論文の概要: Irradiation-Induced Spin Bath Evolution and as-Grown Hydrogen Defects in CVD Diamond Revealed by NV-Based DEER Spectroscopy
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2608.17619v1
- Date: Tue, 18 Aug 2026 10:33:30 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-08-19 21:40:53.306545
- Title: Irradiation-Induced Spin Bath Evolution and as-Grown Hydrogen Defects in CVD Diamond Revealed by NV-Based DEER Spectroscopy
- Title（参考訳）: NV-based DEER分光法によるCVDダイヤモンドの照射誘起スピンバス進化とアスグロー水素欠陥
- Abstract要約: CVDダイヤモンドの常磁性欠陥の形成, 変態, 熱処理について検討した。
電子線は、合成Xアンサンブルであると考えられるDEERスペクトルにS = 1/2共鳴を形成する。
達成された高いT2コヒーレンス時間はスピン浴モデルと一致し、結晶は高度な量子センシングアプリケーションに必要な品質に達する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.1842883746779664
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: The aim of this paper is to provide the reader with a review and current state of the art of the fabrication of high T2 coherence diamond, optimised by the use of double electron-electron resonance (DEER) spectroscopy. Using DEER, we study the formation, transformation, and annealing of paramagnetic defects in as-grown CVD diamond and after post-processing. Electron irradiation leads to the formation of an additional S = 1/2 resonance in the DEER spectrum, which we consider to be a composite X ensemble. By tracking the concentrations of X and P1 point defects during annealing from 650C to 1200C, we find that the X ensemble initially consists of a mixture of V- spins and interstitial spins, which disappear at about 650C. Vacancies migrate during annealing, forming clusters that persist to 1000C and disappear upon annealing at 1200C, contributing to the X ensemble signal. We have developed a model of the influence of the mixed spin bath on the coherence of NV centers, which includes independent couplings with P1 centers, V-, divacancies, and interstitials. Detailed DEER studies allowed us to reveal and resolve a weak signal from two additional S = 1/2 species associated with hydrogen: NVH- and consistent with a substitutional hydrogen defect, which overlaps the vacancy spectral line. Taken together, these results show that the NV-DEER method is a powerful tool for investigating paramagnetic defects in diamond with high precision and nanoscale resolution, essential for material optimisation. The achieved high T2 coherence time is consistent with the spin bath model, and the crystals reach the quality required for advanced quantum sensing applications.
- Abstract（参考訳）: 本研究の目的は、電子電子共鳴分光法(DEER)を用いて最適化した高T2コヒーレンスダイヤモンドの作製のレビューと現状を読者に提供することである。
DEERを用いて, 成長したCVDダイヤモンドおよび後処理後の常磁性欠陥の形成, 変態, 熱処理について検討した。
電子線は、合成Xアンサンブルであると考えられるDEERスペクトルにS = 1/2共鳴を形成する。
650Cから1200Cまでの焼鈍中のX点欠陥とP1点欠陥の濃度を追跡することにより、Xアンサンブルは当初、約650Cで消失するV-スピンと間質スピンの混合物から構成されていることが分かった。
血管はアニール中に移動し、1000Cまで持続するクラスターを形成し、1200Cでアニールすると消滅し、Xアンサンブル信号に寄与する。
我々は,混合スピン浴がNV中心のコヒーレンスに及ぼす影響のモデルを構築した。
DEERの詳細な研究により、水素に関連付けられた2つのS = 1/2種の弱い信号(NVH)を明らかにし、解決することができた。
これらの結果から,NV-DEER法はダイヤモンドの常磁性欠陥を高精度かつナノスケールの分解能で調査するための強力なツールであり,材料最適化に必須であることが示唆された。
達成された高いT2コヒーレンス時間はスピン浴モデルと一致し、結晶は高度な量子センシングアプリケーションに必要な品質に達する。
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