論文の概要: Wavelength dependence of nitrogen-vacancy center charge cycling

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2401.12668v1
• Date: Tue, 23 Jan 2024 11:23:27 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-01-24 15:54:04.836825
• Title: Wavelength dependence of nitrogen-vacancy center charge cycling
• Title（参考訳）: 窒素空隙中心電荷サイクルの波長依存性
• Authors: A. A. Wood, A. Lozovoi, R. M. Goldblatt, C. A. Meriles and A. M. Martin
• Abstract要約: 窒素空孔中心を収容するダイヤモンドにおける光キャリア生成の波長依存性について検討した。 我々は、1光または2光子イオン化または再結合プロセスが支配される異なる状態と、反ストークスを介する再結合が弱いNV電荷サイクルを赤色光で駆動する第3の状態を観察した。 本研究は、NV中心における新しい光を介する電荷循環過程を報告し、非発光欠陥を特定するために電荷移動を用いたスキームに影響を及ぼす。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Optically-active spin qubits in wide-bandgap semiconductors exist in several charge states, though typically only specific charge states exhibit desirable spin or photonic properties. An understanding of how interconversion between different charge states occurs is important for most applications seeking to employ such defects in quantum sensing and information processing, and additionally serves as a means of testing and verifying models of the defect electronic structure. Here, we use charge-sensitive confocal imaging to study the wavelength dependence of optical carrier generation in diamonds hosting nitrogen-vacancy (NV) centers, silicon vacancy (SiV) centers and substitutional nitrogen (N). We study the generation of distinctive charge-capture patterns formed when photogenerated charge carriers are captured by photoluminescent defects, using light spanning 405-633\,nm (1.96-3.06\,eV). We observe distinct regimes where one- or two-photon ionization or recombination processes dominate, and a third regime where anti-Stokes mediated recombination drives weak NV charge cycling with red light. We then compare red-induced charge cycling to fast charge carrier transport between isolated single NV centers driven with green and blue light. This work reports new optically-mediated charge cycling processes of the NV centers, and has consequences for schemes using charge transfer to identify non-luminescent defects and photoelectric detection, where ambiguity exists as to the source of photocurrent.
• Abstract（参考訳）: 広帯域半導体における光活性スピン量子ビットはいくつかの電荷状態に存在するが、通常は特定の電荷状態のみが望ましいスピンまたはフォトニック特性を示す。 異なる電荷状態間の相互変換がどのように生じるかを理解することは、量子センシングや情報処理にそのような欠陥を使おうとするほとんどのアプリケーションにとって重要であり、また欠陥電子構造のモデルのテストと検証の手段としても機能する。 ここでは、窒素空孔(NV)中心、シリコン空孔(SiV)中心、置換窒素(N)を含むダイヤモンドの光キャリア生成の波長依存性を調べるために、電荷感受性共焦点イメージングを用いる。 我々は,405-633\,nm (1.96-3.06\,eV) の光を用いて,光発生型帯電体をフォトルミネッセンス欠陥によって捕捉する際に生じる特徴的な帯電パターンの生成について検討した。 1光子または2光子イオン化または再結合過程が支配する異なるレジームと、アンチストークによる再結合が弱いnv帯電サイクルを赤信号で駆動する第3のレジームを観察した。 次に,緑光と青光で駆動される単一nv中心間の高速帯電輸送と赤色帯電サイクルを比較した。 この研究は、NV中心の新たな光を介する電荷サイクリング過程を報告し、電荷移動を用いた非発光欠陥の同定と光電検出のスキームの結果として、光電流源の曖昧さが生じる。

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