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
Generation of nitrogen-vacancy ensembles in diamond for quantum sensors: Optimization and scalability of CVD processes
金刚石中的氮空位（NV）中心的集合体是实用量子传感器的领先平台。具有所需性能的NV系综的可重复和可扩展制造至关重要。这项工作通过开发化学气相沉积（CVD）合成工艺来解决这些挑战，以大规模生产具有针对目标NV密度的改善的NV系综性质的金刚石材料。在这项工作中报告的材料，使当前设备的灵敏度立即改善。此外，在这项工作中建立的技术，在CVD合成过程的不同阶段的材料和传感器表征提供指标，为未来的努力，针对其他NV密度或样品的几何形状。
2020-04-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
A Se vacancy induced localized Raman mode in two-dimensional MoSe2 grown by CVD
缺陷对二维过渡金属二硫属化物（TMDC）半导体的光学性质起着重要的作用。在超薄MoSe 2中，拉曼光谱中~250 cm-1处的显著特征归因于缺陷相关模式。最近的尝试未能解释这个高峰的起源，使它成为一个谜。在这项工作中，我们证明了这个峰是硒空位诱导的缺陷模式。热效应和氢腐蚀是CVD法生长MoSe 2过程中引入Se空位的两个主要因素。声子限制模型可以很好地解释本征拉曼模的行为。密度泛函理论（DFT）计算结果表明，在~250 cm-1处出现的Raman峰是由单个Se空位（VSe）引起的，该模式是一种类A1 g局域模，偏振Raman散射实验也证实了这一点。该模式的相对强度可以是2D MoSe 2质量的表征。这一工作为二维TMDC中硫族化合物空位的剪裁提供了一种简单的方法，并为研究其振动特性提供了一种途径。
2019-04-22 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
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
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
Room-temperature photo-chromism of silicon vacancy centers in CVD diamond
金刚石中的硅空位（SiV）中心通常存在于三种稳定的电荷状态中，SiV 0，SiV-和SiV 2-，但研究导致它们形成的过程是具有挑战性的，特别是在室温下，由于它们的光致发光速率完全不同。在这里，我们使用共聚焦荧光显微镜激活和探测在环境条件下所有三个电荷状态之间的电荷相互转换。特别是，我们见证了SiV 0的形成通过两步捕获扩散，光生空穴，一个过程中，我们暴露通过直接SiV 0荧光测量在低温和共聚焦显微镜观察在外部施加的电场的存在下。此外，我们表明，连续红色照明诱导的逆过程，首先转化SiV 0到SiV-，然后到SiV 2-。我们的研究结果揭示了SiV的电荷动力学，并为纳米传感和量子信息处理提供了机会。
2022-11-23 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
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
Piezospectroscopy and first-principles calculations of the nitrogen-vacancy center in gallium arsenide
在掺氮或注氮的GaAs单晶中存在氮空位（NV）中心。氮的局部振动在638 cm $^{-1}$处产生尖锐的红外吸收带，由于相邻的$^{69}$ Ga和$^{71}$ Ga主体同位素的不同质量而呈现精细结构。晶体学方向的压电光谱研究<100>证明了该中心具有C $_\text{3v}$点对称性，这是弱扰动的同位素效应。应力引起的位移的一些带组件显示出一个不寻常的非线性行为，可以解释的同位素和应力分裂之间的耦合。第一性原理密度泛函理论的计算是完全符合实验和确认的C $_\text{3v}$对称性，所造成的氮原子从阴离子晶格位置向最近邻Ga平面的弛豫。GaAs中的NV中心在结构上类似于金刚石中的相同中心。$-3$的电荷状态是最稳定的几乎所有的费米能级的位置。
2018-02-06 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
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
Atomistic mechanism of perfect alignment of nitrogen-vacancy centers in diamond
金刚石中的氮空位（NV）中心由于其在信息处理和电磁传感技术中的潜在应用而引起了人们的广泛关注。我们研究了C（111）衬底[111]方向NV缺陷的理论产生机制。我们发现，N是纳入在C双层在横向生长过程中所产生的一个序列的扭结传播沿台阶边缘下降到[-1，-1，2]。结果，形成了N原子孤对指向[111]方向的原子构型，这导致了NVs的优先取向。我们的模型是一致的，最近的实验数据，在C（111）衬底完美的NV排列。
2014-09-09 cond-mat.mtrl-sci
The properties of the nitrogen-vacancy center in milled chemical vapor deposition nanodiamonds
本文通过优化球磨CVD单晶金刚石制备荧光纳米金刚石，证明其NV中心具有接近块材的T1自旋弛豫性质，为可扩展制造高性能量子传感材料提供了新途径。
2025-08-19 cond-mat.mes-hall 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
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
