基于紫外-可见光谱快速测定金刚石中单取代氮 N$_s^0$ 浓度

单取代氮原子 N$_s^0$ 是在金刚石中制造氮-空位（NV）中心的前提条件。它们作为电子供体产生所需的 NV$^-$ 中心，提供对抗光离化的电荷稳定性，但也是退相干的主要来源。因此，精确快速测定 N$_s^0$ 浓度对众多 NV 相关研究与材料改进及应用具有关键优势。本文提出一种基于紫外-可见波段吸收光谱并拟合 270 nm 吸收带测定 N$_s^0$ 浓度的方法。紫外-可见光谱实验简便且普遍可用，较既有方法更具优势。它可快速测定 N$_s^0$ 密度，即便对大量样品亦然。我们的方法在测定低浓度及局部测量方面进一步展现优势，这对单晶中 N$_s^0$ 浓度差异巨大的金刚石尤为重要。与电子顺磁共振（EPR）的交叉验证显示本方法高度可靠，并给出 270~nm 吸收带的吸收截面，$\sigma=1.96\pm0.15$ cm$^{-1}\cdot$ppm$^{-1}$（常用对数）或 $\sigma_e=4.51\pm0.35$ cm$^{-1}\cdot$ppm$^{-1}$（自然对数），可作为测定 N$_s^0$ 浓度的参考，使本方法无需已知 N$_s^0$ 参考样品与标定即可为他人所用。我们提供了一种快速、实用且可复现的途径，不依赖所用仪器，可作为测定 N$_s^0$ 浓度的标准表征方法广泛实施。