通过 Ne$^+$ 注入制备薄金刚石膜
应用物理
2023-05-31 v1 材料科学
摘要
金刚石中的色心是量子信息科学中最有前景的工具之一。尤其令人关注的是使用纳米级厚度的单晶金刚石膜作为色心宿主。事实上，此类结构能保证与多种其他量子材料或器件更好地集成，有助于从纳米光子学到量子传感的金刚石基量子技术发展。制备膜的常用方法即所谓的“智能剥离”（smart-cut），该工艺通过 He 注入产生薄亚表面非晶碳层后将膜从金刚石衬底上剥离。由于所需离子注量高，该过程可能耗时较长。本工作中，我们展示了通过金刚石衬底的氖注入制备薄金刚石膜。以获取约 200 nm 厚膜并寻找临界损伤阈值为目标，我们以 300 keV Ne 离子在不同注量下注入不同金刚石。我们通过 SEM、拉曼光谱和光致发光光谱表征了注入金刚石及所得膜的结构性质。我们还发现，基于双层金刚石/sp-碳靶的 SRIM 模型能更好地描述离子注入，从而可估算 Ne 注入的金刚石临界损伤阈值。与 He 智能剥离相比，使用 Ne 这类较重离子可使获取金刚石膜所需离子注量降低十倍，并能在相同离子能量下获得更浅的智能剥离，即更薄的膜。
引用
@article{arxiv.2305.19133,
title = {Fabrication of thin diamond membranes by Ne$^+$ implantation},
author = {Luca Basso and Michael Titze and Jacob Henshaw and Pauli Kehayias and Rong Cong and Maziar Saleh Ziabari and Tzu-Ming Lu and Michael P. Lilly and Andrew M. Mounce},
journal= {arXiv preprint arXiv:2305.19133},
year = {2023}
}