Simulation of Boron Diffusion during Annealing of Silicon Substrates Undergone a High Fluence Ion Implantation
对高注量离子注入硅衬底快速热退火过程中硼原子瞬态增强扩散的微观机理进行了理论研究。为了比较机制的瞬态增强扩散由于对“硼原子-硅间隙”的迁移模型的开发。据推测，在退火过程中溶解的团簇纳入硼原子发生。在团簇溶解过程中，一小部分硼原子占据取代位置，而其他原子成为间隙原子。计算的硼浓度分布曲线与实验数据的比较表明，在850 ℃及以下的温度下，非平衡态的硼元素是引起瞬态增强扩散的主要原因。另一方面，在850摄氏度及以上的温度下，对瞬态增强扩散的主要贡献由“硼原子-硅间隙”对提供。
2010-07-22 cond-mat.mes-hall
Formation of Ag and Au Plasmonic Nanoparticles by Ion Implantation in Ga$_2$O$_3$ thin films
INESC Microsystems and Nanotechnology（微电子与纳米技术研究所）；Institute for Plasmas and Nuclear Fusion, Instituto Superior Técnico, University of Lisbon（里斯本大学高等理工学院等离子体与核聚变研究所）；Université Caen Normandie, CEA, ENSICAEN, CNRS, Normandie Univ, CIMAP UMR6252（卡昂诺曼底大学）；Centre for Nuclear Sciences and Technologies, Instituto Superior Técnico, University of Lisbon（里斯本大学高等理工学院核科学与技术中心）；Department of Nuclear Science and Engineering, Instituto Superior Técnico, University of Lisbon（里斯本大学高等理工学院核科学与工程系）
研究首次通过离子注入在氧化镓薄膜中形成等离子体银和金纳米颗粒，通过热退火和透射电镜确认了金属纳米颗粒的形成，并观察到光吸收中局部表面等离子体共振带的变化。
2026-03-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Optical coherence of diamond nitrogen-vacancy centers formed by ion implantation and annealing
金刚石中氮空位（NV）中心等固态发光体的量子光学科学与技术的发展关键依赖于发光体光学跃迁的相干性。在精确控制的位置处产生NV中心的广泛采用的策略是氮离子注入，然后是高温退火工艺。我们报告的实验数据直接相关的NV中心的光学相干的氮原子的起源。这些研究揭示了低应变，窄光学线宽（$<500$ MHz）NV中心形成的自然发生的$^{14}$ N原子。相比之下，由注入的$^{15}$ N原子形成的NV中心表现出显著加宽的光学跃迁（$>1$ GHz）和更高的应变。数据表明，由注入氮形成的NV中心的光学相干性差不是由于与金刚石或同位素相关的固有效应。这些结果直接影响到当前NV中心创建协议的定位精度，并指出需要进一步研究晶格损伤对注入离子的NV中心的相干性的影响。
2019-04-23 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Impact of surface and laser-induced noise on the spectral stability of implanted nitrogen-vacancy centers in diamond
利用金刚石中的氮空位中心的量子网络技术的可扩展实现需要在紧邻表面处创建光学相干NV中心以用于耦合到光学结构。我们通过$^{15}$ N离子注入和高温真空退火产生单NV中心。NV中心的起源是通过用于氮同位素鉴定的光学检测磁共振光谱来建立的。对于大多数正常注入（7个$^\circ$，$\approx$ 100 nm深）$^{15}$ NV中心，观察到接近寿命限制的光学线宽（$<$ 60 MHz）。NV $^-$电荷状态和发射频率的长期稳定性得到证明。NV-表面相互作用的效果进行了研究，通过改变注入角度为一个固定的离子能量，从而晶格损伤的档案。与正常注入条件相比，来自预注入（85 $^\circ$，$\approx$ 20 nm深）的NV表现出显著降低的光学相干性。我们的研究结果表明，表面是一个更大的扰动源比注入损伤浅注入纳米粒子。这项工作支持离子注入的可行性，形成光学稳定的NV中心。然而，仔细的表面准备将是必要的可扩展的缺陷工程。