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
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
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
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
Efficient Green Emission from Edge States in Graphene Perforated by Nitrogen Plasma Treatment
石墨烯的等离子体功能化是调节其掺杂水平的简便方法之一，而不需要使石墨烯光致发光的湿化学品。具有准自由悬浮顶层的双层CVD石墨烯的二维结构中的微观波纹（例如石墨烯波纹、纳米圆顶和气泡）可显著增强局部反应性，从而导致暴露于等离子体时的蚀刻效应。在这里，我们发现用氮等离子体处理的双层CVD石墨烯表现出有效的UV-绿-红发射，其中在250 nm处的激发导致分别在390、470和620 nm处具有峰值的光致发光。利用拉曼散射和椭圆偏振光谱研究了氧和氮等离子体掺杂对单层和双层CVD石墨烯光学性质的影响。用原子力显微镜研究了样品的表面形貌。结果表明，在氮等离子体处理后，双层石墨烯的顶层变得穿孔。我们的综合研究表明，占主导地位的绿色发射与填充氮的多孔石墨烯的边缘缺陷结构有关。在氮等离子体处理的多孔石墨烯中发现的有效发射可能对先进光电材料的开发具有重大潜力。
2019-11-19 cond-mat.mtrl-sci physics.app-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
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
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
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
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
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
Low temperature investigations of single silicon vacancy colour centres in diamond
我们研究了单一的硅空位（SiV）中心的化学气相沉积（CVD）纳米金刚石铱以及一个高品质的，低应力CVD金刚石薄膜中的SiV中心的系综，通过使用温度依赖发光光谱在温度范围5-295 K。我们详细研究了SiV中心的零声子线（ZPL）随温度变化的精细结构。从室温冷却到5 K时，ZPL转变受到非均匀和温度相关的均匀展宽的影响，并发生约20 cm-1的蓝移。我们采用激发功率相关的g（2）测量，探索温度依赖的内部人口动力学的单SiV中心，并推断几乎温度无关的动力学。
2013-03-04 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
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
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
An efficient and low-cost method to create high-density nitrogen-vacancy centers in CVD diamond for sensing applications
提出一种基于Ar+等离子体高能光子的高效低成本方法，在低氮浓度CVD金刚石中制备高密度NV-中心，实现高灵敏度磁场传感。
2023-01-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
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
Creation of nitrogen-vacancy centers in chemical vapor deposition diamond for sensing applications
金刚石中的氮空位（NV）中心是一个很有前途的量子系统，在其自旋子能级中表现出微小的能量位移的光学读出的磁学应用。NV系综的关键材料要求是高NV $^-$浓度、长自旋相干时间和稳定的电荷状态。然而，这些是相互依赖的，并且在金刚石生长和随后的NV创建期间可能难以优化。本文系统地研究了化学气相沉积金刚石中NV心的形成及其性质。生长期间的氮流量变化超过4个数量级，导致单一替代氮浓度为百万分之0.2-20的宽范围。对于一个固定的氮浓度，我们优化电子辐照通量与两个不同的加速电子能量，我们研究缺陷的形成，通过光学表征。我们讨论了一个一般的方法来确定最佳的照射条件，其中一个增强的NV浓度和最佳的NV电荷状态都可以得到满足。我们实现了自旋-自旋相干时间T $_2$范围从45.5到549 $μ$ s的CVD金刚石含有168至1十亿份NV $^-$中心，分别。这项研究显示了一种途径，以工程师的NV掺杂CVD金刚石的性能，以提高灵敏度。
2021-11-15 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph quant-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
Optimized Planar Microwave Antenna for Nitrogen Vacancy Center based Sensing Applications
金刚石中的单个氮空位（NV）色心是多用途的、基于自旋的量子传感器。使用在2.5和3.5 GHz之间的典型频率范围内的微波相干控制NV中心的自旋对于感测应用是必要的。在这项工作中，我们提出了一个带状线为基础的，平面，Ω形微波天线，使可靠地操纵NV自旋。我们找到了一个最佳的天线设计使用有限积分模拟。我们在低成本的透明玻璃基板上制造天线。我们在大约400 × 400 μm^2的区域内展示了高度均匀的微波场，同时在NV中心的集合中实现了高达10 MHz的高拉比频率。
