Electronic structure of the negatively-charged silicon-vacancy center in diamond
金刚石中带负电荷的硅空位（SiV $^-$）中心是量子通信和信息处理的一种很有前途的单光子源。然而，该中心在这种量子技术中的实现受到围绕其基本性质的争论的阻碍。在这里，我们提出了光学偏振测量散装金刚石中的单中心，解决这种状态的争论，并建立该中心具有$\langle111\rangle$对齐分裂空位结构与$D_{3d}$对称性。此外，我们确定了一个额外的电子水平和存在的动态Jahn-Teller效应在中心的738 nm的光学共振的证据。
2014-03-04 cond-mat.mtrl-sci
Germanium-Vacancy Color Center in Diamond as a Non-invasive Temperature Sensor
我们提出了高分辨率，全光学测温的基础上的GeV的钻石色心系综。由于金刚石的独特性质，使用这种方法的全光学方法开辟了一种在从几开尔文到1100开尔文的广泛温度范围内进行非侵入性、无反作用温度测量的方法。
2017-09-09 cond-mat.mtrl-sci
Perfect preferential orientation of nitrogen-vacancy defects in a synthetic diamond sample
研究表明，通过在（111）取向金刚石衬底上化学气相沉积（CVD）生长，可以有效地控制金刚石中氮空位（NV）缺陷的取向。更确切地说，我们证明了自发产生的NV缺陷沿着[111]轴取向的概率为~ 97%，对应于四种可能的晶轴中最吸引人的取向。这种近乎完美的择优取向可以通过分析金刚石在（111）取向衬底上的生长机制来解释，并可以扩展到其他类型的缺陷。这项工作是设计用于量子信息和传感应用的优化金刚石样品的重要一步。
2014-06-04 cond-mat.mtrl-sci
Hyperfine tensors of nitrogen-vacancy center in diamond from \emph{ab initio} calculations
利用\emph{ab initio}超原胞计算方法，计算并分析了金刚石中氮空位（N-V）中心基态和激发态的电荷和自旋密度分布。我们发现，超精细张量的$^{15}$ N核自旋是负的，强烈的各向异性的激发态，在以前的模型被广泛用于解释电子自旋共振测量。此外，我们还发现了由于激发而引起的自旋密度的显著重新分布，这对N-V中心的量子寄存器应用具有重要意义。
2009-05-08 cond-mat.mtrl-sci
Growth rate and EBSD texture analysis of nitrogen doped diamond films
采用直流化学气相沉积（CVD）方法，通过改变气源中氮气的添加量制备了金刚石薄膜。利用高分辨电子背散射衍射（HR-EBSD）和X射线衍射（XRD）研究了氮的加入对异质外延多晶金刚石薄膜织构和晶粒形状演变的影响。分析表明，添加1.5%的N2到CH 4气流导致{110}纤维织构的强烈增强。这种现象进行了讨论的竞争性增长的选择机制。
2008-12-21 cond-mat.mtrl-sci
Using silicon-vacancy centers in diamond to probe the full strain tensor
用两种相干光谱技术探测了金刚石中硅空位中心系综（\ce{SiV-}）。两个主要的不同的家庭的\ce{SiV-}中心的识别使用多维相干光谱，这些家庭配对与两个取向组通过比较光谱从不同的线性偏振的入射激光。通过跟踪测量光谱中的峰值中心，计算激光光斑局部的全金刚石应变张量。这种测量是在样品表面上的多个点进行的，并观察到应变张量的变化。
2021-04-19 cond-mat.mtrl-sci
Dark defect charge dynamics in bulk chemical-vapor-deposition-grown diamonds probed via nitrogen vacancy centers
虽然化学气相沉积（CVD）是合成金刚石晶体的首选途径之一，但对生长过程中产生的点缺陷的全面了解仍然不完整。在这里，我们利用1b型CVD金刚石中氮空位（NV）中心的电荷和自旋特性来暴露光学和磁性暗点缺陷，尽管与取代氮的丰度相当（如果不大于），但迄今为止几乎未被注意到。间接检测到的光致发光光谱表明，施主态1.6电子伏特以上的价带，但缺陷的微观结构和成分仍然难以捉摸。我们的研究结果可能会证明相关的依赖CVD生长的单晶金刚石的应用程序的增长。
2020-04-14 cond-mat.mtrl-sci
Electron configuration of the substitutional nitrogen defect in diamond
有人认为，金刚石中的取代氮与周围的三个碳原子键合，而不是四个。这个缺陷的电子配置是从以前的实验和理论考虑推导出来的。值得注意的是，1344 cm-1谱带是取代氮的特征，与氮的同位素变化无关，但取决于碳的同位素变化。如果氮与周围的四个碳结合，那么已经建立的NV中心应该是不稳定的。另外，单取代氮原子的尺寸明显增大，表明氮原子中存在对电子，并利用简单的力常数模型对所提出的取代氮原子构型进行了验证.用2/3 C-C：1/3 C=C代替C-N的力常数，得到1344 cm-1谱带。
