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
Electronic structure and stability of hydrogen defects in diamond and boron doped diamond: A density functional theory study
采用密度泛函理论计算方法研究了金刚石基体中孤立氢和氢对。本文研究了纯金刚石和掺硼金刚石中孤立和成对氢缺陷在不同可能晶格位置上的电子结构和稳定性。计算表明，孤立的氢缺陷在纯金刚石的键心位置和硼掺杂金刚石的键心褶皱位置是稳定的。在氢对的情况下，H2缺陷（一个氢在键中心，第二个在反键位置）对于纯金刚石是稳定的，而对于硼掺杂金刚石B-H2 BC复合物（一个H原子在B-C键中心的褶皱位置，另一个在B原子的C-C键第一邻居的褶皱位置）是最稳定的。还研究了掺硼金刚石中的多个氢捕获位置。计算结果进行了讨论，并与以前报道的理论结果进行了详细的比较。
2014-04-25 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
Effect of fluorinated diamond surface on charge state of nitrogen-vacancy centers
研究了氟封端金刚石表面对浅氮空位缺陷中心带电状态的影响。氟化是实现与CF 4等离子体和表面化学确认与X-射线光电子能谱。这些合奏NV的光致发光显示，氟处理的表面导致更高的带负电荷的氮空位（NV-）人口比氧终止的表面。使用表面化学来控制NV电荷，特别是增加NV中心的密度，是朝着改善用于量子信息处理和磁性感测的NV的光学和自旋性质的重要步骤。
2013-04-04 cond-mat.mtrl-sci
Electronic properties and metrology of the diamond NV- center under pressure
金刚石中带负电荷的氮空位（NV-）中心实现了量子技术的新前沿。在这里，该中心的光学和自旋共振下观察到的流体静压高达60 GPa。我们的观察激发了强大的新技术来测量压力和图像高压磁和电现象。我们的观察进一步揭示了当前中心模型的根本不足，并提供了对其电子结构的新见解。
2013-10-08 cond-mat.mtrl-sci
Effect of Low-Damage Inductively Coupled Plasma on Shallow NV Centers in Diamond
近年来，金刚石近表面的氮空位（{NV}）中心已被成功地用作外自旋的原子级磁场传感器。一个关键的挑战仍然是开发一种方法，使NV中心在纳米接近金刚石表面，同时保持其光学和自旋特性。为此，我们提出了一种方法，控制金刚石蚀刻与纳米精度使用氧电感耦合等离子体（ICP）过程。重要的是，没有痕迹的等离子体引起的损害蚀刻表面可以检测到的X射线光电子能谱学（XPS）和共聚焦光致发光显微镜技术。此外，通过剖析由5.0 keV的氮注入能量产生的NV中心的深度，可以观察到在它们的荧光中没有等离子体诱导的淬灭。此外，发达的蚀刻工艺甚至允许在其深度分布的沟道尾部被解决。此外，处理12 C同位素纯化的金刚石显示，与初始氧封端的表面相比，深度<4 nm的NV中心的T2时间增加了三倍（通过金刚石表面处质子的NMR信号测量）。
2015-07-03 cond-mat.mtrl-sci
Production of oriented nitrogen-vacancy color centers in synthetic diamond
金刚石中带负电荷的氮空位（NV-）中心是一个有吸引力的候选者，其应用范围从磁性测量到量子信息处理。在这里，我们表明，只有一小部分的氮（通常<0.5%），在同质外延金刚石生长的化学气相沉积（CVD）是在未装饰的NV-中心的形式。此外，对在（110）取向衬底上生长的CVD金刚石的研究表明，NV-中心仅沿着[1 - 11]和[-1-11]方向而不是四种可能的取向接近100%优先取向。结果表明，随着金刚石的沉积，NV中心以单元的形式生长，而不是通过其组分的迁移和缔合。NVH-的NV单元类似地优先取向，但不可能确定该缺陷是由优先对准的NV中心处的H捕获形成的还是作为完整的单元形成的。将NV取向的数量从4个取向减少到2个取向应导致光学检测的磁共振对比度增加，从而提高基于系综的磁力测定中的磁灵敏度。
2011-12-24 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
Splitting of photo-luminescent emission from nitrogen-vacancy centers in diamond induced by ion-damage-induced stress
本文系统地研究了应变工程诱导的单晶金刚石中负电荷氮空位（NV-）光致发光光谱分裂。应力场产生于MeV离子诱导的金刚石向感兴趣的中心附近的区域中的非晶和石墨材料的转换。在HPHT金刚石的低氮扇区中，NV-发射中的清楚可区分的光谱分量在4.8 THz的范围内发展，对应于以微米空间分辨率映射的子集合的不同对准。该方法为系综量子信息协议提供了创建和选择对齐NV中心的机会。
2013-02-11 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
A new, enhanced diamond single photon emitter in the near infra-red