2021-08-06 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Efficient creation of dipolar coupled nitrogen-vacancy spin qubits in diamond
金刚石中氮空位缺陷电子自旋的相干耦合对或多聚体具有许多有前景的应用，特别是在量子信息处理（QIP）中，而且在纳米传感应用中。自旋量子位的可扩展寄存器对于QIP的发展至关重要。离子注入是唯一已知的能够产生足够接近的缺陷对以允许通过偶极相互作用进行自旋耦合的技术。虽然已经提出了几种竞争的方法来提高离子注入的分辨率，但工作寄存器的可靠创建仍有待证明。当前的限制是残余辐射引起的缺陷，导致量子位性能下降，作为定位精度的折衷。在这里，我们提出了一个优化的估计纳米掩模注入参数，最有可能在标准条件下产生相互作用的量子位。我们将我们的研究结果应用到一个成熟的技术，即掩模写在电子束光刻，以创建一个合理的概率耦合缺陷对。此外，我们调查的缩放行为和必要的改进，以有效地工程相互作用的自旋架构。
2016-10-04 cond-mat.mes-hall quant-ph
The effects of ion implantation damage to photonic crystal optomechanical resonators in silicon
在注入磷施主的绝缘体上硅（SOI）衬底上制作光机械谐振器。然后在衬底退火之前和之后测量谐振器的机械和光学性质（在6开尔文和室温下）。所有测量的谐振器幸存的退火和他们的机械线宽下降，而他们的光学和机械频率增加。这与离子注入造成的晶格损伤一致，导致光学和机械性能劣化，然后通过退火进行修复。我们解释这些影响定性与硅晶格结构的变化。我们还报告了一些无法解释的功能在预退火样品。此外，我们报告部分制造的光机械谐振器与氖离子铣削。
2021-09-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Conversion of neutral nitrogen-vacancy centers to negatively-charged nitrogen-vacancy centers through selective oxidation
中性氮空位中心带负电荷的氮空位中心的转换被证明是由离子注入和退火在高纯金刚石中心。当表面暴露于465 C的氧气气氛时发生转化。电荷转换中心的光谱特性进行了研究。接近金刚石表面的氮空位中心的电荷状态控制是将这些中心集成到用于量子信息和磁传感应用的设备中的重要一步。
2010-01-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tailoring spin defects in diamond
固体中原子大小的自旋缺陷是独特的量子系统。大多数应用需要纳米定位精度，这通常通过低能离子注入来实现。到目前为止，这种技术的一个缺点是对晶格的显著的残余重结晶引起的损伤，这强烈地降低了量子应用中自旋的性能。在这封信中，我们表明，电荷状态的重结晶引起的缺陷，极大地影响在热退火过程中的晶格缺陷的形成。我们证明，充电的空位定位在例如个别氮注入位点抑制形成的空位复合物，导致在一个十倍的改善自旋相干时间的单氮空位（NV）中心的金刚石。这是通过将注入缺陷限制在由纳米薄的掺硼金刚石结构产生的自由载流子的空间电荷层中来实现的。此外，观察到NV中心形成的产率提高了两倍。通过结合数值计算，这些结果，我们达到了一个定量的理解的形成和动态的注入自旋缺陷。所提出的结果为金刚石自旋缺陷量子器件和其他固态量子系统的改进工程铺平了道路。
2017-01-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Effects of low energy electron irradiation on formation of nitrogen-vacancy centers in single-crystal diamond
在扫描电子显微镜中暴露于低能电子束（2至30 keV）局部诱导NV中心的形成，而无需在已注入氮离子的金刚石中进行热退火。我们发现，非热，电子束诱导的NV-形成的效率比热退火低约四倍。但是与单独的热退火相比，在暴露于低能电子之后的连续热退火步骤（800 C）中的NV中心形成增加了高达1.8倍。这些观察点重建的氮空位复合物诱导的电子激发从低能量电子作为NV-中心形成机制，并确定本地电子激发作为空间控制的室温NV-中心形成的手段。
