образца и периодической последовательностью чередующихся высоко- и низкодопированных бором слоев 4, мало. Вследствие этого значительная часть излучения центров окраски 3 сосредотачивается в локализованных модах с определенным вертикальным индексом, которые фактически только и выводятся в окружающее пространство, как было описано выше. Если бы число вертикальных индексов локализованных мод было велико, то доля фотолюминесценции центров окраски 3, сосредоточенная в локализованных модах с определенным вертикальным индексом (которые фактически только и выводятся в окружающее пространство, см. выше), была бы мала, а полная эффективность вывода фотолюминесценции центров окраски из алмазного образца, следовательно, низка.This method of extracting radiation from a medium with a refractive index greater than the refractive index of air into the air is called the method of impaired total internal reflection (see, for example, S. Zhu, AW Yu, D. Hawley, and R. Roy, Frustrated total internal reflection: A demonstration and review, American Journal of Physics, v. 54, 1986, pp. 601-606). Its effective use for deriving the emission of color centers 3 from a diamond sample is possible due to the small number of vertical indexes of localized modes formed by the waveguide formed by the front surface of the diamond sample and a periodic sequence of alternating high and low doped boron layers 4. As a result, a significant part of the emission of the color centers 3 is concentrated in localized modes with a certain vertical index, which are actually only output into the surrounding space, as described above. If the number of vertical indices of localized modes were large, then the fraction of the photoluminescence of color centers 3 concentrated in localized modes with a certain vertical index (which are actually only brought into the surrounding space, see above) would be small, and the total efficiency of the output of the photoluminescence of the centers The color of the diamond sample is therefore low.

В результате отражения от конического зеркала 7 с углом при основании 90°-α/2° выходящая из усеченного конуса 6 фотолюминесценция центров окраски 3 преобразуется в полый цилиндрический пучок параллельных лучей.As a result of reflection from a conical mirror 7 with an angle of 90 ° -α / 2 ° at the base, the photoluminescence of the color centers 3 emerging from the truncated cone 6 is converted into a hollow cylindrical beam of parallel rays.

Собирающая линза 8, размещенная над коническим зеркалом 7, собирает эти лучи в своем фокусе.A collecting lens 8, placed above the conical mirror 7, collects these rays in its focus.

Пучок возбуждающего излучения 11 с помощью подвижного плоского зеркала 9 направляется на желаемый участок поверхности алмазного образца, а подвижная собирающая линза 10 фокусирует его так, что геометрооптическая точка его фокуса находится на желаемой глубине в алмазном образце. Это позволяет фотовозбуждать любой центр окраски в алмазном образце.The beam of exciting radiation 11 is directed using a movable flat mirror 9 to a desired surface area of the diamond sample, and a movable collecting lens 10 focuses it so that the geo-optical point of its focus is at the desired depth in the diamond sample. This allows photoexcitation of any color center in a diamond sample.

