論文の概要: Extending spin dephasing time of perfectly aligned Nitrogen-Vacancy
centers by mitigating stress distribution on highly misoriented
chemical-vapor-deposition diamond
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2307.04003v1
- Date: Sat, 8 Jul 2023 16:09:59 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-07-11 16:08:45.926815
- Title: Extending spin dephasing time of perfectly aligned Nitrogen-Vacancy
centers by mitigating stress distribution on highly misoriented
chemical-vapor-deposition diamond
- Title(参考訳): 高配向化学蒸着ダイヤモンドの応力分布緩和による完全配向窒素-原子価中心のスピン脱落時間延長
- Authors: T. Tsuji, T. Sekiguchi, T.Iwasaki and M.Hatano
- Abstract要約: 完全に整列した窒素空孔(NV)中心のスピン降下時間(T2*)をCVDダイヤモンドに拡張すると、直流磁気感度が向上する。
CVDダイヤモンド薄膜の応力分布を緩和する手法を開発し, アンサンブルNV中心のT2*拡大に繋がった。
本研究は,高感度量子センサに用いる高品質ダイヤモンド材料を合成するための重要な方法である。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
- Abstract: Extending the spin-dephasing time (T2*) of perfectly aligned nitrogen-vacancy
(NV) centers in large-volume chemical vapor deposition (CVD) diamonds leads to
enhanced DC magnetic sensitivity. However, T2* of the NV centers is
significantly reduced by the stress distribution in the diamond film as its
thickness increases. To overcome this issue, we developed a method to mitigate
the stress distribution in the CVD diamond films, leading to a T2* extension of
the ensemble NV centers. CVD diamond films of approximately 50 \mu m thickness
with perfectly aligned NV centers were formed on (111) diamond substrates with
misorientation angles of 2.0, 3.7, 5.0, and 10{\deg}. We found that T2* of the
ensemble of NV centers increased to approach the value limited only by the
electron and nuclear spin bath with increasing the misorientation angle.
Microscopic stress measurements revealed that the stress distribution was
highly inhomogeneous along the depth direction in the CVD diamond film at low
misorientation angles, whereas the inhomogeneity was largely suppressed on
highly misoriented substrates. The reduced stress distribution possibly
originates from the reduction of the dislocation density in the CVD diamond.
This study provides an important method for synthesizing high-quality diamond
materials for use in highly sensitive quantum sensors.
- Abstract(参考訳): 完全に整列した窒素空孔(NV)中心のスピン降下時間(T2*)をCVDダイヤモンドに拡張すると、直流磁気感度が向上する。
しかし,nv中心のt2*は厚さが大きくなるにつれてダイヤモンド膜の応力分布によって著しく減少する。
そこで本研究では, CVDダイヤモンド薄膜の応力分布を緩和し, アンサンブルNV中心のT2*拡張を実現する方法を開発した。
配向角2.0, 3.7, 5.0, 10{\deg} の (111) ダイヤモンド基板上に, 完全配向NV中心の約50 cm のCVDダイヤモンド膜を形成した。
その結果,nv中心のt2*は電子と核スピン浴のみに制限された値に接近し,方位角を増加させることがわかった。
微視的応力測定により, CVDダイヤモンド薄膜の深度方向の応力分布は低配向角度で高度に不均一であったのに対し, 非均一性は高配向基板上で大きく抑制された。
応力分布の減少は、CVDダイヤモンドの転位密度の低下に起因する可能性がある。
本研究は,高感度量子センサに用いる高品質ダイヤモンド材料を合成するための重要な方法である。
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