用于单自旋磁场成像的抛物面金刚石扫描探针
介观与纳米尺度物理
2020-12-04 v1 光学
量子物理
摘要
增强来自固态量子传感器（如金刚石中的氮空位（NV）中心）的测量信号，是凝聚态系统传感与成像的一个重要问题。在此，我们设计了具有截断抛物面轮廓的金刚石扫描探针，可优化来自单个嵌入式 NV 中心的光子信号，从而形成用于纳米级磁场成像的高灵敏度探针。我们开发了一种基于使用可流动氧化物掩模的干法刻蚀的可扩展制备工艺，以可靠地产生受控的针尖曲率。所得的抛物面针尖形状产生了 2.1 0.2 MHz 的中值饱和计数率，这是迄今为止扫描探针中单个 NV 中心报道的最高值。此外，这些结构在整个 NV 光致发光光谱范围内工作，以 0.46 的数值孔径发射，并且位于抛物线焦点附近的截断针尖端面允许较小的 NV-样品间距和纳米级成像。我们通过以优于 50 nm 的空间分辨率对铁磁条带成像，展示了这些金刚石扫描探针的优异特性。我们的结果标志着基于扫描探针的 NV 传感器在测量信号上比最先进水平提高了 5 倍。
引用
@article{arxiv.2003.01733,
title = {Parabolic diamond scanning probes for single spin magnetic field imaging},
author = {N. Hedrich and D. Rohner and M. Batzer and P. Maletinsky and B. J. Shields},
journal= {arXiv preprint arXiv:2003.01733},
year = {2020}
}
备注
8 pages, 6 figures