基于金刚石的宽场热成像的最优架构

金刚石中的氮-空位中心具有强烈依赖于温度的电子自旋共振，这使其成为灵敏度低至几 mK/$\sqrt{\rm Hz}$ 的高效温度传感器。然而，宿主金刚石的高热导率可能强烈抑制任何温度变化，导致在探测局域温度分布时发生侵入性测量。为确定基于金刚石的宽场热成像的可行与最优配置，我们在此通过实验与数值手段研究金刚石的存在对微尺度温度分布的影响。研究了三种几何构型：块体金刚石衬底、键合于石英上的薄金刚石层，以及分散于石英上的金刚石纳米颗粒。我们表明，将块体金刚石衬底用于热成像具有高度侵入性，因为它阻止任何显著的温度升高。相反，薄金刚石层部分解决了该问题，并可能提供微尺度热成像的一种可行替代方案。在整个样品中分散金刚石纳米颗粒看似最相关的方法，因其不影响温度分布，尽管纳米金刚石中的 NV 中心相比块体金刚石产率较低的温度灵敏度。