JPH0222648A - How to erase holes in hole-burning substances - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野コ
本発明は、ホールバーニング物質のホール消去方法に関
する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a method for eliminating holes in a hole-burning substance.
次世代の光メモリーとして、ホールバーニング効果を利
用した３次元メモリーの研究が進められている。本発明
は、ダイヤモンドカラーセンターのホールバーニングを
利用したメモリーの消去方法に関するものである。As a next-generation optical memory, research is underway on three-dimensional memory that utilizes the hole-burning effect. The present invention relates to a memory erasing method using hole burning of a diamond color center.
［従来の技術］
従来、ホールバーニング物質として、ポルフィリンやキ
ニザリン等の有機色素をｎ−ヘキサン等のマトリックス
に入れた物質が使用されてきた（「化学と工業」第３５
巻第９号（９８２）６３３〜６３５頁）。この場合、ホ
ールバーニング物質を液体ヘリウム温度まで低下させ、
使用する必要がある上、ホールを消去するには、−旦液
体ヘリウム温度から、室温付近まで昇温する必要がある
。しかし、室温へ昇温によりホール消去すると、全ての
ホールが消去されてしまうと言う欠点があ又有機色素以
外に、アルカリハライド系化合物に、電子線照射をしカ
ラーセンターを作成し、ホールバーニング物質として使
用した例はあるが、上述の有機色素と同一の問題点が有
った。[Prior art] Conventionally, as a hole burning substance, a substance in which an organic dye such as porphyrin or quinizarin is placed in a matrix such as n-hexane has been used ("Chemistry and Industry" No. 35).
Vol. 9 (982) pp. 633-635). In this case, the hole-burning material is lowered to liquid helium temperature,
In addition, to eliminate the holes, it is necessary to raise the temperature of liquid helium from the temperature of liquid helium to around room temperature. However, if holes are erased by raising the temperature to room temperature, all the holes will be erased. Although there are examples of it being used as a dye, it had the same problems as the organic dye mentioned above.
さらにダイヤモンド中に各種のカラーセンター（ＧＲＩ
、Ｎ−Ｖ、）１３、Ｎ３）を作り、これに付いてホール
バーニング実験を行った例がある［ジャーナル・オプ・
フィジックス、Ｃ，ソリッド・ステート・フィジックス
（Ｊ、 Ｐｈｙｓ、、 Ｃ５ｏｌｉｄ ５ｔａｔｅ
Ｐｈｙｓｉｃｓ、 ）第１７巻（１９８＝１）、２３３
〜２３６頁。アール・ティ・ホーリ−（Ｒ，Ｔ、 Ｈｏ
ｒｌｅｙ）ら］。Furthermore, there are various color centers (GRI) in the diamond.
, N-V, )13, N3) and conducted hole burning experiments on it [Journal Op.
Physics, C, Solid State Physics (J, Phys, C5solid 5tate)
Physics, ) Volume 17 (198=1), 233
~236 pages. R, T, Ho
rley) et al].
しかしながら、上記文献には、Ｎ−Ｖセンターに関して
下記の如き記載があるのみで、消去方法に関しては全く
記載がない。However, the above-mentioned document only includes the following description regarding the NV center, but does not include any description regarding the erasing method.
■温度が２０に以下でないと、ホールが消失する。■If the temperature is not below 20, the hole will disappear.
■ホールが１５分程度で殆んど消失する。■Most of the holes disappear in about 15 minutes.
■微細なレーザー光（約１ｍＷ）によって、ホールが形
成される。■A hole is formed by a fine laser beam (approximately 1 mW).
［発明が解決しようとする課題］
従来、ダイヤモンドカラーセンターを用いたホールバー
ニングでは、ホールが存在する温度でホールを消去でき
ず、又、任意の位置のホールを消去することもできなか
った。[Problems to be Solved by the Invention] Conventionally, in hole burning using a diamond color center, holes cannot be erased at the temperature at which holes exist, nor can holes at arbitrary positions be erased.