2014-04-09 cond-mat.mtrl-sci
Vacancy-mediated nitrogen diffusion and aggregation via high-fluence electron beam irradiation in HPHT synthesized diamond crystal
National Institute for Materials Science（物质材料研究机构）；University of Tsukuba（筑波大学）；National Institutes for Quantum Science and Technology（量子科学技术研究开发机构）；Tohoku University（东北大学）
通过室温电子束辐照和退火，研究氮掺杂HPHT金刚石中氮空位中心的形成机制，发现高注量下出现H3中心等未知缺陷，且其形成温度低于常规报道，归因于空位介导的氮扩散与聚集。
2026-09-25 cond-mat.mtrl-sci
Creating high density ensembles of nitrogen-vacancy centers in nitrogen-rich type Ib nanodiamonds
这项工作探讨了使用富氮Ib型金刚石粉末作为起始材料增加纳米金刚石中带负电荷的氮空位中心[NV-]密度的可能性。纳米金刚石（直径10 - 100 nm）通过球磨微米金刚石制备，其中中性和自动分散的氮原子[N 0]的密度通过漫反射红外傅里叶变换光谱（DRIFT）测量。对作为[N 0]函数的压碎单晶金刚石的荧光强度和寿命的系统测量表明，在100 - 200 ppm处，[NV-]随[N 0]几乎线性地增加。然而，对于具有较高[N 0]（高达390 ppm）但结晶度较差的纳米金刚石，该趋势未能继续。我们将这一结果归因于荧光猝灭的综合效应以及空位到NV-的较低转换效率，这是由于在这些生长的金刚石微晶中存在更多的杂质和缺陷。讨论了制备更亮、更小的荧光纳米金刚石（FND）的原理和实践。
2013-06-07 cond-mat.mtrl-sci
The excited state structure of the nitrogen-vacancy center in diamond
利用光学和微波双共振技术获得了金刚石中单氮空位中心的激发态结构。的激发态是一个轨道的双重态，它表明，它可以分裂和相关的过渡强度变化的外部电场和应变。提出了一个群理论模型。它给出了一个很好的帐户的意见，并有助于提高理解的电子结构的中心。这一发现对该中心的量子信息处理和其他应用具有重要意义。
2006-10-13 cond-mat.mtrl-sci
Implantation of labelled single nitrogen vacancy centers in diamond using 15N
用7 keV ~（15）N（I = 1/2）离子注入Ⅱ a型金刚石，在金刚石中产生了氮空位（NV-）色心。光学检测的磁共振被用来测量NV-中心的超精细耦合。来自注入15 N产生的15 NV-的超精细光谱可以与由天然14 N（I = 1）位点产生的14 NV-中心区分开。分析表明，40个注入的15 N原子中有1个产生了光学上可观察到的15 NV-中心。本报告最终证明了一种机制，通过该机制可以测量通过氮注入形成NV中心的产率。
2006-04-18 cond-mat.mtrl-sci
An \emph{ab initio} study on split silicon-vacancy defect in diamond: electronic structure and related properties
金刚石中的分裂硅空位缺陷（SiV）是一种具有电活性和光学活性的色心。最近，它已被证明，这个色心是明亮的，可以检测到在单一的缺陷水平。此外，SiV缺陷显示出非零电子自旋基态，这可能使该缺陷成为除了众所周知的金刚石中的氮空位色心之外的量子光学和计量应用的替代候选者。然而，缺陷的电子结构，光激发的性质和其他相关性质还没有得到很好的理解。在这里，我们提出了先进的\emph{ab initio}研究金刚石中的SiV缺陷。我们确定了缺陷的形成能、电荷跃迁能级和激发态的性质。我们的研究解开了与1.68 eV光致发光中心相关的带负电荷的SiV缺陷的黑暗或搁置状态的起源。
2013-10-14 cond-mat.mtrl-sci
Doubly-charged silicon vacancy center, photochromism, and Si-N complexes in co-doped diamond
我们报告的第一个实验观察到的双电荷缺陷的金刚石，SiV 2-，在硅和氮共掺杂的样品。我们测量光谱特征，我们属性的替代硅在金刚石中，并确定一个硅空位复杂的装饰与最近邻的氮，SiVN，理论计算的支持。含有硅和氮的样品被证明是严重的光致变色，由于SiV 0/-的损失和光学惰性SiV 2-的增益，占主导地位的可见光变化。
2020-02-05 cond-mat.mtrl-sci
Raman spectroscopic features of the neutral vacancy in diamond from ab initio quantum-mechanical calculations
