論文の概要: Field-effect detected magnetic resonance of NV centers in diamond based on all-carbon Schottky contacts

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2504.11192v1
• Date: Tue, 15 Apr 2025 13:48:49 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-04-16 22:05:50.834423
• Title: Field-effect detected magnetic resonance of NV centers in diamond based on all-carbon Schottky contacts
• Title（参考訳）: 全炭素ショットキー接触によるダイヤモンド中のNV中心の磁場効果検出磁気共鳴
• Authors: Xuan Phuc Le, Ludovic Mayer, Simone Magaletti, Martin Schmidt, Jean-François Roch, Thierry Debuisschert,
• Abstract要約: 窒素空孔(NV)中心はダイヤモンドの欠陥であり、スピン状態はフォトルミネッセンスや電気的に光発生率を利用して光学的に読み取ることができる。 我々は、IIa型ダイヤモンド材料に対して、NV中心のアンサンブルによって生じる電子-ホール対が、照明時にp型物質にどのように導かれるかを示す。 我々は、NVアンサンブルスピン共鳴のバイアス電圧と高周波誘起励起の関数として、照明に伴う逆電流がどう変化するかを分析する。
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• Abstract: The nitrogen vacancy (NV) center is a defect in diamond whose spin state can be read optically by exploiting its photoluminescence or electrically by exploiting its charge generation rate under illumination, both of which being spin-dependent. The latter method offers numerous opportunities in terms of integration and performance compared to conventional optical reading. Here, we investigate the physical properties of a graphitic-diamond-graphitic structure under illumination. We show how, for a type IIa diamond material, electron-hole pairs generated by an ensemble of NV centers lead to a p-type material upon illumination, making this all-carbon structure equivalent to two back-to-back Schottky diodes. We analyze how the reverse current flowing upon illumination changes as a function of bias voltage and radiofrequency-induced excitation of the NV ensemble spin resonances. Furthermore, we demonstrate how an additional field effect arising from the illumination scheme affects the reverse current, resulting in a photoelectrical signal that can exceed the optical signal under the same illumination conditions.
• Abstract（参考訳）: 窒素空孔 (NV) 中心はダイヤモンドの欠陥であり、スピン状態はフォトルミネッセンスを利用するか、あるいは光による電荷発生率を利用して電気的に読み取ることができる。 後者の手法は、従来の光学的読影法と比較して、積分と性能の点で多くの機会を提供する。 ここでは, グラファイト-ダイヤモンド-グラファイト構造の照明下での物性について検討する。 我々は、IIa型ダイヤモンド材料に対して、NV中心のアンサンブルによって生じる電子-ホール対が、照明時にp型物質にどのように導かれるかを示し、この全炭素構造を2つのバック・トゥ・バック・ショットキーダイオードと同等にする。 我々は、NVアンサンブルスピン共鳴のバイアス電圧と高周波誘起励起の関数として、照明による逆電流がどう変化するかを分析する。 さらに、照明方式から生じる追加の電界効果が逆電流にどのように影響し、同じ照明条件下で光信号を超える光電信号が生じるかを示す。

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