論文の概要: Parabolic diamond scanning probes for single spin magnetic field imaging
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2003.01733v1
- Date: Tue, 3 Mar 2020 19:00:05 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-05-31 07:31:39.210778
- Title: Parabolic diamond scanning probes for single spin magnetic field imaging
- Title（参考訳）: 単スピン磁場イメージング用放物型ダイヤモンド走査プローブ
- Authors: N. Hedrich (1), D. Rohner (1), M. Batzer (1), P. Maletinsky (1) and
B.J. Shields (1) ((1) Department of Physics, University of Basel,
Switzerland)
- Abstract要約: 我々は, 単一埋め込みNV中心からの光信号の最適化を行う, トランケートパラボリックプロファイルを持つダイヤモンド走査プローブを開発した。
パラボラの先端形状は、中央飽和度が2.1$pm$ 0.2 MHzとなる。
以上の結果から,走査プローブを用いたNVセンサの最先端技術よりも,計測信号が5倍に向上したことが示唆された。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Enhancing the measurement signal from solid state quantum sensors such as the
nitrogen-vacancy (NV) center in diamond is an important problem for sensing and
imaging of condensed matter systems. Here we engineer diamond scanning probes
with a truncated parabolic profile that optimizes the photonic signal from
single embedded NV centers, forming a high-sensitivity probe for nanoscale
magnetic field imaging. We develop a scalable fabrication procedure based on
dry etching with a flowable oxide mask to reliably produce a controlled tip
curvature. The resulting parabolic tip shape yields a median saturation count
rate of 2.1 $\pm$ 0.2 MHz, the highest reported for single NVs in scanning
probes to date. Furthermore, the structures operate across the full NV
photoluminescence spectrum, emitting into a numerical aperture of 0.46 and the
end-facet of the truncated tip, located near the focus of the parabola, allows
for small NV-sample spacings and nanoscale imaging. We demonstrate the
excellent properties of these diamond scanning probes by imaging ferromagnetic
stripes with a spatial resolution better than 50 nm. Our results mark a 5-fold
improvement in measurement signal over the state-of-the art in scanning-probe
based NV sensors.
- Abstract（参考訳）: ダイヤモンド中の窒素空孔(NV)中心のような固体量子センサからの計測信号の強調は、凝縮物質系の検知とイメージングにおいて重要な問題である。
ここでは,1つの埋め込みNV中心からのフォトニック信号を最適化し,ナノスケールの磁場イメージングのための高感度プローブを作製した。
流動性酸化マスクによるドライエッチングに基づくスケーラブルな加工法を開発し,制御された先端曲率を確実に生成する。
結果として生じる放物線先端の形状は2.1$\pm$ 0.2 MHzと中央値の飽和数であり、これまでの走査プローブでは最も高いNVが報告されている。
さらに、この構造は完全なNVフォトルミネッセンススペクトルにわたって動作し、0.46の数値開口とパラボラの焦点付近にある切り裂かれた先端の端面に放出され、小さなNVサンプル間隔とナノスケールイメージングを可能にしている。
これらのダイヤモンド走査プローブの特性を50nm以上の空間分解能を有する強磁性ストライプを用いて実証した。
以上の結果から, 走査プローブを用いたnvセンサにおける計測信号の5倍改善が得られた。
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