本発明の課題は、ホールが存在する温度でホールを消去
でき、しかも任意の位置のホールを消去できる方法を提
供することである。An object of the present invention is to provide a method that can erase holes at the temperature at which holes exist and can also erase holes at arbitrary positions.
［課題を解決するための手段］
本発明は、ホールが存在する温度で、任意の位置のホー
ルを消去する為に、ゼロフォノンラインを含まずゼロフ
ォノンライン以上のエネルギーを有する励起光を照射す
るとホールが消去され、しかｃ）ｌフォノン以上のエネ
ルギーを有する励起光を照射すると、ホールが短時間に
、たとえば３００秒以下で消去されることを見い出して
完成されたものである。[Means for Solving the Problems] The present invention provides a method of irradiating excitation light that does not include the zero phonon line and has an energy higher than the zero phonon line in order to erase holes at arbitrary positions at the temperature where the holes exist. This method was completed based on the discovery that holes can be erased in a short period of time, for example, within 300 seconds, by irradiation with excitation light having energy greater than c) l phonons.
すなわち、本発明は、ダイヤモンド中に作成したカラー
センターのゼロフォノンラインを用いたホールバーニン
グ物質のホール消去方法において、ホールが安定に存在
する温度においてゼロフォノンラインを含まずゼロフォ
ノン以上のエネルギーを有する励起光、好ましくは１フ
ォノン以上のエネルギーを有する励起光を照射する事に
よって、任意の位置のホールを消去する事を特徴とする
ホールの消去方法を提供するものである。That is, the present invention provides a hole erasing method for a hole-burning material using a zero phonon line at a color center created in a diamond, in which excitations that do not contain a zero phonon line and have energy greater than zero phonon at a temperature where holes stably exist. The present invention provides a hole erasing method characterized by erasing holes at arbitrary positions by irradiating light, preferably excitation light having an energy of one phonon or more.
〈作用〉 本発明の作用について説明する。<Effect> The operation of the present invention will be explained.
ゼロフォノンラインを含まず、ゼロフォノンライン以下
のエネルギーを持つ光を照射しても、旦形成しされたホ
ールは、安定な温度では消去されない。又、ゼロフォノ
ンライン幅に含まれるエネルギーを持つ光を照射すると
、新たなホールが形成されるのみである。Even if light that does not contain the zero phonon line and has an energy below the zero phonon line is irradiated, the holes once formed will not be erased at a stable temperature. Furthermore, when light having energy included in the zero phonon line width is irradiated, only new holes are formed.
これに対し、ゼロフォノンラインを含まずゼロフォノン
以上１フオノン以下のエネルギーを持つ光を照射すると
、ホールは消去される。さらに、ｌフォノン以上のエネ
ルギー線を照射すると、ホールは短時間に消去される。On the other hand, if light is irradiated with energy that does not include the zero phonon line but is greater than or equal to zero phonon and less than or equal to one phonon, the holes will be erased. Furthermore, when irradiated with an energy beam of l phonon or higher, the holes are erased in a short time.
又、該カラーセンターが試料中に１種類存在する場合は
、吸収のフォノンバンド全域内の光を照射することによ
ってホールが消去される。ただし、該カラーセンターよ
り高いエネルギーバンドを持つ他のカラーセンター又は
不純物吸収バンドを持つ場合には、該センターのフォノ
ンバンド以上のエネルギーを有する励起光によっても、
消去される場合がある。Furthermore, if one type of color center exists in the sample, the hole is erased by irradiation with light within the entire absorption phonon band. However, if there is another color center with a higher energy band than the color center or an impurity absorption band, even if the excitation light has an energy higher than the phonon band of the center,
It may be deleted.
本発明の方法において利用できるカラーセンターは、Ｎ
３、Ｈ４、Ｈ３，５７５システム、ＮＶ、ＧＲＩ、ＮＤ
Ｉ、およびＨ２などである。The color centers that can be used in the method of the invention are N
3, H4, H3,575 system, NV, GRI, ND
I, and H2.
