基于第一性原理的具优先取向与长相干时间的氧终止 (113) 金刚石表面用于氮-空位量子传感器
介观与纳米尺度物理
2019-02-01 v1 量子物理
摘要
金刚石中的浅层氮-空位（NV）中心在量子传感应用中前景广阔，但其灵敏度一直受限于表面终端与缺陷。当前亟需寻找适合 NV 传感器的金刚石表面。本工作中，通过第一性原理计算研究了承载浅层 NV 中心的 (113) 金刚石表面终端。结果表明，(113) 金刚石的完全氧终止产生正电子亲和势，且表面与带隙内均无应变能级。这是一个非常令人惊讶的结果，因为常用的氧终止 (001) 金刚石表面常因表面醚基应变造成的无序而存在缺陷，严重损害浅层 NV 中心的相干特性。(113) 金刚石表面特殊的原子构型有利于氧成键，与 (001) 和 (111) 金刚石表面形成对比。这些模拟暗示氧终止金刚石 (113) 表面可通过常规金刚石化学气相沉积生长制备。结合 (113) 取向金刚石中 ~73% 的 as-grown NV 中心优先取向，氧终止 (113) 金刚石目前被认为是 NV 量子传感器最有前景的宿主。
引用
@article{arxiv.1901.11170,
title = {Oxygenated (113) diamond surface for nitrogen-vacancy quantum sensors with preferential alignment and long coherence time from first principles},
author = {Song Li and Jyh-Pin Chou and Jie Wei and Minglei Sun and Alice Hu and Adam Gali},
journal= {arXiv preprint arXiv:1901.11170},
year = {2019}
}
备注
4 figures