超越集合平均: 钻石中空捕获的并行单次读出
介观与纳米尺度物理
2025-07-17 v1
摘要
理解电子器件中载流子的生成、传输和捕获过程在现代量子电子器件的运行中至关重要. 然而, 电子学中普遍使用的数据聚合测量技术只能提供有限的视角, 无法洞察对现代量子电子器件至关重要的纳米尺度环境. 本文将宽场光学显微镜与高精度光谱技术结合, 用于考察由负电荷氮空位 (NV-) 中心捕获光生空穴的过程. 通过对数百个单个 NVs 的同步单次电荷读出, 我们能够解析离子化杂质的作用, 揭示空间电荷场的形成, 并监测热光载流子在扩散过程中的热化. 我们测得 NV- 空穴捕获半径可达 0.2 微米, 这一数值接近 Onsager 极限, 这得益于共存电荷陷阱的近似完全中和. 这些结果建立了一种新的平台, 用于解析超越集合平均值的电荷动力学, 其直接相关性针对纳米尺度电子器件和量子器件.
引用
@article{arxiv.2507.11722,
title = {Beyond ensemble averaging: Parallelized single-shot readout of hole capture in diamond},
author = {Richard Monge and Yuki Nakamura and Olaf Bach and Jason Shao and Artur Lozovoi and Alexander A. Wood and Kento Sasaki and Kensuke Kobayashi and Tom Delord and Carlos A. Meriles},
journal= {arXiv preprint arXiv:2507.11722},
year = {2025}
}