実施例−１
温度差法を用い、５．４ＧＰａおよび１３６０℃の圧力
温度条件下で３，４カラツトのｔｂ型ダイヤモンドを合
成した。赤外分光分析により１１３０ｃｍ−’の吸収係
数から含有窒素量を算定したところ、１５０ｐｐｍであ
った。Example 1 A tb type diamond of 3.4 carats was synthesized using a temperature difference method under pressure and temperature conditions of 5.4 GPa and 1360°C. The nitrogen content was calculated from the absorption coefficient at 1130 cm-' by infrared spectroscopy and was found to be 150 ppm.
該試料を６．５肩ｘＸ６．５ｘｘＸ０．２龍の寸法に加
工した後、２ＭｅＶ、 Ｉ Ｘ Ｉ Ｏ”電子／ｃｍ
”の条件で電子線照射を行った後、１０−’ｔｏｒｒの
真空下、８５０°Ｃでアニーリングを５時間行なった。After processing the sample into dimensions of 6.5 x 6.5 xx x 0.2 x 2 MeV, I X I O” electrons/cm
After electron beam irradiation was performed under the following conditions, annealing was performed at 850° C. for 5 hours under a vacuum of 10-'torr.
紫外可視分光分析装置で測定したところ、Ｎ−Ｖカラ−
センターが形成されていた。When measured with an ultraviolet-visible spectrometer, the N-V color
A center was formed.
第１図に示す装置を用いて、該試料のホール消去実験を
行った。A hole erasure experiment was conducted on the sample using the apparatus shown in FIG.
ホール作成用および消去用のレーザー光源として、Ａｒ
“レーザーｌおよびグイレーザー２を用いた。グイレー
ザー中には、エタロンを組み込み、微小な波長変化がで
きる様にした。シャーター３により照射光の０Ｎ−ＯＦ
Ｆを行った。偏光板４を通して偏光度を良くし、全反射
ミラー５によって方向を変化させた。Ar is used as a laser light source for creating and erasing holes.
“Laser 1 and Gui laser 2 were used. An etalon was built into the Gui laser to enable minute wavelength changes. Shutter 3 was used to adjust the ON-OF of the irradiated light.
I did F. The degree of polarization was improved by passing through a polarizing plate 4, and the direction was changed by a total reflection mirror 5.
レーザー光８を集光レンズ７で集光し、試料ｌＯに当て
ることにより、ホールの作成および消去を行なった。試
料１０は、Ｘ−Ｙテーブルにより移動可能なりライオス
タット１１の中に固定した。Holes were created and erased by condensing laser light 8 with a condensing lens 7 and applying it to the sample IO. The sample 10 was movable by an X-Y table and fixed in a lyostat 11.
ホールの測定用レーザー光源として、Ａｒ＋レーザー１
７、グイレーザー１６を用いた。グイレーザー中には、
エタロンを組み込み、レーザー光８に対して垂直方向に
偏光をかけた。偏光板１５を通した後、減衰フィルター
１４で強度を落とし、偏光ミラー６で方向を変えたレー
ザー光９を、さらに集光レンズ７で試料１０上に集光さ
せた。透過光をレンズ１２でコリメートし、ディテクタ
ー■８で測定した。測定時には、シャーター３をＯＦＦ
の状態とし、シャーター１３をＯＮとし、測定光のみが
ディテクターに入る様にした。Ar + laser 1 as a laser light source for hole measurement
7. Gwilaser 16 was used. During the guilaser,
An etalon was installed and polarized light was applied to the laser beam 8 in the vertical direction. After passing through a polarizing plate 15 , the laser beam 9 had its intensity reduced by an attenuation filter 14 and its direction was changed by a polarizing mirror 6 , and was further focused onto a sample 10 by a condensing lens 7 . The transmitted light was collimated by lens 12 and measured by detector 8. When measuring, turn off Scherter 3.
The shutter 13 was turned on so that only the measurement light entered the detector.
