金刚石具有出众的高热导率,以及对宽光谱范围(从紫外到红外甚至更长波长)的高透明度,因而成为一种极具价值的材料。金刚石格栅中的缺陷和杂质会吸收并发出特定波长的光线,被成为“色心”。尤其是金刚石中由空位导致的缺陷,如N空位(NV)或Si空位(SiV),在生物医药、量子光学、局部测温和测磁学等领域具有很高的潜力,因而成为研究热点。
尽管已经在金刚石中发现了许多不同的色心,只有少数的点缺陷能够在合成金刚石中可靠复现。除了化学气相沉积法和高温高压法合成金刚石外,制造发光金刚石基材料的另一种方法是将稳定的非金刚石发光源以纳米或微米颗粒外部材料的形式结合到原始钻石中。所得的金刚石复合材料兼具金刚石的优异性能和光发射特性,而后者是金刚石内部缺陷无法提供的。外加杂质中,比较理想的候选材料为已经广为研究的稀土元素掺杂的氟化物和氧化物或其他发光硫属化合物,如硫化物、硒化物和碲化物。
本文中概括了这些新的金刚石-稀土复合发光材料的制备与性能方面的近期成果,并将其发光性能同掺杂金刚石的发光性能进行比对,列明这种发光金刚石复合材料在光子、标记、大功率同步加速器的监视器、X射线束和X射线激光器等领域的应用前景。
相关的成果以“Luminescent diamond composites”为题,发表在Functional Diamond杂志上。