pimiПриборы и методы измеренийDevices and Methods of Measurements2220-95062414-0473BNTUpimi-44Research ArticleМетоды измерений, контроля, диагностикиMethods of measurements, monitoring, diagnosticsМЕТОДИКА ОЦЕНКИ КОЭФФИЦИЕНТА ПОГЛОЩЕНИЯ ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ В БОРСОДЕРЖАЩИХ АЛМАЗАХ ПО ИНТЕНСИВНОСТИ ЕГО КОМБИНАЦИОННОГО РАССЕЯНИЯTECHNIQUE OF ESTIMATE OF ABSORPTION COEFFICIENT LASER RADIATION IN BORON DOPED DIAMONDS BY INTENSITY OF RAMAN SCATTERINGПоклонскаяО. Н.PoklonskayaO. N.olga.poklonskaya@tut.byБелорусский государственный университетBelarus201330032015027379Copyright © Поклонская О.Н., 20152015Поклонская О.Н.Poklonskaya O.N.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://pimi.bntu.by/jour/article/view/44

Представлены результаты измерений при комнатной температуре на воздухе комбинационного рассеяния света (КРС) в синтетических монокристаллах алмаза: пяти, легированных атомами бора (с концентрацией 2·1017; 6·1017; 2·1018; 1,7·1019; 1·1020  см–3), и одном специально нелегированном. Для возбуждения КРС использовался лазер с длиной волны излучения  532 нм.  Построены зависимости интегральной  интенсивности  и  полуширины линии КРС кристаллической решеткой алмазов от степени легирования. В приближении геометрической оптики получено соотношение между интегральными интенсивностями КРС легированного и нелегированного образцов. Проведены количественные оценки коэффициента поглощения света исследованных образцов по данным КРС. Результаты работы могут быть использованы для картирования коэффициента поглощения лазерного излучения в приповерхностной области синтетических кристаллов алмаза и контроля их качества.

Results of measurements of Raman scattering at the room temperature in air in boron doped synthetic diamonds (five with boron concentrations 2·1017; 6·1017; 2·1018; 1,7·1019; 1·1020 cm–3 and one intentionally undoped) are presented. The laser with wavelength 532 nm was used for Raman scattering excitation. Dependences of integral intensity and halfwidth of diamond Raman line with respect to the doping level are presented. In the geometrical optics approximation an expression for doped to undoped integral intensity ratio is obtained. Qualitative estimates of conductivity of the studied samples are conducted. The obtained results can be applied for mapping of near-surface laser radiation absorption coefficient of synthetic single crystal diamonds and for their quality control.

монокристаллы синтетического алмазалегирование атомами боракомбинационное рассеяние светакоэффициент поглощения излучения лазераsingle crystal synthetic diamondsboron dopingRaman scatteringlaser radiation absorption coefficientReferencesWort, C.J.H. Diamond as an electronic material / C.J.H. Wort, R.S. Balmer // Mater. Today. – 2008. – Vol. 11, № 1–2. – P. 22–28.Wort, C.J.H. Diamond as an electronic material / C.J.H. Wort, R.S. Balmer // Mater. Today. – 2008. – Vol. 11, № 1–2. – P. 22–28.Вавилов, B.C. Алмаз в твердотельной электронике / B.C. Вавилов // УФН. – 1997. – Т. 167, № 1. – С. 17–22.Вавилов, B.C. Алмаз в твердотельной электронике / B.C. Вавилов // УФН. – 1997. – Т. 167, № 1. – С. 17–22.Радиационно стойкие детекторы заряженных частиц на основе монокристаллов синтетического алмаза / К.Г. Афанасьев [и др.] // Вестн. БГУ. Сер. 1. – 2010. – № 3. – С. 47–50.Радиационно стойкие детекторы заряженных частиц на основе монокристаллов синтетического алмаза / К.