表面氧化对纳米金刚石中单个氮空位中心电子自旋相干性的影响
介观与纳米尺度物理
2019-10-17 v2 量子物理
摘要
荧光纳米金刚石（NDs）是基于晶体缺陷的发光纳米颗粒，可应用于量子信息科学和量子传感。尤其令人感兴趣的是氮空位（NV）中心，其允许以光学方式访问可相干控制的电子自旋系统，从而实现自旋-光子量子器件及各种物理参数的纳米级传感。然而，由于使NV自旋系统退相干的复杂表面效应，NDs中NV自旋相干时间（T2）比块体金刚石中短一到两个数量级。在此，我们通过系统分析表面氧化的影响，研究NDs中单个NV中心的表面性质与T2之间的关系。我们采用不同加热温度和加工时间的需氧氧化和酸氧化方法，发现需氧氧化最有效地氧化表面，并将T2延长至原始NDs的1.6倍。T2的ND尺寸依赖性清楚地表明，表面氧化去除了与ND尺寸无关的恒定退相干贡献，并且当ND尺寸减小到50 nm以下时会出现一种新的表面衍生退相干源。本结果为NDs的NV自旋系统的退相干源提供了定量信息，并将有助于在量子信息科学和纳米级量子传感背景下对NV中心进行更好的自旋操控的战略性表面修饰。
引用
@article{arxiv.1811.02235,
title = {Effect of surface oxidation on electron spin coherence of single nitrogen-vacancy centers in nanodiamonds},
author = {Ryuta Tsukahara and Masazumi Fujiwara and Yoshihiko Sera and Yushi Nishimura and Yuko Sugai and Christian Jentgens and Yoshio Teki and Hideki Hashimoto and Shinichi Shikata},
journal= {arXiv preprint arXiv:1811.02235},
year = {2019}
}