2012-04-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Au and Ag nanoparticles produced by ion implantation in single-crystalline $β$-Ga$_2$O$_3$
INESC Microsystems and Nanotechnology（INESC微系统和纳米技术研究所）；Institute for Plasmas and Nuclear Fusion, Instituto Superior Técnico, University of Lisbon（里斯本大学高等理工学院等离子体与核聚变研究所）；Centre for Nuclear Sciences and Technologies, Instituto Superior Técnico, University of Lisbon（里斯本大学高等理工学院核科学与技术中心）；Department of Nuclear Science and Engineering, Instituto Superior Técnico, University of Lisbon（里斯本大学高等理工学院核科学与工程系）
通过离子注入和退火在单晶β-氧化镓中制备出银和金纳米颗粒，利用其优异的晶体结构和等离子体共振特性，为多种应用提供了新的可能性。
2026-03-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Oxygen-vacancy quantum spin defects in silicon carbide
University of Science and Technology of China（中国科学技术大学）；Hefei National Laboratory（合肥国家实验室）；Zhejiang University（浙江大学）
研究揭示硅碳中PL5和PL6中心的氧空位起源，通过化学和同位素控制策略确定其结构，为确定性工程这些缺陷奠定基础，推动可扩展的光子器件和高灵敏度量子传感器发展。
2026-03-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
High density NV sensing surface created via He^(+) ion implantation of (12)^C diamond
我们提出了一种很有前途的方法，用于创建高密度合奏的氮空位中心与窄自旋共振高灵敏度磁成像。实际上，窄的自旋共振线宽大大降低了基于系综的感测的光学和RF功率要求。该方法结合同位素纯化金刚石生长，原位氮掺杂，和氦离子注入，以实现100 nm厚的传感表面。得到的10^（17）cm^（-3）氮空位密度仅比迄今为止报道的最高密度小10倍，观察到的自旋共振线宽窄10倍以上。200 kHz线宽最有可能受到偶极展宽的限制，这表明线宽的进一步减小是期望的和可能的。
2016-02-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Plasma treatments and photonic nanostructures for shallow nitrogen vacancy centers in diamond
我们研究了等离子体处理，特别是0 V偏压，潜在的低损伤O $_2$等离子体以及偏置Ar/SF $_6$ /O $_2$等离子体对浅，负氮空位（NV $^-$）中心的影响。我们使用纯电感耦合的0 V偏压等离子体进行点火和维持。为此，我们对高纯度化学气相沉积单晶金刚石（SCD）的表面进行预处理。随后，我们通过注入和退火产生$\sim$ 10 nm深的NV $^-$中心。在退火的SCD表面上，我们制造了纳米柱结构，其有效地波导浅NV $^-$的光致发光（PL）。表征这些纳米柱内的单个NV $^-$，我们发现Ar/SF $_6$ /O $_2$等离子体处理淬灭NV $^-$ PL，即使考虑到离子注入后的退火和清洁步骤去除任何表面终止。相比之下，对于我们的0 V偏压以及偏压O $_2$等离子体，我们观察到稳定的NV $^-$ PL和来自光子纳米结构的低背景荧光。
2019-11-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Surface transfer doping of hydrogen-terminated diamond probed by shallow nitrogen-vacancy centers
该研究利用不同注量氮离子注入在氢终端金刚石表面下制备浅层NV中心，通过光致发光、ODMR和表面导电性测量，揭示能带弯曲不仅由功函数差决定，还受表面受主有限密度制约，为氢终端金刚石电子器件设计提供关键依据。
