論文の概要: Mitigation of Nitrogen Vacancy Ionization from Material Integration for
Quantum Sensing
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2304.06235v1
- Date: Thu, 13 Apr 2023 03:10:53 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-04-14 15:49:19.003435
- Title: Mitigation of Nitrogen Vacancy Ionization from Material Integration for
Quantum Sensing
- Title（参考訳）: 量子センシングのための材料統合による窒素空孔イオン化の低減
- Authors: Jacob Henshaw, Pauli Kehayias, Luca Basso, Michael Jaris, Rong Cong,
Michael Titze, Tzu-Ming Lu, Michael P. Lilly, Andrew M. Mounce
- Abstract要約: ダイヤモンド中の窒素空孔(NV)色中心は、広範囲の量子センシングにおいて大きな可能性を証明している。
金属とダイヤモンドの間のアルミナの絶縁層は、光ルミネッセンスを改善し、あらゆるセンシングモードの感度を高める。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: The nitrogen-vacancy (NV) color center in diamond has demonstrated great
promise in a wide range of quantum sensing. Recently, there have been a series
of proposals and experiments using NV centers to detect spin noise of quantum
materials near the diamond surface. This is a rich complex area of study with
novel nano-magnetism and electronic behavior, that the NV center would be ideal
for sensing. However, due to the electronic properties of the NV itself and its
host material, getting high quality NV centers within nanometers of such
systems is challenging. Band bending caused by space charges formed at the
metal-semiconductor interface force the NV center into its insensitive charge
states. Here, we investigate optimizing this interface by depositing thin metal
films and thin insulating layers on a series of NV ensembles at different
depths to characterize the impact of metal films on different ensemble depths.
We find an improvement of coherence and dephasing times we attribute to
ionization of other paramagnetic defects. The insulating layer of alumina
between the metal and diamond provide improved photoluminescence and higher
sensitivity in all modes of sensing as compared to direct contact with the
metal, providing as much as a factor of 2 increase in sensitivity, decrease of
integration time by a factor of 4, for NV $T_1$ relaxometry measurements.
- Abstract（参考訳）: ダイヤモンド中の窒素空孔(NV)色中心は、幅広い量子センシングにおいて大きな可能性を証明している。
近年,ダイヤモンド表面近傍の量子物質のスピンノイズを検出するため,NV中心を用いた一連の提案や実験が行われている。
これは、新しいナノ磁性と電子的挙動を持つ複雑な研究領域であり、NV中心はセンシングに理想的である。
しかしながら、NV自体とそのホスト材料の電子的性質のため、そのようなシステムのナノメートル内で高品質なNV中心を得るのは難しい。
金属-半導体界面で形成される空間電荷によって生じるバンドの曲げは、NV中心を無感な電荷状態に強制する。
そこで本研究では, 金属薄膜と絶縁層を異なる深さのNVアンサンブル上に堆積させることにより, この界面を最適化し, 異なるアンサンブル深さに対する金属薄膜の影響を特徴づける。
我々は、他の常磁性欠陥のイオン化によるコヒーレンスとデファスメント時間の改善を見出した。
金属とダイヤモンドとのアルミナの絶縁層は、金属との直接接触に比べて感光性が向上し、全ての感光モードにおいて感度が向上し、感度が2倍になり、nv $t_1$の緩和測定で積分時間が4倍減少する。
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