論文の概要: Nanoscale vector electric field imaging using a single electron spin

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2011.12019v1
• Date: Tue, 24 Nov 2020 10:51:38 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-04-23 06:39:42.675010
• Title: Nanoscale vector electric field imaging using a single electron spin
• Title（参考訳）: 単一電子スピンを用いたナノスケールベクトル電場イメージング
• Authors: M.S.J Barson, L.M. Oberg, L.P. McGuinness, A. Denisenko, N.B. Manson, J. Wrachtrup, M.W. Doherty
• Abstract要約: 我々は、ナノスケールの分解能で荷電原子間力顕微鏡先端の電界を撮像するために、ダイヤモンドの浅い窒素空孔中心を用いる。 我々は、$eta_e = 5.3$ charge/$sqrttextHz$、およびサブチャージ検出(0.68e$)のほぼ単一電荷感度を実証する。 この研究は、ダイヤモンド中のNV中心を用いた電界のさらなるセンシングとイメージングの動機を与える。
• 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: The ability to perform nanoscale electric field imaging of elementary charges at ambient temperatures will have diverse interdisciplinary applications. While the nitrogen-vacancy (NV) center in diamond is capable of high-sensitivity electrometry, demonstrations have so far been limited to macroscopic field features or detection of single charges internal to diamond itself. In this work we greatly extend these capabilities by using a shallow NV center to image the electric field of a charged atomic force microscope tip with nanoscale resolution. This is achieved by measuring Stark shifts in the NV spin-resonance due to AC electric fields. To achieve this feat we employ for the first time, the integration of Qdyne with scanning quantum microscopy. We demonstrate near single charge sensitivity of $\eta_e = 5.3$ charges/$\sqrt{\text{Hz}}$, and sub-charge detection ($0.68e$). This proof-of-concept experiment provides the motivation for further sensing and imaging of electric fields using NV centers in diamond.
• Abstract（参考訳）: 環境温度での初等電荷のナノスケール電界イメージングを行う能力は、様々な学際的応用をもたらす。 ダイヤモンド中の窒素空孔(NV)中心は高感度の電気測定が可能であるが、これまでのところ、ダイヤモンド内部の単一電荷の検出はマクロ場の特徴に限られている。 本研究では,ナノスケールの解像度で荷電原子間力顕微鏡先端の電界を撮像するために,浅いnv中心を用いて,これらの能力を大きく拡張した。 これは交流電界によるnvスピン共鳴のスタークシフトを測定することによって達成される。 この偉業を達成するために、我々は初めてqdyneと走査型量子顕微鏡の統合を用いる。 我々は、$\eta_e = 5.3$ charge/$\sqrt{\text{Hz}}$とサブチャージ検出(0.68e$)のほぼ単一電荷感度を示す。 この概念実証実験は、ダイヤモンド中のNV中心を用いた電界のさらなるセンシングとイメージングの動機となる。

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