采用量子力学从头计算方法研究了金刚石中一种常见的辐照缺陷--中性空位的振动光谱特性。拉曼光谱的计算分析通过耦合微扰Hartree-Fock/Kohn-Sham方法作为两个不同的缺陷自旋状态和缺陷浓度的函数。位于400-1300 cm-1光谱范围内，即低于原始金刚石在1332 cm-1处的一阶线的缺陷金刚石的实验拉曼特征被很好地再现，从而证实了在低损伤密度下，该光谱区域主要受非石墨sp3缺陷影响的图片。没有发现高于1332 cm-1的峰，因此排除了先前对中性空位的不同光谱特征（在1450和1490 cm-1处）的尝试性分配。引入的空位的缺陷晶格中的碳原子的热核运动的扰动进行了讨论的原子各向异性位移参数（ADP），计算从收敛的晶格动力学计算。
2016-08-26 cond-mat.mtrl-sci
Proximal nitrogen reduces the fluorescence quantum yield of nitrogen-vacancy centres in diamond
金刚石中的氮空位色心是最重要的固态量子体系之一。其应用领域包括高精度传感、量子计算、单光子通信、计量学、纳米级磁成像和生物传感。对于所有这些应用，所发射的光子的高量子产率是期望的。然而，被设计成具有高密度氮空位中心的金刚石样品显示出在单个批次内或甚至在同一样品内显著变化的亮度水平。在这里，我们表明，附近的氮杂质淬火氮空位中心通过非辐射跃迁发射，导致荧光量子产率降低。我们监测的氮空位中心合奏从合成金刚石样品与不同浓度的氮杂质的发射特性。虽然在1.81 ppm的低氮密度下，我们测得的寿命为13.9 ns，但我们观察到随着氮密度的增加，寿命大幅减少。我们测量的寿命低至4.4纳秒在氮密度为380 ppm。寿命的变化分别与相对荧光量子产率从77.4%降低至32%以及氮密度从88 ppm增加至380 ppm相匹配。这些结果将告知优化基于氮空位中心荧光的金刚石晶体器件的性能所需的条件。此外，这项工作提供了深入了解钻石和纳米钻石内的高密度氮空位合奏中观察到的不均匀性的起源。
2021-12-14 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Investigation of oxygen-vacancy complexes in diamond by means of \textit{ab initio} calculations
本文通过第一性原理密度泛函理论计算系统研究了金刚石中的氧-空位复合物，发现其高自旋基态排除了作为ST1色心起源的可能性，并表征了一种高自旋亚稳态复合物的磁光性质以供未来实验识别。
2023-04-27 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Exciton-polariton mediated interaction between two nitrogen-vacancy color centers in diamond using two-dimensional transition metal dichalcogenides
本文从量子主方程出发，讨论了金刚石中两个带负电荷的氮空位色心通过激子-极化激元在金刚石晶体附近的二维过渡金属二硫族化物层中传播的相互作用。我们专注于光学1.945 eV跃迁和模型的氮空位色心作为两个层次的（人工）原子。我们发现，相互作用参数和能级重整化常数对氮空位中心到过渡金属二硫族化物层的距离非常敏感。得到了激子-极化激元谱和进入林德布拉德方程的阻尼常数的解析表达式。讨论了激子介导超辐射产生的条件。
2020-09-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electrical excitation of silicon-vacancy centers in single crystal diamond
研究了金刚石单晶中带负电荷的硅空位（SiV）中心的电驱动发光。使用离子注入到p-i-n单晶金刚石二极管的本征（i）区域中来产生SiV中心。电致发光和光致发光信号都表现出归因于（SiV）-中心的典型发射。在正向和反向偏置PL测量下，没有观察到来自中性（SiV）0缺陷的信号。电驱动（SiV）发射的实现是有希望的可扩展的纳米光子器件采用单晶金刚石中的色心。
2015-03-16 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Wide-Field Strain Imaging with Preferentially-Aligned Nitrogen-Vacancy Centers in Polycrystalline Diamond
我们报告宽场光学检测磁共振成像的氮空位中心（NVs）在IIa型多晶金刚石。这些研究揭示了一个异质的结晶环境，产生不同密度的NV中心，包括一些个别晶粒内的优先取向，但保留长的自旋相干时间。使用本机NV作为纳米级传感器，我们介绍了一种三维应变成像技术，具有高灵敏度（$< 10^{-5}$ Hz $^{-1/2}$）和衍射限制的分辨率在宽视场。
2016-11-03 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Depletion of nitrogen-vacancy color centers in diamond via hydrogen passivation
