Kristallographische Defekte in Diamanten - Wikipedia

Synthetische Diamanten verschiedener Farben, die mit der Hochdruck- und Hochtemperaturtechnik gezüchtet wurden, die Diamantgröße beträgt ~ 2 mm.

Infrarotabsorptionsspektrum von Typ IaB-Diamant. (1) Bereich der Absorption von Stickstoffverunreinigungen (hier hauptsächlich auf die B-Zentren zurückzuführen), (2) Plättchenpeak, (3) Selbstabsorption des Diamantgitters, (4) Wasserstoffpeaks bei 3107 und 3237 cm ^-1

Unvollkommenheiten im Kristallgitter von Diamanten sind häufig. Solche Kristalldefekte in Diamanten können das Ergebnis von Gitterunregelmäßigkeiten oder extrinsischen Substitutions- oder interstitiellen Verunreinigungen sein, die während oder nach dem Diamantwachstum eingeführt werden. Die Defekte beeinflussen die Materialeigenschaften des Diamanten und bestimmen, welchem ​​Typ ein Diamant zugeordnet ist. Die dramatischsten Auswirkungen betreffen die Diamantfarbe und die elektrische Leitfähigkeit, wie dies durch die elektronische Bandstruktur erklärt wird.

Die Defekte können durch verschiedene Arten der Spektroskopie nachgewiesen werden, einschließlich elektronenparamagnetischer Resonanz (EPR), durch Licht induzierte Lumineszenz (Photolumineszenz, PL) oder Elektronenstrahl (Kathodolumineszenz, CL) und Absorption von Licht im Infrarot (IR). , sichtbare und UV-Teile des Spektrums. Das Absorptionsspektrum dient nicht nur zur Identifizierung der Defekte, sondern auch zur Abschätzung ihrer Konzentration; Es kann auch natürliche von synthetischen oder verstärkten Diamanten unterscheiden. ^[1]

Kennzeichnung von Diamantzentren [ edit ]

In der Diamantenspektroskopie gibt es eine Tradition, ein durch Defekte induziertes Spektrum durch ein nummeriertes zu kennzeichnen Abkürzung (z. B. GR1). Diese Tradition wurde im Allgemeinen mit einigen bemerkenswerten Abweichungen wie A-, B- und C-Zentren befolgt. Viele Akronyme sind jedoch verwirrend: ^[2]

• Einige Symbole sind zu ähnlich (z. B. 3H und H3).


• Es wurden versehentlich verschiedene mit EPR- und optischen Techniken detektierte Zentren (z. B. EPR-Zentrum N3 und optisches Zentrum N3) benannt ^[3]


• Während einige Akronyme logisch sind, wie N3 (N für natürliches, dh in Naturdiamant beobachtet) oder H3 (H für erhitzt, dh nach Bestrahlung und Erhitzen ), viele sind es nicht. Insbesondere gibt es keinen klaren Unterschied zwischen den Bezeichnungen GR (allgemeine Strahlung), R (Strahlung) und TR (Strahlung Typ II). ^[2]

Defektsymmetrie [ edit ] ]. 19659007] Die Symmetrie von Defekten in Kristallen wird durch die Punktgruppen beschrieben. Sie unterscheiden sich von den Raumgruppen, die die Symmetrie von Kristallen durch das Fehlen von Übersetzungen beschreiben, und sind daher in der Anzahl viel weniger. In Diamant wurden bisher nur Fehler der folgenden Symmetrien beobachtet: Tetraeder (T _d ), Tetragonal (D _2d ), Trigonal (D _3d C _3v ), rhombisch (C _2v ), monoklin (C _2h C _1h C ₂ ) und Triklinik (C ₁ oder C _S ). ^{[2] [4]}

Die Defektsymmetrie erlaubt die Vorhersage vieler Optische Eigenschaften. Zum Beispiel ist die Ein-Phonon (Infrarot) -Absorption in reinem Diamantgitter verboten, da das Gitter ein Inversionszentrum hat. Das Einführen eines Defekts (sogar "sehr symmetrisch", wie beispielsweise eines NN-Substitutionspaares) bricht jedoch die Kristallsymmetrie, was zu einer defektinduzierten Infrarotabsorption führt, die das häufigste Instrument zur Messung der Defektkonzentrationen in Diamanten ist. ^[2]

Bei synthetischem Diamant, der durch Hochdrucksynthese bei hoher Temperatur ^[5] oder chemischer Gasphasenabscheidung gezüchtet wurde, ^[6][7] richten sich Defekte mit einer niedrigeren Symmetrie als Tetraeder zur Wachstumsrichtung aus. Eine solche Ausrichtung wurde auch in Galliumarsenid ^[8] beobachtet und ist daher nicht nur für Diamanten einzigartig.

Extrinsische Defekte [ edit ]

Verschiedene Elementaranalysen von Diamanten zeigen ein breites Spektrum an Verunreinigungen. ^[9] Sie stammen jedoch meistens von Fremdmaterialeinschlüssen in Diamanten ab Nanometer klein und in einem optischen Mikroskop unsichtbar. Praktisch jedes Element kann durch Ionenimplantation in Diamant gehämmert werden. Wesentlicher sind Elemente, die während des Diamantwachstums als isolierte Atome (oder kleine Atomcluster) in das Diamantgitter eingebracht werden können. Bis 2008 sind diese Elemente Stickstoff, Bor, Wasserstoff, Silizium, Phosphor, Nickel, Kobalt und möglicherweise Schwefel. Mangan ^[10] und Wolfram ^[11] wurden in Diamanten eindeutig nachgewiesen, sie könnten jedoch von Fremdeinschlüssen herrühren. Der Nachweis von isoliertem Eisen in Diamanten ^[12] wurde später in Bezug auf die während der Diamantsynthese produzierten Mikropartikel des Rubins neu interpretiert. ^[13] Man nimmt an, dass Sauerstoff eine Hauptverunreinigung in Diamant ist, ^[14] jedoch nicht in Diamant noch spektroskopisch identifiziert worden. ^{[ Zitat benötigt ]} Zwei paramagnetischen Elektronenresonanzzentren (OK1 und N3) wurden Stickstoff-Sauerstoff-Komplexen zugeordnet. Die Zuordnung ist jedoch indirekt und die entsprechenden Konzentrationen sind eher gering (wenige Teile pro Million). ^[15]

Stickstoff [ edit

Die häufigste Verunreinigung in Diamant ist Stickstoff, der dies kann umfassen bis zu 1% eines Diamanten nach Masse. ^[14] Bisher wurde angenommen, dass alle Gitterfehler in Diamanten das Ergebnis struktureller Anomalien sind. Spätere Forschungen ergaben, dass Stickstoff in den meisten Diamanten und in vielen verschiedenen Konfigurationen vorhanden ist. Der meiste Stickstoff tritt als einzelnes Atom in das Diamantgitter ein (dh dissoziieren stickstoffhaltige Moleküle vor dem Einbau), aber auch molekularer Stickstoff wird in Diamant eingebaut. ^[16]

Absorption von Licht und anderen Materialeigenschaften Diamanten sind stark abhängig vom Stickstoffgehalt und Aggregatzustand. Obwohl alle Aggregatkonfigurationen eine Absorption im Infrarotbereich bewirken, sind Diamanten, die aggregierten Stickstoff enthalten, normalerweise farblos, d. H. Sie haben im sichtbaren Spektrum nur eine geringe Absorption. ^[2] Die vier Hauptstickstoffformen sind folgende:

Primitive Abbildung des C-Zentrums

C-Stickstoff-Zentrum [ edit ]

Das C-Zentrum entspricht elektrisch neutralen, einzelnen Substitutions-Stickstoffatomen im Diamantgitter. Diese sind leicht in elektronen-paramagnetischen Resonanzspektren zu sehen ^[17] (in denen sie verwirrend als P1-Zentren bezeichnet werden). C-Zentren verleihen eine dunkelgelbe bis braune Farbe; Diese Diamanten werden als Typ Ib klassifiziert und allgemein als "Kanariendiamanten" bezeichnet, die selten in Form von Edelsteinen sind. Die meisten synthetischen Diamanten, die mit der Hochdruck-Hochtemperatur- (HPHT) -Technik hergestellt werden, enthalten einen hohen Stickstoffgehalt in der C-Form. Stickstoffverunreinigung stammt aus der Atmosphäre oder aus der Graphitquelle. Ein Stickstoffatom pro 100.000 Kohlenstoffatome führt zu einer gelben Farbe. ^[18] Da die Stickstoffatome fünf verfügbare Elektronen haben (eines mehr als die Kohlenstoffatome, die sie ersetzen), fungieren sie als "tiefe Donatoren"; das heißt, jeder substituierende Stickstoff hat ein zusätzliches Elektron zum Spenden und bildet ein Donator-Energieniveau innerhalb der Bandlücke. Licht mit einer Energie von über ~ 2,2 eV kann die Donorelektronen in das Leitungsband anregen und führt zu einer gelben Farbe. ^[19]

