論文の概要: Impact of helium ion implantation dose and annealing on dense
near-surface layers of NV centers
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2204.14201v1
- Date: Fri, 29 Apr 2022 16:30:52 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-02-15 03:49:40.639529
- Title: Impact of helium ion implantation dose and annealing on dense
near-surface layers of NV centers
- Title（参考訳）: ヘリウムイオン注入線量と焼鈍がnv中心の密集した近傍層に及ぼす影響
- Authors: A. Berzins, H. Grube, E. Sprugis, G. Vaivars, and I. Fescenko
- Abstract要約: 我々は,200nmの厚さのNV層を形成するために,ヘリウムイオンの異なる注入線量を用いて,初期窒素濃度100ppmのHPダイヤモンドを照射した。
植込み線量を3倍にすることで、センサの磁気感度を28pm5$ %向上させました。
- 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: Implantation of diamonds with helium ions becomes a common method to create
hundreds-nanometers-thick near-surface layers of NV centers for
high-sensitivity sensing and imaging applications. However, optimal
implantation dose and annealing temperature is still a matter of discussion. In
this study, we irradiated HPHT diamonds with an initial nitrogen concentration
of 100 ppm using different implantation doses of helium ions to create 200-nm
thick NV layers. We compare a previously considered optimal implantation dose
of $\sim10^{12}$ to double and triple doses by measuring fluorescence
intensity, contrast, and linewidth of magnetic resonances, as well as
longitudinal and transversal relaxation times $T_1$ and $T_2$. From these
direct measurements we also estimate concentrations of P1 and NV centers. In
addition, we compare the three diamond samples that underwent three consequent
annealing steps to quantify the impact of processing at 1100 $^{\circ}$C, which
follows initial annealing at 800 $^{\circ}$C. By tripling the implantation dose
we have increased the magnetic sensitivity of our sensors by $28\pm5$ %. By
projecting our results to higher implantation doses we show that a further
improvement of up to 70 % may be achieved. At the same time, additional
annealing steps at 1100 $^{\circ}$C improve the sensitivity only by 6.6 $\pm$
2.7 %.
- Abstract（参考訳）: ダイヤモンドとヘリウムイオンの注入は、高感度センシングおよびイメージング応用のために、nv中心の近傍層を数百ナノメートル厚くする一般的な方法である。
しかし, 最適な植込み線量と焼鈍温度はまだ議論の余地がある。
本研究では, ヘリウムイオンの異なる注入線量を用いた初期窒素濃度100 ppmのHPHTダイヤモンドを照射し, 200nmの厚いNV層を作製した。
また, 蛍光強度, コントラスト, 線幅, および縦および横方向の緩和時間である$t_1$および$t_2$の測定により, 前回検討した最適注入線量$\sim10^{12}$を2倍および3倍線量と比較し, 経時的および経時的緩和時間$t_1$および$t_2$と比較した。
これらの直接測定から、P1およびNV中心の濃度も推定する。
さらに, 1100 $^{\circ}$c での処理の影響を定量化するために, 3つの連続したアニーリングを行った3つのダイヤモンド試料を比較し, 800 $^{\circ}$c での初期アニーリングを追跡した。
植込み線量を3倍にすることで、センサーの磁気感度を28 pm5$ %向上させました。
以上の結果から, 最大70%の改善が期待できる可能性が示唆された。
同時に、1100$^{\circ}$cで追加のアニーリングステップによって感度が6.6$\pm$ 2.7 %向上する。
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