論文の概要: Electrostatic Stabilization of Near-Surface Quantum Sensors via Dielectric Interface Engineering
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2609.20137v1
- Date: Thu, 17 Sep 2026 12:29:06 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-09-20 08:55:54.25977
- Title: Electrostatic Stabilization of Near-Surface Quantum Sensors via Dielectric Interface Engineering
- Title（参考訳）: 誘電体界面工学による近接面量子センサの静電安定化
- Abstract要約: 準曲面量子欠陥における電荷状態安定性の制御はナノスケールセンシングにとって重要である。
近紫外光環境下では, 浅層埋設(10nm)窒素空孔中心を安定化させる, 頑健で再現可能な手法を提案する。
- 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: Control of charge-state stability in near-surface quantum defects is critical for nanoscale sensing, yet remains particularly challenging under ultra-high vacuum (UHV), where surface-induced band bending destabilizes the metrologically relevant charge-state. Here, we present a robust and reproducible approach for stabilizing shallowly implanted (< 10 nm deep) nitrogen-vacancy (NV) centers in near-UHV conditions (P = $3 \times 10^{-9}$ mbar) based on dielectric interface engineering. Through measurements on individually addressable NV centers, we demonstrate that a TiO2 coating on the diamond suppresses surface-induced electrostatic fields, yielding a 79% increase n NV- population and a 45% enhancement in NV-spin resonance contrast at room temperature. Coherent control measurements further reveal suppressed charge-state conversion dynamics. These results establish dielectric screening as a powerful and reproducible strategy to engineer charge transition energetics of NV centers in scanning-probe-compatible geometries under extreme conditions.
- Abstract（参考訳）: 準表面量子欠陥における電荷状態安定性の制御はナノスケールのセンシングには不可欠であるが、超高真空(UHV)下では、表面誘起のバンド曲げがメトロジー的に関係のある電荷状態を不安定にする。
そこで本稿では, 誘電体界面工学に基づく浅層埋設 (10nm) 窒素空孔 (NV) 中心を近UHV条件 (P = $3 \times 10^{-9}$ mbar) で安定化するための頑健かつ再現性の高いアプローチを提案する。
個別に対応可能なNV中心の測定により、ダイヤモンド上のTiO2コーティングは、表面誘起静電場を抑制し、NV-人口が79%増加し、室温でのNV-スピン共鳴コントラストが45%向上することを示した。
コヒーレント制御測定により、抑制された電荷状態変換のダイナミクスが明らかにされる。
これらの結果は、極端条件下での走査型プローブ互換測地において、NV中心の電荷遷移エネルギーを工学する強力な再現可能な戦略として誘電体スクリーニングを確立する。
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