我们发现，由于金刚石暴露于700°C至1000°C的氢等离子体，单晶金刚石中氮空位（NV）色心的发射显著减少。在约10分钟后，在暴露表面下方观察到显著的荧光减少至至少80mm深度，并且在1100°C下真空退火后7小时后没有恢复。我们归因于荧光减少NVH中心的形成等离子体诱导的氢扩散。这些结果对量子应用中氮空位中心的形成具有重要意义，并为我们理解氮空位向NVH的转化提供了信息，同时也为氢通过本征高纯金刚石材料的长程扩散提供了第一个实验证据。
2011-08-30 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Vector magnetic field microscopy using nitrogen vacancy centers in diamond
金刚石中氮空位（NV）中心的定域自旋三重态基态可用于原子尺度的局域磁场探测。在这里，我们提出了一种技术，使用这些缺陷的钻石图像磁场周围的磁性结构。我们提取的本地磁场矢量探测共振跃迁的四个固定的四面体NV方向。结合共聚焦显微镜技术，我们构建了一个局部磁场矢量的二维图像。测量是在小于50 G的外场和环境条件下进行的。
2009-12-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Statistical investigations on nitrogen-vacancy center creation
实验表明，浅氮极化（<10 keV）导致带负电荷的氮空位中心（NV-）产率为0.01- 0.1%。在碳基体中引入NV中心的最成功的技术是离子注入，然后在1100 K下退火。利用分子动力学（MD）和蒙特卡罗（MC）方法研究了浅注入过程中沟道效应和统计扩散的影响。用密度泛函理论计算了扩散过程的能垒。我们的模拟结果表明，与实验相比，NV产率有显着差异。据统计，25%的注入氮在退火后形成NV中心。
2013-09-03 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Single nitrogen vacancy centers in chemical vapor deposited diamond nanocrystals
通过化学气相沉积（CVD）生长了含有单一色心的纳米金刚石晶体。使用组合的原子力和扫描共聚焦荧光显微镜，从单个微晶的荧光与微晶尺寸直接相关。在所采用的条件下，单光学活性氮空位（NV）中心掺入的最佳尺寸为60至70 nm。研究结果突出了NV掺入对晶体尺寸的强烈依赖性，特别是对于尺寸小于50 nm的晶体。
2007-09-25 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Observation of the dynamic Jahn-Teller effect in the excited states of nitrogen-vacancy centers in diamond
从5 K到室温测量了单氮空位心的光跃迁线宽和发射偏振。结果表明，在100 K温度范围内，互激发态布居弛豫使零声子谱线展宽，并且弛豫和谱线宽度都随温度的变化而变化。这种依赖性表明，动态Jahn-Teller效应是占主导地位的失相机制的NV光学跃迁在低温下。
2009-12-17 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Charge State Dynamics and Optically Detected Electron Spin Resonance Contrast of Shallow Nitrogen-Vacancy Centers in Diamond
金刚石中的氮空位（NV）中心可用于具有原子分辨率和灵敏度的纳米级传感;然而，已经观察到它们的性质随着它们接近金刚石表面而降低。在这里，我们报告说，除了退化的自旋相干性，NV中心在纳米的表面也可以表现出降低的荧光对比度的光学检测电子自旋共振（OD-ESR）。我们证明，这种降低的OD-ESR对比度来自NV中心的电荷态动力学，并且它具有强烈的表面依赖性，这表明表面工程对于基于金刚石色心的纳米级传感应用至关重要。
2020-05-05 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Nitrogen investigation by SIMS in two wide band-gap semiconductors: Diamond and Silicon Carbide
金刚石和碳化硅（SiC）是用于电力电子的有前途的宽带隙半导体，SiC特别是在大晶片尺寸（最近已经达到200 mm）方面更加成熟。氮杂质通常用于这两种材料中用于不同的目的：增加金刚石生长速率或在SiC中诱导n型导电性。通过二次离子质谱法（SIMS）测定氮含量是一项困难的任务，这主要是因为氮是一种大气元素，对于该元素，N $^\pm$离子的直接监测没有给出或给出微弱的信号。在我们的标准金刚石SIMS条件下，我们通过应用高质量分辨率设置来研究铯初级离子下的12 C14 N-次级离子。然后，在合理的时间分析持续时间内，金刚石和SiC（多）层的氮深度分布可以超过几微米厚。在一个简单的方式，没有显着修改我们通常的分析过程中，我们发现了氮的检测极限为$2\times 10^{17}$在/cm $^3$在金刚石和$5\times10^{15}$在/cm $^3$在碳化硅。
