論文の概要: Influence of Platinum Thin Films on the Photophysical and Quantum Properties of Near-Surface NV Centers

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2510.11721v1
• Date: Tue, 30 Sep 2025 21:08:46 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-10-20 05:23:07.155608
• Title: Influence of Platinum Thin Films on the Photophysical and Quantum Properties of Near-Surface NV Centers
• Title（参考訳）: 近面NV中心の光物性および量子特性に及ぼす白金薄膜の影響
• Authors: Joachim P. Leibold, Lina M. Todenhagen, Matthias Althammer, Nikhita Khera, Elke Neu, Martin S. Brandt, Hans Huebl, Dominik B. Bucher,
• Abstract要約: ダイヤモンド中の窒素空孔(NV)中心は光学的に対応可能なスピン欠陥であり、ナノスケール量子センシングに大きな可能性がある。 本研究では, 異なるエネルギー (2.5-60 keV) の窒素で生成した浅いNVを含む白金被覆ダイヤモンド5試料について検討した。 プラチナ層近傍のNVアンサンブルでは,発光寿命が大幅に減少し,NV$-$の個体数が顕著に減少した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.06667718450797101
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Nitrogen-vacancy (NV) centers in diamond are optically addressable spin defects with great potential for nanoscale quantum sensing. A key application of NV centers is the detection of external spins at the diamond surface. Among metals, platinum thin films - widely used in spintronics, catalysis and electrochemistry - provide a particularly interesting system for such studies. However, the interaction between NV centers and metals is known to affect their quantum sensing capabilities. In this work, we study five platinum-covered diamond samples containing shallow NVs created via nitrogen implantation with different energies (2.5-60 keV) and investigate the optical and quantum properties of NV ensembles beneath the metal films. We find a substantial reduction of the photoluminescence lifetime and a pronounced decrease of the NV$^{-}$ population for NV ensembles located near the platinum layer. As a result, optically detected magnetic resonance experiments could only be efficiently performed on diamonds implanted with at least 20 keV, where we observed a strong increase in the T$_{2}$ coherence time beneath the platinum thin films. Our study describes the various processes affecting NV centers near platinum films and provides guidance for the integration of thin metal films with near-surface NV centers.
• Abstract（参考訳）: ダイヤモンド中の窒素空孔(NV)中心は光学的に対応可能なスピン欠陥であり、ナノスケール量子センシングに大きな可能性がある。 NV中心の鍵となる応用は、ダイヤモンド表面における外部スピンの検出である。 金属中、白金薄膜(スピントロニクス、触媒、電気化学で広く用いられている)は、そのような研究に特に興味深いシステムである。 しかし、NV中心と金属間の相互作用は量子センシング能力に影響を与えることが知られている。 本研究では, 異なるエネルギー (2.5-60 keV) の窒素注入により生成した浅いNVを含む5種の白金被覆ダイヤモンド試料について検討し, 金属膜下におけるNVアンサンブルの光学的および量子的性質について検討した。 プラチナ層近傍のNVアンサンブルでは,発光寿命が大幅に減少し,NV$^{-}$の個体数が顕著に減少した。 その結果、光学的に検出された磁気共鳴実験は、少なくとも20keVを注入したダイヤモンド上でのみ効率的に行うことができ、白金薄膜下におけるT$_{2}$コヒーレンス時間の増加が観察された。 本研究は、白金薄膜近傍のNV中心に影響を及ぼす様々なプロセスについて述べるとともに、表面近傍のNV中心に金属薄膜を統合するためのガイダンスを提供する。

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