Materiali avanzati e innovativi rappresentano la chiave per le future applicazioni in sensoristica e in tecnologie quantistiche, come la memorizzazione di informazioni e la comunicazione quantistiche.

Materiali con tali caratteristiche si possono ottenere per impiantazione di ioni, cioè particelle cariche, in una matrice, con lo scopo di realizzare quelli che si chiamano emettitori di singolo fotone, anche detti centri di colore, capaci di assorbire ed emettere radiazione di una determinata lunghezza d’onda. 
 

Negli ultimi anni, l’interesse del LABEC si è concentrato in particolare su impiantazioni di ioni di silicio (Si) in diamante (monocristalli intrinseci e drogati, membrane policristalline e nanocristalli). I “difetti” così ottenuti costituiscono i precursori per la formazione dei centri Silicio-Vacanza (SiV), da attivare successivamente per riscaldamento ad alta temperatura (fino a 1200°C) in alto vuoto o in atmosfera controllata. L’apparato sperimentale installato al LABEC permette di realizzare impiantazioni con diverse risoluzioni spaziali, cioè con diverse densità di centri, utilizzando anche diverse fluenze (numero totale di ioni per unità di superficie irraggiata), fino anche ad ottenere la trasformazione del diamante in materiale amorfo (grafitizzazione del diamante). 

     

Per approfondire:
– profondità del campione in cui avviene l’impiantazione: 0 – 2.4 mm;
– fluenza: 107-1015 ioni su cm2;
– corrente del fascio di ioni incidenti: 10 nA/mm2;
– resa di attivazione dei centri Si-V: 1-6%;
– ottenuti emettitori di fotoni singoli con una durata nello stato eccitato molto breve (~1 ns), una forte riga di emissione zero-fonone con una larghezza di riga molto stretta a temperatura ambiente (~1.6 nm) e una dispersione in lunghezza d’onda molto piccola (0.015 nm).