論文の概要: Diamond surfaces with lateral gradients for systematic optimization of surface chemistry for relaxometry -- A low pressure plasma-based approach
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2404.11961v1
- Date: Thu, 18 Apr 2024 07:47:44 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-04-19 13:01:02.042669
- Title: Diamond surfaces with lateral gradients for systematic optimization of surface chemistry for relaxometry -- A low pressure plasma-based approach
- Title(参考訳): 表面化学の系統最適化のための横勾配ダイヤモンド表面 -低圧プラズマによるアプローチ-
- Authors: Yuchen Tian, Ari R. Ortiz Moreno, Mayeul Chipaux, Kaiqi Wu, Felipe P. Perona Martinez, Hoda Shirzad, Thamir Hamoh, Aldona Mzyk, Patrick van Rijn, Romana Schirhagl,
- Abstract要約: 窒素空孔(NV)中心と呼ばれるダイヤモンドの欠陥は、前例のない感度で測定できる。
理想的なセンシング性能を達成するには、NVセンターは表面からナノメートル以内に配置する必要がある。
ダイヤモンドの表面を比較するためにいくつかの試みがなされている。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 0.5617572524191751
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Diamond is increasingly popular because of its unique material properties. Diamond defects called nitrogen vacancy (NV) centers allow measurements with unprecedented sensitivity. However, to achieve ideal sensing performance NV centers need to be within nanometers from the surface and are thus strongly dependent on the local surface chemistry. Several attempts have been made to compare diamond surfaces. However, due to the high price of diamond crystals with shallow NV centers, a limited number of chemical modifications have been studied. Here, we developed a systematic method to investigate a continuity of different local environments with a varying density and nature of surface groups in a single experiment on a single diamond plate. To achieve this goal, we used diamonds with a shallow ensemble of NV centers and introduced a chemical gradient across the surface. More specifically we used air and hydrogen plasma. The gradients were formed by low pressure plasma treatment after masking with a right-angled triangular prism shield. As a result, the surface contained gradually more oxygen/hydrogen towards the open end of the shield. We then performed widefield relaxometry to determine the effect of surface chemistry on the sensing performance. As expected, relaxation times and thus sensing performance indeed varies along the gradient.
- Abstract(参考訳): ダイヤモンドはその独特の材料特性のために人気が増している。
窒素空孔(NV)中心と呼ばれるダイヤモンドの欠陥は、前例のない感度で測定できる。
しかし、理想的なセンシング性能を達成するためには、NV中心は表面からナノメートルの範囲内にある必要があり、したがって局所的な表面化学に強く依存する。
ダイヤモンドの表面を比較するためにいくつかの試みがなされている。
しかし、NV中心が浅いダイヤモンド結晶の価格が高いため、限られた数の化学修飾が研究されている。
そこで本研究では, 単一ダイヤモンド板上での単一実験において, 異なる局所環境の連続性を, 異なる密度と表面群の性質で調査する手法を開発した。
この目的を達成するために、我々はNV中心の浅いアンサンブルを持つダイヤモンドを使用し、表面に化学勾配を導入した。
具体的には、空気と水素プラズマを使いました。
傾斜は, 三角形のプリズムシールドでマスキングした後, 低圧プラズマ処理により形成された。
その結果、表面はシールドの開口端に向かって酸素/水素を徐々に多く含んでいた。
次に, 表面化学がセンシング性能に与える影響を判定するために, 広視野緩和計測を行った。
予想通り、緩和時間と感覚性能は、実際には勾配に沿って変化する。
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