Das C-Zentrum erzeugt ein charakteristisches Infrarotabsorptionsspektrum mit einem scharfen Peak bei 1344 cm ^-1 und ein breiteres Merkmal bei 1130 cm ^-1 . Die Absorption bei diesen Peaks wird routinemäßig zur Messung der Konzentration von Einzelstickstoff verwendet. ^[20] Ein anderer vorgeschlagener Weg unter Verwendung der UV-Absorption bei ~ 260 nm wurde später als unzuverlässig verworfen. ^[19]

Akzeptordefekte in Diamanten ionisieren das fünfte Stickstoffelektron im C-Zentrum und wandeln es in C + -Zentrum um. Letzteres hat ein charakteristisches IR-Absorptionsspektrum mit einem scharfen Peak bei 1332 cm ^-1 und breiteren und schwächeren Peaks bei 1115, 1046 und 950 cm ^-1 . ^[21]

Primitives Bild von das A-Zentrum

A-Stickstoffzentrum [ edit ]

Das A-Zentrum ist wahrscheinlich der häufigste Defekt in natürlichen Diamanten. Es besteht aus einem neutralen Paar benachbarter Nachbarn, das die Kohlenstoffatome ersetzt. Das A-Zentrum erzeugt eine UV-Absorptionsschwelle bei ~ 4 eV (310 nm, d. H. Für das Auge nicht sichtbar) und verursacht somit keine Färbung. Stickstoff enthaltender Diamant überwiegend in der A-Form, klassifiziert als Typ IaA . ^[22]

Das A-Zentrum ist diamagnetisch, aber wenn es durch UV-Licht oder tiefe Akzeptoren ionisiert wird, produziert es ein elektronen-paramagnetisches Resonanzspektrum W24, dessen Analyse eindeutig die N = N-Struktur belegt. ^[23]

Das A-Zentrum zeigt ein IR-Absorptionsspektrum ohne scharfe Merkmale, das sich deutlich von dem des N-N-Spektrums unterscheidet C- oder B-Zentren. Sein stärkster Peak bei 1282 cm ^-1 wird routinemäßig zur Abschätzung der Stickstoffkonzentration in der A-Form verwendet. ^[24]

Primitivbild des B-Zentrums

B-Stickstoffzentrum [ edit ]

Es besteht allgemeiner Konsens, dass das B-Zentrum (manchmal als B1 bezeichnet) aus einer Kohlenstoff-Leerstelle besteht, die von vier Stickstoffatomen umgeben ist, die Kohlenstoffatome ersetzen. ^[1][2][25] Dieses Modell stimmt mit anderen experimentellen Ergebnissen überein, aber dort sind keine direkten spektroskopischen Daten, die dies bestätigen. Diamanten, bei denen die meisten Stickstoffzentren B-Zentren selten sind und als Typ IaB klassifiziert werden; Die meisten Edelsteindiamanten enthalten eine Mischung aus A- und B-Zentren sowie N3-Zentren.

Ähnlich wie die A-Zentren induzieren B-Zentren keine Farbe, und den B-Zentren kann keine UV- oder sichtbare Absorption zugeschrieben werden. Eine frühere Zuordnung des N9-Absorptionssystems zum B-Zentrum wurde später widerlegt. ^[26] Das B-Zentrum hat ein charakteristisches IR-Absorptionsspektrum (siehe Infrarotabsorptionsbild oben) mit einem scharfen Peak bei 1332 cm ⁻¹ und ein breiteres Merkmal bei 1280 cm ⁻¹ . Letzteres wird routinemäßig verwendet, um die Stickstoffkonzentration in der B-Form abzuschätzen. ^[27]

Man beachte, dass viele optische Peaks im Diamanten versehentlich ähnliche Spektralpositionen haben, was bei Gemologen zu Verwirrung führt. Spektroskopiker verwenden zur Defekterkennung das gesamte Spektrum und nicht nur einen Peak und berücksichtigen die Geschichte des Wachstums und der Verarbeitung einzelner Diamanten. ^[1][2][25]

Primitivbild des N3-Zentrums

N3-Stickstoffzentrum [ edit ]

Das N3-Zentrum besteht aus drei Stickstoffatomen, die eine Vakanz umgeben. Seine Konzentration ist immer nur ein Bruchteil der A- und B-Zentren. ^[28] Das N3-Zentrum ist paramagnetisch, so dass seine Struktur durch die Analyse des EPR-Spektrums P2 gut gerechtfertigt ist. ^[3] Dieser Defekt erzeugt eine charakteristische Absorptions- und Lumineszenzlinie bei 415 nm und induziert somit keine eigenständige Farbe. Das N3-Zentrum wird jedoch immer vom N2-Zentrum begleitet, das eine Absorptionslinie bei 478 nm (und keine Lumineszenz) aufweist. ^[29] Daher haben Diamanten, die reich an N3 / N2-Zentren sind, eine gelbe Farbe.

Bor [ edit ]

Diamanten, die Bor als substituierende Verunreinigung enthalten, werden als Typ IIb bezeichnet. Nur ein Prozent der natürlichen Diamanten sind von diesem Typ, und die meisten sind blau bis grau. ^[30] Bor ist ein Akzeptor in Diamanten: Boratome haben ein Elektron weniger als die Kohlenstoffatome; Daher erzeugt jedes Boratom, das ein Kohlenstoffatom ersetzt, ein Elektronenloch in der Bandlücke, das ein Elektron aus dem Valenzband aufnehmen kann. Dies ermöglicht die Absorption von rotem Licht, und aufgrund der geringen Energie (0,37 eV) ^[31] die das Elektron benötigt, um das Valenzband zu verlassen, können Löcher auch bei Raumtemperatur von den Boratomen thermisch in das Valenzband freigesetzt werden. Diese Löcher können sich in einem elektrischen Feld bewegen und den Diamanten elektrisch leitend machen (d. H. Einen Halbleiter vom p-Typ). Dafür sind nur sehr wenige Boratome erforderlich - ein typisches Verhältnis ist ein Boratom pro 1.000.000 Kohlenstoffatome.

Bor-dotierte Diamanten lassen Licht bis ~ 250 nm herunter und absorbieren etwas rotes und infrarotes Licht (daher die blaue Farbe); Sie können nach Belichtung mit kurzwelligem ultraviolettem Licht blau phosphoreszieren. ^[31] Abgesehen von der optischen Absorption wurden Borakzeptoren durch elektronenparamagnetische Resonanz nachgewiesen. ^[32]

Phosphorus

Phosphorus könnte In Diamanten, die durch chemische Gasphasenabscheidung (CVD) gezüchtet werden, in Konzentrationen von bis zu 0,01% absichtlich eingeführt werden. ^[33] Phosphor ersetzt Kohlenstoff im Diamantgitter. ^[34] Ähnlich wie Stickstoff hat Phosphor ein Elektron als Kohlenstoff und wirkt somit als Kohlenstoff ein Spender; Die Ionisierungsenergie von Phosphor (0,6 eV) ^[33] ist jedoch viel geringer als die von Stickstoff (1,7 eV) ^[35] und ist klein genug für die thermische Ionisierung bei Raumtemperatur. Diese wichtige Eigenschaft von Phosphor in Diamanten bevorzugt elektronische Anwendungen, wie UV-Leuchtdioden (LEDs bei 235 nm). ^[36]

Wasserstoff [ edit

Wasserstoff ist einer der am meisten technologisch wichtige Verunreinigungen in Halbleitern, einschließlich Diamant. Wasserstoffdefekte sind in natürlichen Diamanten und in synthetischen Diamantfilmen sehr unterschiedlich. Diese Filme werden durch verschiedene chemische Gasphasenabscheidungsverfahren (CVD-Verfahren) in einer wasserstoffreichen Atmosphäre (typisches Wasserstoff / Kohlenstoff-Verhältnis> 100) unter starkem Beschuss von wachsendem Diamant durch die Plasmaionen hergestellt. Daher ist CVD-Diamant immer reich an Wasserstoff- und Gitterleerstellen. In polykristallinen Filmen kann sich ein Großteil des Wasserstoffs an den Grenzen zwischen Diamantkörnern oder in Nicht-Diamant-Kohlenstoffeinschlüssen befinden. Innerhalb des Diamantgitters selbst wurden Wasserstoffvakanz- ^[37] und Wasserstoff-Stickstoffvakanzenkomplexe ^[38] durch Elektronenparamagnetische Resonanz in negativen Ladungszuständen identifiziert. Darüber hinaus sind zahlreiche wasserstoffbezogene IR-Absorptionsspitzen dokumentiert. ^[39]