2024-08-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nanoscale graphitization and defect evolution in silicon-vacancy center-containing nanodiamonds under high-pressure high-temperature annealing
Chimie ParisTech, UMR CNRS 8247, PSL Research University（巴黎化学研究院）；Synchrotron SOLEIL（索雷尔同步辐射中心）；University of Ottawa（渥太华大学）
该研究通过原位同步辐射X射线衍射确定了含SiV色心的纳米金刚石高温高压退火的石墨化阈值，建立了规避石墨化的工艺窗口，改善了其光学响应以用于量子技术。
2026-08-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
CVD-growth of ultra-pure diamond, generation of NV centers by ion-implantation and their spectroscopic characterization for quantum technological applications
摘要近年来，金刚石中的氮空位（NV）中心在量子技术中的应用引起了人们的广泛关注。NV心系综的确定性产生可以促进量子传感、多体量子系统、多体纠缠等方面的研究，本文报道了金刚石中NV心的确定性产生及其表征的全过程：通过化学气相沉积（CVD）生长金刚石薄膜、离子注入和共焦显微镜对缺陷心的光谱表征。本文介绍了一种用于制备单晶同质外延金刚石薄膜的微波辅助化学气相沉积装置。薄膜的制备与最小化的氮浓度，这是通过光致发光测量证实。我们展示了一种原位超高真空（UHV）注入和加热过程中使用一种新的实验装置创建NV中心。第一次热注入已被证明可以防止表面充电效应。我们没有观察到由于超高压加热导致的石墨化。通过优化注入参数，可以以精确的方式注入NV中心。我们提出了大面积映射的样品，以确定中心的分布和描述的光谱技术的中心的表征。减少由环境噪声引起的退相干对于量子技术中的许多应用是至关重要的。我们证明了改善的相干时间T_{2}的NV自旋通过抑制它们与周围的自旋浴使用强大的动态去耦序列的相互作用。
2019-05-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Narrow-linewidth homogeneous optical emitters in diamond nanostructures via silicon ion implantation
金刚石中带负电荷的硅空位（$\mathrm{SiV}^{-}$）中心是一个明亮的不可分辨的单光子源，也是量子信息协议中的有用资源。到目前为止，$\mathrm{SiV}^{-}$中心具有窄的光学线宽和小的不均匀分布的$\mathrm{SiV}^{-}$跃迁频率仅在金刚石生长过程中掺杂硅的样品中被报道。我们提出了一种技术，用于生产植入$\mathrm{SiV}^{-}$中心，几乎寿命有限的光学线宽和一个小的不均匀分布。这些性质在纳米纤维化后仍然存在，为将高质量的$\mathrm{SiV}^{-}$中心并入纳米光子器件铺平了道路。
2016-04-25 cond-mat.mes-hall quant-ph
Coherent Manipulation with Resonant Excitation and Single Emitter Creation of Nitrogen Vacancy Centers in 4H Silicon Carbide
碳化硅（SiC）由于其能够承载光学可寻址的自旋量子位和晶圆尺寸的样品，已成为实现可扩展量子技术的关键参与者。在这里，我们已经证明了光学检测磁共振（ODMR）与共振激发，并清楚地确定了基态能级的NV中心在4 H-SiC。用Rabi和Ramsey振荡实现了SiC中NV中心的相干操纵。最后，我们成功地产生和表征的单氮空位（NV）中心的SiC采用离子注入。我们的研究结果是突出的关键作用的NV中心在SiC作为一个潜在的候选量子信息处理。
2022-10-02 cond-mat.mes-hall quant-ph
Can ultraprecision polishing techniques improve the coherence times of nitrogen-vacancy centers in diamond?
