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[2019年IEEE欧洲激光与电光会议暨欧洲量子电子学会议(CLEO/Europe-EQEC) - 德国慕尼黑(2019.6.23-2019.6.27)] 2019年欧洲激光与电光会议暨欧洲量子电子学会议(CLEO/Europe-EQEC) - 金刚石纳米结构中高质量量子发射器的制备

DOI：10.1109/cleoe-eqec.2019.8872424 出版年份：2019 更新时间：2025-09-16 10:30:52
摘要： 随着固态量子工程领域的成熟，生产出具有窄光学跃迁和长自旋相干时间、且能与纳米光子结构对准的量子发射体变得越来越必要。金刚石中的氮空位（NV）缺陷中心是一个非常适合的候选者，因为它具有长相干时间的自旋基态、可用于量子存储的邻近核自旋，以及允许高效光学自旋初始化和读出的自旋选择性光学跃迁。我们展示了一种发射体-器件对准技术，能够制造与NV对准的光子器件。该对准方法依赖于自主成像发射体并将其相对于芯片坐标系进行注册。这种技术可适用于多种发射体。该方法的可重复性表明其空间精度为50纳米。自主导航样品的能力便于对大量NV进行数据收集，从而允许进行统计分析。我们利用这种方法将NV的宿主氮同位素与发射体的光学线宽相关联，以了解植入的影响。如图1a所示，数据表明，相干的窄线宽NV是由天然丰度氮（14N）形成的，而植入的氮（15N）平均产生更宽带宽的NV。植入的15NV还表现出更大的轴向和横向应变，表明发射体附近产生了损伤。我们将植入的15NV的宽线宽归因于离子注入过程导致的局部损伤所产生的更不稳定的局部环境。
作者： Michael Walsh，Eric Bersin，Sara Mouradian，Noel Wan，Dirk Englund
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研究概述 实验方案

研究目的

研究金刚石纳米结构中高质量量子发射器的制备，重点关注氮空位（NV）中心与纳米光子结构的对准，以改善其光学和自旋特性。

研究成果

该研究展示了一种以高空间精度将氮空位（NV）中心与纳米光子结构对准的技术，揭示了天然与植入氮同位素之间光学特性的差异。研究结果强调了植入过程对发射体质量的影响，并为改进NV中心制备方案提供了思路。

研究不足

该研究强调了校准方法的空间精度（50纳米）以及植入15NVs的较宽线宽，表明与植入诱导损伤相关的局限性，并指出需要进一步研究晶格损伤对NV中心相干性的影响。

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