Es wird experimentell gezeigt, dass Wasserstoff Passivierungen von elektrisch aktivem Bor ^[40] und Phosphor ^[41] Verunreinigungen bewirkt. Infolge einer solchen Passivierung werden vermutlich flache Donorzentren hergestellt. ^[42]

In natürlichen Diamanten werden häufig mehrere wasserstoffbezogene IR-Absorptionspeaks beobachtet; die stärksten befinden sich bei 1405, 3107 und 3237 cm ^-1 (siehe IR-Absorptionsfigur oben). Die mikroskopische Struktur der entsprechenden Defekte ist noch nicht bekannt und es ist nicht einmal sicher, ob diese Defekte in Diamant oder in Fremdeinschlüssen entstehen. Graue Farbe in einigen Diamanten der australischen Argyle-Mine ist häufig mit diesen Wasserstoffdefekten verbunden, aber auch diese Aufgabe ist noch nicht bewiesen. ^[43]

Nickel und Kobalt [

Eine Mikrofotografie (oben) und UV-angeregte Photolumineszenz (unten) von eine Platte, die aus einem synthetischen Diamanten geschnitten wurde (Breite ~ 3 mm). Der Großteil der gelben Farbe und der grünen Emission stammt von Nickel.

Wenn Diamanten im Hochdruck-Hochtemperaturverfahren gezüchtet werden, sind Nickel, Kobalt oder einige andere Metalle üblicherweise in das Wachstumsmedium zugegeben, um die Umwandlung von Graphit katalytisch zu erleichtern in Diamant. Dadurch werden metallische Einschlüsse gebildet. Außerdem bauen isolierte Nickel- und Kobaltatome in Diamantgitter ein, wie durch charakteristische Hyperfeinstruktur in elektronenparamagnetischen Resonanz-, optischen Absorptions- und Photolumineszenzspektren gezeigt wird, ^[44] und die Konzentration an isoliertem Nickel kann 0,01% erreichen. ^[45] all dies ist ungewöhnlich, wenn man den großen Größenunterschied zwischen Kohlenstoff- und Übergangsmetallatomen und die überlegene Steifigkeit des Diamantgitters berücksichtigt. ^{[2] [45]}

Zahlreiche Ni-bedingte Defekte wurden durch elektronenparamagnetische Resonanz nachgewiesen, ^[5][46] optische Absorption und Photolumineszenz, ^[5][46][47] sowohl in synthetischen als auch in natürlichen Diamanten. ^[43] Es können drei Hauptstrukturen unterschieden werden: Substitutions-Ni ^[48] Nickelvakanz ^[49] und Nickel -vacancy-Komplex, verziert mit einem oder mehreren substituierten Stickstoffatomen. ^[46] Die "Nickel-Vacancy" -Struktur, auch "Semi-Divacancy" genannt, ist für die meisten Larven spezifisch Verunreinigungen in Diamant und Silizium (z. B. Zinn in Silizium ^[50]). Sein Produktionsmechanismus wird im Allgemeinen wie folgt akzeptiert: Ein großes Nickelatom wird substituiert eingebaut, dann wird ein Kohlenstoff in der Nähe ausgestoßen (wodurch eine benachbarte Leerstelle entsteht), und es wird zwischen den beiden Standorten verschoben.

Obwohl die physikalischen und chemischen Eigenschaften von Kobalt und Nickel ziemlich ähnlich sind, sind die Konzentrationen von isoliertem Kobalt im Diamant viel geringer als die von Nickel (parts per Milliarde-Bereich). Mehrere Defekte im Zusammenhang mit isoliertem Kobalt wurden durch paramagnetische Elektronenresonanz ^[51] und Photolumineszenz ^[5][52] nachgewiesen, ihre Struktur ist jedoch noch nicht bekannt. ^[53]

Silizium [

The semi -Divakantenmodell (Verunreinigung-Leerstand) für eine große Verunreinigung im Diamant (Ni, Co, Si, S usw.), bei dem ein großes rosa Verunreinigungsatom zwei Kohlenstoffatome ersetzt. Details zur Verbindung mit dem Diamantgitter sind unsicher.

Silizium ist eine übliche Verunreinigung in Diamantfilmen, die durch chemische Gasphasenabscheidung aufgewachsen werden, und stammt entweder aus Siliziumsubstrat oder aus Kieselsäure-Fenstern oder Wänden des CVD-Reaktors. Es wurde auch in natürlichen Diamanten in dispergierter Form beobachtet. ^[54] Isolierte Siliziumdefekte wurden im Diamantgitter durch den scharfen optischen Absorptionspeak bei 738 nm ^[55] und die paramagnetische Elektronenresonanz nachgewiesen. ^[56] Ähnlich wie bei anderen großen Verunreinigungen Die Hauptform von Silicium in Diamanten wurde mit einem Si-Vacancy-Komplex (Semi-Divacancy-Site) identifiziert. ^[56] Dieses Zentrum ist ein tiefer Donor mit einer Ionisierungsenergie von 2 eV und daher für elektronische Anwendungen ungeeignet. ^[57]

Si-Leerstellen machen einen kleinen Bruchteil des gesamten Siliciums aus. Es wird angenommen (obwohl es keinen Beweis gibt), dass viel Silizium Kohlenstoff ersetzt und somit für die meisten spektroskopischen Techniken unsichtbar wird, da Silizium- und Kohlenstoffatome dieselbe Konfiguration wie die äußeren elektronischen Schalen haben. ^[58]

Germanium [ edit ]

Normalerweise fehlt Germanium im Diamant, kann jedoch während des Wachstums oder durch nachfolgende Ionenimplantation eingeführt werden. Germanium in Diamanten kann optisch über das Germanium-Leerstandenzentrum nachgewiesen werden, das ähnliche Eigenschaften wie das Si-Leerstandenzentrum aufweist. ^[59]

Sulfur [ edit

Um das Jahr 2000 Es gab eine Welle von Versuchen, synthetische CVD-Diamantfilme durch Schwefel zu dotieren, um eine Leitfähigkeit vom n-Typ mit niedriger Aktivierungsenergie zu erreichen. Erfolgreiche Berichte wurden veröffentlicht, ^[60] aber dann verworfen ^[61] da die Leitfähigkeit anstelle des n-Typs zum p-Typ wurde und nicht mit Schwefel assoziiert wurde, sondern mit Restbor, das ein hocheffizienter p-Dotierstoff im Diamant ist .

Bislang (2009) gibt es nur einen zuverlässigen Beweis (durch Hyperfein-Wechselwirkungsstruktur in der paramagnetischen Elektronenresonanz) für isolierte Schwefeldefekte in Diamanten. Das entsprechende Zentrum, W31 genannt, wurde bei natürlichen Typ-Ib-Diamanten in geringen Konzentrationen (parts per million) beobachtet. Es wurde einem Schwefel-Leerstand-Komplex zugeordnet - wiederum wie im Fall von Nickel und Silizium eine semi-Divacancy-Stelle. ^[62]

Intrinsic defects [ edit

Der einfachste Weg intrinsische Defekte im Diamant erzeugen, indem Kohlenstoffatome durch Bestrahlung mit energiereichen Partikeln wie Alpha (Helium), Beta (Elektronen) oder Gamma-Partikeln, Protonen, Neutronen, Ionen usw. verdrängt werden. Die Bestrahlung kann im Labor oder im Labor erfolgen die Natur (siehe Diamantverbesserung - Bestrahlung); es produziert Hauptdefekte, sogenannte Frenkel-Defekte (Kohlenstoffatome werden von ihren normalen Gitterstellen zu Zwischengitterplätzen geworfen) und verbleibende Gitterleerstellen. Ein wichtiger Unterschied zwischen den Leerstellen und den Interstitials in Diamant besteht darin, dass Interstitials während der Bestrahlung selbst bei Temperaturen von flüssigem Stickstoff beweglich sind, ^[63] jedoch beginnen Leerstellen erst bei Temperaturen ~ 700 ° C zu wandern.

