Синтез минералов Том 1 - Хаджи В.Е.
Скачать (прямая ссылка):
Как видно из табл. 24, впервые в синтетических алмазах под действием высоких температур наблюдалось образование центров S2, S3, H4 характерных для природных алмазов с В1-ОАЦ. Также зафиксировано образование SI-ЯЗ- и МЗ-центров при нагреве синтетических алмазов. Отжиг безазотных природных кристаллов алмаза (концентрация азота Cjv^5- IO23 м-3) при тех же параметрах обработки не приводит к образованию центров свечения.
Необходимо отметить, что почти все обнаруженные центры ФЛ являются производными от основных примесных дефектов (Л, Si, С), возникающих при взаимодействии последних с радиационными или дислокационными дефектами. Следовательно, по центрам свечения можно судить о трансформациях н возникновении в алмазах основных оптически активных центрах свечения (ОАЦ) после термообработки.
Модели А- н С-центров обсуждались выше. Относительно Bl-центров исследователи согласны только в вопросе участия азота при их образовании. По одной гипотезе ?l-ОАЦ являются петлевыми дислокациями в плоскости (111), «стабилизированными» трехвалентными атомами азота, по другой предполагается, что ?l-центр состоит из четырех атомов азота. Исследования эффектов диффузионного рассеяния рентгеновских лучей алмазами «чистого» типа III свидетельствуют о том, что ?l-ОАЦ представляют собой сферические образования диаметром ^8-Ю-9 м.
Анализируя данные табл. 24 и 25, следует отметить наибольшие разногласия в интерпретации центров #4 и неубедительность 430 Таблица 24
Центры фотолюминесценции кристаллов синтетического алмаза
Номер к рис-тзлла Температура обработки. Г, к Длительность обработки, IO1 с Центры ФЛ
і 2170 2200 2270 2320 18 3,6 18 18 Cp: N3, Si, НЗ, 575 Нет С.: 52, S3, Н4-, ср. 793 С.: S2, S3, Н4\ сл. 793
2 2170 2220 2320 18 3,6 21,6 Оч. сл.: S3, НА Сл.: Si, H3?, S3, Н4 С.: S2; S3, Н4\ сл. 793
3, 4 2220 6 Сл. N3; ср.: Si, НЗ, 575
5, 6, 7 2220 7,2 Ср.: S2, S3; сл. 793
8 2220 9-9,9 Ср.: S2, S3, Н4, 545
9, 10 2220 9—9,9 Ср.: S2, S3, Н4, 545; оч. сл. N 3
Примечание. Относительная интенсивность полос обозначена: сл. —слабая, ср. — средняя, с. — сильная, оч. сл. — очень слабая.
Таблица 25
Оптически активные центры свечения, спектральные характеристики и интерпретация
Центры ФЛ X. им • Модели ОАЦ
N3 415,2 N3; N3V
Н4 495,8 Д1 + V = ~; Nt [111]; д/лЯ,
ШП
S3 496,7 VN2VN?
НЗ 503,2 VN2V
Sl 503,4; 510,7 NV
S2 477,8; 489,1; 523,3 NiVN
545 (N36) 545 N3V
575,5 575,5 /„[100]
793 793
Примечание. N, N,. N3-соответственно 1, 2. 3 изоморфных атомов азота, занимающих в решетке соседние положения; И —вакансия; /n[100 ] V — междуузельиый атом азота в плоскости [100] рядом с вакансией; X—положение главных полос.
431 моделей центров S2 и S3. Их взаимосвязь с Sl-центром, как и с ОАЦ-793, показана во многих работах. Кроме того, заметим, что N3 и 545-ОАЦ, являясь дополнительными, состоят из трех атомов азота и могут быть фрагментами более крупных пластинчатых образований— 62. На это указывают данные о корреляции между интенсивностью полосы поглощения 1360—1380 см-1, относящейся к 02-центру, и поглощениями А^З-центра в радиочастотном и видимом диапазоне спектра.
Оптически активный центр В2 является одним из наиболее характерных дефектов структуры природных алмазов и представляет собой, согласно данным электронной микроскопии, пластинчатые образования в плоскостях {100} кристаллической решетки алмаза размером (2—10)-10-8 м и толщиной в несколько меж-плостных расстояний (~3-10~9 м). Концентрация этих дефектов достигает IO21 м-3. Обычно они сопровождаются дислокационными петлями, расположенными в плоскостях (111) и образующихся в результате захлопывания скопления вакансий. То обстоятельство, что В2-дефекты присутствуют не во всех разновидностях природных алмазов, а в синтетических кристаллах вообще отсутствуют, привело некоторых авторов к выводу о том, что они являются ростовыми дефектами. Несмотря на то, что 02-центры характерны только для азотсодержащих алмазов, их образование связывают также с внедренными атомами углерода и вакансиями.
Результаты исследований фотолюминесценции термообработан-ных синтетических алмазов свидетельствуют о том, что увеличение температуры (7^2220 К) и продолжительности отжига способствует усилению интенсивностей полос фотолюминесценции, т. е. увеличению концентрации соответствующих ОАЦ. Однако даже при максимальных условиях обработки кристаллов относительная интенсивность полос S2 в сравнении с интенсивностью этой же полосы фотолюминесценции природного алмаза чистого типа III с высокой концентрацией ?l-центра (коэффициент поглощения ав1и75 ~30 см-1) на 1,5—2 порядка слабее.
При фиксированных условиях обработки алмазов возникают вполне определенные наборы центров фотолюминесценции (см. табл. 24), а именно при сравнительно низких температурах отжига синтетических алмазов возникают преимущественно простые ОАЦ: Si, H3, N3, 575,5 и только иногда более сложные, связанные с ?l-ОАЦ: S3 и H4. При увеличении температуры обработки выше 2220 К или при возрастании продолжительности отжига образуются ОАЦ-52, S3, 793 и НА. При этом системы N3 и 575, как правило, очень слабы. Отжиг при экстремальных условиях всегда приводит к образованию в алмазе ОАЦ, производных от Bl-центров.