2021-11-26 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Nitrogen overgrowth as a catalytic mechanism during diamond chemical vapour deposition
氮通常包含在化学气相沉积进料气体中以加速金刚石生长。虽然这种效应的原子机制还没有达成共识，但现有的研究主要集中在次表面氮和氮基吸附物的作用上。在这项工作中，我们证明了表面嵌入氮在成核（100）金刚石新层中的催化作用。为此，我们使用密度泛函理论建立了氮的过度生长模型。新层的成核通过C插入C-C表面二聚体而发生。然而，我们发现，C插入到C-N二聚体有显着降低的能量需求。特别地，在氮的存在下，关键二聚体开环和闭环机制的速率增加400倍。然后，通过电子从氮孤对电子转移到表面上的电荷受体，促进取代氮缺陷的完全并入。这项工作提供了一个令人信服的机制，表面嵌入氮的作用，通过新层的成核增强（100）金刚石生长。此外，它展示了在化学气相沉积过程中替代氮形成的途径，可以扩展到研究技术相关的氮基缺陷的产生。
2020-11-10 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
200 keV energy electron irradiation of single crystal diamond: Quantification of vacancy and nitrogen-vacancy production
本文定量研究了200 keV电子辐照单晶金刚石产生的空位深度分布，发现NV中心产生并非氮限制，空位过剩时NV会转化为NV2缺陷。
2025-09-08 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Localized chemical switching of the charge state of nitrogen-vacancy luminescence centers in diamond
我们提出了一种用于控制半导体近表面发光中心电荷态的束引导化学技术。具体而言，我们氟化的H-终止的金刚石表面的电子束照射在NF 3蒸汽的存在下。氮空位处理作为一种局部化学开关，将氮空位发光中心的电荷状态从中性改变为负态。电子束衍射过程是高度局部化的，并且可以用于控制由电子束扫描的各个纳米金刚石和表面区域的发射光谱
2014-06-04 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Single photon emission from silicon-vacancy centres in CVD-nano-diamonds on iridium
我们介绍了一种通过微波等离子体辅助CVD生长在铱上制备高质量、空间隔离的纳米金刚石的方法。我们进行光谱的单硅空位（SiV）的纳米金刚石生长过程中产生的中心。该色心在室温下具有非常窄的零声子谱线，其波长可达0.7 nm。饱和时的单光子计数率高达4.8 Mcps，使这些SiV中心成为迄今为止最亮的基于金刚石的单光子源。我们首次测量了单个SiV中心的精细结构，从而证实了所研究的色心的原子组成。
2010-11-26 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Neutral Silicon Vacancy Centers in Diamond via Photoactivated Itinerant Carriers
本文提出利用光激活 itinerant 载流子稳定金刚石中的中性硅空位中心，无需费米能级工程，实现高效稳定化并支持共振激发和磁共振检测，为按需生成量子缺陷开辟新途径。
2022-09-19 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Spectroscopic Signatures of Electron-Phonon Coupling in Silicon-Vacancy Centers in Diamond
金刚石中的空位中心已被证明是量子相干光电子应用的可行的固态平台。在众多的空位中心中，硅空位（SiV）中心作为一种不太受电子-声子相互作用影响的反转对称系统最近引起了人们的广泛关注。尽管如此，声子介导的过程仍然降低了SiV中心的相干特性，然而，由于其微弱的光谱特征，表征它们的电子-声子耦合是极具挑战性的，并且仍然是一个开放的实验问题。在本文中，我们从理论上研究了电子-声子耦合的签名在模拟的线性和非线性光谱的SiV中心。我们演示了如何即使是非常弱的电子-声子相互作用，如在SiV中心，可以完全通过非线性光谱技术的特点，甚至解决不同的精细结构之间的过渡。
2020-03-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Vertical distribution of nitrogen-vacancy centers in diamond formed by ion implantation and annealing
进行蚀刻实验，其揭示通过离子注入和退火在靠近表面处产生的金刚石中的光学活性氮空位（NV）中心的垂直分布。的NV分布强烈地依赖于原生氮浓度，和中性和带负电荷的NV峰的光谱测量提供证据，在较低的氮材料中的电子耗尽效应。这些结果对于潜在的量子信息和磁力计设备是重要的，其中NV中心必须被创建在非常接近于用于耦合到光学结构的表面处。
