論文の概要: Optical and spin properties of nitrogen vacancy centers formed along the
tracks of high energy heavy ions
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2403.03570v1
- Date: Wed, 6 Mar 2024 09:29:56 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-03-07 15:34:50.916524
- Title: Optical and spin properties of nitrogen vacancy centers formed along the
tracks of high energy heavy ions
- Title（参考訳）: 高エネルギー重イオン軌道に沿って形成された窒素空孔中心の光学的およびスピン的性質
- Authors: Wei Liu, Aleksi A. M. Leino, Arun Persaud, Qing Ji, Kaushalya Jhuria,
Edward S. Barnard, Shaul Aloni, Christina Trautmann, Marilena Tomut, Ralf
Wunderlich, Hunter Ocker, Nishanth Anand, Zhao Hao, Flyura Djurabekova,
Thomas Schenkel
- Abstract要約: 数ミクロンの結合したNV中心の準1D鎖は、量子情報処理のためのブロックを構築することができる。
ダイヤモンド(窒素1ppm)の1GeV金およびウランイオンによる色中心形成について報告する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.8825337053731186
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Exposure of nitrogen doped diamond to high energy, heavy ions induces
formation of vacancy related color centers aligned along the trajectories of
the ions. Quasi 1D chains of coupled NV centers with lengths of a few tens of
microns can be building blocks for quantum information processing and they
provide insights into harsh radiation-matter interactions. Here, we report on
color center formation in diamond (1 ppm nitrogen) with 1 GeV gold and uranium
ions. Using depth-resolved photoluminescence, we observe direct formation of
single vacancy related color centers (GR1 centers) along the ion tracks. Mobile
vacancies can form NV-centers with native nitrogen atoms during thermal
annealing. Molecular dynamics simulations indicate that both isolated vacancies
and defect clusters form along ion trajectory through electronic stopping
processes, leading to broad color center profiles that range from the sample
surface to a depth of about 25 microns. We quantify the spin properties of
NV-centers formed by swift heavy ions through optical detection of magnetic
resonance (ODMR) and validate the feasibility of using
swift-heavy-ion-generated NV$^{-}$ along quasi 1D chains (for isolated tracks
from low fluence irradiations) or in thin sheets of coupled 1D spin chains
(formed with higher ion fluences) for NV-based magnetometry and for the
exploration of quasi 1D and 2D spin textures in diamond.
- Abstract（参考訳）: 窒素をドープしたダイヤモンドを高エネルギーに曝すことで、重イオンはイオンの軌道に沿って空孔関連の色中心を形成する。
数ミクロンの結合したNV中心の準1D鎖は、量子情報処理のためのブロックを構築し、厳しい放射-物質相互作用の洞察を与えることができる。
ここでは1gev金およびウランイオンを含むダイヤモンド(1ppm窒素)における色中心形成について報告する。
深度分解光ルミネッセンスを用いて, イオン軌道に沿った単一空孔関連色中心(GR1中心)の直接形成を観察する。
移動空孔は熱アニール中に窒素原子とNV中心を形成することができる。
分子動力学シミュレーションは、単離された空洞と欠陥クラスターが電子停止過程を通じてイオン軌道に沿って形成され、サンプル表面から深さ約25ミクロンまで幅広い色中心プロファイルをもたらすことを示している。
磁気共鳴(ODMR)の光学的検出により重イオンを高速に生成したNV中心のスピン特性を定量化し, 準1D鎖(低フラエンス照射から分離したトラック)や, 結合した1Dスピン鎖(高イオンフルエンスで形成される)の薄いシートにおいて, ダイヤモンド中の準1Dおよび2Dスピンテクスチャを探索するために, 急速重イオン生成NV$^{-}$の有効性を検証した。
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