ホール形成の有無は、レーザー光８を当てる府のディテ
クターによって得られた測定光の強度Ｉｐｏと、照射後
の強度１ｐ＋との強度比により求めた。この場合照射光
波長と測定波長は、あらかじめ同一にしておいた。ホー
ルが形成されると、測定光の透過量が増え、強度比Ｉ
ｐＪ Ｉ ｐＯカ月以上となる。The presence or absence of hole formation was determined by the intensity ratio between the intensity Ipo of the measurement light obtained by a detector on which the laser beam 8 was irradiated and the intensity 1p+ after irradiation. In this case, the irradiation light wavelength and the measurement wavelength were set to be the same in advance. When a hole is formed, the amount of measurement light transmitted increases, and the intensity ratio I
pJ I pO months or more.
又、ホールの消去は、ホールの作成された波長に測定波
長をセットしておき、消去用レーザー光８の波長を、
■ゼロフォノンラインより長い波長、
■ゼロフォノンラインと１フオノンラインの間の波長、
■１１フオノンライン上
とそれぞれ変化させ、測定光強度（Ｉ ｐｔ）を測定し
た。ＩｐｏとＩｐｔの強度比よりホールの消去を判定し
た。下記第１表に結果を示す。To erase a hole, set the measurement wavelength to the wavelength at which the hole was created, and set the wavelength of the erasing laser beam 8 to: ■ a wavelength longer than the zero phonon line, ■ a wavelength between the zero phonon line and the 1 phonon line. , (2) above the 11 phonon line, respectively, and the measurement light intensity (I pt) was measured. Hole erasure was determined from the intensity ratio of Ipo and Ipt. The results are shown in Table 1 below.
第１表の如く、ゼロフォノン以上の波長を照射した場合
には、強度比が１となり、ホールの消去が認められる。As shown in Table 1, when the wavelength of zero phonon or more is irradiated, the intensity ratio becomes 1, and the holes are observed to be erased.
又、それ以外では１．３以上あり、ホールの形成が確認
出来る。In other cases, the value is 1.3 or more, and the formation of holes can be confirmed.
さらに、Ｘ−Ｙテーブルによって他の位置に移動させ、
同一の実験を行なっても同様の結果が得られた。又、ｘ
−Ｙテーブルを移動させ、あらかじめ、複数の位置にホ
ールを形成させておき、その内の１つの位置のホールを
消去しても他のホールは消去されなかった。Furthermore, move it to another position using the X-Y table,
Similar results were obtained when performing the same experiment. Also, x
- By moving the Y table, holes were formed in advance at a plurality of positions, and even if the hole at one of the positions was erased, the other holes were not erased.
実施例−２
温度差を用い、５．３ＧＰａおよび１３４０℃の圧力温
度条件下で、ｒｂ型ダイヤモンド５個（２〜２．５カラ
ツト）を合成し、一方、５．５ＧＰａおよび１４００℃
の条件で、のＩａ型ダイヤモンド２個（１，５〜１．７
カラツト）を合成した。前者のＩｂ型ダイヤモンドを５
ｘｘＸ ５ ｚｘＸ Ｉ ｘｍ、後者のＩａ型ダイヤ
モンドを３．５１１Ｘ３．５１１Ｘ ＩＩｍのサイズに
加工した。さらに第２表の条件で、電子線照射およびア
ニーリングを行ない、Ｎ３、Ｈ４、Ｈ３，５７５システ
ム、Ｈ２、ＧＲＩ、ＮＤＩセンターをそれぞれ作成した
。各センターは紫外可視分光分析装置を用いて測定した
。実施例−１と同一の方法でホールの作成および消去を
行なった。結果を第２表に示す。Example-2 Using a temperature difference, five RB type diamonds (2 to 2.5 carats) were synthesized under pressure and temperature conditions of 5.3 GPa and 1340°C, while 5.5 GPa and 1400°C
Two type Ia diamonds (1.5 to 1.7
Carat) was synthesized. The former type Ib diamond is 5
xxX 5 zxX I xm, and the latter type Ia diamond was processed into a size of 3.511X3.511X IIm. Furthermore, electron beam irradiation and annealing were performed under the conditions shown in Table 2 to create N3, H4, H3,575 systems, H2, GRI, and NDI centers, respectively. Each center was measured using a UV-visible spectrometer. Holes were created and erased in the same manner as in Example-1. The results are shown in Table 2.