金刚石中的单个色心在近期的量子技术包括量子密钥分发和计量学中是有希望的。在这里，我们展示了一个新的色心，它具有超过两个主要的停留中心，即氮空位和NE8中心的电子物理性能的制造。新的中心是利用聚焦离子束注入镍到孤立的化学气相沉积金刚石微晶。室温下的光致发光研究表明，在近红外区域的中心在768 nm的寿命短至2 ns的窄发射。它的聚焦离子束兼容性为纳米分辨率的制造和集成量子光子器件的实现开辟了前景。初步研究表明，这个中心来自一个尚未表征的镍硅复合物。
2009-02-18 cond-mat.mtrl-sci
Influence of extended defects on the formation energy, the hyperfine structure, and the zero-field splitting of NV centers in diamond
采用密度泛函理论对金刚石中位于扩展缺陷（即本征层错、非本征层错和共格孪晶界）附近的氮空位中心进行了理论分析.几个网站的NV中心接近扩展的缺陷是积极的首选相对于散装晶体。这表明NV中心可能在扩展缺陷处富集。我们报道了NV中心在扩展缺陷处的超精细结构（HFS）和零场分裂（ZFS）参数，它们通常偏离体积值约10%，但在某些情况下可达90%.此外，我们发现，扩展的缺陷对NV中心的影响是短期的：NV中心，大约三个双层（对应于$\sim6$ $\mathring{A}$远离缺陷平面已经显示出块体的行为。
2020-09-17 cond-mat.mtrl-sci
A Germanium-Vacancy Single Photon Source in Diamond
金刚石色心是量子密码学和量子信息处理的理想固体平台。对于这些应用，需要具有高强度和可再现制造方法的单光子源。在这里，我们报告了一种新的色心，由锗（Ge）和空位（V）组成，并命名为GeV中心，它具有尖锐和强烈的光致发光带，在室温下在602 nm处的零声子线。我们证明了这个新的色心作为一个单一的光子源。离子注入和化学气相沉积技术都可以在金刚石中制造GeV中心。第一性原理计算揭示了GeV中心的原子晶体结构和能级。
2015-03-17 cond-mat.mtrl-sci
Stability and electronic structure of NV centers at dislocation cores in diamond
本文用密度泛函理论分析了金刚石中30个$^\circ$和90个$^\circ$部分滑移位错中位于或接近位错核的带负电荷的氮空位缺陷复合体。分析了在这种结构畸变环境中NV中心的形成能、电子态密度、结构形变、超精细结构和零场分裂参数。NV中心的形成能量在位错核心处比结晶金刚石的体积值低多达3eV。我们发现，当NV中心的轴平行于位错线取向时，在30 $^\circ$部分滑移位错的核心处的NV中心的最低能量配置被实现。这种特殊的构型具有稳定的三重态基态。它的超精细常数和零场分裂参数偏离体积NV中心的值仅3%。因此，这是沿着位错线的NV中心的线性阵列的自组装的一个有趣的候选者。
2022-11-29 cond-mat.mtrl-sci
Single Color Centers Implanted in Diamond Nanostructures
单色心光学金刚石纳米结构材料加工技术的发展是量子科学与技术中的一个重要问题。在这项工作中，我们提出了离子注入和自上而下的金刚石纳米纤维在两种情况下的组合：金刚石纳米柱和金刚石纳米线。第一种器件由“浅”注入（~ 20 nm）组成，以在金刚石晶体的顶面附近产生氮空位（NV）色心。然后通过在金刚石表面中干法蚀刻规则的纳米柱阵列来机械地隔离各个NV中心。光子反聚束测量表明，高产量（>10%）的设备包含一个单一的NV中心。第二个器件展示了单个NV中心到预制金刚石纳米线中的“深”（~1μm）注入。纳米线几何形状的高单光子通量，结合超纯金刚石的低背景荧光，使我们能够维持强光子反聚束，即使在高泵浦功率。
2010-09-21 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Spatially controlled fabrication of single NV centers in IIa HPHT diamond
采用光刻掩模氦离子注入法在高温高压Ⅱ a金刚石中制备了单NV心。定量地比较了HPHT不同生长区的NV中心浓度。结果表明，HPHT金刚石的最纯{001}生长扇区（GS）允许在预定位置创建单个NV中心的组。因此，{001} GS HPHT钻石被认为是涉及单NV中心应用的良好材料。
2019-12-04 cond-mat.mtrl-sci physics.app-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
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
Diamonds levitating in a Paul trap under vacuum: measurements of laser-induced heating via NV center thermometry
本文测量了真空条件下悬浮在环形Paul阱中的金刚石中氮空位中心的电子自旋共振（ESR）谱。我们观察到的ESR谱的NV中心嵌入微米级金刚石在真空压力下降到$2\times 10^{-1}$毫巴，由绿色激光加热的金刚石的限制。我们还观察到NV的光致发光在真空压力下降到$10^{-2}$毫巴，并讨论了超高真空下控制NV自旋所需的步骤。
2017-07-07 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Cobalt-related impurity centers in diamond: electronic properties and hyperfine parameters