我们研究了金刚石表面粗糙度与近表面氮空位中心（~7 nm/ 5 keV注入能量）相应的$T_2$时间之间的相关性。为此，我们比较了五种不同的抛光技术，包括纯机械以及化学机械方法，两种不同的基板源（Diam 2 tec和元素六）和两种不同的表面终止（O-和H-终止）在氮空位形成。测量并比较在520 °C下氧表面处理之前和之后的所有相干时间。我们发现，浅氮空位中心的相干时间是令人惊讶的独立的表面粗糙度。
2018-01-10 cond-mat.mes-hall
Nanoscale nuclear magnetic resonance with a 1.9-nm-deep nitrogen-vacancy sensor
我们提出了纳米级的NMR测量与氮空位（NV）中心位于约2纳米的金刚石表面。NV中心是通过浅离子注入，然后在空气中使用氧化蚀刻缓慢地、逐纳米地去除金刚石材料来创建的。NV中心与表面的紧密接近产生了高达3.4 uT-rms的大的1H NMR信号，对应于在~（1.8 nm）^[3]探测体积中的~330个统计极化或~10个完全极化的质子自旋。
2014-01-22 cond-mat.mes-hall
Tin-Vacancy Quantum Emitters in Diamond
通过离子注入和随后在7.7GPa下高达2100 °C的高温退火在金刚石中产生锡空位（SnV）色心。第一性原理计算表明，大的锡原子可以被纳入到金刚石晶格的分裂空位配置，其中锡原子坐在一个间隙位置与两个相邻的空缺。室温下SnV心在619 nm处有一条尖锐的零声子线。该谱线在低温下分裂为四个峰，其基态分裂比基于其他IV族元素的色心、硅空位（SiV）心和锗空位（GeV）心的大，约为850 GHz。通过Hanbury Brown-Twiss干涉测量法对单个SnV量子发射器进行测量，估计激发态寿命为~5 ns。实验测得的光学跃迁能与SiV和GeV心的跃迁能的量级与理论计算符合得很好。
2017-08-11 cond-mat.mes-hall quant-ph
Microscopic study of optically-stable, coherent color centers in diamond generated by high-temperature annealing
固体中的单色心已经成为量子信息科学的一个有前途的物理平台。创建这些具有优异量子特性的中心是进一步技术发展的关键基础。特别是，对旋转浴环境的微观理解是设计量子控制色心的关键。在这项工作中，我们提出并展示了一种独特的高温退火（HTA）方法，用于在无重结晶金刚石中产生高质量的氮空位（NV）中心。同时使用所创建的NV中心作为其局部环境的探针，我们验证了HTA在显微镜下没有引起损伤。在超低氮浓度膜中产生的几乎所有单NV中心都具有稳定的和傅里叶变换限制的光谱。此外，HTA大大减少了自然生长在合奏样本的噪声源，并导致三倍以上的消相干时间和灵敏度的改善。我们还验证了空位激活和缺陷重组，特别是H3和P1中心，可以解释自旋浴和色心之间的重新配置。这种新颖的方法将成为基于空位的量子技术的强大工具。
2022-08-20 cond-mat.mes-hall quant-ph
NMR Technique for Determining the Depth of Shallow Nitrogen-Vacancy Centers in Diamond
我们证明了一个强大的实验方法来确定个人浅氮空位（NV）中心的深度与$\sim1$ nm的不确定性在金刚石。我们使用共聚焦显微镜来观察单个NV中心，并检测到在金刚石表面上的目标浸渍油产生的质子核磁共振（NMR）信号，该目标浸渍油具有很好的核自旋性质。我们确定NV中心的深度，通过分析NV NMR数据，使用一个模型，描述了一个单一的NV中心的相互作用与极化质子自旋浴。我们重复这个过程中的大量的个人，浅NV中心，并比较所得的NV深度的平均值预期从模拟的离子注入过程中用于创建NV中心，具有合理的协议。
2015-08-18 cond-mat.mes-hall quant-ph
Influence of nanostructuring on silicon vacancy center spins in diamond pillars
