金刚石中氮诱导的 TLS 损耗：基于超导微谐振器的估算

由于金刚石在热力学、光学和机械性质方面的卓越表现，使其成为量子技术和高功率应用中的关键材料。具有工程化氮空位（NV）中心的金刚石代表了一个极其敏感的量子感知平台，而高光学质量的金刚石窗 represents 了核聚变堆堆中的电子圆盘谐振加热（ECRH）系统中的一个基本安全组件。一个主要挑战是开发用于满足量子相干性和功率处理需求的超低损耗、高光学质量单晶金刚石基底。传统方法使用 Fabry-Perot 微波谐振器来评估金刚石中的介电损耗（$\tan \delta$），通过比较含样品腔体和不含样品腔体的共振品质因数 Q。这些装置的分辨率仅可达约 $10^{-5}$，受限于需要将谐振器尺寸保持在合理范围内。相比之下，拥有品质因数超过 $10^6$ 的超导薄膜微带谐振器据称能够提供更高的灵敏度，用于评估超低损耗材料。本研究考察了四个通过不同工艺生长的金刚石样品，在亚开尔文低温下在 Two-Level System（TLS）框架内分析其介电损耗。补充的拉曼光谱测量不仅让我们能够将更高的氮含量与更大的损耗相关联，还探讨了不同生长工艺如何影响这些缺陷在晶体晶格中的嵌入方式。