論文の概要: Efficient fabrication of high-density ensembles of color centers via ion implantation on a hot diamond substrate

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2310.19526v2
• Date: Mon, 26 May 2025 07:36:53 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-05-27 16:58:41.251445
• Title: Efficient fabrication of high-density ensembles of color centers via ion implantation on a hot diamond substrate
• Title（参考訳）: 高温ダイヤモンド基板へのイオン注入による色中心の高密度アンサンブルの効率的な製造
• Authors: E. Nieto Hernandez, G. Andrini, A. Crnjac, M. Brajkovic, F. Picariello, E. Corte, V. Pugliese, M. Matijević, P. Aprà, V. Varzi, J. Forneris, M. Genovese, Z. Siketic, M. Jaksic, S. Ditalia Tchernij,
• Abstract要約: ダイヤモンド中の窒素空洞(NV)中心は量子技術にとって有望なシステムである。 本研究では, 高温ターゲット基板上のMeV N2+イオンの高流動注入によるNV中心密度の増大に対するアプローチを示す。
• 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: Nitrogen-Vacancy (NV) centers in diamond are promising systems for quantum technologies, including quantum metrology and sensing. A promising strategy for the achievement of high sensitivity to external fields relies on the exploitation of large ensembles of NV centers, whose fabrication by ion implantation is upper limited by the amount of radiation damage introduced in the diamond lattice. In this works we demonstrate an approach to increase the density of NV centers upon the high-fluence implantation of MeV N2+ ions on a hot target substrate (>550 {\deg}C). Our results show that, with respect to room-temperature implantation, the high-temperature process increases the vacancy density threshold required for the irreversible conversion of diamond to a graphitic phase, thus enabling to achieve higher density ensembles. Furthermore, the formation efficiency of color centers was investigated on diamond substrates implanted at varying temperatures with MeV N2+ and Mg+ ions revealing that the formation efficiency of both NV centers and magnesium-vacancy (MgV) centers increases with the implantation temperature.
• Abstract（参考訳）: ダイヤモンド中の窒素-空孔(NV)中心は量子力学やセンシングを含む量子技術にとって有望なシステムである。 外部磁場に対する高感度の達成には、ダイヤモンド格子に導入された放射線損傷の量によってイオン注入による製造が上限となるNV中心の大規模なアンサンブルの活用が期待できる。 本研究は,熱標的基板(>550 {\deg}C)にMeV N2+イオンを高流動注入することにより,NV中心の密度を増大させるアプローチを示す。 以上の結果から, 室温注入では, ダイヤモンドの黒鉛相への可逆変換に必要な空孔密度閾値が上昇し, 高い密度アンサンブルを実現することが可能であることが示唆された。 さらに,MeV N2+イオンおよびMg+イオンを添加したダイヤモンド基板において,NV中心とMgV中心の両方の生成効率が温度とともに増加することを明らかにした。

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