Creación de defectos ópticos poco profundos en sólidos por implantación de iones

Abstract

Desde hace poco más de una década investigaciones de defectos en sólidos han tenido gran relevancia. La manipulación coherente y controlada de sistemas cuánticos como el espín nuclear y electrónico asociados a moléculas creadas de forma artificial en sistemas sólidos, permitirá el desarrollo de sistemas altamente sensibles. Defectos ópticos puntuales cercanos a la superficie como los centros NV en diamante, son objetos de estudio debido a su alta sensitividad magnética. Para estos fines, el desarrollo de una metodología para el control en la creación de defectos ópticos en sólidos es fundamental. Este trabajo realiza el método de implantación de iones a baja energía para la creación de defectos ópticos de centro NV cercanos a la superficie. Por medio de un cañón de iones se ionizó gas 14N a 5000 eV para generar un haz de iones focalizado que impactó una muestra de diamante tipo IIa ultra puro. Ambas caras del material se expusieron a 9 puntos producidos por el sistema de implantación. El diámetro del haz logrado fue de 600 µm. La cara 1, a una presión de 3 x 10−7 mbar, se expuso a un haz de 3 µA obteniendo una dosis aproximada por punto de 2 x 1017 iones·cm−2. La cara 2, a una presión de 5.4 x 10−7 mbar, fue expuesta a un haz de 5 µA, obteniendo una dosis por punto de 1 x 1019 iones·cm−2 . Posteriormente, la muestra de diamante fue calentada a 800°C. Por medio de un análisis en SRIM se determinó que en promedio los iones alcanzan una profundidad de 8.5 nm. Mediante microscopía confocal en cada cara se encontraron 8 defectos ópticos de espectro de emisión asociados a Centros L1 los cuales requieren mayores estudios para su caracterización.Desde hace poco más de una década investigaciones de defectos en sólidos han tenido gran relevancia. La manipulación coherente y controlada de sistemas cuánticos como el espín nuclear y electrónico asociados a moléculas creadas de forma artificial en sistemas sólidos, permitirá el desarrollo de sistemas altamente sensibles. Defectos ópticos puntuales cercanos a la superficie como los centros NV en diamante, son objetos de estudio debido a su alta sensitividad magnética. Para estos fines, el desarrollo de una metodología para el control en la creación de defectos ópticos en sólidos es fundamental. Este trabajo realiza el método de implantación de iones a baja energía para la creación de defectos ópticos de centro NV cercanos a la superficie. Por medio de un cañón de iones se ionizó gas 14N a 5000 eV para generar un haz de iones focalizado que impactó una muestra de diamante tipo IIa ultra puro. Ambas caras del material se expusieron a 9 puntos producidos por el sistema de implantación. El diámetro del haz logrado fue de 600 µm. La cara 1, a una presión de 3 x 10−7 mbar, se expuso a un haz de 3 µA obteniendo una dosis aproximada por punto de 2 x 1017 iones·cm−2. La cara 2, a una presión de 5.4 x 10−7 mbar, fue expuesta a un haz de 5 µA, obteniendo una dosis por punto de 1 x 1019 iones·cm−2. Posteriormente, la muestra de diamante fue calentada a 800°C. Por medio de un análisis en SRIM se determinó que en promedio los iones alcanzan una profundidad de 8.5 nm. Mediante microscopía confocal en cada cara se encontraron 8 defectos ópticos de espectro de emisión asociados a Centros L1 los cuales requieren mayores estudios para su caracterización.