実施例−３
プラズマＣＶＤ法を用い、２７ ｔｏｒｒの圧力下、２
．４ＧＨｚの高周波を用いプラズマを発生させ、窒素元
素をドープしながら、ＩＯμｍ／時間の成長速度で、Ｓ
ｉ基板上に厚さ２００μｍのダイヤモンド薄膜を成長さ
せた。その後Ｓｉ基板を酸処理して溶かし、得られたダ
イヤモンド薄膜を試料として用いた。Example-3 Using plasma CVD method, under a pressure of 27 torr, 2
．． Plasma was generated using a high frequency of 4 GHz, and S was grown at a growth rate of IO μm/hour while doping with nitrogen element.
A diamond thin film with a thickness of 200 μm was grown on an i-substrate. Thereafter, the Si substrate was treated with acid to dissolve it, and the resulting diamond thin film was used as a sample.
該試料に２ＭｅＶ、 ５ Ｘ １０ ”電子／ｃｍ”
の条件で電子線照射した後、ｌＸｌ０″″５ｔｏｒｒの
真空下、１７５０℃の温度で５時間アニーリングした。2 MeV, 5 X 10 "electrons/cm" on the sample
After electron beam irradiation under the following conditions, annealing was performed at a temperature of 1750° C. for 5 hours under a vacuum of 1×10″″5 torr.
赤外分光分析を行なうと、ＩａＡ型窒素と、Ｉｂ型窒素
が混在じていた。さらに、２ＭｅＶ、５Ｘ１０”電子７
ｃｍ’の条件で電子線照射した後、ｌＸｌ０−３ｔｏｒ
ｒの真空下、８００℃の温度で５時間アニーリングした
。該試料を紫外可視分光分析装置で調べるとＨ３、Ｎ−
ＶおよびＨ２センターが測定された。Infrared spectroscopic analysis revealed that type IaA nitrogen and type Ib nitrogen were present together. Furthermore, 2MeV, 5X10” electron 7
After electron beam irradiation under the condition of cm', lXl0-3tor
Annealing was carried out at a temperature of 800° C. for 5 hours under vacuum of r. When the sample was examined with an ultraviolet-visible spectrometer, H3, N-
V and H2 centers were measured.
実施例−１と同様の方法で、ホールの形成および消去実
験を行なった。結果を第３表に示す。ただし■、■の波
長は２つのセンターにまたがらない範囲のものを選んだ
。Hole formation and hole deletion experiments were conducted in the same manner as in Example-1. The results are shown in Table 3. However, the wavelengths of ■ and ■ were selected within a range that does not span the two centers.
なお、上記気相合成法の他に、ＤＣプラズマ法、熱フイ
ラメント法、熱フイラメントＣＶＤ法、イオンビーム蒸
若法、マイクロ波プラズマ法またはレーザーＰＶＤ法を
用いても本実施例と同様な結果が得られた。又、Ｓｉ基
板以外にＭｏ、Ｗ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｒおよびこれらの合
金又は炭化物、５ｉｆｔ、Ａ１２．Ｏ，、ＳｉＣおよび
ダイヤモンド単結晶を基板に用いた場合でも同様な結果
が結果が得られた。In addition to the above vapor phase synthesis method, the same results as in this example can be obtained by using a DC plasma method, a thermal filament method, a thermal filament CVD method, an ion beam evaporation method, a microwave plasma method, or a laser PVD method. Obtained. In addition to the Si substrate, Mo, W, Ti, Zr, Hr and alloys or carbides thereof, 5ift, A12. Similar results were obtained when O, SiC, and diamond single crystals were used as substrates.
ダイヤモンド単結晶を基板に用いると、単結晶薄膜が得
られた。When a diamond single crystal was used as a substrate, a single crystal thin film was obtained.