Leerstellen und Interstitials können auch durch plastische Verformung im Diamant erzeugt werden, allerdings in viel geringeren Konzentrationen.

Isoliertes Kohlenstoffinterstitial [ edit ]

Modell des Kohlenstoff-Split-Interstitials in Diamanten

Isoliertes Interstitial wurde bei Diamanten nie beobachtet und wird als instabil betrachtet. Seine Wechselwirkung mit einem regulären Kohlenstoffgitter erzeugt ein "Split-Interstitial", einen Defekt, bei dem zwei Kohlenstoffatome eine Gitterstelle gemeinsam haben und kovalent mit den Kohlenstoffnachbarn verbunden sind. Dieser Defekt wurde durch die elektronenparamagnetische Resonanz (R2-Mitte) ^[64] und die optische Absorption ^[65] gründlich charakterisiert und erzeugt im Gegensatz zu den meisten anderen Defekten im Diamant keine Photolumineszenz.

Interstitialkomplexe [ edit ]

Eine der Konfigurationen der Kohlenstoff-Interstitials in Diamanten

Das isolierte Split-Interstitial bewegt sich während der Bestrahlung durch den Diamantkristall. Wenn er auf andere Interstitials trifft, aggregiert er zu größeren Komplexen aus zwei und drei Split-Interstitials, die durch elektronenparamagnetische Resonanz (R1- und O3-Zentren) identifiziert werden, ^[66][67] optische Absorption und Photolumineszenz. ^[68]

Vacancy-Interstitial-Komplexe [ edit ]

Die meisten hochenergetischen Teilchen leiten neben der Verdrängung von Kohlenstoffatomen vom Gitterplatz auch genügend überschüssige Energie für eine schnelle Migration durch das Gitter. Wenn jedoch eine relativ sanfte Gammabestrahlung verwendet wird, ist diese zusätzliche Energie minimal. So bleiben die Interstitials in der Nähe der ursprünglichen Leerstellen und bilden durch optische Absorption identifizierte Paare aus Leerstellen und Interstitials. ^{[68] [68]} [1945659]

Vacancy -distitstitielle Paare wurden ebenfalls hergestellt, jedoch durch Elektronenbestrahlung und durch einen anderen Mechanismus: ^[71] Einzelne Interstitials wandern während der Bestrahlung und aggregieren, um Disinterstitials zu bilden; Dieser Prozess tritt bevorzugt in der Nähe der Gitterleerstellen auf.

Isolierte Vakanz [ edit ]

Reine Diamanten vor und nach Bestrahlung und Glühen. Im Uhrzeigersinn von links unten: 1) Anfänglich (2 × 2 mm) 2–4) Durch verschiedene Dosen von 2-MeV-Elektronen bestrahlt (5–6) Durch unterschiedliche Dosen bestrahlt und bei 800 ° C geglüht.

Die isolierte Leerstelle ist am größten untersuchte den Diamantdefekt sowohl experimentell als auch theoretisch. Seine wichtigste praktische Eigenschaft ist die optische Absorption, wie in den Farbzentren, die Diamantgrün oder manchmal sogar Grünblau (in reinen Diamanten) ergibt. Das charakteristische Merkmal dieser Absorption ist eine Reihe von scharfen Linien, die als GR1-8 bezeichnet werden, wobei die GR1-Linie bei 741 nm die prominenteste und wichtigste ist. ^[69]

Die Vakanz verhält sich wie ein tiefer Elektronendonor / Acceptor, dessen elektronische Eigenschaften vom Ladezustand abhängen. Das Energieniveau für die + / 0-Zustände liegt bei 0,6 eV und für die 0 / - -Staaten bei 2,5 eV oberhalb des Valenzbandes. ^[72]

Multivacancy-Komplexe [ edit

Upon Glühen von reinem Diamant bei ~ 700 ° C, wandern Leerstellen und bilden Divakanzen, die durch optische Absorption und paramagnetische Elektronenresonanz charakterisiert werden. ^[73]
Ähnlich wie einzelne Interstitials erzeugen Divakanzen keine Photolumineszenz. Divacancies wiederum glühen bei ~ 900 ° C aus, wobei durch EPR ^[74] detektierte Multivacancy-Ketten und vermutlich hexavacancy Ringe erzeugt werden. Letztere sollten für die meisten Spektroskopien unsichtbar sein, und in der Tat wurden sie bisher nicht nachgewiesen. ^[74] Durch das Ausglühen von Leerstellen ändert sich die Farbe des Diamanten von grün nach gelbbraun. Man nimmt an, dass ein ähnlicher Mechanismus (Leerstellenaggregation) auch eine braune Farbe von plastisch verformten natürlichen Diamanten verursacht. ^[75]

Versetzungen [ edit

Versetzungen sind die häufigsten strukturellen Defekte in Naturdiamanten. Die zwei Haupttypen von Versetzungen sind der Gleitsatz von bei dem Bindungen zwischen Schichten von Atomen mit unterschiedlichen Indizes (die nicht direkt übereinander liegen) und der Shuffle-Satz in dem Die Brüche treten zwischen Atomen mit demselben Index auf. Die Versetzungen erzeugen schwankende Bindungen, die Energieniveaus in die Bandlücke einbringen, die die Absorption von Licht ermöglichen. ^[76] Die Breitband-Blau-Photolumineszenz wurde durch direkte Beobachtung im Elektronenmikroskop zuverlässig mit Versetzungen identifiziert, jedoch wurde festgestellt, dass nicht alle Versetzungen vorliegen Lumineszenz, und es gibt keine Korrelation zwischen dem Versetzungstyp und den Parametern der Emission. ^[77]

Plättchen [ edit

Elektronenmikroskopische Aufnahme von Plättchen im Diamant normal zur kubischen Achse. ^[78] Bildbreite 1,5 µm

Die meisten natürlichen Diamanten enthalten ausgedehnte planare Defekte in den <100> -Gitterebenen, die als Plättchen bezeichnet werden. Ihre Größe reicht von Nanometern bis zu vielen Mikrometern, und große Mikroskope lassen sich leicht über ihre Lumineszenz in einem optischen Mikroskop beobachten. ^[79] Lange Zeit waren Thrombozyten vorübergehend mit großen Stickstoffkomplexen assoziiert - Stickstoffsenken, die durch Stickstoffaggregation entstehen hohe Temperaturen der Diamantsynthese. Die direkte Messung von Stickstoff in den Blutplättchen durch EELS (eine analytische Technik der Elektronenmikroskopie) ergab jedoch nur sehr wenig Stickstoff. ^[78] Das derzeit akzeptierte Modell von Blutplättchen ist ein regelmäßiges Array von Kohlenstoff-Interstitials. ^[80]

Blutplättchen erzeugen in IR-Absorptionsspektren scharfe Absorptionspeaks bei 1359–1375 und 330 cm ^-1 ; Bemerkenswerterweise hängt die Position des ersten Peaks von der Plättchengröße ab. ^[78] Wie bei Versetzungen wurde eine breite Photolumineszenz, die bei ~ 1000 nm zentriert war, durch direkte Beobachtung im Elektronenmikroskop mit den Plättchen assoziiert. Durch Untersuchung dieser Lumineszenz wurde abgeleitet, dass Blutplättchen eine "Bandlücke" von ~ 1,7 eV haben. ^[81]

Voidite [ edit

Elektronenmikroskopaufnahme, die mehrere oktaedrische Voidite zeigt oktaedrische, nanometergroße Cluster in vielen natürlichen Diamanten, wie durch Elektronenmikroskopie gezeigt wurde. ^[82] Laborversuche zeigten, dass das Annealen von Diamant vom Typ IaB bei hohen Temperaturen und Drücken (> 2600 ° C) zum Aufbrechen der Blutplättchen führt Bildung von Versetzungsschleifen und Voiditen, dh dass Voidite eine Folge des thermischen Abbaus von Blutplättchen sind. Im Gegensatz zu Thrombozyten enthalten Voidite in der molekularen Form viel Stickstoff. ^[83]

Wechselwirkung zwischen intrinsischen und extrinsischen Defekten [ edit

. Extrinsische und intrinsische Defekte können interagieren und neue Defektkomplexe erzeugen. Eine solche Wechselwirkung tritt normalerweise auf, wenn ein Diamant, der extrinsische Defekte (Verunreinigungen) enthält, entweder plastisch verformt wird oder bestrahlt und getempert wird.