金刚石微米和纳米结构中的色心正在研究中，用于大量的应用。然而，在小结构中获得高质量的色心是具有挑战性的，并且很少有人知道在从块体到微米和纳米结构的过渡期间诸如自旋布居寿命之类的性质如何变化。在这篇手稿中，我们研究了各种方法来制备含有硅空位中心的金刚石样品，并测量了当我们将它们的尺寸从大约1 $μ$ m改变到120 nm时，柱中轨道态的布居寿命如何变化。研究了金刚石衬底的性质、注入方式和退火方式对硅空位非均匀线宽和轨道寿命的影响。我们的测量结果表明，名义上相同的金刚石样品可以显示显着不同的不均匀加宽。我们观察到微弱的迹象表明，在小结构的限制振动模式可能会延长人口寿命。然而，晶格中的缺陷或由蚀刻引起的表面损伤降低了粒子群寿命，特别是在最小的结构中。
2019-08-05 cond-mat.mes-hall quant-ph
Isotopic identification of engineered nitrogen-vacancy spin qubits in ultrapure diamond
氮杂质有助于稳定金刚石中NV $^-$的负电荷状态，而来自氮自旋的磁波动导致NV $^-$量子位的退相干。目前还不知道什么样的供体浓度可以优化这些相互冲突的要求。在这里，我们使用10-MeV的$^{15}$ N $^{3+}$离子注入在超纯金刚石中产生NV $^-$。光学检测的单中心磁共振显示从$^{15}$ N $^{3+}$离子产生$40\pm3$ %的高产率和从$^{14}$ N杂质产生$56\pm3$ %的额外产率。高温退火用于减少残余缺陷，并且即使在0.06 ppb的稀$^{14}$ N杂质浓度中也产生电荷稳定的NV $^-$，具有长相干时间。
2014-09-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Charge dynamics in near-surface, variable-density ensembles of nitrogen-vacancy centers in diamond
虽然表面浅氮空位（NV）中心的自旋特性已被广泛审查的主题，相当少的注意力一直致力于研究金刚石表面附近的NV电荷转换的动力学。使用多色共聚焦显微镜，在这里，我们表明，近表面点缺陷所产生的高密度离子注入显着增加的电离和重组率相比，在散装金刚石的浅NVs。此外，我们发现，这些速率线性增长，而不是二次方与激光强度，表明单光子过程，使NV状态混合与其他缺陷状态。伴随着这些发现，我们观察到NV电离和复合在黑暗中，可能是电荷转移到邻近的陷阱的结果。尽管改变的电荷动力学，我们表明，一个可以压印的，持久的图案的充电初始化，近表面的NV在大面积上，一种能力，可以利用电化学生物传感或光学存储数字数据集与子衍射分辨率。
2018-06-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Low-Temperature Spectroscopic Investigation of Lead-Vacancy Centers in Diamond Fabricated by High-Pressure and High-Temperature Treatment
本文报道了在高压（7.7GPa）下用Pb离子注入和随后的高温退火（2100 °C）制备的金刚石中铅空位（PbV）中心的光学观察。在5.7K以下的不同温度下，通过光致发光表征了它们的光学性质。我们观察到强烈的发射峰在550和554 nm的大分裂约3900 GHz。这两条线被认为对应于具有分裂基态和激发态的PbV中心的零声子线（ZPL）。观察到ZPL宽度的立方趋势，而变化的温度。我们在一个单一的PbV中心的两条线进行极化测量，显示出几乎正交的偶极极化。这些光学测量强烈表明，PbV中心具有D3d对称性的金刚石晶格。所观察到的大的基态分裂显著抑制了声子介导的跃迁，这导致金刚石中IV族色心的电子自旋态的退相干，预期在约8 K的温度下的长的自旋相干时间。
2021-06-07 cond-mat.mes-hall quant-ph
Coherent control of nitrogen-vacancy center spins in silicon carbide at room temperature