Г. Афанасьев [и др.] // Вестн. БГУ. Сер. 1. – 2010. – № 3. – С. 47–50.Шаронов, Г.В. Исследование дефектности поверхности монокристаллических подложек синтетического алмаза для эпитаксиальных технологий / Г.В. Шаронов, С.А. Петров // Вестн. БГУ. Сер. 1. – 2011. – № 2. – С. 49–52.Шаронов, Г.В. Исследование дефектности поверхности монокристаллических подложек синтетического алмаза для эпитаксиальных технологий / Г.В. Шаронов, С.А. Петров // Вестн. БГУ. Сер. 1. – 2011. – № 2. – С. 49–52.Luong, J.H.T. Boron-doped diamond electrode: synthesis, characterization, functionalization and analytical applications / J.H.T. Luong, K.B. Male, J.D. Glennon // Analyst. – 2009. – Vol. 134, № 10. – P. 1965–1979.Luong, J.H.T. Boron-doped diamond electrode: synthesis, characterization, functionalization and analytical applications / J.H.T. Luong, K.B. Male, J.D. Glennon // Analyst. – 2009. – Vol. 134, № 10. – P. 1965–1979.Плесков, Ю.В. Электрохимия алмаза / Ю.В. Плесков. – М. : УРСС. – 104 с.Плесков, Ю.В. Электрохимия алмаза / Ю.В. Плесков. – М. : УРСС. – 104 с.Highly and heavily boron doped diamond films / A.Deneuville [et al.] // Diamond Relat. Mater. – 2007. – Vol. 16, № 4–7. – P. 915–920.Highly and heavily boron doped diamond films / A.Deneuville [et al.] // Diamond Relat. Mater. – 2007. – Vol. 16, № 4–7. – P. 915–920.Кукушкин, В.А. Генерация терагерцевого излучения в высококачественных алмазных образцах / В.А. Кукушкин // ФТТ. – 2009. – Т. 51, № 9. – С. 1716–1721.Кукушкин, В.А. Генерация терагерцевого излучения в высококачественных алмазных образцах / В.А. Кукушкин // ФТТ. – 2009. – Т. 51, № 9. – С. 1716–1721.Концевой, Ю.А. Методы исследования свойств алмазов, алмазных и алмазоподобных пленок / Ю.А. Концевой // Заводская лаборатория. – 1995. – Т. 61, № 4. – С. 26–34.Концевой, Ю.А. Методы исследования свойств алмазов, алмазных и алмазоподобных пленок / Ю.А. Концевой // Заводская лаборатория. – 1995. – Т. 61, № 4. – С. 26–34.Гончаров, В.К. Новые углеродные материалы на основе монокристаллов синтетического алмаза и алмазоподобных пленок для микроэлектроники / В.К. Гончаров, Г.А. Гусаков, М.В. Пузырев // Вестник БГУ. Сер. 1. – 2006. – № 3. – С. 27–34.Гончаров, В.К. Новые углеродные материалы на основе монокристаллов синтетического алмаза и алмазоподобных пленок для микроэлектроники / В.К. Гончаров, Г.А. Гусаков, М.В. Пузырев // Вестник БГУ. Сер. 1. – 2006. – № 3. – С. 27–34.Electronic and optical properties of boron-doped nanocrystalline diamond films / W. Gajewski [et al.] // Phys. Rev. B. – 2009. – Vol. 79, № 4. – P. 045206 (14 pp.).Electronic and optical properties of boron-doped nanocrystalline diamond films / W. Gajewski [et al.] // Phys. Rev. B. – 2009. – Vol. 79, № 4. – P. 045206 (14 pp.).Raman scattering in boron-doped single-crystal diamond used to fabricate Schottky diode detectors / G. Faggio [et al.] // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transf. – 2012. – Vol. 113, № 18. – P. 2476–2481.Raman scattering in boron-doped single-crystal diamond used to fabricate Schottky diode detectors / G. Faggio [et al.] // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transf. – 2012. – Vol. 113, № 18. – P. 2476–2481.Оптические свойства монокристаллов синтетических алмазов / А.В. Мудрый [и др.] // ФТП. – 2004. – Т. 38, № 5. – С. 538–542.Оптические свойства монокристаллов синтетических алмазов / А.