2009-02-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Fabrication and Investigation of Nitrogen doped Ultra-Nano-Crystalline Diamond Hall-bar Devices
使用微波辅助等离子体化学气相沉积（CVD），将氮掺杂的超纳米晶体金刚石（N-UNCD）层沉积在非导电金刚石层的顶部上，所述非导电金刚石层本身位于硅晶片上。然后，使用光刻和干法蚀刻技术将该结构成形为各种尺寸的霍尔条器件。在不同温度下，使用无冷冻剂稀释制冷机的设备的电性能进行了研究。
2013-03-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Optimizing the formation of depth-confined nitrogen vacancy center spin ensembles in diamond for quantum sensing
金刚石中的氮空位（NV）中心的自旋系综正在成为强大的基于自旋的传感器，用于具有高空间和时间分辨率的磁场、电场和热场成像。在这里，我们的特点形成的深度限制NV中心合奏，激活的等离子体增强化学气相沉积与氮共掺杂生长的金刚石层中的电子辐照。要做到这一点，我们利用高磁灵敏度的合奏NV中心探测他们的自旋环境作为生长和辐照参数的函数。我们设计了一个NV系综，其磁灵敏度在静态NV-NV偶极相互作用极限的两倍之内，从而展示了一个强大的量子传感平台。
2019-01-31 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Spin polarized diamond neutral vacancy
在密度泛函理论框架下，采用电子-离子相互作用的原子轨道基和原子赝势，计算了具有中性空位的C_（70）H_（84）自旋极化金刚石团簇。已发现的带隙为1.70 eV。所选择的团簇包括取决于其自旋类型的电子性质。它可以用作数据传输器。计算的带隙，态密度和自旋性质说明了它在自旋电子器件中的好处。
2012-02-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
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
Ab initio supercell calculations on nitrogen-vacancy center in diamond: its electronic structure and hyperfine tensors
金刚石中的氮空位中心是实现量子信息中自旋量子比特概念的一个有希望的候选者。尽管这种缺陷已经被发现很久了，但它的电子结构和其他性质尚未被详细探索。本文采用密度泛函理论，在局域自旋密度近似下，利用超原胞方法研究了金刚石中氮空位中心的性质。虽然这一理论是严格适用于基态的性质，我们能够给这个缺陷的激发态的能量序列的估计。我们还计算了基态的超精细张量。结果清楚地表明：（i）自旋密度和适当的超精细常数沿平面分布，并且不均匀地分布在缺陷的核心周围;（ii）可测量的超精细常数可以在距离空位位置约7 A内找到。这些结果对电子自旋的退相干有重要的意义，而退相干对于在金刚石中实现自旋量子比特是至关重要的。
2008-03-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
All-optical control of the silicon-vacancy spin in diamond at millikelvin temperatures
金刚石中的硅空位中心由于其良好的光学性质和光学可寻址的电子自旋，在量子光子学中提供了有吸引力的机会。在这里，我们结合两者来实现其自旋态的全光相干控制。我们利用这种方法来探索自旋退相效应在杂质丰富的样品超出声子诱导的退相干的限制：采用拉姆齐和哈恩回波技术在12 mK的基础温度，我们确定共振耦合取代氮自旋浴作为限制退相干源的电子自旋。
2017-08-28 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Chemical control of the charge state of nitrogen-vacancy centers in diamond
我们研究了表面终止对氮空位中心电荷状态的影响，这些氮空位中心已被离子注入金刚石表面以下几纳米。我们发现，当将表面末端从氧改变为氢时，之前稳定的NV-中心转化为NV 0，随后转化为未知的非荧光状态。发现这种效应强烈地依赖于注入剂量。电子能带结构的模拟证实了NV-在氢终止表面附近的消失。诱导p型表面导电层的能带弯曲导致靠近表面的氮空位中的电子耗尽。因此，氢表面终止为控制金刚石中氮空位中心的电荷状态提供了一种化学途径。此外，它为使用外部栅电极对电荷状态进行静电控制开辟了道路。
2010-12-15 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Efficient Conversion of Nitrogen to Nitrogen-Vacancy Centers in Diamond Particles with High-Temperature Electron Irradiation