具有可操纵自旋量子比特和远程通信荧光的固态色心是量子通信和分布式量子计算的理想平台。在这项工作中，我们相干控制的氮空位（NV）在碳化硅中心自旋在室温下，其中检测到的电信波长的发射。我们通过优化注入条件将NV浓度提高了六倍。因此，在室温下实现了NV中心自旋的相干控制，并且相干时间T2可以达到约17.1 μs。此外，单NV中心的荧光性质的研究表明，它们是室温光稳定的电信范围内的单光子源。利用技术成熟的材料，实验表明，碳化硅中的NV中心是大规模集成量子光子学和长距离量子网络的有前途的平台。
2020-05-06 cond-mat.mes-hall quant-ph
Towards Deterministic Creation of Single Photon Sources in Diamond using In-Situ Ion Counting
我们提出了一个原位计数离子注入实验，减少离子数的误差为5%，使量子应用的宽带隙半导体高产量的单光子发射器件的制造。典型的聚焦离子束注入依赖于知道束电流和设置离子脉冲的脉冲长度以限定在每个位置处注入的离子的数量，在本文中称为定时注入。这个过程主要是由泊松统计导致的大的误差为低数量的注入离子。相反，我们使用原位检测来测量到达衬底的离子的数量，导致用于在金刚石中产生单个光学活性硅空位（SiV）缺陷的注入离子的数量的误差比定时注入减少两倍。此外，通过注入后分析，我们可以进一步减少误差，导致与定时注入相比提高了七倍，使我们能够更好地估计注入Si到SiV的转换产率。我们通过光致发光光谱检测SiV发射体，确定每个位置的发射体的数量，并计算产率为2.98 ± 0.21 /-0.24%。候选单光子发射器进一步调查Hanbury-Brown-Twiss干涉法确认，82%的位置表现出单光子发射统计。当离子计数与提高SiV的活化产率的方法结合使用时，这种计数离子注入技术为确定性地产生SiV铺平了道路。
2021-12-03 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Site-selective ion beam synthesis and optical properties of individual CdSe nanocrystal quantum dots in a SiO2 matrix
硒化镉纳米晶体量子点（NC-QD）是通过亚微米孔径在SiO2基质中顺序离子束注入硒和镉离子，然后进行快速热退火步骤，从而定点合成的。量子点的尺寸、面密度和光发射能量由注入过程中的离子注量和注入孔径控制。对于低能量密度和小孔径，这些光学活性发射器的发射与体材料的发射相比由于量子限制而蓝移$>100\,{\rm meV}$。的发射表现出光谱扩散和闪烁的第二个时间尺度上建立也为溶液合成的NC-QD。
2022-12-12 cond-mat.mes-hall
High-efficiency generation of nanoscale single silicon vacancy defect array in silicon carbide
近年来，碳化硅色心由于其优异的性能，如单光子发射、良好的光稳定性和即使在室温下也具有长的自旋相干时间而越来越受到人们的关注。与广泛用于保持氮空位中心的金刚石相比，SiC具有大规模，高质量和低成本生长的优势，以及先进的光电子制造技术，导致大规模量子工程的前景。在本文中，我们报告的实验演示的纳米$V_{Si}$单缺陷阵列的产生，通过离子注入，而不需要退火。$V_{Si}$缺陷以几十纳米的分辨率在预定位置产生。这可以有助于将$V_{Si}$缺陷与光子结构集成，这反过来可以在将其用于自旋光子量子网络时提高$V_{Si}$缺陷的发射和收集效率。另一方面，缺陷是浅的，并且它们在表面之下生成$\sim 40nm$，这可以用作量子传感应用中的关键资源。
2016-10-13 cond-mat.mes-hall quant-ph
Spin Coherence and $^{14}$N ESEEM Effects of Nitrogen-Vacancy Centers in Diamond with X-band Pulsed ESR