［発明の効果］
以上述べた様に、従来ホールの安定な温度条件下で消去
できなかった任意の位置のホールが消去可能になり、複
数のダイヤモンドカラーセンターを用いた多容量、かつ
書き込み及び消去繰り返し可能な光メモリーを提供出来
る様になった。[Effects of the invention] As described above, it is now possible to erase holes at arbitrary positions, which could not be erased under stable hole temperature conditions, and it is possible to write and erase with a large capacity using multiple diamond color centers. We are now able to provide repeatable optical memory.
第１図は、ホールの形成および消去に用いた装置の概略
図を示す。ｌはホールの形成用および消去用光源として
用いるＡｒ“レーザー、２はダイレーザー、３および１
３はシャーター、４および１５は偏光板、５は全反射鏡
、６は偏光ミラー７および１２は集光レンズ、８はホー
ルの形成および消去用レーザー光、９はホールの測定用
レーザー光、ＩＯは試料、１１はクライオスタット、１
４は減衰フィルター、１７はホールの測定用光源として
用いるＡｒ″″、１６はｐｙｅレーザー、１８はディテ
クターをそれぞれ示す。
特許出願人 住友電気工業株式会社FIG. 1 shows a schematic diagram of the apparatus used for forming and erasing holes. 1 is an Ar laser used as a light source for forming and erasing holes, 2 is a dye laser, 3 and 1 are
3 is a shutter, 4 and 15 are polarizing plates, 5 is a total reflection mirror, 6 is a polarizing mirror 7 and 12 are condensing lenses, 8 is a laser beam for forming and erasing holes, 9 is a laser beam for measuring holes, IO is the sample, 11 is the cryostat, 1
4 is an attenuation filter, 17 is an Ar'''' used as a light source for hole measurement, 16 is a pye laser, and 18 is a detector. Patent applicant: Sumitomo Electric Industries, Ltd.
Claims (1)
ォノンラインを用いたホールバーニング物質のホール消
去方法において、ホールが安定に存在する温度において
ゼロフォノンラインを含まずゼロフォノン以上のエネル
ギーを有する励起光を照射する事によって、任意の位置
のホールを消去する事を特徴とするホールの消去方法。 ２、１フォノンライン以上のエネルギーを有する励起光
を照射する事によって、任意の位置のホールを短時間に
消去する特許請求の範囲第１項記載のホールの消去方法
。 ３、前記カラーセンターが、Ｎ３、Ｈ４、Ｈ３、５７５
システム、Ｎ−Ｖ、ＧＲＩ、ＮＤＩ、またはＨ２である
特許請求の範囲第１項または第２項記載のホールの消去
方法。[Claims] 1. In a hole erasing method of a hole-burning material using a zero phonon line at a color center created in a diamond, at a temperature where holes stably exist, energy greater than zero phonon is generated without including a zero phonon line. A hole erasing method characterized by erasing holes at arbitrary positions by irradiating with excitation light. 2. The hole erasing method according to claim 1, wherein holes at arbitrary positions are erased in a short time by irradiating excitation light having an energy of more than one phonon line. 3. The color center is N3, H4, H3, 575
The hole erasing method according to claim 1 or 2, which is a system, NV, GRI, NDI, or H2.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17163688A JPH0222648A (en) | 1988-07-08 | 1988-07-08 | How to erase holes in hole-burning substances |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17163688A JPH0222648A (en) | 1988-07-08 | 1988-07-08 | How to erase holes in hole-burning substances |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0222648A true JPH0222648A (en) | 1990-01-25 |
Family
ID=15926871
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17163688A Pending JPH0222648A (en) | 1988-07-08 | 1988-07-08 | How to erase holes in hole-burning substances |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0222648A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008144658A (en) * | 2006-12-08 | 2008-06-26 | Mazda Motor Corp | Piston structure for engine |
-
1988
- 1988-07-08 JP JP17163688A patent/JPH0222648A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008144658A (en) * | 2006-12-08 | 2008-06-26 | Mazda Motor Corp | Piston structure for engine |
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