論文の概要: Charge and Spin Dynamics and Destabilization of Shallow Nitrogen-Vacancy Centers under UV and Blue Excitation
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2406.18272v1
- Date: Wed, 26 Jun 2024 11:51:16 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-06-27 13:39:16.248965
- Title: Charge and Spin Dynamics and Destabilization of Shallow Nitrogen-Vacancy Centers under UV and Blue Excitation
- Title（参考訳）: 紫外線および青色励起下での極低窒素空洞の電荷・スピンダイナミクスと不安定化
- Authors: Laura A. Völker, Konstantin Herb, Darin A. Merchant, Lorenzo Bechelli, Christian L. Degen, John M. Abendroth,
- Abstract要約: ダイヤモンド中の低窒素空孔(NV)中心は、単一の分子レベルで光化学反応を研究する特別な機会を提供する。
光励起化学種に必要な短波長光に曝露されたNV中心の電荷とスピンダイナミクスを解析した。
- 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: Shallow nitrogen-vacancy (NV) centers in diamond offer unique opportunities for studying photochemical reactions at the single-molecule level, such as the photogeneration of radical pairs in proximal molecules. A prerequesite for such experimental schemes is the detailed understanding of the charge and spin dynamics of NV centers exposed to the short-wavelength light required for photoexciting chemical species. Here, we measure and analyze the charge and spin dynamics of shallow NV centers under 445 nm (blue) and 375 nm (UV) illumination. With blue excitation, we observe a power-dependent charge-state preparation accompanied by modest preservation of spin initialization fidelity. Under UV excitation, we find a power-independent charge-state preparation and no spin polarization. We further observe an irreversible aging of NV centers under prolonged exposure to UV, and to a lesser extent, blue laser excitation, which we attribute to formation of new electronic trap states. This aging manifests itself in a reduced charge stability and spin contrast, and is detrimental to the NV sensing performance. We evaluate the prospects and limitations of NV centers for probing photogenerated radical pairs based on experimentally measured sensitivities following blue and UV excitation, and outline the design rules for possible sensing schemes.
- Abstract（参考訳）: ダイヤモンド中の低窒素空孔(NV)中心は、近位分子におけるラジカル対の光生成など、単一の分子レベルで光化学反応を研究する特別な機会を提供する。
このような実験計画の前提条件は、光励起化学種に必要な短波長光にさらされたNV中心の電荷とスピンダイナミクスの詳細な理解である。
ここでは,445nm(青色)および375nm(UV)照明下での浅いNV中心の電荷とスピンのダイナミクスを測定し,解析する。
青色励起では,スピン初期化忠実度を緩やかに保存した電力依存型帯電状態の準備が観察された。
紫外線励起下では、パワー非依存の電荷状態の準備が行われ、スピン偏極は起こらない。
さらに、UVの長期曝露下でのNV中心の可逆的老化と、新しい電子トラップ状態の形成に起因するブルーレーザー励起を観察した。
この老化は電荷安定性とスピンコントラストを低下させ、NVセンシング性能に有害である。
青, 紫外励起による感度を実験的に測定し, 光生成ラジカル対を探索するためのNV中心の可能性と限界を評価し, センシング方式の設計規則を概説した。
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