晶圆级六方氮化硼薄膜的光学探测磁共振
材料科学
2025-05-28 v1 介观与纳米尺度物理
摘要
近期研究表明，六方氮化硼存在表现出光学探测磁共振（ODMR）的本征缺陷，在纳米级磁传感与成像中具有应用前景。为了推进这些应用，需要能够制备厚度可控的晶圆级 hBN 薄膜的沉积方法，但目前缺乏对所得薄膜 ODMR 性质的系统研究。在此，我们对通过三种不同方法生长的薄膜（厚度 3-2000nm）进行了 ODMR 测量：金属有机化学气相沉积（MOCVD）、化学气相沉积（CVD）和分子束外延（MBE）。我们发现它们均表现出 ODMR 响应，包括最薄的 3nm 薄膜，尽管特征有所不同。获得的最佳体积归一化磁灵敏度为 30uT/sqrt(Hz um^3)。我们研究了在其他条件固定的情况下，生长温度对一系列 MOCVD 样品的影响，发现 800-900C 是磁灵敏度的最佳范围，且生长后退火带来了显著改善（高达两个数量级）。这项工作为通过标准方法沉积的 hBN 薄膜的磁灵敏度提供了有用的基准，并为未来传感应用的可行性提供了参考。
引用
@article{arxiv.2505.21143,
title = {Optically detected magnetic resonance of wafer-scale hexagonal boron nitride thin films},
author = {Sam C. Scholten and Jakub Iwański and Kaijian Xing and Johannes Binder and Aleksandra K. Dąbrowska and Hark H. Tan and Tin S. Cheng and Jonathan Bradford and Christopher J. Mellor and Peter H. Beton and Sergei V. Novikov and Jan Mischke and Sergej Pasko and Emre Yengel and Alexander Henning and Simonas Krotkus and Andrzej Wysmołek and Jean-Philippe Tetienne},
journal= {arXiv preprint arXiv:2505.21143},
year = {2025}
}