論文の概要: Photocatalytic Control of Diamond Color Center Charge States via Surface Oxidation

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2506.20714v1
• Date: Wed, 25 Jun 2025 18:00:01 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-06-27 19:53:09.83223
• Title: Photocatalytic Control of Diamond Color Center Charge States via Surface Oxidation
• Title（参考訳）: 表面酸化によるダイヤモンド色中心電荷状態の光触媒制御
• Authors: Minghao Li, Josh A. Zuber, Marina Obramenko, Patrik Tognina, Andrea Corazza, Marietta Batzer, Marcel. li Grimau Puigibert, Jodok Happacher, Patrick Maletinsky,
• Abstract要約: 我々は,H末端ダイヤモンドナノピラーのレーザ酸化によるダイヤモンド表面の終端の調整を行う不揮発性技術を紹介した。 以上の結果から,本手法は他のカラーセンターやホスト材料にも広く適用できることが示唆された。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 6.090104660682345
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
• Abstract: Color center spins in diamond nanostructures are a key resource for emerging quantum technologies. Their innate surface proximity makes precise control of diamond surface chemistry essential for optimizing their functionality and charge states. However, conventional surface functionalization methods typically lack the tunability and efficiency required for robust charge-state control. Here, we introduce a deterministic, nonvolatile technique for continuously and efficiently tuning diamond's surface termination via laser-induced oxidation of H-terminated diamond nanopillars. By tracking SiV$^-$ photoluminescence as a charge-state proxy, we uncover the microscopic mechanism of this photocatalytic process through a systematic photon-flux and -energy analysis, where we identify charge-cycling of native defects as sources of optically generated holes driving the desired surface oxidation. Our results suggest that our method applies broadly to other color centers and host materials, offering a versatile tool for on-demand charge-state control and surface engineering in solid-state quantum devices.
• Abstract（参考訳）: ダイヤモンドナノ構造における色中心スピンは、新興量子技術の鍵となる資源である。 その自然表面近傍は、その機能と電荷状態の最適化に欠かせないダイヤモンド表面化学を精密に制御する。 しかし、従来の表面官能化法は、頑健な電荷状態制御に必要な調整性と効率を欠いているのが一般的である。 本稿では,H末端ダイヤモンドナノピラーのレーザ酸化によりダイヤモンド表面の終端を連続的かつ効率的に調整する決定論的非揮発性技術を紹介する。 電荷状態のプロキシとしてSiV$^-$フォトルミネッセンスを追跡することにより、この光触媒プロセスの微視的機構を系統的な光子束とエネルギー解析により明らかにし、そこでは、ネイティブ欠陥の電荷循環を、所望の表面酸化を駆動する光発生ホールの源として同定する。 以上の結果から,本手法は他のカラーセンタやホスト材料にも広く適用でき,固体量子デバイスにおけるオンデマンド帯電状態制御および表面工学のための汎用ツールが提供されることが示唆された。

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