В. Мудрый [и др.] // ФТП. – 2004. – Т. 38, № 5. – С. 538–542.Zaitsev, A.M. Optical properties of diamond: a data handbook / A.M. Zaitsev. – Berlin: Springer, 2001. – 502 p.Zaitsev, A.M. Optical properties of diamond: a data handbook / A.M. Zaitsev. – Berlin: Springer, 2001. – 502 p.Пихтин, А.Н. Рефракция света в полупроводниках / А.Н. Пихтин, А.Д. Яськов // ФТП. – 1988. – Т. 22, № 6. – С. 969–991.Пихтин, А.Н. Рефракция света в полупроводниках / А.Н. Пихтин, А.Д. Яськов // ФТП. – 1988. – Т. 22, № 6. – С. 969–991.Пул, Ч. Справочное руководство по физике / Ч. Пул. – М.: Мир, 2001. – 461 с.Пул, Ч. Справочное руководство по физике / Ч. Пул. – М.: Мир, 2001. – 461 с.Соболев, В.В. Тонкая структура диэлектрической проницаемости алмаза / В.В. Соболев, А.П. Тимонов, В.В. Соболев // ФТП. – 2000. – Т. 34, № 8. – С. 940–946.Соболев, В.В. Тонкая структура диэлектрической проницаемости алмаза / В.В. Соболев, А.П. Тимонов, В.В. Соболев // ФТП. – 2000. – Т. 34, № 8. – С. 940–946.Гроссе, П. Свободные электроны в твердых телах / П. Гроссе. – М. : Мир, 1982. – 270 с.Гроссе, П. Свободные электроны в твердых телах / П. Гроссе. – М. : Мир, 1982. – 270 с.Dressel, M. Electrodynamics of solids: optical properties of electrons in matter / M. Dressel, G. Grüner // Cambridge: Cambridge University Press, 2002. – 486 p.Dressel, M. Electrodynamics of solids: optical properties of electrons in matter / M. Dressel, G. Grüner // Cambridge: Cambridge University Press, 2002. – 486 p.Adachi, S. Properties of group-IV, III-V and II-VI semiconductors / S. Adachi. – Chippenham, Wiley, 2005. – 387 p.Adachi, S. Properties of group-IV, III-V and II-VI semiconductors / S. Adachi. – Chippenham, Wiley, 2005. – 387 p.Бонч-Бруевич, В.Л. Физика полупроводников / В.Л. Бонч-Бруевич, С.Г. Калашников. – М. : Наука, 1990. – 688 с.Бонч-Бруевич, В.Л. Физика полупроводников / В.Л. Бонч-Бруевич, С.Г. Калашников. – М. : Наука, 1990. – 688 с.Semiconductors: Data handbook / Ed. O. Madelung. – Berlin : Springer, 2004. – 691 p.Semiconductors: Data handbook / Ed. O. Madelung. – Berlin : Springer, 2004. – 691 p.Hall hole mobility in boron-doped homoepitaxial diamond / J. Pernot [et al.] // Phys. Rev. B. – 2010. – V. 81, № 20. – P. 205203 (7 pp.).Hall hole mobility in boron-doped homoepitaxial diamond / J. Pernot [et al.] // Phys. Rev. B. – 2010. – V. 81, № 20. – P. 205203 (7 pp.).Comparison of the electrical properties of simultaneously deposited homoepitaxial and polycrystalline diamond films / D.M. Malta [et al.] // J. Appl. Phys. – 1995. – Vol. 77, № 4. – P. 1536–1545.Comparison of the electrical properties of simultaneously deposited homoepitaxial and polycrystalline diamond films / D.M. Malta [et al.] // J. Appl. Phys. – 1995. – Vol. 77, № 4. – P. 1536–1545.Borst, T.H. Boron-doped homoepitaxial diamond layers: Fabrication, characterization, and electronic applications / T.H. Borst, O. Weis // Phys. Status Solidi A. – 1996. – Vol. 154, № 1. – P. 423–444.Borst, T.H. Boron-doped homoepitaxial diamond layers: Fabrication, characterization, and electronic applications / T.H. Borst, O. Weis // Phys. Status Solidi A. – 1996. – Vol. 154, № 1. – P. 423–444.Lagrange, J.-P. A large range of boron doping with low compensation ratio for homo epitaxial diamond films / J.-P. Lagrange, A. Deneuville, E. Gheeraert // Carbon. – 1999. – Vol. 37, № 5. – P. 807–810.Lagrange, J.-P. A large range of boron doping with low compensation ratio for homo epitaxial diamond films / J.