論文の概要: Creation of nitrogen-vacancy centers in chemical vapor deposition
diamond for sensing applications
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2111.07981v1
- Date: Mon, 15 Nov 2021 18:47:08 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-03-08 02:18:34.422312
- Title: Creation of nitrogen-vacancy centers in chemical vapor deposition
diamond for sensing applications
- Title（参考訳）: 化学蒸着ダイヤモンドにおける窒素空孔中心の形成とセンシングへの応用
- Authors: T. Luo, L. Lindner, J. Langer, V. Cimalla, F. Hahl, C. Schreyvogel, S.
Onoda, S. Ishii, T. Ohshima, D.Wang, D. A. Simpson, B. C. Johnson, M.
Capelli, R. Blinder, J. Jeske
- Abstract要約: ダイヤモンド中の窒素空孔中心は磁気メトリー応用のための有望な量子システムである。
NVアンサンブルの主要な材料要件は、高いNV$-$濃度、長いスピンコヒーレンス時間、安定した電荷状態である。
本研究は,NVドープCVDダイヤモンドの高感度化のための工学的特性を示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.22723215141187195
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
- Abstract: The nitrogen-vacancy (NV) center in diamond is a promising quantum system for
magnetometry applications exhibiting optical readout of minute energy shifts in
its spin sub-levels. Key material requirements for NV ensembles are a high
NV$^-$ concentration, a long spin coherence time and a stable charge state.
However, these are interdependent and can be difficult to optimize during
diamond growth and subsequent NV creation. In this work, we systematically
investigate the NV center formation and properties in chemical vapor deposition
(CVD) diamond. The nitrogen flow during growth is varied by over 4 orders of
magnitude, resulting in a broad range of single substitutional nitrogen
concentrations of 0.2-20 parts per million. For a fixed nitrogen concentration,
we optimize electron-irradiation fluences with two different accelerated
electron energies, and we study defect formation via optical characterizations.
We discuss a general approach to determine the optimal irradiation conditions,
for which an enhanced NV concentration and an optimum of NV charge states can
both be satisfied. We achieve spin-spin coherence times T$_2$ ranging from 45.5
to 549 $\mu$s for CVD diamonds containing 168 to 1 parts per billion NV$^-$
centers, respectively. This study shows a pathway to engineer properties of
NV-doped CVD diamonds for improved sensitivity.
- Abstract（参考訳）: ダイヤモンド中の窒素空孔(NV)中心は、スピンサブレベルにおける微小エネルギーシフトの光学的読み出しを示すマグネトメトリー応用のための有望な量子システムである。
NVアンサンブルの主要な材料要件は、高いNV$^-$濃度、長いスピンコヒーレンス時間、安定した電荷状態である。
しかし、これらは相互依存しており、ダイヤモンドの成長とその後のNV生成の間は最適化が難しい。
本研究では,化学気相沈着(CVD)ダイヤモンドにおけるNV中心の形成と性質を系統的に検討する。
成長中の窒素の流れは4桁以上変化し、結果として1つの置換窒素濃度が0.2～20ppmの広い範囲に分布する。
固定窒素濃度では、2つの異なる加速電子エネルギーを持つ電子照射流束を最適化し、光学的特性解析により欠陥形成を研究する。
我々は,NV濃度の増大とNV帯電状態の最適化を両立できる最適な照射条件を決定するための一般的なアプローチについて議論する。
CVDダイヤモンドのスピンスピンコヒーレンス時間T$_2$は、それぞれ1億NV$^-$中心あたり168〜1個を含む45.5から549ドルである。
本研究は,NVドープCVDダイヤモンドの高感度化のための工学的特性を示す。
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