高温高压退火下含硅空位中心纳米金刚石的纳米石墨化与缺陷演化

第 IV 组色心（如硅空位 (SiV) 缺陷）在固态量子技术中极具前景。然而，纳米金刚石通常表现出显著的晶格应变和结构无序，这会降低其光学性能并阻碍低温下精细光谱结构的分辨。高温高压 (HPHT) 退火提供了一条缓解内部应变的潜在途径，尽管在此类条件下纳米尺度金刚石的相稳定性仍知之甚少。在此，我们使用巴黎-爱丁堡压机结合 SOLEIL 的原位同步辐射 X 射线衍射，研究了 HPHT 退火过程中纳米金刚石的结构演化。结合纳米金刚石-NaCl-Pt 的专用样品组装实现了精确的压力-温度校准和相变的实时监测。衍射数据表明，在所施加的 HPHT 加热协议下，金刚石到石墨的转变起始点在 2 GPa 下约为 1800 K，在 4 GPa 下约为 2120 K。这些实验确定的石墨化起始点为纳米金刚石的 HPHT 退火定义了一个避免可检测石墨化的实用压力-温度处理窗口，并为避免石墨化的可靠离束退火处理提供了校准框架。对在石墨化阈值以下退火的样品进行的光致发光测量显示出改善的光学响应，在 12 K 下部分分辨出 SiV 精细结构。这些光学测量表明，HPHT 退火后纳米尺度相稳定性与单个含 SiV 纳米金刚石的光学响应之间存在关联。实验确立的 HPHT 处理窗口为在避免石墨化的同时可控地处理量子纳米金刚石提供了实用框架。