含有带负电荷的氮空位（NV $^-$）中心的荧光纳米金刚石有希望用于广泛的应用，例如用于感测、作为荧光生物标志物或用于超自旋核自旋。NV $^-$中心由金刚石晶格中的替代氮（P1中心）缺陷和空位形成。使NV的浓度最大化是最有益的，这证明了寻找具有从P1到NV $^-$的高转化率的方法是合理的。我们在这里报告了表面清洁的荧光微米和纳米金刚石的表征，通过用高能（10 MeV）电子照射商业金刚石粉末并在800°C下同时退火获得。使用这种技术并增加辐照剂量，我们证明了NV $^-$的产生，转化率高达25%。最后，我们监测辐射诱导的自旋-1缺陷的产生在微米金刚石颗粒，我们与W16和W33中心，并研究辐照剂量和颗粒尺寸对NV $^-$的相干时间的影响。
2020-07-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Direct formation of nitrogen-vacancy centers in nitrogen doped diamond along the trajectories of swift heavy ions
本文报道了用深度分辨光致发光法测量了在生长过程中掺氮100 ppm的Ib型合成单晶金刚石中沿快重离子（SHIs）径迹形成的氮空位（NV $^-$）中心。光谱分析表明，NV $^-$中心优先形成的区域内，其中电子停止过程占主导地位，而不是在离子范围的末端，其中弹性碰撞导致形成的空位和缺陷。热退火进一步增加NV收益率照射后，优先在高空位密度的区域与SHI。沿着单个快速重离子的轨道形成的NV中心可以用提升技术分离，用于在准一维寄存器中探索色心量子位，其平均量子位间距为几纳米，沿着10至30微米长的渗滤链每微米约100个色心。
2021-03-01 cond-mat.mtrl-sci physics.acc-ph quant-ph
Single crystal diamond membranes containing germanium vacancy color centers
单晶金刚石膜的主机光学活性发射极是高度有吸引力的组件集成量子纳米光子学。在这项工作中，我们展示了自下而上的合成单晶金刚石膜含有锗空位（GeV）的色心。我们采用剥离技术来生成膜，并在氧化锗的存在下进行化学气相沉积，以实现原位掺杂。最后，我们表明，这些膜是适合工程的光子谐振器，如微腔的品质因数为1500。工程单晶金刚石膜含有新兴的色心的鲁棒性和可扩展的方法是一个有前途的途径，实现金刚石集成量子纳米光子电路的芯片上。
2018-04-06 cond-mat.mtrl-sci physics.optics quant-ph
Indistinguishable photons from separated silicon-vacancy centers in diamond
我们证明了金刚石中的硅空位（SiV）中心可以有效地产生具有优异光谱特性的相干光子。我们证明了这些特性是由于SiV中心的反转对称性，并在HOM干涉实验中演示了从不同的发射体产生不可分辨的单光子，讨论了利用SiV中心实现高效量子网络节点的前景.
2014-07-01 cond-mat.mtrl-sci physics.optics quant-ph
Silicon-vacancy color centers in phosphorus-doped diamond
掺杂磷（n型）金刚石中色心的受控产生可以促进量子光子器件的电子集成，例如在电注入时操作的单光子源。硅空位（SiV）色心是很有前途的候选者，但迄今为止，在磷掺杂金刚石单光子发射的条件还没有调查。在这项研究中，我们创建SiV色心在金刚石样品中具有不同的磷浓度，并显示由于掺杂，氮杂质和离子注入诱导的缺陷的荧光背景可以显着抑制。在低注量硅离子注入下，在掺磷金刚石中获得了单光子发射体。
2019-12-19 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph quant-ph
Longitudinal spin-relaxation in nitrogen-vacancy centers in electron irradiated diamond
本文系统地测量了合成金刚石中氮空位色心（NV $^-$）基态自旋极化的纵向弛豫率（$1/T_1$）随NV $^-$浓度和磁场$B$的变化。NV $^-$中心通过用来自透射电子显微镜的200 keV电子沿[100]轴以不同剂量照射1b型单晶金刚石来产生，以获得不同NV $^-$中心浓度的斑点。测量每个点的（$1/T_1$）值作为$B$的函数。
2015-11-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Hidden Silicon-Vacancy Centers in Diamond
利用共线光学多维相干光谱技术对金刚石中的高密度负电荷硅空位（SiV $^-$）中心样品进行了表征。通过比较互补信号检测方案的结果，我们确定了一个隐藏的人口的\ce{SiV^-}中心，通常不观察到的光致发光，并表现出显着的光谱不均匀性和延长的电子$T_2$时间。这种现象可能是由应变引起的，表明了一种控制基于色心的量子器件中的电相干性的潜在机制。
2021-05-05 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph quant-ph
