用于研究金刚石中氮空位系综电荷态的微波辅助光谱技术
介观与纳米尺度物理
2020-07-15 v2 量子物理
摘要
我们引入一种微波辅助光谱技术，以确定金刚石中带负电（NV）与电中性（NV）氮空位（NV）中心的相对浓度，并展示其在研究 NV 系综中自旋依赖电离及增强 NV 磁强计灵敏度方面的应用。我们的技术基于用自旋态共振微波驱动选择性调制 NV 荧光，从而在原位隔离 NV 与 NV 对 NV 系综样品荧光的贡献谱形。该方法除作为表征电荷态比的可靠手段外，还可作为研究 NV 系综中自旋依赖电离的工具。作为示例，我们将该微波技术应用于高 NV 密度金刚石样品，发现了一种新的自旋依赖电离路径的证据，并在此给出数据的速率方程模型。我们进一步表明，该方法可用于增强 NV 系综上光探测磁共振（ODMR）的对比度，并可能在由技术噪声源主导的 NV 磁强计中带来显著的灵敏度提升，尤其在 NV 布居较大时。利用此处研究的高 NV 密度金刚石样品，我们展示了最高 4.8 倍的 ODMR 对比度增强。此处给出的技术也可应用于其他可通过微波驱动选择性调制荧光的固态缺陷。我们通过对 4H 碳化硅中 V1 与 V2 硅空位系综隔离 V2 型硅空位的室温谱特征，展示了这一效用。
引用
@article{arxiv.1811.01972,
title = {Microwave-assisted spectroscopy technique for studying charge state in nitrogen-vacancy ensembles in diamond},
author = {D. P. L. Aude Craik and P. Kehayias and A. S. Greenspon and X. Zhang and M. J. Turner and J. M. Schloss and E. Bauch and C. A. Hart and E. L. Hu and R. L. Walsworth},
journal= {arXiv preprint arXiv:1811.01972},
year = {2020}
}
备注
Significantly expanded; new "Applications" section. 21 pages, 11 figures