Поскольку, согласно сказанному выше, из алмазного образца выводится фотолюминесценция центров окраски 3, сосредоточенная лишь в локализованных модах с определенным вертикальным индексом, то центры окраски 3 с координатами z (ось z направлена от поверхности вглубь алмазного образца, фиг. 1) вблизи минимумов квадратов модулей комплексных амплитуд электрических полей этих мод (т.е. внутри так называемых «темных» слоев) практически не дают выходного излучения, т.е. могут не рассматриваться. Напротив, центры окраски с координатами z вблизи максимумов квадратов модулей комплексных амплитуд электрических полей этих мод (т.е. внутри так называемых «светлых» слоев) дают выходное излучение, мощность которого достаточна для его регистрации и дальнейшего использования. Поэтому фокальный объем возбуждающего излучения νd разделяется на «темные» и «светлые» слои и его эффективная (т.е. определяемая совокупным объемом расположенных в нем «светлых» слоев) величина для получения описанным выше методом нарушенного полного внутреннего отражения выходной фотолюминесценции центров окраски уменьшается. Соответственно, предельная величина концентрации центров окраски, при превышении которой получение фотолюминесценции отдельных центров окраски становится невозможным, увеличивается по сравнению с предельной величиной концентрации центров окраски в способе-прототипе 2/νd. Таким образом, предлагаемый способ получения фотолюминесценции отдельных центров окраски в осажденном из газовой фазы алмазе позволяет увеличить по сравнению со способом-прототипом их предельную концентрацию, до превышения которой возможно получение фотолюминесценции отдельных центров окраски.Since, according to the above, the photoluminescence of color centers 3, concentrated only in localized modes with a certain vertical index, is derived from the diamond sample, the color centers 3 with z coordinates (the z axis is directed deep into the diamond sample from the surface, Fig. 1) near the minimum squares of the modules complex amplitudes of the electric fields of these modes (ie, inside the so-called “dark” layers) practically do not produce output radiation, i.e. may not be considered. On the contrary, color centers with z coordinates near the maxima of the squares of the moduli of the complex amplitudes of the electric fields of these modes (that is, inside the so-called “bright” layers) produce output radiation whose power is sufficient for its registration and further use. Therefore, the focal volume of the exciting radiation ν d is divided into “dark” and “light” layers and its effective (that is, determined by the total volume of “bright” layers located in it) value for obtaining the output photoluminescence of color centers described above by the method of disturbed total internal reflection decreases. Accordingly, the limit value of the concentration of color centers, beyond which obtaining photoluminescence of individual color centers becomes impossible, increases compared with the limit value of the concentration of color centers in the prototype method 2 / ν d . Thus, the proposed method for producing photoluminescence of individual color centers in diamond deposited from the gas phase allows us to increase their maximum concentration compared to the prototype method, to exceed which it is possible to obtain photoluminescence of individual color centers.

В конкретной реализации способа получения фотолюминесценции отдельных центров окраски в осажденном из газовой фазы алмазе в процессе роста алмазного образца периодическую последовательность чередующихся высоко- и низкодопированных бором слоев формировали непосредственно у его лицевой поверхности, так что лежащий на поверхности первый слой этой последовательности являлся высокодопированным бором слоем. Число периодов этой последовательности составляло 50, каждый из них состоял из высокодопированного бором слоя с толщиной 78 нм и концентрацией атомов бора 4⋅1020 см-3 и низкодопированного бором слоя с толщиной 75 нм и концентрацией атомов бора 5⋅1018 см-3. Центры окраски являлись NV-центрами с вакуумной длиной волны фотолюминесценции 638 нм. В оптической системе для вывода их фотолюминесценции использовали усеченный конус с круглым основанием из оптического стекла с показателем преломления 2 и углом при основании α=32°, размещенный на расстоянии 100 нм от лицевой поверхности алмазного образца, и окружающее усеченный конус с круглым основанием коническое зеркало с углом при основании 90°-α/2=74°. В качестве возбуждающего излучения использовали удвоенное по частоте (вакуумная длина волны 532 нм) излучение Nd:YAG-лазера.In a specific implementation of the method for producing photoluminescence of individual color centers in a diamond deposited from the gas phase during the growth of a diamond sample, a periodic sequence of alternating high and low doped boron layers was formed directly on its front surface, so that the first layer of this sequence lying on the surface was a highly doped boron layer. The number of periods of this sequence was 50, each of them consisted of a highly doped boron layer with a thickness of 78 nm and a concentration of boron atoms of 4⋅10 20 cm -3 and a low doped with boron layer with a thickness of 75 nm and a concentration of boron atoms of 5⋅10 18 cm -3 . The color centers were NV centers with a vacuum photoluminescence wavelength of 638 nm. In the optical system, a truncated cone with a round base of optical glass with a refractive index of 2 and an angle at the base of α = 32 °, located at a distance of 100 nm from the front surface of the diamond sample, and a conical mirror surrounding a truncated cone with a round base, were used to derive their photoluminescence. angle at the base of 90 ° -α / 2 = 74 °. Doubled in frequency (vacuum wavelength of 532 nm) radiation from an Nd: YAG laser was used as exciting radiation.

