利用碳化硅中单个自旋-3/2 缺陷的量子计量学

我们展示了利用自旋-3/2 半导体缺陷态可以实现具有卓越灵敏度和空间分辨率的量子传感。我们基于对六方 SiC 中硅单空位深中心基态及其电子和光学性质的严格推导，以此为例进行了说明。对于单个 $\textrm{V}_{\textrm{Si}}^-$ 缺陷，我们获得了能够探测单个核磁矩的磁场灵敏度。我们还表明，其零场分裂在生物系统技术所需的近红外窗口内具有卓越的应变和温度灵敏度。本文发展的概念和传感方案适用于其他具有半自旋多重态（$S\geq 3/2$）构型的点缺陷。