金刚石中自旋缺陷的定制
材料科学
2017-05-29 v1 介观与纳米尺度物理
摘要
固体中的原子级自旋缺陷是独特的量子系统。大多数应用需要纳米级定位精度，这通常通过低能离子注入实现。迄今为止，该技术的一个缺点是注入引起的晶格显著残余损伤，严重降低量子应用中自旋的性能。在本快报中，我们表明注入诱导缺陷的电荷态在热退火期间极大地影响晶格缺陷的形成。我们证明，局域于例如单个氮注入位点的空位电荷化抑制了空位复合体的形成，从而导致金刚石中单个氮-空位（NV）中心的自旋相干时间提高十倍。这是通过将注入缺陷限制到由纳米薄硼掺杂金刚石结构产生的自由载流子的空间电荷层中实现的。此外，观察到NV中心形成产率提高两倍。通过将这些结果与数值计算结合，我们获得了对注入自旋缺陷形成和动力学的定量理解。所呈现的结果为改进金刚石自旋缺陷量子器件和其他固态量子系统的工程化铺平了道路。
引用
@article{arxiv.1701.07055,
title = {Tailoring spin defects in diamond},
author = {Felipe Fávaro de Oliveira and Denis Antonov and Ya Wang and Philipp Neumann and S. Ali Momenzadeh and Timo Häußermann and Alberto Pasquarelli and Andrej Denisenko and Jörg Wrachtrup},
journal= {arXiv preprint arXiv:1701.07055},
year = {2017}
}