-P. Lagrange, A. Deneuville, E. Gheeraert // Carbon. – 1999. – Vol. 37, № 5. – P. 807–810.Compensation in boron-doped CVD diamond / M. Gabrysch [et al.] // Phys. Status. Solidi A. – 2008. – Vol. 205, № 9. – P. 2190–2194.Compensation in boron-doped CVD diamond / M. Gabrysch [et al.] // Phys. Status. Solidi A. – 2008. – Vol. 205, № 9. – P. 2190–2194.Грибковский, В.П. Теория поглощения и испускания света в полупроводниках / В.П. Грибковский. – Минск : Наука и техника, 1975. – 464 с.Грибковский, В.П. Теория поглощения и испускания света в полупроводниках / В.П. Грибковский. – Минск : Наука и техника, 1975. – 464 с.Уханов, Ю.И. Оптические свойства полупроводников / Ю.И. Уханов. – М. : Наука, 1977. – 368 с.Уханов, Ю.И. Оптические свойства полупроводников / Ю.И. Уханов. – М. : Наука, 1977. – 368 с.Лоудон, Р. Квантовая теория света / Р. Лоудон. – М. : Мир, 1976. – 488 с.Лоудон, Р. Квантовая теория света / Р. Лоудон. – М. : Мир, 1976. – 488 с.Сущинский, М.М. Комбинационное рассеяние света и строение вещества / М.М. Сущинский. – М. : Наука, 1981. – 183 с.Сущинский, М.М. Комбинационное рассеяние света и строение вещества / М.М. Сущинский. – М. : Наука, 1981. – 183 с.Демтрёдер, В. Лазерная спектроскопия: Основные принципы и техника эксперимента / В. Демтрёдер. – М. : Наука, 1985. – 608 с.Демтрёдер, В. Лазерная спектроскопия: Основные принципы и техника эксперимента / В. Демтрёдер. – М. : Наука, 1985. – 608 с.Фальковский, Л.А. Исследования полупроводников с дефектами методом комбинационного (рамановского) рассеяния света / Л.А. Фальковский // УФН. – 2004. – Т. 174, № 3. – С. 259–283.Фальковский, Л.А. Исследования полупроводников с дефектами методом комбинационного (рамановского) рассеяния света / Л.А. Фальковский // УФН. – 2004. – Т. 174, № 3. – С. 259–283.Афанасьев, С.А. Потоки энергии при интерференции электромагнитных волн / С.А. Афанасьев, Д.И. Семенцов // УФН. – 2008. – Т. 178, № 4. – С. 377–384.Афанасьев, С.А. Потоки энергии при интерференции электромагнитных волн / С.А. Афанасьев, Д.И. Семенцов // УФН. – 2008. – Т. 178, № 4. – С. 377–384.Инвертирование сигнала электронного спинового резонанса каменных углей / Н.А. Поклонский, С.А. Вырко, О.Н. Поклонская, Н.М. Лапчук, С. Мунхцэцэг // Журн. прикл. спектр. – 2013. – Т. 80, № 3. – С. 379–384.Инвертирование сигнала электронного спинового резонанса каменных углей / Н.А. Поклонский, С.А. Вырко, О.Н. Поклонская, Н.М. Лапчук, С. Мунхцэцэг // Журн. прикл. спектр. – 2013. – Т. 80, № 3. – С. 379–384.Понявина, А.Н. Эффективные оптические постоянные композитных материалов с произвольной объемной концентрацией нановключений / А.Н. Понявина, С.М. Качан, Е.Е. Целеш // Журн. прикл. спектр. – 2012. – Т. 79, № 5. – С. 765–773.Понявина, А.Н. Эффективные оптические постоянные композитных материалов с произвольной объемной концентрацией нановключений / А.Н. Понявина, С.М. Качан, Е.Е. Целеш // Журн. прикл. спектр. – 2012. – Т. 79, № 5. – С. 765–773.Бакаев, В.В. Магнитная проницаемость и остаточная намагниченность двухфазной случайно неоднородной среды / В.В. Бакаев, А.А. Снарский, М.В. Шамонин // ЖТФ. – 2002. – Т. 72, № 1. – С. 129–132.Бакаев, В.В. Магнитная проницаемость и остаточная намагниченность двухфазной случайно неоднородной среды / В.В. Бакаев, А.А. Снарский, М.В. Шамонин // ЖТФ. – 2002. – Т. 72, № 1. – С. 129–132.Deep hole traps in boron-doped diamond / P. Muret [et al.] // Phys. Rev. B. – 2010. – Vol. 81, № 23. – P. 235205 (11 pp.).Deep hole traps in boron-doped diamond / P. Muret [et al.] // Phys. Rev. B. – 2010. – Vol. 81, № 23. – P. 235205 (11 pp.).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.