本文报道了在X波段磁场（280-400 mT）和低温（2-70 K）下，金刚石中负电荷氮空位中心（NVPDMATHABMM）系综的脉冲ESR实验。通过高能电子辐照和随后的退火，制备具有本体浓度为$2\cdot 10^{13}$ cm $^{-3}$至$4\cdot 10^{14}$ cm $^{-3}$的合成IIb型金刚石中的NV $^-$中心（氮杂质浓度$<1$ ~ppm）。我们发现，适当的辐射后退火（1000 $^\circ$ C 60分钟）是至关重要的辐射损伤的修复和恢复长的电子自旋相干时间的NV $^-$ s。退火后，在5~K温度下获得了T $_2 = 0.74$ ~ms的自旋相干时间，仅受天然丰度金刚石中$^{13}$ C核谱扩散的限制。在X波段磁场下，观测到了源自中心$^{14}$ N核的强电子自旋回波包络调制（ESEEM）。ESEEM光谱分析允许精确测定$^{14}$ N核超精细和四极张量。此外，ESEEM效应从两个近端$^{13}$ C网站（第二最近的邻居和第四最近的邻居）解决和各自的$^{13}$ C超精细耦合常数提取。
2016-03-13 cond-mat.mes-hall quant-ph
Narrow-linewidth tin-vacancy centers in a diamond waveguide
将固态量子发射器与光子电路集成是实现大规模量子光子处理器的关键。金刚石中带负电荷的锡空位（SnV $^-$）中心由于其优异的光学和自旋性质（包括窄线宽发射和长自旋相干时间）而成为量子发射体的有希望的候选者。SnV $^-$中心需要结合在光波导中，以有效地在芯片上路由它们产生的光子。然而，这种融合尚未实现。在这封信中，我们展示了SnV $^-$中心到纳米光子波导的耦合。我们实现这一设备，利用我们最近开发的浅离子注入和生长方法产生高品质的SnV $^-$中心和先进的准各向同性金刚石制造技术。我们确认这些技术的兼容性和鲁棒性，通过成功的窄线宽SnV $^-$中心（窄至$36\pm2$ MHz）的金刚石波导耦合。此外，我们研究了波导耦合SnV $^-$中心共振激发下的稳定性。我们的研究结果是一个重要的一步SnV $^-$为基础的芯片上的自旋光子接口，单光子非线性，光子介导的自旋相互作用。
2020-07-28 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
Detecting External Electron Spins Using Nitrogen-Vacancy Centers
近表面氮空位（NV）中心已经通过15 N的低能量注入在金刚石中产生，以感测金刚石外部的电子自旋。通过进行双共振实验，我们已经验证了g=2自旋的金刚石晶体上进行了各种表面处理，包括涂层与含有自由基2，2-二苯基-1-苦基肼（DPPH）的聚合物膜的存在。随后的酸洗消除了自旋信号，而没有破坏NV中心，提供了强有力的证据表明自旋在表面。一个明确的相关性之间观察到的检测到的自旋信号的大小和弛豫时间T2的六个NV中心的研究。我们已经开发了一个模型，考虑到有限的相关时间的波动磁场产生的外部自旋，并使用它来推断的信号强度和相关时间的磁场从这些自旋。该模型还强调了通过双共振主动操纵纵向自旋分量的灵敏度优势，而被动检测方案测量自旋的横向分量。
2012-09-17 cond-mat.mes-hall
Towards optimized surface $δ$-profiles of nitrogen-vacancy centers activated by helium irradiation in diamond
金刚石中带负电荷的氮空位（NV）中心最近被证明是一种优良的外自旋传感器。然而，它们在近表面区域的最佳工程仍然需要定量的知识，在热退火过程中通过空位捕获激活。为了这个目的，我们报告的深度配置文件的近表面氦诱导NV中心（和相关的氦缺陷）的分步蚀刻与纳米分辨率。这提供了见解的效率，空位扩散和复合路径并发的NV中心的形成。据发现，NV中心的有效形成的范围仅限于约$10$至$15\,$ nm（半径）周围的初始离子轨道照射氦原子。使用这些信息，我们证明了纳米薄（$δ$）的NV中心的配置文件的制造用于感测外部自旋在金刚石表面的基础上的三步方法，其中包括（i）掺氮外延CVD金刚石过生长，（ii）激活的NV中心的低能量氦辐射和热退火，和（iii）控制层减薄低损伤等离子体蚀刻。在具有$^{13}$ C（通过自旋弛豫（T $_1$）测量估计的深度）的$1.1\,\%$的材料中，在小于$5\,$ nm的深度处证明了范围高达$50\,$ $μ$ s的自旋相干时间（哈恩回波）。最后，对高注量氦辐照技术的局限性进行了实验研究。
2016-02-29 cond-mat.mes-hall