Primitivbild der H3- und H2-Zentren

Am wichtigsten ist die Wechselwirkung von Leerstellen und Interstitials mit Stickstoff. Kohlenstoff-Interstitials reagieren mit Substitutionsstickstoff und bilden ein bindungszentriertes Stickstoff-Interstitial mit starker IR-Absorption bei 1450 cm ^-1 . ^[84] Vakanzen werden durch die Stickstoffzentren A, B und C effizient eingefangen. Die Einfangrate ist für die C-Zentren am höchsten, für die A-Zentren um das Achtfache und für die B-Zentren um das 30-Fache niedriger. ^[85] Das C-Zentrum (Einzelstickstoff) durch Einfangen einer Vakanz bildet das berühmte Stickstoff-Vakanzenzentrum, das kann neutral oder negativ geladen sein; ^[86][87] der negativ geladene Zustand hat potentielle Anwendungen im Quantencomputer. A und B zentrieren beim Einfangen einer freien Stelle entsprechende 2N-V- (H3 ^[88] - und H2 ^[89] -Zentren, wobei H2 einfach ein negativ geladenes H3-Zentrum ^[90]) und das neutrale 4N-2V (H4-Zentrum ^[91]) ist. ). Die Zentren für H2, H3 und H4 sind wichtig, da sie in vielen natürlichen Diamanten vorhanden sind und ihre optische Absorption stark genug sein kann, um die Diamantfarbe zu verändern (H3 oder H4 - Gelb, H2 - Grün).

Bor interagiert mit Kohlenstoff-Interstitials unter Bildung eines neutralen Bor-Interstitial-Komplexes mit einer scharfen optischen Absorption bei 0.552 eV (2250 nm). ^[72] Bisher sind keine Hinweise auf Komplexe von Bor und Leerstand bekannt (2009). ^[25]

Im Gegensatz dazu reagiert Silizium mit Leerstellen, wodurch die oben beschriebene optische Absorption bei 738 nm erzeugt wird. ^[92] Der angenommene Mechanismus ist das Einfangen von migrierender Leerstellen durch substituiertes Silizium, was zu Si-V führt (semi -divacancy) -Konfiguration. ^[93]

Ein ähnlicher Mechanismus wird für Nickel erwartet, für den sowohl Substitutions- als auch Semi-Divacancy-Konfigurationen zuverlässig identifiziert werden können (siehe Unterabschnitt "Nickel und Kobalt" oben). In einer nicht veröffentlichten Studie wurden an Substitutionsnickel reiche Diamanten mit Elektronen bestrahlt und geglüht, wobei nach jedem Glühschritt sorgfältige optische Messungen durchgeführt wurden, es wurden jedoch keine Anzeichen für die Bildung oder Verstärkung von Ni-Leerstandszentren erhalten. ^[49]

Siehe auch edit ]

Referenzen [ edit ]

1. ^ ^{a b c} Collins, AT (2003). "Der Nachweis farbverstärkter und synthetischer Edelsteindiamanten durch optische Spektroskopie". Diamant und verwandte Materialien . 12 (10–11): 1976–1983. Bibcode: 2003DRM .... 12.1976C. doi: 10.1016 / S0925-9635 (03) 00262-0.
   


2. ^ ^{a b c d und f} [19589197] ^h Walker, J. (1979). "Optical absorption and luminescence in diamond". Reports on Progress in Physics. 42 (10): 1605–1659. Bibcode:1979RPPh...42.1605W. CiteSeerX 10.1.1.467.443. doi:10.1088/0034-4885/42/10/001.
   


3. ^ ^{a b} Wyk, J. A. V. (1982). "Carbon-12 hyperfine interaction of the unique carbon of the P2 (ESR) or N3 (optical) centre in diamond". Journal of Physics C: Solid State Physics. 15 (27): L981–L983. Bibcode:1982JPhC...15L.981V. doi:10.1088/0022-3719/15/27/007.
   


4. ^ Zaitsev, A. M. (2001). Optical Properties of Diamond : A Data Handbook. Springer ISBN 978-3-540-66582-3.
   


5. ^ ^{a b c d} Iakoubovskii, K.; Collins, A. T. (2004). "Alignment of Ni- and Co-related centres during the growth of high-pressure–high-temperature diamond". Journal of Physics: Condensed Matter. 16 (39): 6897. Bibcode:2004JPCM...16.6897I. doi:10.1088/0953-8984/16/39/022.
   


6. ^ Edmonds, A.; d’Haenens-Johansson, U.; Cruddace, R.; Newton, M.; Fu, K. -M.; Santori, C.; Beausoleil, R.; Twitchen, D.; Markham, M. (2012). "Production of oriented nitrogen-vacancy color centers in synthetic diamond". Physical Review B. 86 (3): 035201. arXiv:1112.5757. Bibcode:2012PhRvB..86c5201E. doi:10.1103/PhysRevB.86.035201.
   


7. ^ d’Haenens-Johansson, U.; Edmonds, A.; Newton, M.; Goss, J.; Briddon, P.; Baker, J.; Martineau, P.; Khan, R.; Twitchen, D.; Williams, S. D. (2010). "EPR of a defect in CVD diamond involving both silicon and hydrogen that shows preferential alignment". Physical Review B. 82 (15): 155205. Bibcode:2010PhRvB..82o5205D. doi:10.1103/PhysRevB.82.155205.
   


8. ^ Hogg, R. A.; Takahei, K.; Taguchi, A.; Horikoshi, Y. (1996). "Preferential alignment of Er–2O centers in GaAs:Er,O revealed by anisotropic host-excited photoluminescence". Applied Physics Letters. 68 (23): 3317. Bibcode:1996ApPhL..68.3317H. doi:10.1063/1.116043.
   


9. ^ Assali, L. V. C.; Machado, W. V. M.; Justo, J. F. (2011). "3d transition metal impurities in diamond: electronic properties and chemical trends". Phys. Rev. B. 84: 155205. doi:10.1103/PhysRevB.84.155205.
   


10. ^ Iakoubovskii, K.; Stesmans, A. (2001). "Characterization of Defects in as-Grown CVD Diamond Films and HPHT Diamond Powders by Electron Paramagnetic Resonance". Physica Status Solidi A. 186 (2): 199. Bibcode:2001PSSAR.186..199I. doi:10.1002/1521-396X(200108)186:2<199::AID-PSSA199>3.0.CO;2-R.
    


11. ^ Lal, S.; Dallas, T.; Yi, S.; Gangopadhyay, S.; Holtz, M.; Anderson, F. (1996). "Defect photoluminescence in polycrystalline diamond films grown by arc-jet chemical-vapor deposition". Physical Review B. 54 (19): 13428. Bibcode:1996PhRvB..5413428L. doi:10.1103/PhysRevB.54.13428.
    


12. ^ Iakoubovskii, K.; Adriaenssens, G. J. (2002). "Evidence for a Fe-related defect centre in diamond". Journal of Physics: Condensed Matter. 14 (4): L95. Bibcode:2002JPCM...14L..95I. doi:10.1088/0953-8984/14/4/104.
    


13. ^ Iakoubovskii, K.; Adriaenssens, G. J. (2002). "Comment on 'Evidence for a Fe-related defect centre in diamond'". Journal of Physics: Condensed Matter. 14 (21): 5459. Bibcode:2002JPCM...14R.401I. doi:10.1088/0953-8984/14/21/401.
    


14. ^ ^{a b} Kaiser, W.; Bond, W. (1959). "Nitrogen, A Major Impurity in Common Type I Diamond". Physical Review. 115 (4): 857. Bibcode:1959PhRv..115..857K. doi:10.1103/PhysRev.115.857.
    


15. ^ Newton, M. E.; Baker, J. M. (1989). "¹⁴N ENDOR of the OK1 centre in natural type Ib diamond". Journal of Physics: Condensed Matter. 1 (51): 10549. Bibcode:1989JPCM....110549N. doi:10.1088/0953-8984/1/51/024.
    


16. ^ Iakoubovskii, K.; Adriaenssens, G. J.; Vohra, Y. K. (2000). "Nitrogen incorporation in diamond films homoepitaxially grown by chemical vapour deposition". Journal of Physics: Condensed Matter. 12 (30): L519. Bibcode:2000JPCM...12L.519I. doi:10.1088/0953-8984/12/30/106.
    


17. ^ Smith, W.; Sorokin, P.; Gelles, I.; Lasher, G. (1959). "Electron-Spin Resonance of Nitrogen Donors in Diamond". Physical Review. 115 (6): 1546. Bibcode:1959PhRv..115.1546S. doi:10.1103/PhysRev.115.1546.
    