用第一性原理计算研究了金刚石中与钴有关的杂质中心。我们计算的对称性，形成和过渡的能量，和超精细参数的钴杂质在孤立的配置，并在涉及空位和氮原子的配合物。我们发现，在一个双空位的钴杂质是积极有利的，并在其附近的氮原子偏析。我们的研究结果进行了讨论的背景下，最近观察到的Co相关的电活性中心的合成金刚石。
2013-07-10 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-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
Fast qubits of optical frequencies on the rare-earth ions in fluoride crystals and color centers in diamond
提出了一种用于快速（$10^{-9}\rm{s}$）量子计算机（FQC）的掺稀土离子（REI）和金刚石对中心的氟化物晶体。作为REI掺杂的特定系统，我们提出了$Ca_{1-x}Sr_{x}F_{2}$晶体及其类似物。这些离子的具有不同总轨道角动量的$^{4}f$ -态充当二能级系统（量子比特）。还提出了合适的REI。金刚石中的$SiV$和$GeV$对中心是在高温下运行的快速光量子计算机的有前途的系统。
2021-03-23 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
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
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
Data-Driven Review and Machine Learning Prediction of Diamond Vacancy Center Synthesis
University of Aveiro（阿威罗大学）；Intelligent Systems Associate Laboratory (LASI)（智能系统联合实验室）；Instituto de Engenharia de Sistemas e Computadores - Microssistemas e Nanotecnologia（系统工程与计算机研究所-微系统与纳米技术）；IPFN, Instituto Superior Técnico, University of Lisbon（里斯本大学高等理工学院物理核研究组）；DECN, Instituto Superior Técnico, University of Lisbon（里斯本大学高等理工学院化学工程与工艺系）；Trent University（特伦特大学）
本文通过数据驱动方法和机器学习预测，分析钻石空位中心合成方法及其参数，以提高材料性能和应用效果。
2026-01-14 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
25-nm diamond crystals hosting single NV color centers sorted by photon-correlation near-field microscopy
含有高度光致发光色心的金刚石纳米晶是一种引人注目的非经典近场光源。对于近场应用，反射镜的尺寸至关重要，因为它定义了光学分辨率。NV（氮空位）色心通过纳米金刚石粉末的质子照射和退火有效地产生。使用近场显微镜和光子统计测量，我们表明，纳米金刚石的尺寸下降到25 nm，可以保持一个单一的NV色心明亮，稳定的光致发光。
2007-10-31 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
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
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
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
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
Giant nonlinear optical effects induced by nitrogen-vacancy centers in diamond crystals
利用40 fs飞秒激光脉冲研究了金刚石单晶中氮空位中心对非线性光学效应的影响。近红外飞秒脉冲使我们能够研究纯粹的非线性光学效应，如光学克尔效应（OKE）和双光子吸收（TPA），与独特的光学跃迁的电子结构与NV中心。结果表明，在2.0 $\times$ 10 $^{11}$和1.0 $\times$ 10 $^{12}$ N $^{+}$ /cm $^{2}$的剂量水平下，NV中心的引入增强了两种非线性光学效应.特别是，我们的数据表明，OKE信号强烈增强的重注入IIa型金刚石。我们认为OKE的强烈增强可能源于级联OKE，其中高密度NV中心有效地打破了金刚石表面区域附近的反转对称性。
2019-10-31 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Hybrid Group IV Nanophotonic Structures Incorporating Diamond Silicon-Vacancy Color Centers
