論文の概要: Optical tuning of the diamond Fermi level measured by correlated
scanning probe microscopy and quantum defect spectroscopy
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2309.15969v1
- Date: Wed, 27 Sep 2023 19:41:23 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-09-29 19:08:29.442367
- Title: Optical tuning of the diamond Fermi level measured by correlated
scanning probe microscopy and quantum defect spectroscopy
- Title（参考訳）: 相関走査型プローブ顕微鏡と量子欠陥分光法によるダイヤモンドフェルミレベルの光学的チューニング
- Authors: Christian Pederson, Rajiv Giridharagopal, Fang Zhao, Scott T. Dunham,
Yevgeny Raitses, David S. Ginger and Kai-Mei C. Fu
- Abstract要約: 結晶中の量子点欠陥に基づく量子技術は、欠陥電荷状態を制御する必要がある。
ここでは、水素化表面を適度な光励起と同時スペクトルモニタリングで局所酸化することにより、浅い窒素空孔とシリコン空孔中心の電荷状態を調整する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.443230114839641
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Quantum technologies based on quantum point defects in crystals require
control over the defect charge state. Here we tune the charge state of shallow
nitrogen-vacancy and silicon-vacancy centers by locally oxidizing a
hydrogenated surface with moderate optical excitation and simultaneous spectral
monitoring. The loss of conductivity and change in work function due to
oxidation are measured in atmosphere using conductive atomic force microscopy
(C-AFM) and Kelvin probe force microscopy (KPFM). We correlate these scanning
probe measurements with optical spectroscopy of the nitrogen-vacancy and
silicon-vacancy centers created via implantation and annealing 15-25 nm beneath
the diamond surface. The observed charge state of the defects as a function of
optical exposure demonstrates that laser oxidation provides a way to precisely
tune the Fermi level over a range of at least 2.00 eV. We also observe a
significantly larger oxidation rate for implanted surfaces compared to
unimplanted surfaces under ambient conditions. Combined with knowledge of the
electron affinity of a surface, these results suggest KPFM is a powerful,
high-spatial resolution technique to advance surface Fermi level engineering
for charge stabilization of quantum defects.
- Abstract（参考訳）: 結晶中の量子点欠陥に基づく量子技術は、欠陥電荷状態を制御する必要がある。
ここでは、水素化表面を適度な光励起と同時スペクトルモニタリングで局所酸化することにより、浅い窒素空孔とシリコン空孔中心の電荷状態を調整する。
導電性原子間力顕微鏡 (C-AFM) とケルビンプローブ力顕微鏡 (KPFM) を用いて, 酸化による導電率の低下と作業関数の変化を測定した。
ダイヤモンド表面下15-25nmのアニーリングにより生成した窒素空孔およびシリコン空孔中心の光学分光とこれらの走査プローブ測定を相関させた。
光露光機能として観測された欠陥の電荷状態は、レーザー酸化がフェルミレベルを少なくとも2.00 eVの範囲で正確に調整する方法を提供することを示した。
また, インプラント表面の酸化速度は, 環境条件下では非実装表面に比べて有意に高い値を示した。
表面の電子親和性に関する知識と組み合わせることで、KPFMは量子欠陥の電荷安定化のための表面フェルミ準位工学を前進させる強力な高空間分解技術であることを示す。
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