18. ^ Nassau, Kurt (1980) "Gems made by man" Gemological Institute of America, Santa Monica, California, ISBN 0-87311-016-1, p. 191
    


19. ^ ^{a b} Iakoubovskii, K.; Adriaenssens, G. J. (2000). "Optical transitions at the substitutional nitrogen centre in diamond". Journal of Physics: Condensed Matter. 12 (6): L77. Bibcode:2000JPCM...12L..77I. doi:10.1088/0953-8984/12/6/102.
    


20. ^ I. Kiflawi et al. "Infrared-absorption by the single nitrogen and a defect centers in diamond" Philos. Mag. B 69 (1994) 1141
    


21. ^ Lawson, S. C.; Fisher, D.; Hunt, D. C.; Newton, M. E. (1998). "On the existence of positively charged single-substitutional nitrogen in diamond". Journal of Physics: Condensed Matter. 10 (27): 6171. Bibcode:1998JPCM...10.6171L. doi:10.1088/0953-8984/10/27/016.
    


22. ^ Davies, G. (1976). "The a nitrogen aggregate in diamond-its symmetry and possible structure". Journal of Physics C: Solid State Physics. 9 (19): L537–L542. Bibcode:1976JPhC....9L.537D. doi:10.1088/0022-3719/9/19/005.
    


23. ^ Tucker, O.; Newton, M.; Baker, J. (1994). "EPR and N14 electron-nuclear double-resonance measurements on the ionized nearest-neighbor dinitrogen center in diamond". Physical Review B. 50 (21): 15586. Bibcode:1994PhRvB..5015586T. doi:10.1103/PhysRevB.50.15586.
    


24. ^ Boyd, S. R.; Kiflawi, I.; Woods, G. S. (1994). "The relationship between infrared absorption and the a defect concentration in diamond". Philosophical Magazine B. 69 (6): 1149. Bibcode:1994PMagB..69.1149B. doi:10.1080/01418639408240185.
    


25. ^ ^{a b c} Collins, A. T. (1999). "Things we still don't know about optical centres in diamond". Diamond and Related Materials. 8 (8–9): 1455–1462. Bibcode:1999DRM.....8.1455C. doi:10.1016/S0925-9635(99)00013-8.
    


26. ^ Shiryaev, A. A.; Hutchison, M. T.; Dembo, K. A.; Dembo, A. T.; Iakoubovskii, K.; Klyuev, Y. A.; Naletov, A. M. (2001). "High-temperature high-pressure annealing of diamond". Physica B: Condensed Matter. 308-310: 598–603. Bibcode:2001PhyB..308..598S. doi:10.1016/S0921-4526(01)00750-5.
    


27. ^ Boyd, S. R.; Kiflawi, I.; Woods, G. S. (1995). "Infrared absorption by the B nitrogen aggregate in diamond". Philosophical Magazine B. 72 (3): 351. Bibcode:1995PMagB..72..351B. doi:10.1080/13642819508239089.
    


28. ^ Anderson, B.; Payne, J.; Mitchell, R.K. (ed.) (1998) "The spectroscope and gemology", p. 215, Robert Hale Limited, Clerkwood House, London. ISBN 0-7198-0261-X
    


29. ^ Thomaz, M. F.; Davies, G. (1978). "The Decay Time of N3 Luminescence in Natural Diamond". Proceedings of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences. 362 (1710): 405. Bibcode:1978RSPSA.362..405T. doi:10.1098/rspa.1978.0141.
    


30. ^ O'Donoghue, M. (2002) "Synthetic, imitation & treated gemstones", Elsevier Butterworth-Heinemann, Great Britain. ISBN 0-7506-3173-2, p. 52
    


31. ^ ^{a b} Collins, A. T. (1993). "The Optical and Electronic Properties of Semiconducting Diamond". Philosophical Transactions of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences. 342 (1664): 233–244. Bibcode:1993RSPTA.342..233C. doi:10.1098/rsta.1993.0017.
    


32. ^ Ammerlaan, C. A. J.; Kemp, R. V. (1985). "Magnetic resonance spectroscopy in semiconducting diamond". Journal of Physics C: Solid State Physics. 18 (13): 2623. Bibcode:1985JPhC...18.2623A. doi:10.1088/0022-3719/18/13/009.
    


33. ^ ^{a b} Kociniewski, T.; Barjon, J.; Pinault, M. -A.; Jomard, F.; Lusson, A.; Ballutaud, D.; Gorochov, O.; Laroche, J. M.; Rzepka, E.; Chevallier, J.; Saguy, C. (2006). "N-type CVD diamond doped with phosphorus using the MOCVD technology for dopant incorporation". Physica Status Solidi A. 203 (12): 3136. Bibcode:2006PSSAR.203.3136K. doi:10.1002/pssa.200671113.
    


34. ^ Hasegawa, M.; Teraji, T.; Koizumi, S. (2001). "Lattice location of phosphorus in n-type homoepitaxial diamond films grown by chemical-vapor deposition". Applied Physics Letters. 79 (19): 3068. Bibcode:2001ApPhL..79.3068H. doi:10.1063/1.1417514.
    


35. ^ Farrer, R. G. (1969). "On the substitutional nitrogen donor in diamond". Solid State Communications. 7 (9): 685–688. Bibcode:1969SSCom...7..685F. doi:10.1016/0038-1098(69)90593-6.
    


36. ^ Koizumi, S.; Watanabe, K.; Hasegawa, M.; Kanda, H. (2001). "Ultraviolet Emission from a Diamond pn Junction". Science. 292 (5523): 1899–1901. Bibcode:2001Sci...292.1899K. doi:10.1126/science.1060258. PMID 11397942.
    


37. ^ Glover, C.; Newton, M. E.; Martineau, P. M.; Quinn, S.; Twitchen, D. J. (2004). "Hydrogen incorporation in diamond: The vacancy-hydrogen complex". Physical Review Letters. 92 (13): 135502. Bibcode:2004PhRvL..92m5502G. doi:10.1103/PhysRevLett.92.135502. PMID 15089622.
    


38. ^ Glover, C.; Newton, M.; Martineau, P.; Twitchen, D.; Baker, J. (2003). "Hydrogen Incorporation in Diamond: The Nitrogen-Vacancy-Hydrogen Complex". Physical Review Letters. 90 (18): 185507. Bibcode:2003PhRvL..90r5507G. doi:10.1103/PhysRevLett.90.185507. PMID 12786024.
    


39. ^ Fuchs, F.; Wild, C.; Schwarz, K.; MüLler-Sebert, W.; Koidl, P. (1995). "Hydrogen induced vibrational and electronic transitions in chemical vapor deposited diamond, identified by isotopic substitution". Applied Physics Letters. 66 (2): 177. Bibcode:1995ApPhL..66..177F. doi:10.1063/1.113126.
    


40. ^ Chevallier, J.; Theys, B.; Lusson, A.; Grattepain, C.; Deneuville, A.; Gheeraert, E. (1998). "Hydrogen-boron interactions in p-type diamond". Physical Review B. 58 (12): 7966. Bibcode:1998PhRvB..58.7966C. doi:10.1103/PhysRevB.58.7966.
    


41. ^ Chevallier, J.; Jomard, F.; Teukam, Z.; Koizumi, S.; Kanda, H.; Sato, Y.; Deneuville, A.; Bernard, M. (2002). "Hydrogen in n-type diamond". Diamond and Related Materials. 11 (8): 1566. Bibcode:2002DRM....11.1566C. doi:10.1016/S0925-9635(02)00063-8.
    


42. ^ Teukam, Z. P.; Chevallier, J.; Saguy, C. C.; Kalish, R.; Ballutaud, D.; Barbé, M.; Jomard, F. O.; Tromson-Carli, A.; Cytermann, C.; Butler, J. E.; Bernard, M.; Baron, C. L.; Deneuville, A. (2003). "Shallow donors with high n-type electrical conductivity in homoepitaxial deuterated boron-doped diamond layers". Nature Materials. 2 (7): 482–486. Bibcode:2003NatMa...2..482T. doi:10.1038/nmat929. PMID 12876564.
    


43. ^ ^{a b} Iakoubovskii, K.; Adriaenssens, G. J. (2002). "Optical characterization of natural Argyle diamonds". Diamond and Related Materials. 11 (1): 125. Bibcode:2002DRM....11..125I. doi:10.1016/S0925-9635(01)00533-7.
    


44. ^ Iakoubovskii, K.; Davies, G. (2004). "Vibronic effects in the 1.4-eV optical center in diamond". Physical Review B. 70 (24): 245206. Bibcode:2004PhRvB..70x5206I. doi:10.1103/PhysRevB.70.245206.
    