我们展示了一种新的方法，用于工程IV族基于量子光子结构，含有带负电荷的硅空位（SiV $^-$）的钻石色心作为量子发射体。混合SiC/金刚石结构是通过将纳米和微米金刚石在碳化硅（3C或4 H多型体）衬底上的生长与随后使用这些金刚石晶体作为图案转移的硬掩模相结合来实现的。SiV $^-$色心在金刚石的合成过程中从分子金刚石晶种（类金刚石）引入到金刚石中，而不需要离子注入或退火。我们表明，相同的生长技术可以用于生长可控掺杂SiV $^-$的金刚石层上的高纯度散装金刚石，其中我们随后制造纳米柱阵列含有高品质的SiV $^-$中心。扫描共聚焦光致发光测量揭示了光学活性SiV $^-$线在室温和低温（5 K）从所有制造的结构，特别是，非常窄的线宽和小的不均匀加宽的SiV $^-$线从所有金刚石纳米柱阵列，这是量子计算的关键要求。在低温下（5 K），我们观察到在这些结构中的签名典型的SiV $^-$中心在散装金刚石，符合双λ。这些结果表明，高品质的色心可以被纳入纳米光子结构合成与那些在散装金刚石的性能相当，从而打开了经典和量子信息处理的应用机会。
2015-10-26 cond-mat.mtrl-sci physics.optics quant-ph
Temperature-dependent second-harmonic generation from color centers in diamond
在红外超短脉冲激光激励下，研究了氮空位（NV）引入金刚石块体材料的温度效应。在20-300 $^{\circ}C$的温度范围内，由于折射率改变引起的相位失配，二次谐波强度降低。我们发现，光学声子散射优于声学声子在NV金刚石通过拟合的二次谐波强度的温度依赖性使用的模型的基础上通过变形势相互作用的带隙变化。这项研究为建立基于金刚石的非线性光学温度传感器提供了一种有效可行的方法。
2022-04-04 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
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
Structural and optical properties of micro-diamonds with SiV- color centers
采用微波等离子体化学气相沉积技术在Si（001）衬底上生长了微米级金刚石。每个金刚石是唯一的识别标记研磨在Si基板的Ga+聚焦离子束。形貌和晶粒结构分析表明，金刚石为二十面体或双晶。与其它晶体相比，二十面体金刚石具有在微晶粒边界处建立的更高（高达$σ_\mathrm{h}$ = 2.3 GPa）和更宽分布（$Δσ_\mathrm{h}$ = 4.47 GPa）的流体静力学应力。的数量和光谱形状的SiV色中心纳入微金刚石进行了分析，并估计通过温度依赖的光致发光测量，和蒙特卡洛模拟。蒙特卡洛模拟表明，SiV色心的数量是每个微金刚石几千个。
2022-08-17 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph 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
Second-Harmonic Generation in Bulk Diamond Based on Inversion Symmetry Breaking by Color Centers
固体中反转对称性的破缺在非线性光学中起着核心作用，因为它可以改变材料性质，例如产生偶数阶非线性光学（NLO）效应。虽然中心对称金刚石已被开发为光子平台，包括波导和光源，但大块金刚石中的非线性光学效应仅限于三阶。因此，利用更强大的二阶NLO效应，例如二次谐波产生（SHG），仍然具有挑战性。在这里，我们探讨了在大块金刚石的色心，氮空位中心的破缺诱导的二阶非线性光学效应。用超短激光脉冲激发，同时观察到SHG和三次谐波产生（THG），表现出特征强度图案，这取决于激发通量和光偏振角。我们发现，SHG作为源的THG的级联过程。我们的研究结果将提供基于金刚石色心的非线性光学效应的量子传感，例如在纳米尺度上通过电光效应对电磁场进行成像。
2022-03-18 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
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
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
The temperature shifts of the resonances of the NV- center in diamond
利用金刚石中带负电荷的氮空位（NV-）中心的自旋共振温度漂移实现高精度纳米测温是近年来的研究热点。然而，温度变化的确切物理起源还有待了解。在这里，观察到的中心的光学和自旋共振的移位和模型的开发，确定每个移位的起源是一个组合的热膨胀和电子-声子相互作用。我们的研究结果提供了新的洞察中心的振动特性，并揭示了NV-测温的影响。
2013-10-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Robust luminescence of the silicon-vacancy center in diamond at high temperatures
对离子注入金刚石单晶中硅空位色心的高温发光进行了研究。我们观察到降低的集成荧光温度升高时，归因于一个过渡通道的活化能为180毫电子伏，填充搁置状态。尽管如此，相对于室温，在500 K和700 K下，信号分别仅下降50%和75%。此外，色心在超过800 K的温度下具有高度的光稳定性。因此，即使在高温度下，这种色心的发光也非常稳健，并且它有望用于新型金刚石基发光器件。
