ИСТИНА

Центры окраски в алмазе привлекают значительный интерес в связи с возможностью их использования в квантово-оптических устройствах различного типа, благодаря уникальному сочетанию чувствительности, возможности реализации нанометрового пространственного разрешения, возможности использования при комнатных температурах, стабильностью люминесцентных характеристик и других уникальных характеристиках. В данном проекте предлагается проведение исследований, направленных на изучение фундаментальных механизмов, определяющих формирование и свойства центров окраски в новой разновидности алмазных материала, представляющего собой игло-подобные кристаллиты с нанометровым поперечным сечением. Предлагаемая программа исследований включает экспериментальные исследования, направленные на изучение механизмов формирования таких кристаллитов и создание в них центров окраски посредством управляемого введение различных примесей в ходе их роста методом химического газофазного осаждения. Задачами проекта также являются изучение структурных и оптических характеристик созданных центров и разработка принципов их использования в качестве элементов квантово-оптических устройств.

Color centers in diamond attract considerable interest in connection with the possibility of their use in quantum-optical devices of various types, due to a unique combination of sensitivity, the possibilities of realizing nanometer spatial resolution, the possibility of using in room currents, the stability of luminescent characteristics and other unique characteristics. In this project it is proposed to carry out research related to the study of the fundamental mechanisms that determine the images and properties of the centers. The proposed research program includes experimental studies, including when they are exposed to chemical gas-phase deposition. The tasks of the project are also the study of the structural and optical characteristics of the centers created and the development of their use as elements of quantum-optical devices.

В результате выполнения проекта будут получены новые знания о процессах формирования алмазных материалов (и игло-подобных алмазных кристаллитов, в частности), центров окраски в них (обусловленных примесями азота, кремния, никеля, хрома), а также их структурных и оптических характеристик. На основе обобщения экспериментальных данных будут выработаны модели и определены механизмы соответствующих явлений и процессов. Будут получены и всесторонне исследованы образцы алмазных игло-подобных кристаллитов, содержащих центры окраски различного типа. Будет создан новый измерительный стенд для проведения исследований ОЭС. Будут разработаны новые экспериментальные методики, обеспечивающие получение алмазных кристаллитов и центров окраски в них с заданными характеристиками. Будут разработаны, созданы и испытаны прототипы устройств на основе алмазных игло-подобных кристаллитов с центрами окраски.

Коллектив заявителей имеет значительный научный и технические заделы по предлагаемому проекту.В ходе ранее проведенных исследований была разработана оригинальная методика и созданы экспериментальные установки для синтеза алмазных поликристаллических пленок (а также других углеродных материалов) с помощью CVD метода, использующего активацию газовой среды разрядом постоянного тока. Несмотря на то, что алмазные пленки, создаваемые данной методикой оказываются на макроскопическом уровне достаточно дефектными и могут содержать примеси металла, используемого для изготовления электродов (Мо), однако на микроскопическом уровне получаемые с ее помощью алмазные кристаллиты имеют высокую степень чистоты и кристаллографической упорядоченности. Это обстоятельство было продемонстрировано экспериментально с использованием разработанной методики селективного окисления, позволяющей отделять высокоупорядоченные алмазные кристаллиты от пленок, содержащих разупорядоченный углерод и наноалмаз с высоким уровнем дефектности. Также разработаны методы и созданы экспериментальные установки для прецизионного манипулирования микрообъектами: перемещением в пространстве, измерение электрических и оптических характеристик индивидуальных алмазных игл, соединение алмазных игл с металлическими основаниями (сталь, медь и т.п.), с оптическими волокнами и др. Проведенные структурные исследования свидетельствуют о монокристалличности игло-подобных алмазов, получаемых разработанным методом. Заявителями по данному проекту были разработаны прототипы зондов для атомно-силовой микроскопии и инденторов на основе полученных алмазных кристаллитов.