45. ^ ^{a b} Collins, A. T.; Kanda, H.; Isoya, J.; Ammerlaan, C. A. J.; Van Wyk, J. A. (1998). "Correlation between optical absorption and EPR in high-pressure diamond grown from a nickel solvent catalyst". Diamond and Related Materials. 7 (2–5): 333. Bibcode:1998DRM.....7..333C. doi:10.1016/S0925-9635(97)00270-7.
    


46. ^ ^{a b c} Nadolinny, V. A.; Yelisseyev, A. P.; Baker, J. M.; Newton, M. E.; Twitchen, D. J.; Lawson, S. C.; Yuryeva, O. P.; Feigelson, B. N. (1999). "A study of13C hyperfine structure in the EPR of nickel-nitrogen-containing centres in diamond and correlation with their optical properties". Journal of Physics: Condensed Matter. 11 (38): 7357. Bibcode:1999JPCM...11.7357N. doi:10.1088/0953-8984/11/38/314.
    


47. ^ Larico, R.; Justo, J. F.; Machado, W. V. M.; Assali, L. V. C. (2009). "Electronic properties and hyperfine fields of nickel-related complexes in diamond". Phys. Rev. B. 79 (11): 115202. arXiv:1208.3207. Bibcode:2009PhRvB..79k5202L. doi:10.1103/PhysRevB.79.115202.
    


48. ^ Isoya, J.; Kanda, H.; Norris, J.; Tang, J.; Bowman, M. (1990). "Fourier-transform and continuous-wave EPR studies of nickel in synthetic diamond: Site and spin multiplicity". Physical Review B. 41 (7): 3905. Bibcode:1990PhRvB..41.3905I. doi:10.1103/PhysRevB.41.3905.
    


49. ^ ^{a b} Iakoubovskii, K. (2004). "Ni-vacancy defect in diamond detected by electron spin resonance". Physical Review B. 70 (20): 205211. Bibcode:2004PhRvB..70t5211I. doi:10.1103/PhysRevB.70.205211.
    


50. ^ Watkins, G. (1975). "Defects in irradiated silicon: EPR of the tin-vacancy pair". Physical Review B. 12 (10): 4383–4390. Bibcode:1975PhRvB..12.4383W. doi:10.1103/PhysRevB.12.4383.
    


51. ^ Twitchen, D.; Baker, J.; Newton, M.; Johnston, K. (2000). "Identification of cobalt on a lattice site in diamond". Physical Review B. 61 (1): 9. Bibcode:2000PhRvB..61....9T. doi:10.1103/PhysRevB.61.9.
    


52. ^ Lawson, S. C.; Kanda, H.; Watanabe, K.; Kiflawi, I.; Sato, Y.; Collins, A. T. (1996). "Spectroscopic study of cobalt-related optical centers in synthetic diamond". Journal of Applied Physics. 79 (8): 4348. Bibcode:1996JAP....79.4348L. doi:10.1063/1.361744.
    


53. ^ Larico, R.; Assali, L. V. C.; Machado, W. V. M.; Justo, J. F. (2008). "Cobalt-related impurity centers in diamond: electronic properties and hyperfine parameters". J. Phys.: Condens. Matter. 20 (41): 415220. arXiv:1307.2866. Bibcode:2008JPCM...20O5220L. doi:10.1088/0953-8984/20/41/415220.
    


54. ^ Iakoubovskii, K.; Adriaenssens, G. J.; Dogadkin, N. N.; Shiryaev, A. A. (2001). "Optical characterization of some irradiation-induced centers in diamond". Diamond and Related Materials. 10 (1): 18. Bibcode:2001DRM....10...18I. doi:10.1016/S0925-9635(00)00361-7.
    


55. ^ Clark, C.; Kanda, H.; Kiflawi, I.; Sittas, G. (1995). "Silicon defects in diamond". Physical Review B. 51 (23): 16681. Bibcode:1995PhRvB..5116681C. doi:10.1103/PhysRevB.51.16681.
    


56. ^ ^{a b} Edmonds, A.; Newton, M.; Martineau, P.; Twitchen, D.; Williams, S. (2008). "Electron paramagnetic resonance studies of silicon-related defects in diamond". Physical Review B. 77 (24): 245205. Bibcode:2008PhRvB..77x5205E. doi:10.1103/PhysRevB.77.245205.
    


57. ^ Iakoubovskii, K.; Adriaenssens, G. (2000). "Luminescence excitation spectra in diamond". Physical Review B. 61 (15): 10174. Bibcode:2000PhRvB..6110174I. doi:10.1103/PhysRevB.61.10174.
    


58. ^ d'Haenens-Johansson, U.; Edmonds, A.; Green, B.; Newton, M.; Davies, G.; Martineau, P.; Khan, R.; Twitchen, D. (2011). "Optical properties of the neutral silicon split-vacancy center in diamond". Physical Review B. 84 (24): 245208. Bibcode:2011PhRvB..84x5208D. doi:10.1103/PhysRevB.84.245208.
    


59. ^ Iwasaki, T.; Ishibashi, F.; Miyamoto, Y.; Doi, Y.; Kobayashi, S.; Miyazaki, T.; Tahara, K.; Jahnke, K. D.; Rogers, L. J.; Naydenov, B.; Jelezko, F.; Yamasaki, S.; Nagamachi, S.; Inubushi, T.; Mizuochi, N.; Hatano, M. (2015). "Germanium-Vacancy Single Color Centers in Diamond". Scientific Reports. 5: 12882. arXiv:1503.04938. Bibcode:2015NatSR...512882I. doi:10.1038/srep12882. PMC 4528202. PMID 26250337.
    


60. ^ Sakaguchi, I.; n.-Gamo, M.; Kikuchi, Y.; Yasu, E.; Haneda, H.; Suzuki, T.; Ando, T. (1999). "Sulfur: A donor dopant for n-type diamond semiconductors". Physical Review B. 60 (4): R2139. Bibcode:1999PhRvB..60.2139S. doi:10.1103/PhysRevB.60.R2139.
    


61. ^ Kalish, R.; Reznik, A.; Uzan-Saguy, C.; Cytermann, C. (2000). "Is sulfur a donor in diamond?". Applied Physics Letters. 76 (6): 757. Bibcode:2000ApPhL..76..757K. doi:10.1063/1.125885.
    


62. ^ Baker, J.; Van Wyk, J.; Goss, J.; Briddon, P. (2008). "Electron paramagnetic resonance of sulfur at a split-vacancy site in diamond". Physical Review B. 78 (23): 235203. Bibcode:2008PhRvB..78w5203B. doi:10.1103/PhysRevB.78.235203.
    


63. ^ Newton, M. E.; Campbell, B. A.; Twitchen, D. J.; Baker, J. M.; Anthony, T. R. (2002). "Recombination-enhanced diffusion of self-interstitial atoms and vacancy–interstitial recombination in diamond". Diamond and Related Materials. 11 (3–6): 618. Bibcode:2002DRM....11..618N. doi:10.1016/S0925-9635(01)00623-9.
    


64. ^ Hunt, D.; Twitchen, D.; Newton, M.; Baker, J.; Anthony, T.; Banholzer, W.; Vagarali, S. (2000). "Identification of the neutral carbon 〈100〉-split interstitial in diamond". Physical Review B. 61 (6): 3863. Bibcode:2000PhRvB..61.3863H. doi:10.1103/PhysRevB.61.3863.
    


65. ^ Smith, H.; Davies, G.; Newton, M.; Kanda, H. (2004). "Structure of the self-interstitial in diamond". Physical Review B. 69 (4): 045203. Bibcode:2004PhRvB..69d5203S. doi:10.1103/PhysRevB.69.045203.
    


66. ^ Twitchen, D.; Newton, M.; Baker, J.; Tucker, O.; Anthony, T.; Banholzer, W. (1996). "Electron-paramagnetic-resonance measurements on the di-〈001〉-split interstitial center (R1) in diamond". Physical Review B. 54 (10): 6988. Bibcode:1996PhRvB..54.6988T. doi:10.1103/PhysRevB.54.6988.
    


67. ^ Hunt, D.; Twitchen, D.; Newton, M.; Baker, J.; Kirui, J.; Van Wyk, J.; Anthony, T.; Banholzer, W. (2000). "EPR data on the self-interstitial complex O3 in diamond". Physical Review B. 62 (10): 6587. Bibcode:2000PhRvB..62.6587H. doi:10.1103/PhysRevB.62.6587.
    