Isotopically varying spectral features of silicon vacancy in diamond
金刚石中的硅空位中心（SiV）具有有趣的振动特征。我们证明，零声子线的位置可以用来可靠地识别硅同位素存在于一个单一的中心。这对于量子信息应用是有意义的，因为只有硅29同位素具有核自旋。此外，我们证明，64毫电子伏线是由于本地振动模式的硅原子。一个本地模式的存在表明一个合理的起源的零声子线的同位素位移。
2014-07-26 cond-mat.mtrl-sci physics.optics quant-ph
Generation of Tin-Vacancy Centers in Diamond via Shallow Ion Implantation and Subsequent Diamond Overgrowth
金刚石中的IV族色心由于其作为光学活性固态自旋量子比特的潜力而引起了人们极大的兴趣。此类发射器的未来利用需要开发与高质量纳米光子器件兼容的精确现场控制发射器生成技术。这项任务是更具挑战性的颜色中心与大IV族杂质原子，这是有希望的，因为它们的预测长自旋相干时间没有稀释冰箱。例如，当应用于带负电荷的锡空位（SnV $^-$）中心时，常规的位点控制色心产生方法要么损坏金刚石表面，要么产生具有无法解释的特征的体光谱。在这里，我们展示了一种新的方法来产生网站控制的SnV $^-$中心与干净的散装光谱。我们通过薄的注入掩模浅注入Sn离子，随后通过化学气相沉积生长一层金刚石。这种方法可以推广到其他色心，并与量子纳米光子器件的制作相结合。
2020-02-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Probing itinerant carrier dynamics at the diamond surface using single nitrogen vacancy centers
钻石中的色心被广泛地用于量子传感、计算和网络。它们的光学、自旋和电荷性质已经被广泛研究，而它们与巡游载流子的相互作用相对未被探索。在这里，我们表明，NV中心位于10 nm的金刚石表面可以通过空穴捕获转换为中性电荷状态。通过测量空穴捕获率，我们提取捕获截面，这是抑制接近金刚石表面。距离的依赖性是一致的载流子扩散模型，表明巡回载流子寿命可以很长，即使在金刚石表面。测量近表面NV中心的动力学特性提供了一个新的工具，用于表征金刚石表面和研究金刚石器件中的电荷输运。
2022-10-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Imaging graphene field-effect transistors on diamond using nitrogen-vacancy microscopy
已经提出了基于金刚石中的氮空位（NV）传感器的集合体的成像技术应用于微电子器件，但是NV感测与操作门控器件的兼容性仍然在很大程度上未被探索。在这里，我们直接在金刚石表面上制造石墨烯场效应晶体管（GFET），并通过NV显微镜对其进行观察。门控石墨烯内的电流密度是根据NV磁力测量法在主要是p型和n型掺杂下重建的，但发现确切的掺杂水平受到测量的影响。此外，我们观察到一个令人惊讶的大调制的电场在金刚石表面下施加的栅极电位，看到在NV光致发光和NV电测量，表明氧化物-石墨烯-金刚石结构的复杂的静电响应。可能的解决方案，以减轻这些影响进行了讨论。
2019-05-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Enhanced photoluminescence from single nitrogen-vacancy defects in nanodiamonds coated with metal-phenolic networks
荧光纳米金刚石在生物传感和生物标记领域引起了人们的极大关注。在这项工作中，我们展示了一个强大的方法来表面功能化的个人纳米金刚石与金属酚醛网络，增强从单氮空位（NV）中心的光致发光。我们发现，在涂层纳米金刚石中的单个NV中心也表现出较短的寿命，为高分辨率传感打开了另一个通道。我们建议纳米金刚石封装抑制NV色心的非辐射衰变途径。我们的研究结果提供了一种通用的和可评估的方法来增强纳米金刚石缺陷的光致发光，可用于各种传感和成像应用
2015-01-29 cond-mat.mtrl-sci physics.bio-ph physics.optics
Nanoscale Sensing Using Point Defects in Single-Crystal Diamond: Recent Progress on Nitrogen Vacancy Center-Based Sensors
固体中的单个发光点缺陷，即所谓的色心，是原子大小的量子系统，能够以纳米级的空间分辨率进行传感和成像。在这篇综述中，我们介绍了纳米级传感的基础上个别氮空位（NV）中心的钻石。我们讨论了该领域的两个主要挑战：第一，在单晶金刚石表面以下小于10 nm的高度相干的浅NV中心的创建。第二，尖端状光子纳米结构的制造，使有效的荧光收集，并可用于扫描探针成像的基础上的色心与纳米级的分辨率。
2017-05-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