Из графика на фиг. 2 видно, что при определении «светлых» слоев как слоев, в которых квадраты модулей комплексных амплитуд электрических полей выводимых в окружающее пространство локализованных мод с определенным вертикальным индексом не меньше 50% от их максимального значения, достигаемого на малой глубине z=20 нм, и фокусировке пучка возбуждающего излучения так, чтобы его фокальная перетяжка располагалась на этой глубине, эффективная (для получения описанным выше методом нарушенного полного внутреннего отражения выходной фотолюминесценции NV центров) величина объема находящейся в алмазном образце фокальной области возбуждающего лазерного пучка уменьшилась по сравнению с νd/2 в 2.2 раза при предельно сильной фокусировке (когда R/r ~ l) и в 2.9 раза при умеренной фокусировке (когда R/r=1.8). При дальнейшем ослаблении фокусировки (т.е. увеличении R/r) кратность этого уменьшения росла пропорционально (R/r)2. Соответственно, во столько же раз увеличилась максимальная концентрация NV-центров, при превышении которой получение фотолюминесценции отдельных NV центров становится невозможным. Например, при предельно сильной фокусировке (когда R/r ~ 1) она повысилась в 2.2 раза по сравнению с оценкой 2/νd=4.4⋅1013 см-3, приведенной в способе-прототипе, т.е. достигла почти 1014 см-3. При этом доля выводимой из алмазного образца фотолюминесценции NV-центра, находящегося на глубине z=20 нм (на которой расположена плоскость фокальной перетяжки возбуждающего лазерного пучка), превысила 3%, что является вполне приемлемым для приложений.From the graph in FIG. 2 it can be seen that when defining “bright” layers as layers in which the squares of the moduli of the complex amplitudes of the electric fields displayed in the surrounding space of localized modes with a certain vertical index are not less than 50% of their maximum value, reached at a shallow depth z = 20 nm, and focusing the exciting radiation beam so that its focal constriction is located at this depth is effective (to obtain the output photoluminescence of the NV centers described above by the method of disturbed total internal reflection) Jicin volume located in the diamond sample the focal region of the exciting laser beam is decreased compared with ν d / 2 to 2.2 times at extremely strong focusing (where R / r ~ l) and 2.9 times at moderate focusing (where R / r = 1.8). With further weakening of the focus (i.e., an increase in R / r ), the multiplicity of this decrease increased in proportion to ( R / r ) 2 . Correspondingly, the maximum concentration of NV centers increased by the same amount, exceeding which it becomes impossible to obtain the photoluminescence of individual NV centers. For example, with extremely strong focusing (when R / r ~ 1), it increased 2.2 times in comparison with the estimate 2 / ν d = 4.4⋅10 13 cm -3 given in the prototype method, i.e. reached almost 10 14 cm -3 . In this case, the fraction of the photoluminescence of the NV center extracted from the diamond sample at a depth of z = 20 nm (on which the plane of the focal waist of the exciting laser beam is located) exceeded 3%, which is quite acceptable for applications.

Таким образом, разработанный способ получения фотолюминесценции отдельных центров окраски в осажденном из газовой фазы алмазе позволяет получать фотолюминесценцию отдельных центров окраски при увеличении концентрации этих центров окраски.Thus, the developed method for producing photoluminescence of individual color centers in diamond precipitated from the gas phase allows the photoluminescence of individual color centers to be obtained with an increase in the concentration of these color centers.

