研究目的
研究金刚石中中性硅空位中心（SiV0）的自旋-晶格弛豫时间（T1）和自旋相干时间（T2），重点关注其温度依赖性以及相对于磁场取向的各向异性，以理解量子技术应用中的基础物理过程。
研究成果
SiV0在高温下的自旋弛豫主要由奥巴赫过程主导，其强各向异性取决于磁场取向。T2与T1具有相同的温度依赖性但更短，这可通过声子介导的跃迁至低能激发态来解释。一个包含单重态激发态的模型与数据高度吻合，表明其在高温量子应用方面具有潜力，但需进一步光谱学研究以确认该态的本质。
研究不足
该研究仅限于20K以上以Orbach过程为主导的温度范围；更低温度下的行为尚未完全探究。16.8meV激发态的具体性质尚未明确确定，其模型（单重态或三重态）需要进一步验证。样品缺陷和密度效应可能影响结果，且各向异性测量对对准精度较为敏感。
1：实验设计与方法选择：
本研究采用X波段（9.7 GHz）脉冲电子自旋共振（ESR）技术测量钻石样品中SiV0中心的T1和T2弛豫时间，运用Orbach过程模型解释自旋弛豫的温度与取向依赖性。
2：7 GHz）脉冲电子自旋共振（ESR）技术测量钻石样品中SiV0中心的T1和T2弛豫时间，运用Orbach过程模型解释自旋弛豫的温度与取向依赖性。 样品选择与数据来源：
2. 样品选择与数据来源：使用两颗高纯度{110}晶向钻石：D1（生长过程中掺杂硼和硅并退火，SiV0浓度为4×10^16 cm^-3）和D2（生长掺硼后注入硅，SiV0浓度为5.1×10^15 cm^-3）。数据采集自ESR光谱和时间分辨测量。
3：1×10^15 cm^-3）。数据采集自ESR光谱和时间分辨测量。 实验设备与材料清单：
3. 实验设备与材料清单：设备包括配备1.4特斯拉电磁铁的布鲁克Elexsys 580系统、介质谐振器（布鲁克MD5）、矢量微波源（安捷伦E8267D）、低温恒温器（牛津CF935）、532纳米激光器、放大器、开关及数字化板卡。材料为含特定掺杂剂和同位素的钻石样品。
4：4特斯拉电磁铁的布鲁克Elexsys 580系统、介质谐振器（布鲁克MD5）、矢量微波源（安捷伦E8267D）、低温恒温器（牛津CF935）、532纳米激光器、放大器、开关及数字化板卡。材料为含特定掺杂剂和同位素的钻石样品。 实验流程与操作步骤：
4. 实验流程与操作步骤：通过三脉冲反转恢复序列测量T1，采用带光学自旋极化的两脉冲Hahn回波序列测量T2。改变磁场取向并将温度控制在5K至更高范围。
5：数据分析方法：
采用Arrhenius图谱和Orbach过程速率方程进行数据拟合，对偶极相互作用和自旋弛豫模型进行数值模拟。
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获取完整内容-
Electron Spin Resonance System
Elexsys 580
Bruker
Used for pulsed electron spin resonance measurements to study spin relaxation and coherence times.
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Dielectric Resonator
ER-4118X-MD5
Bruker
Cylindrical resonator for ESR experiments, providing a high-quality factor for microwave excitation.
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Vector Microwave Source
E8267D
Agilent
Generates microwave signals for ESR excitation and detection.
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Cryostat
CF935
Oxford
Helium-flow cryostat for temperature-controlled experiments from 5 K to higher temperatures.
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Digitizing Board
SpecJet
Bruker
Fast digitizing board for reading in-phase and quadrature signals from the mixer in ESR detection.
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PulseBlaster Board
ESR-PRO
Bruker
Controls triggering and pulse sequences for ESR experiments.
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Laser
Optical excitation source at 532 nm for spin polarization in ESR measurements.
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Amplifier
AR 20S4G11
AR
Solid-state amplifier for boosting microwave power in the excitation channel.
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Switch
HMC547
Hittite
Fast microwave switch for redirecting signals in the ESR setup to protect amplifiers and for detection.
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Amplifier
LNF-LNC4_16B
Low Noise Factory
Cryogenic low-noise amplifier for amplifying reflected microwave signals in ESR detection.
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