单一 NV 中心在 HPHT 型 IIa 金刚石中的电荷态稳定性
量子物理
2025-11-21 v2
摘要
本文为初稿版本。将在修订稿中包含改进和额外分析。我们研究了单个氮空位（NV）中心在掺杂浓度极低（亚 ppm 级）的 HPHT IIa 型金刚石中的电荷态稳定性。该金刚石含有微量硼和氮。使用硅钛棋盘电极覆盖氧终端表面，我们研究如何通过施加电场和光激发共同决定 NV 的电荷转换。通过结合电压依赖光致发光、实时电荷态监测、激光功率饱和实验与光谱分解以及时间分辨测量，我们发现距离电极数微米处的电场显著增加 NV- population，并增强自旋读取效应。在低激光功率下，NV- 的 population 随时间呈现压缩幂律动力学，符合极绝缘金刚石中空间电荷重排的慢速过程。脉冲激发下，我们观察到数百纳秒尺度的 NV-/NV0 转换由空穴捕获驱动，而该过程在施加偏压后被显著抑制。我们的结果表明，残余硼接受器在决定电荷态稳定性方面发挥关键作用，并展示了如何通过电气偏压可靠地稳定极低掺杂量 bulk 金刚石中的 NV- 状态。
引用
@article{arxiv.2511.12591,
title = {Charge-state stability of single NV centers in HPHT-type IIa diamond},
author = {Darya Meniailava and Michael Petrov and Josef Soucek and Milos Nesladek},
journal= {arXiv preprint arXiv:2511.12591},
year = {2025}
}
备注
Draft version. 13 pages, 4 figures. A more complete version will follow