TECHNIQUE OF ESTIMATE OF ABSORPTION COEFFICIENT LASER RADIATION IN BORON DOPED DIAMONDS BY INTENSITY OF RAMAN SCATTERING
Abstract
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.
References
1. 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.
2. Вавилов, B.C. Алмаз в твердотельной электронике / B.C. Вавилов // УФН. – 1997. – Т. 167, № 1. – С. 17–22.
3. Радиационно стойкие детекторы заряженных частиц на основе монокристаллов синтетического алмаза / К.Г. Афанасьев [и др.] // Вестн. БГУ. Сер. 1. – 2010. – № 3. – С. 47–50.
4. 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.
5. 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.
6. Плесков, Ю.В. Электрохимия алмаза / Ю.В. Плесков. – М. : УРСС. – 104 с.
7. Highly and heavily boron doped diamond films / A.Deneuville [et al.] // Diamond Relat. Mater. – 2007. – Vol. 16, № 4–7. – P. 915–920.
8. Кукушкин, В.А. Генерация терагерцевого излучения в высококачественных алмазных образцах / В.А. Кукушкин // ФТТ. – 2009. – Т. 51, № 9. – С. 1716–1721.
9. Концевой, Ю.А. Методы исследования свойств алмазов, алмазных и алмазоподобных пленок / Ю.А. Концевой // Заводская лаборатория. – 1995. – Т. 61, № 4. – С. 26–34.
10. 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.
11. 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.).
12. 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.
13. Оптические свойства монокристаллов синтетических алмазов / А.В. Мудрый [и др.] // ФТП. – 2004. – Т. 38, № 5. – С. 538–542.
14. Zaitsev, A.M. Optical properties of diamond: a data handbook / A.M. Zaitsev. – Berlin: Springer, 2001. – 502 p.
15. Пихтин, А.Н. Рефракция света в полупроводниках / А.Н. Пихтин, А.Д. Яськов // ФТП. – 1988. – Т. 22, № 6. – С. 969–991.
16. Пул, Ч. Справочное руководство по физике / Ч. Пул. – М.: Мир, 2001. – 461 с.
17. 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.
18. Гроссе, П. Свободные электроны в твердых телах / П. Гроссе. – М. : Мир, 1982. – 270 с.
19. Dressel, M. Electrodynamics of solids: optical properties of electrons in matter / M. Dressel, G. Grüner // Cambridge: Cambridge University Press, 2002. – 486 p.
20. Adachi, S. Properties of group-IV, III-V and II-VI semiconductors / S. Adachi. – Chippenham, Wiley, 2005. – 387 p.
21. Бонч-Бруевич, В.Л. Физика полупроводников / В.Л. Бонч-Бруевич, С.Г. Калашников. – М. : Наука, 1990. – 688 с.
22. Semiconductors: Data handbook / Ed. O. Madelung. – Berlin : Springer, 2004. – 691 p.
23. Hall hole mobility in boron-doped homoepitaxial diamond / J. Pernot [et al.] // Phys. Rev. B. – 2010. – V. 81, № 20. – P. 205203 (7 pp.).
24. 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.
25. 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.
26. 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.
27. Compensation in boron-doped CVD diamond / M. Gabrysch [et al.] // Phys. Status. Solidi A. – 2008. – Vol. 205, № 9. – P. 2190–2194.
28. Грибковский, В.П. Теория поглощения и испускания света в полупроводниках / В.П. Грибковский. – Минск : Наука и техника, 1975. – 464 с.
29. Уханов, Ю.И. Оптические свойства полупроводников / Ю.И. Уханов. – М. : Наука, 1977. – 368 с.
30. Лоудон, Р. Квантовая теория света / Р. Лоудон. – М. : Мир, 1976. – 488 с.
31. Сущинский, М.М. Комбинационное рассеяние света и строение вещества / М.М. Сущинский. – М. : Наука, 1981. – 183 с.
32. Демтрёдер, В. Лазерная спектроскопия: Основные принципы и техника эксперимента / В. Демтрёдер. – М. : Наука, 1985. – 608 с.
33. Фальковский, Л.А. Исследования полупроводников с дефектами методом комбинационного (рамановского) рассеяния света / Л.А. Фальковский // УФН. – 2004. – Т. 174, № 3. – С. 259–283.
34. Афанасьев, С.А. Потоки энергии при интерференции электромагнитных волн / С.А. Афанасьев, Д.И. Семенцов // УФН. – 2008. – Т. 178, № 4. – С. 377–384.
35. 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.
36. 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.
37. 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.
38. Deep hole traps in boron-doped diamond / P. Muret [et al.] // Phys. Rev. B. – 2010. – Vol. 81, № 23. – P. 235205 (11 pp.).
Review
For citations:
Poklonskaya O.N. TECHNIQUE OF ESTIMATE OF ABSORPTION COEFFICIENT LASER RADIATION IN BORON DOPED DIAMONDS BY INTENSITY OF RAMAN SCATTERING. Devices and Methods of Measurements. 2013;(2):73-79. (In Russ.)
Views:
809
Email this article 