論文の概要: On the creation of near-surface nitrogen-vacancy centre ensembles by implantation of type Ib diamond

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2210.16469v1
• Date: Sat, 29 Oct 2022 02:47:15 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-01-21 03:06:26.676468
• Title: On the creation of near-surface nitrogen-vacancy centre ensembles by implantation of type Ib diamond
• Title（参考訳）: Ib型ダイヤモンドの注入による近地窒素空孔中心アンサンブルの創製について
• Authors: A. J. Healey, S. C. Scholten, A. Nadarajah, P. Singh, N. Dontschuk, L. C. L. Hollenberg, D. A. Simpson, J.-P. Tetienne
• Abstract要約: 表面近傍のアンサンブルは電荷安定性の問題とNV生成効率の低下に悩まされている。 窒素富裕型Ibダイヤモンドを電子供与体に埋め込むことにより,このようなアンサンブルを低コストで創出する可能性を検討する。
• 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: Dense, near-surface (within 10 nm) ensembles of nitrogen-vacancy (NV) centres in diamond are rapidly moving into prominence as the workhorse of a variety of envisaged applications, ranging from the imaging of fast-fluctuating magnetic signals to the facilitation of nuclear hyperpolarisation. Unlike their bulk counterparts, near-surface ensembles suffer from charge stability issues and reduced NV formation efficiency due to the diamond surface's role as a vacancy sink during annealing and an electron sink afterwards. To this end, work is ongoing to determine the best methods for producing high-quality ensembles in this regime. Here we examine the prospects for creating such ensembles cost-effectively by implanting nitrogen-rich type Ib diamond with electron donors, aiming to exploit the high bulk nitrogen density to combat surface-induced band bending in the process. This approach has previously been successful at creating deeper ensembles, however we find that in the near-surface regime there are fewer benefits over nitrogen implantation into pure diamond substrates. Our results suggest that control over diamond surface termination during annealing is key to successfully creating high-yield near-surface NV ensembles generally, and implantation into type Ib diamond may be worth revisiting once that has been accomplished.
• Abstract（参考訳）: ダイヤモンド中の窒素空白(nv)中心の密度の高い(10nm以内の)表面のアンサンブルは、高速変動する磁気信号のイメージングから核超分極の促進まで、様々な用途のワークホースとして急速に進歩している。 バルクのアンサンブルとは異なり、準表面のアンサンブルは電荷安定性の問題に悩まされ、ダイヤモンド表面がアニール中の空孔シンクとその後の電子シンクとしての役割により、NV生成効率が低下する。 この目的のために、この体制で高品質なアンサンブルを作るための最良の方法を決定する作業が進行中である。 本稿では,高バルク窒素密度を生かして表面誘起帯の曲げに対抗すべく,窒素リッチ型ibダイヤモンドを電子供与体に注入することにより,安価に製造できるアンサンブルの開発の可能性を検討する。 このアプローチは以前より深いアンサンブルを作ることに成功したが、近い将来、純粋なダイヤモンド基板への窒素の注入よりも利益が少ないことが判明した。 以上の結果から,アニール中におけるダイヤモンド表面の終端の制御は,高収率に近いNVアンサンブルの創出に成功するための鍵となることが示唆された。

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