NV$^{-}$中心在金刚石中应变和电荷诱导Stark效应的量子嵌入研究

Gabriel I. López-Morales; Joanna M. Zajac; Johannes Flick; Carlos A. Meriles; Cyrus E. Dreyer

NV$^{-}$中心在金刚石中应变和电荷诱导Stark效应的量子嵌入研究

材料科学 2024-10-21 v2 计算物理

作者: Gabriel I. López-Morales , Joanna M. Zajac , Johannes Flick , Carlos A. Meriles , Cyrus E. Dreyer

摘要

NV $^{-}$ 颜色中心在金刚石中已被证明是一种强大的纳米计量仪器，因其光学和自旋性质对外部电场、磁场和应变场的敏感性。鉴于这些应用，我们使用量子嵌入方法推导NV $^{-}$ 中心应变和电荷诱导Stark效应的多体描述。我们量化了沿NV $^{-}$ 轴的纵向应变如何移动能级的激发态，以及具有垂直于NV $^{-}$ 轴分量的应变如何分裂 ${}^{3}E$ 和 ${}^{1}E$ 态的退极性。最大效应发生在光学相关的 ${}^{3}E$ 简并态，该简并态在横向应变下分裂为 $E_{x}$ 和 $E_{y}$ 。从这些响应中，我们提取了处于准线性 regime内 $E_{x/y}$ 态的应变灵敏度。此外，我们研究了NV $^{-}$ 的多体偶极矩阵元，发现其在零应变下具有永久偶极子1.64 D，这略小于最近的密度泛函理论计算所得的结果。我们还确定了 $E_{x}$ 和 $E_{y}$ 之间的转换偶极子以及其随应变的演化方式。

关键词

NV中心量子嵌入 Stark效应应变灵敏度金刚石

引用

@article{arxiv.2406.07772,
  title  = {Quantum embedding study of strain and charge induced Stark effects on the NV$^{-}$ center in diamond},
  author = {Gabriel I. López-Morales and Joanna M. Zajac and Johannes Flick and Carlos A. Meriles and Cyrus E. Dreyer},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2406.07772},
  year   = {2024}
}

NV$^{-}$中心在金刚石中应变和电荷诱导Stark效应的量子嵌入研究

摘要

关键词

引用

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