利用金刚石中 NV 中心对电子自旋的纳米尺度局部探测
量子物理
2026-05-06 v2 其他凝聚态物理
摘要
金刚石晶体中取代氮原子（P1 中心）一方面是 NV 中心创建资源，后者已被广泛用于作为纳米尺度量子传感器；另一方面，P1 的电子自旋是参数性噪声来源，会通过缩短 NV 的相干时间来降低其性能。因此，对氮浓度的准确量化对于优化基于金刚石的量子器件至关重要。然而，基于光吸收或电阻共振的批量表征方法往往忽略氮含量的局部变化。在本工作中，我们使用氦离子显微镜在含氮浓度较低的金刚石晶体中于预定义位置制造纳米尺度 NV 中心集合。随后我们利用这些 NV 基于探针测量其局部氮浓度，灵敏度达230 ppb（原子单位）。此外，通过将 DEER 谱与数值模拟进行比较，我们确定了在离子植入过程中创建的其他未知参数性缺陷的浓度，浓度可达15 ppb，具体取决于植入剂量。
引用
@article{arxiv.2507.13295,
title = {Local nanoscale probing of electron spins using NV centers in diamond},
author = {Sergei Trofimov and Christos Thessalonikios and Victor Deinhart and Alexander Spyrantis and Lucas Tsunaki and Kseniia Volkova and Katja Höflich and Boris Naydenov},
journal= {arXiv preprint arXiv:2507.13295},
year = {2026}
}
备注
16 pages, 12 figures