전자빔 조사에 의한 갈색 다이아몬드 내의 앰버센터의 변화

Abstract

천연 갈색 다이아몬드의 컬러 (color)는 질소와 관련된 다양한 형태의 점결함 (point defects)과 Brown graining을 포함하는 소성변형 (plastic deformation) 그리고 특징적 질소결함에 의한 것으로 추정되는 앰버센터(amber center)와 관련된 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 천연 갈색 다이아몬드의 발색 원인과 관련해 다이아몬드의 타입 (type)에 따른 공공의 생성과 질소 결함의 변화 그리고 앰버센터와의 상관관계를 규명하기 위해 시료로 선택된 천연 갈색 다이아몬드에 전자빔(electron-beam irradiation)을 조사하여 전과 후의 분광 특성을 비교 분석하였다. 시료들은 퓨리에 변환 적외선 분광기 (FT-IR spectroscopy)를 이용해 질소의 결합상태와 농도에 따라 다양한 타입 (Type IaA, Type IaAB (A>B), Type IaAB (A=B), Type IaAB (A<B), Type IaB)으로 분류 하였다. 앰버센터는 주된 흡수 영역으로 알려진 4068 cm&#8315; ¹에서 broad하게 관찰되었으며 A 집합체가 많을수록 흡수 피크 (peak)가 명확하게 나타나는 경향을 보였다. A 집합체가 많은 시료들은 전자빔 조사 후 앰버센터 (4068 cm-1)와 연관된 흡수가 감소하는 경향을 나타내었는데 이는 공공의 생성과 A 집합체의 감소로 인해 발생된 것으로 판단된다. 결론적으로 앰버센터는 Type Ia 천연 갈색 다이아몬드의 A 집합체와 많은 연관성이 있다는 것을 확인할 수 있었으며, 전자빔 조사에 의해 생성된 공공과도 밀접한 연관성이 있다는 것을 알 수 있었다. 전자빔 조사는 Electron dose densities of 1 x 1017/cm² at 10 MeV로 수행되었으며, 시료들은 전자빔 조사 전과 조사 후에 UV-Vis-NIR, FT-IR 그리고 PL Spectroscopy (325 nm He/cd, 514 nm Nd/YAG)를 이용해 분석되었다.