Claims (1)

Способ получения фотолюминесценции отдельных центров окраски в осажденном из газовой фазы алмазе, включающий воздействие на алмазный образец внешним лазерным излучением и сбор испускаемого фотовозбуждаемыми внешним лазерным излучением центрами окраски излучения с лицевой поверхности алмазного образца с помощью оптической системы, отличающийся тем, что в процессе изготовления алмазного образца центры окраски помещают в периодическую последовательность чередующихся высоко- и низкодопированных бором слоев с необходимыми при данной длине волны выходного излучения, лежащей в оптическом либо ближнем инфракрасном диапазонах длин волн, числом периодов, толщинами и концентрациями бора в высокодопированных бором и низкодопированных бором слоях в каждом периоде, а затем, используя эффекты брэгговского отражения излучения фотовозбужденных внешним лазерным излучением центров окраски от упомянутой периодической последовательности чередующихся высоко- и низкодопированных бором слоев и полного внутреннего отражения от лицевой поверхности алмазного образца, формируют локализованные у лицевой поверхности алмазного образца волноводные моды фотолюминесценции с одинаковыми величинами волновых векторов, параллельных плоскости лицевой поверхности алмазного образца, после чего содержащееся в них излучение выводят из алмазного образца и фокусируют с помощью оптической системы, основанной на эффекте нарушенного полного внутреннего отражения и состоящей из выполненного из оптического стекла усеченного конуса с круглым основанием, диаметр которого более чем в 15 раз превышает размеры алмазного образца, а угол при основании α подобран таким образом, что направления распространения электромагнитных полей выводимых локализованных мод в нем ортогональны его боковой поверхности, а также окружающего конус конического зеркала с углом при основании 90°-α/2° и собирающей линзы, при этом круглое основание конуса размещают параллельно лицевой поверхности алмазного образца на расстоянии порядка масштаба экспоненциального спадания электромагнитного поля локализованных мод при удалении от лицевой поверхности алмазного образца, а центр круглого основания конуса размещают над центром алмазного образца.A method for producing photoluminescence of individual color centers in a diamond deposited from a gas phase, comprising irradiating a diamond sample with external laser radiation and collecting emission color centers emitted by photoexcited external laser radiation from the front surface of the diamond sample using an optical system, characterized in that during the manufacturing of the diamond sample color centers are placed in a periodic sequence of alternating layers of high and low doped with boron with the necessary for this the output radiation wavelength lying in the optical or near infrared wavelength ranges, the number of periods, thicknesses and concentrations of boron in the layers highly doped with boron and low doped with boron in each period, and then using the effects of Bragg reflection of the radiation of photo-excited color centers from the above-mentioned periodic sequences of alternating layers of high and low doped with boron and total internal reflection from the front surface of the diamond sample form waveguide photoluminescence modes near the front surface of the diamond sample that have the same values of wave vectors parallel to the plane of the front surface of the diamond sample, after which the radiation contained in them is removed from the diamond sample and focused using an optical system based on the effect of impaired total internal reflection and consisting of of truncated optical glass with a round base, the diameter of which is more than 15 times the size of the diamond sample, and the goal at the base α is chosen in such a way that the directions of propagation of the electromagnetic fields of the localized modes in it are orthogonal to its side surface, as well as to the surrounding cone of the conical mirror with an angle of 90 ° -α / 2 ° at the base and the collecting lens, while the round base of the cone is placed parallel to the front surface of the diamond sample at a distance of the order of the scale of the exponential decay of the electromagnetic field of the localized modes with distance from the front surface of the diamond sample, and the center of the circular Hovhan cone placed over the center of the diamond specimen.
RU2017114309A 2017-04-24 2017-04-24 Method of producing photoluminescence of individual color centers in vapor-deposited diamond RU2655026C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017114309A RU2655026C1 (en) 2017-04-24 2017-04-24 Method of producing photoluminescence of individual color centers in vapor-deposited diamond

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017114309A RU2655026C1 (en) 2017-04-24 2017-04-24 Method of producing photoluminescence of individual color centers in vapor-deposited diamond

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2655026C1 true RU2655026C1 (en) 2018-05-23

Family

ID=62202415

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017114309A RU2655026C1 (en) 2017-04-24 2017-04-24 Method of producing photoluminescence of individual color centers in vapor-deposited diamond

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2655026C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114894339A (en) * 2022-07-13 2022-08-12 之江实验室 All-optical quantum temperature measuring device and method based on solid color center spinning

