金刚石中单个 TR12 中心的 ODMR 研究

绝缘体中的点缺陷被认为是量子技术中有前景的候选者。与此一致，我们展示了在室温下对单个 TR12 中心（零声子线位于 471nm）广泛的 optically-detected magnetic resonance（ODMR，光探测磁共振）研究，该中心自 1956 年即见于文献。本工作中我们发现 TR12 中心在光饱和下显示出强 ODMR 信号。这些观测到的缺陷由标准辐照与退火工艺在高纯金刚石外延层中产生。由 ODMR 谱分析结合反聚束测量与相干布居俘获，我们提出了 TR12 中心的能级结构，由基态与激发态单线态以及介于其间的一个亚稳三重态构成。绘制该中心荧光对外磁场及激光激发偏振的依赖性，使我们能辨识出 TR12 中心的十二种不等价取向。这包括偶极跃迁与三重态轴在金刚石晶格中的精确取向，与基于所提能级结构的建模结果完全吻合。此外，通过低光激发功率下两能级间的荧光切换，检测到静态 Jahn-Teller 效应，该效应在实时荧光信号中可直接观测到，且对应于激光激发的不同偏振。基于这些结果，我们讨论了金刚石中 TR12 中心在量子传感与量子信息处理中的前景。