低温下金刚石纳米柱中 NV 色心的稳定化
应用物理
2026-05-01 v1
摘要
近表面氮空位（NV）色心在光学照射下的退化限制了它们在扫描 NV 磁力测量等应用中的部署，特别是在低温和真空等恶劣环境下。此前，平面金刚石样品的氧化铝钝化已被证明可以减少真空中近表面系综 NV 色心的退化。在此，我们通过分析嵌入在氧化铝涂层金刚石纳米柱阵列中的 NV 色心在高真空和低温（6K，高真空）环境下，在非共振（522 nm）激光照射下的单光子发射特性，将这项研究扩展到光子纳米结构。我们发现，与氧终止的金刚石纳米柱相比，氧化铝涂层纳米柱中的 NV 色心在真空激光照射过程中，其单光子纯度和亮度变化可忽略不计。在低温下，氧化铝终止下的 NV 色心表现出稳定的单光子发射，而在氧终止下，单光子纯度在高强度激光照射下会退化。因此，氧化铝表面钝化被证明是实现基于 NV 色心的金刚石纳米尺度传感在非环境大气条件下（包括使用金刚石扫描探针）鲁棒运行的可行途径。
引用
@article{arxiv.2604.27826,
title = {Stabilisation of NV centres in diamond nanopillars at low temperature},
author = {Ravi Kumar and Saksham Mahajan and Felix Donaldson and Leonardo Santoni and Aysha A. Riaz and Gediminas Seniutinas and Felipe Favaro de Oliveira and Anna Regoutz and Fabrizia Foglia and Siddharth Dhomkar and John J. L. Morton},
journal= {arXiv preprint arXiv:2604.27826},
year = {2026}
}