Приведены результаты исследования влияния мощности возбуждающего лазерного излучения на спектры комбинационного рассеяния (КР) пластин (линейные размеры от 3´3 до 5´5 мм) монокристаллов синтетического алмаза с различным примесным составом. Установлено, что при увеличении плотности мощности лазерного излучения от 90 до 600 кВт/см2 происходит разогрев образцов до нескольких десятков градусов, что приводит к сдвигу максимума линии КР алмаза на ~0.5 см- 1 и росту полуширины полосы КР монокристаллов до ~0.15 см- 1 . Температура разогрева, определенная по спектральным данным, коррелирует с оптической плотностью и геометрией образцов, а также условиями теплоотвода от их поверхности. На основании независимых измерений температуры кристалла на удалении от оси возбуждающего пучка показано, что изменение параметров основной линии КР определяется не локальным разогревом кристалла лазерным излучением, а носит объемный характер из-за высокой теплопроводности алмаза. Показано, что анализ параметров стоксовой и антистоксовой компонент спектра позволяет разделять температурный и примесный эффекты изменений характеристик основной линии КР. На примере образцов монокристаллов алмаза показано, что увеличение содержания примеси азота в решетке от 3 до 200 ppm приводит к сдвигу максимума линии КР в сторону меньших частот на ~0.08 см- 1 и ее уширению на ~0.23 см- 1 .
The paper presents the results of the study of the effect exerted by exciting laser radiation on the Raman spectra of synthetic diamond single crystals plates (linear dimensions from 3х3 to 5х5 mm) having different impurity compositions. It has been found that an increase in the power of laser radiation from 70 to 480 mW (90-600 kW/cm2) leads to heating of the samples by a few tens of degrees, which results in shifting of the Raman line maxima by ~ 0.5 cm- 1 and in the increased Raman line half-width up to ~ 0.15 cm- 1 . As demonstrated by the spectral data, the heating temperature correlates with the optical density and geometry of the samples and also with the conditions of heat extraction from their surface. Based on the independent measurements of the crystal temperature at a certain distance from the excitation beam axis, it is shown that the variations of the characteristics of the principal Raman line are not determined by the local heating of the crystal studied under the effect of laser radiation. An analysis of the characteristics of the Stokes and anti-Stokes spectral components makes it possible to separate the temperature and impurity effects in the variations of the principal Raman line. Using diamond monocrystalline samples as an example, it has been revealed that the increased content of nitrogen as an impurity in the lattice from 3 up to 200 ppm leads to shifting of the Raman line maximum towards lower wave numbers by ~0.08 cm- 1 and to its broadening by ~0.23 cm- 1 .
The authors declare that there are no conflicts of interest present.