2021-08-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other quant-ph
Magnetoacoustic Resonance to Probe Quadrupole-Strain Coupling in a Diamond Nitrogen-Vacancy Center as a Spin-Triplet System
考虑金刚石中氮空位（NV）中心的自旋-应变相互作用，提出了一种磁声共振理论来测量具有$C_{3v}$点群对称性的自旋-三重态中的四极-应变耦合.基于Floquet理论，我们演示了如何单和双声子跃迁几率依赖于纵向和横向四极耦合的变化，这可以通过旋转施加的磁场，围绕三重轴控制。所获得的四极动力学的结果是有用的实现机械或交流应变控制的NV自旋作为替代传统的磁控制的自旋共振。
2020-11-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Electrical Tuning of Single Nitrogen-Vacancy Center Optical Transitions Enhanced by Photoinduced Fields
我们证明了精确控制的零声子光学跃迁能量的单个氮空位（NV）中心的金刚石通过施加多轴电场，通过直流斯塔克效应。斯塔克位移显示令人惊讶的不对称性，我们归因于增强和整流的本地电场的光电离的电荷陷阱中的金刚石。利用这种效应，我们将应变NV中心的激发态轨道调谐到简并，并将所得简并光学跃迁频率改变>10 GHz，这与不均匀频率分布相当。这种技术将促进光子网络内NV中心自旋的集成。
2012-01-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Nitrogen isotope effects on boron vacancy quantum sensors in hexagonal boron nitride
本文研究$^{15}$N同位素富集hBN中硼空位缺陷的磁共振特性，测得$^{15}$N自旋超精细相互作用参数为64 MHz，为量子传感用hBN提供了设计准则。
2023-09-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Multiple-photon excitation of nitrogen vacancy center in diamond
首次在金刚石中观察到氮空位中心共振能量以下的多光子光致发光激发。积分荧光强度作为激发功率的函数的二次和三次依赖性分别指示NV-电荷状态的双光子激发途径和中性NV 0电荷状态涉及的三光子过程。通过比较多光子总能量与单光子总能量，发现PLE谱符合单光子激发的吸收谱。我们还观察到，不同电荷态的光致发光效率，以及衰减时间常数，是依赖于激发波长和功率。
2018-01-26 cond-mat.mtrl-sci physics.optics quant-ph
Optical properties of the nitrogen-vacancy singlet levels in diamond
我们报道了1b型金刚石中带负电荷的氮空位（NV）中心1042 nm跃迁的光学性质的测量结果。结果表明，该跃迁的上能级与{^3}E激发态的m_s=+/-1子能级耦合，寿命短于~ 1 ns。低能级的寿命随温度的变化在4.4K时为462（10）ns，在295 K时为219（3）ns。1042 nm吸收的光偏振依赖性证实了跃迁是在A_1和E特征轨道之间。这些结果对NV能级结构和光抽运机制有了新的认识。
2010-11-17 cond-mat.mtrl-sci physics.atom-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
Scanning nitrogen-vacancy magnetometry down to 350mK
我们报告的实施扫描氮空位（NV）磁强计在干稀释冰箱。使用脉冲光检测磁共振结合有效的微波传输通过共面波导，我们达到了350 mK的基础温度，由实验热负荷和热化的探头的限制。我们展示了扫描NV磁力成像超导涡旋在一个50纳米薄的铝微结构。我们测量的灵敏度约为3 μT/平方根Hz。我们的工作证明了在亚开尔文温度下扫描NV中心进行非侵入性磁场成像的可行性。
2022-05-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Towards a Room-Temperature Spin-Photon Interface based on Nitrogen-Vacancy centers and Optomechanics
量子网络的实现涉及量子存储器和光子通道，而不需要低温技术，这将是一个重大的技术突破。氮空位中心即使在室温下也具有优异的自旋性质，但是声子诱导的加宽使得在非低温温度下将这些自旋与光子接合具有挑战性。最近的进展，在实现超高的机械品质因数的启发，我们建议，这一挑战可以克服自旋光机械转导。我们量化的界面的相干性，通过计算发射的光子的不可分辨性，并描述有前途的实验实现的路径。
2019-02-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Broadband magnetometry by infrared-absorption detection of nitrogen-vacancy ensembles in diamond
我们证明了磁力检测的自旋状态的高密度氮空位系综在金刚石中使用在1042 nm的光吸收。利用这种技术，测量对比度和收集效率可以接近统一，从而与更常见的收集红色荧光的方法相比，提高了磁灵敏度。在75 K下工作，传感器的有效体积为$50 \times 50 \times 300$ μ m ^[3]，我们设计的光子散粒噪声极限灵敏度为1秒采集5 pT，带宽从直流到几兆赫。在梯度计配置中运行，在一秒的采集时间内，在~110 Hz下产生7 nTrms的本底噪声。
2010-10-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.ins-det
