金刚石中氮空位中心中和的表面效应

Arthur N. Newell; Dontray A. Dowdell; D. H. Santamore

doi:10.1063/1.4967735

金刚石中氮空位中心中和的表面效应

介观与纳米尺度物理 2016-11-18 v1 材料科学

作者: Arthur N. Newell , Dontray A. Dowdell , D. H. Santamore

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摘要

基于氮空位(NV $^{-}$ )的磁传感器性能强烈依赖于金刚石表面附近氮空位中心的稳定性。随着 NV $^{-}$ 转变为中和电荷态 NV $^{0}$ ，磁场检测灵敏度降低。我们研究了 NV $^{-}$ 的中和，并计算了由具有表面水层的氢终止金刚石引起的 NV $^{0}$ 与总 NV (NV $^{-}$ +NV $^{0}$ ) 的比率。我们发现 NV $^{-}$ 中和表现出两个明显区域：近表面处 NV $^{-}$ 完全中和；在体相中，中和比率根据静电力定律与深度成反比。此外，浓度的微小变化可导致中和行为的巨大差异。该现象允许人们仔细控制浓度以减少 NV $^{-}$ 中和。氮掺杂物的存在极大减少了 NV $^{-}$ 中和，因为氮在相同深度优先电离而非 NV $^{-}$ 中和。水层 pH 也影响中和。如果由于清洁剂残留导致 pH 非常低，则我们观察到能带弯曲的变化以及 $2$ 维空穴气(DHG)区域的减少。最后，我们发现室温下与大气直接接触产生的溶解二氧化碳几乎不影响 NV $^{-}$ 中和。

关键词

氮空位中心金刚石磁传感器表面效应中和氢终止水层pH

引用

@article{arxiv.1611.01058,
  title  = {Surface effects on nitrogen vacancy centers neutralization in diamond},
  author = {Arthur N. Newell and Dontray A. Dowdell and D. H. Santamore},
  journal= {arXiv preprint arXiv:1611.01058},
  year   = {2016}
}

备注

8 pages, 7 figures

金刚石中氮空位中心中和的表面效应

摘要

关键词

引用

备注

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