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2382122C2 (en) * 2003-12-12 2010-02-20 Элемент Сикс Лимитед Method of embedding mark into diamond, obtained through chemical deposition
WO2016140952A1 (en) * 2015-03-02 2016-09-09 Taaneh, Inc. Authenticated systems employing fluorescent diamond particles

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2382122C2 (en) * 2003-12-12 2010-02-20 Элемент Сикс Лимитед Method of embedding mark into diamond, obtained through chemical deposition
WO2016140952A1 (en) * 2015-03-02 2016-09-09 Taaneh, Inc. Authenticated systems employing fluorescent diamond particles

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
P. Siyushev и др. "Monolithic diamond optics for single photon detection", APPLIED PHYSICS LETTERS, т. 97, 2010 г., стр. 241902. *
P. Siyushev и др. "Monolithic diamond optics for single photon detection", APPLIED PHYSICS LETTERS, т. 97, 2010 г., стр. 241902. V.A. Kukushkin и др. "Bragg superlattices formed in growing chemically vapor deposited diamond" JOURNAL OF APPLIED PHYSICS, т. 120, No 22, 2016 г., стр. 224901. *
V.A. Kukushkin и др. "Bragg superlattices formed in growing chemically vapor deposited diamond" JOURNAL OF APPLIED PHYSICS, т. 120, No 22, 2016 г., стр. 224901. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114894339A (en) * 2022-07-13 2022-08-12 之江实验室 All-optical quantum temperature measuring device and method based on solid color center spinning
CN114894339B (en) * 2022-07-13 2022-11-08 之江实验室 All-optical quantum temperature measuring device and method based on solid color center spinning

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Jamali et al. Microscopic diamond solid-immersion-lenses fabricated around single defect centers by focused ion beam milling
Axelrod Evanescent excitation and emission in fluorescence microscopy
EP1287337B1 (en) Method and apparatus for surface plasmon microscopy
US7888663B2 (en) Plasmonic structure lens and its application for online inspection
Adams et al. Plasmonic superlens imaging enhanced by incoherent active convolved illumination
RU2655026C1 (en) Method of producing photoluminescence of individual color centers in vapor-deposited diamond
Shi et al. Multiplane illumination enabled by Fourier-transform metasurfaces for high-speed light-sheet microscopy
Laverdant et al. Leakage interferences applied to surface plasmon analysis
Asamoah et al. Polarization dependent beaming properties of a plasmonic lattice laser
Bunkin et al. Phase states of water near the surface of a polymer membrane. Phase microscopy and luminescence spectroscopy experiments
RU2643694C1 (en) Method of emitting electromagnetic radiation of colour centers from diamond deposited from gas phase
Sharma et al. Axial resolution in the fibre‐optical confocal microscope
Robinson et al. Surface-enhanced Raman spectroscopy scattering from gold-coated ceramic nanopore substrates: effect of nanopore size
Danilov Asymptotic methods for calculating diffractive optical elements in the electromagnetic theory framework
Martinez-Marrades et al. Characterization of plasmonic nanoantennas by holographic microscopy and scanning near-field microscopy
Axelrod et al. Emission of fluorescence at an interface
RU2697435C1 (en) Photoexcited laser integrated optical sensor
Kukushkin Bragg superlattice for obtaining individual photoluminescence of diamond color centers in dense 3D ensembles
Davis et al. Spectral self-interference microscopy for low-signal nanoscale axial imaging
Yaremchuk et al. Sensors element on base of the relief Au-coated GaAs grating
Tverdokhleb et al. Measurement of energy spectra of small-angle scattering and distribution of optical microinhomogeneities in laser ceramics
Christinck et al. Comparison of back focal plane imaging of nitrogen vacancy centers in nanodiamond and core-shell CdSe/CdS quantum dots
Gruzevich et al. Active pulse underwater vision system
Fitio et al. Diffraction of Gaussian laser beam with finite crosssection on a gtaing using RCWA
Egorov Influence of light scattering by 3D-irregularities on the characteristics of the integrated optical devices using for optical signal processing.