68. ^ ^{a b} Iakoubovskii, K.; Dannefaer, S.; Stesmans, A. (2005). "Evidence for vacancy-interstitial pairs in Ib-type diamond". Physical Review B. 71 (23): 233201. Bibcode:2005PhRvB..71w3201I. doi:10.1103/PhysRevB.71.233201.
    


69. ^ ^{a b} Kiflawi, I.; Collins, A. T.; Iakoubovskii, K.; Fisher, D. (2007). "Electron irradiation and the formation of vacancy–interstitial pairs in diamond". Journal of Physics: Condensed Matter. 19 (4): 046216. Bibcode:2007JPCM...19d6216K. doi:10.1088/0953-8984/19/4/046216.
    


70. ^ Iakoubovskii, K.; Kiflawi, I.; Johnston, K.; Collins, A.; Davies, G.; Stesmans, A. (2003). "Annealing of vacancies and interstitials in diamond". Physica B: Condensed Matter. 340–342: 67–75. Bibcode:2003PhyB..340...67I. doi:10.1016/j.physb.2003.09.005.
    


71. ^ Iakoubovskii, K.; Baker, J. M.; Newton, M. E. (2004). "Electron spin resonance study of perturbed di-interstitials in diamond". Physica Status Solidi A. 201 (11): 2516. Bibcode:2004PSSAR.201.2516I. doi:10.1002/pssa.200405163.
    


72. ^ ^{a b} Dannefaer, S.; Iakoubovskii, K. (2008). "Defects in electron irradiated boron-doped diamonds investigated by positron annihilation and optical absorption". Journal of Physics: Condensed Matter. 20 (23): 235225. Bibcode:2008JPCM...20w5225D. doi:10.1088/0953-8984/20/23/235225. PMID 21694316.
    


73. ^ Twitchen, D.; Newton, M.; Baker, J.; Anthony, T.; Banholzer, W. (1999). "Electron-paramagnetic-resonance measurements on the divacancy defect center R4/W6 in diamond". Physical Review B. 59 (20): 12900. Bibcode:1999PhRvB..5912900T. doi:10.1103/PhysRevB.59.12900.
    


74. ^ ^{a b} Iakoubovskii, K.; Stesmans, A. (2002). "Dominant paramagnetic centers in 17O-implanted diamond". Physical Review B. 66 (4): 045406. Bibcode:2002PhRvB..66d5406I. doi:10.1103/PhysRevB.66.045406.
    


75. ^ Hounsome, L.; Jones, R.; Martineau, P.; Fisher, D.; Shaw, M.; Briddon, P.; Öberg, S. (2006). "Origin of brown coloration in diamond". Physical Review B. 73 (12): 125203. Bibcode:2006PhRvB..73l5203H. doi:10.1103/PhysRevB.73.125203.
    


76. ^ Kolodzie, A.T. and Bleloch, A.L. Investigation of band gap energy states at dislocations in natural diamond Archived May 28, 2005, at the Wayback Machine. Cavendish Laboratory, University of Cambridge; Cambridge, England.
    


77. ^ Hanley, P. L.; Kiflawi, I.; Lang, A. R. (1977). "On Topographically Identifiable Sources of Cathodoluminescence in Natural Diamonds". Philosophical Transactions of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences. 284 (1324): 329. Bibcode:1977RSPTA.284..329H. doi:10.1098/rsta.1977.0012.
    


78. ^ ^{a b c} Kiflawi, I.; Bruley, J.; Luyten, W.; Van Tendeloo, G. (1998). "'Natural' and 'man-made' platelets in type-Ia diamonds". Philosophical Magazine B. 78 (3): 299. doi:10.1080/014186398258104.
    


79. ^ Kiflawi, I.; Lang, A. R. (1977). "Polarised infrared cathodoluminescence from platelet defects in natural diamonds". Nature. 267 (5606): 36. Bibcode:1977Natur.267...36K. doi:10.1038/267036a0.
    


80. ^ Goss, J.; Coomer, B.; Jones, R.; Fall, C.; Briddon, P.; Öberg, S. (2003). "Extended defects in diamond: The interstitial platelet". Physical Review B. 67 (16): 165208. Bibcode:2003PhRvB..67p5208G. doi:10.1103/PhysRevB.67.165208.
    


81. ^ Iakoubovskii, K.; Adriaenssens, G. J. (2000). "Characterization of platelet-related infrared luminescence in diamond". Philosophical Magazine Letters. 80 (6): 441. Bibcode:2000PMagL..80..441A. doi:10.1080/095008300403594.
    


82. ^ Chen, J. H.; Bernaerts, D.; Seo, J. W.; Van Tendeloo, G.; Kagi, H. (1998). "Voidites in polycrystalline natural diamond". Philosophical Magazine Letters. 77 (3): 135. Bibcode:1998PMagL..77..135H. doi:10.1080/095008398178561.
    


83. ^ Kiflawi, I.; Bruley, J. (2000). "The nitrogen aggregation sequence and the formation of voidites in diamond". Diamond and Related Materials. 9 (1): 87. Bibcode:2000DRM.....9...87K. doi:10.1016/S0925-9635(99)00265-4.
    


84. ^ Kiflawi, I.; Mainwood, A.; Kanda, H.; Fisher, D. (1996). "Nitrogen interstitials in diamond". Physical Review B. 54 (23): 16719. Bibcode:1996PhRvB..5416719K. doi:10.1103/PhysRevB.54.16719.
    


85. ^ Iakoubovskii, Konstantin; Adriaenssens, Guy J (2001). "Trapping of vacancies by defects in diamond". Journal of Physics: Condensed Matter. 13 (26): 6015. Bibcode:2001JPCM...13.6015I. doi:10.1088/0953-8984/13/26/316.
    


86. ^ Iakoubovskii, K.; Adriaenssens, G. J.; Nesladek, M. (2000). "Photochromism of vacancy-related centres in diamond". Journal of Physics: Condensed Matter. 12 (2): 189. Bibcode:2000JPCM...12..189I. doi:10.1088/0953-8984/12/2/308.
    


87. ^ Mita, Y. (1996). "Change of absorption spectra in type-Ib diamond with heavy neutron irradiation". Physical Review B. 53 (17): 11360–11364. Bibcode:1996PhRvB..5311360M. doi:10.1103/PhysRevB.53.11360.
    


88. ^ Davies, G.; Nazare, M. H.; Hamer, M. F. (1976). "The H3 (2.463 eV) Vibronic Band in Diamond: Uniaxial Stress Effects and the Breakdown of Mirror Symmetry". Proceedings of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences. 351 (1665): 245. Bibcode:1976RSPSA.351..245D. doi:10.1098/rspa.1976.0140.
    


89. ^ Lawson, S. C.; Davies, G.; Collins, A. T.; Mainwood, A. (1992). "The 'H2' optical transition in diamond: The effects of uniaxial stress perturbations, temperature and isotopic substitution". Journal of Physics: Condensed Matter. 4 (13): 3439. Bibcode:1992JPCM....4.3439L. doi:10.1088/0953-8984/4/13/008.
    


90. ^ Mita, Y.; Nisida, Y.; Suito, K.; Onodera, A.; Yazu, S. (1990). "Photochromism of H2 and H3 centres in synthetic type Ib diamonds". Journal of Physics: Condensed Matter. 2 (43): 8567. Bibcode:1990JPCM....2.8567M. doi:10.1088/0953-8984/2/43/002.
    


91. ^ Sa, E. S. D.; Davies, G. (1977). "Uniaxial Stress Studies of the 2.498 eV (H4), 2.417 eV and 2.536 eV Vibronic Bands in Diamond". Proceedings of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences. 357 (1689): 231. Bibcode:1977RSPSA.357..231S. doi:10.1098/rspa.1977.0165.
    


92. ^ Collins, A. T.; Allers, L.; Wort, C. J. H.; Scarsbrook, G. A. (1994). "The annealing of radiation damage in De Beers colourless CVD diamond". Diamond and Related Materials. 3 (4–6): 932. Bibcode:1994DRM.....3..932C. doi:10.1016/0925-9635(94)90302-6.
    


93. ^ Goss, J.; Jones, R.; Breuer, S.; Briddon, P.; Öberg, S. (1996). "The Twelve-Line 1.682 eV Luminescence Center in Diamond and the Vacancy-Silicon Complex". Physical Review Letters. 77 (14): 3041–3044. Bibcode:1996PhRvL..77.3041G. doi:10.1103/PhysRevLett.77.3041. PMID 10062116.