2015-10-22 cond-mat.mtrl-sci 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
An integrated ultrahigh vacuum cluster tool for diamond surface science and single nitrogen-vacancy center measurements
Princeton University（普林斯顿大学）；IBM T.J. Watson Research Center（IBM托马斯·J·沃森研究中心）
本文介绍一种定制设计的超高真空簇工具，可在同一平台内原位进行金刚石表面制备、表征和单NV中心动力学测量，用于研究表面化学与NV自旋/电荷性质之间的直接关联。
2026-06-15 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
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
Efficient fabrication of high-density ensembles of color centers via ion implantation on a hot diamond substrate
本文提出在热金刚石衬底上进行高注量离子注入，提高空位密度阈值，从而高效制备高密度NV和MgV色心集合，用于量子传感。
2025-05-26 cond-mat.mtrl-sci 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
Bright Single-Photon Emission from Individual Tin-Vacancy Centers in Multi-Cone Diamond Waveguides
本文提出一种具有锥形侧壁和多锥体结构的金刚石纳米柱平台，实现了单个锡空位中心的高效光子提取，获得了高饱和计数率的明亮单光子发射，为量子源和传感器提供了有力候选方案。
2025-10-13 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
n-Type diamond synthesized with tert-butylphosphine for long spin coherence times of perfectly aligned NV centers
室温下，掺磷的n型金刚石中氮空位中心的自旋相干时间最长。然而，在化学气相沉积（CVD）技术中难以控制杂质掺入和使用剧毒的磷化氢气体给n型金刚石的生长带来了问题。在本研究中，n型金刚石样品的化学气相沉积合成使用叔丁基膦，这是比磷化氢毒性小得多。发现通过逐渐增加H2和CH $_4$的气体流速来抑制无意的氮掺入。霍尔测量证实了在不同的生长条件下制备的三个测量样品的n型导电。在室温下测得的最高霍尔迁移率为422 cm $^2$ /（Vs）。在氮浓度最低的样品中，自旋相干时间（$T_2$）增加到1.62 $\pm$ 0.10 ms。光学检测的磁共振光谱表明，所有测量的NV中心沿[111]方向排列。该研究为生长具有完美排列的NV中心的掺磷n型金刚石提供了合适的CVD条件，该NV中心具有长的自旋相干时间，这对于量子金刚石器件的生产至关重要。
2022-05-31 cond-mat.mtrl-sci physics.app-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
Extending spin dephasing time of perfectly aligned Nitrogen-Vacancy centers by mitigating stress distribution on highly misoriented chemical-vapor-deposition diamond
本文提出通过增大（111）金刚石衬底偏轴角来缓解CVD金刚石薄膜应力分布，从而延长完美取向NV中心系综的T2*，为高灵敏度量子传感器提供高质量金刚石合成方法。
2023-07-08 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph quant-ph
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
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
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
Engineering NV Centers via Hydrogen-Driven Defect Chemistry in CVD Diamonds for Quantum Applications: NVHx Dissociations into NV, Origin of 468nm Center, and Cause of Brown Coloration
本文通过杂化DFT计算和光谱分析揭示了CVD金刚石中氢在NV色心形成中的关键作用，鉴定468nm中心为NVH-缺陷，并证明NVHx复合物在辐照退火后解离为NV色心，为优化量子应用金刚石合成提供了统一缺陷化学图景。
2025-06-30 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph physics.comp-ph
