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oe1(光电查) - 科学论文

22 条数据
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  • 通过多色激发增强近表面氮空位中心的负电荷

    摘要： 过去几年间，钻石中的氮空位（NV）中心已被证实是量子信息科学到磁传感等多种应用领域极具前景的系统。这依赖于带负电NV中心的独特光学与自旋特性。许多应用需要浅层NV中心——即距离钻石表面仅数纳米的NV中心。近年来学界日益关注不同光照条件（特别是红外激发）下NV中心自旋与电荷动力学的研究，已有实验证明红外激发会显著影响NV中心的发光与电荷态。然而现有实验数据尚未得到完整解释，块体NV与浅层NV光动力学潜在差异更增添了研究复杂性。本研究提出了适用于绿光与红外激发的NV中心自旋-电荷态动力学通用定量模型，通过实验测定相关跃迁速率，构建出能统一解释现有文献所有实验结果（高度非线性区域除外）的综合模型。此外，我们发现了块体NV与浅层NV光动力学的关键差异，并据此显著提升了浅层NV初始化为有效负电荷态的保真度。

    关键词： 氮空位中心、复合、浅层NV色心、体NV色心、光动力学、绿光激发、电离、电荷态、红外激发、金刚石

    更新于2025-09-23 15:23:52

  • 利用金刚石光学磁测法中的氮空位中心测量超导体的下临界磁场

    摘要： 通过金刚石中氮空位色心系综的光学磁测法，可测量超导体的下临界磁场Hc1。该技术具有极小侵入性，能以亚高斯灵敏度和亚微米空间分辨率实现矢量磁场的精确检测?；谡庑┠芰?，我们详细表征了磁通涡旋从样品角部首次穿透的过程。结合对实际长方体样品有效退磁因子的修正计算，这些测量实现了Hc1及相关伦敦穿透深度绝对值λ的精准测定。我们将该方法应用于三种研究充分的超导体：最佳掺杂的Ba(Fe1?xCox)2As2、化学计量的CaKFe4As4以及高温铜氧化物YBa2Cu3O7?δ。所得λ值与其他技术测量结果高度吻合，从而为测量这些重要超导参数增添了又一种非侵入且灵敏的方法。

    关键词： 光学磁测法、氮空位中心、伦敦穿透深度、超导体、下临界场

    更新于2025-09-23 15:22:29

  • 利用粒子束写入技术在单晶金刚石中制备二维荧光中心阵列

    摘要： 采用聚焦重离子微束的粒子束写入技术实现了微米级图案化，从而在单晶金刚石中构建出独特的二维荧光中心分布。通过扫描聚焦氮微束作用于化学气相沉积制备的单晶金刚石靶材，在特定位置生成了氮空位（NV）色心。使用定制共聚焦荧光显微系统成像显示，目标晶体中成功形成了与束流分辨率相当的预期NV色心空间分布。为验证固态靶材内部的信息加密能力，研究者在金刚石衬底上成功制备了二维矩阵条形码测试图案。

    关键词： 钻石、粒子束写入、二维、化学气相沉积、氮空位中心、共聚焦荧光显微镜

    更新于2025-09-23 15:21:21

  • 通过氧化铁纳米颗粒标记的纳米金刚石中氮空位中心实现的纳米级磁成像

    摘要： 含氮空位中心（NV）的纳米金刚石因其光稳定性和生物相容性，在生物传感、生物成像、药物递送及荧光成像生物标记领域具有重要作用。通过读取NV未配对电子自旋的光学信号，钻石磁测技术已应用于活细胞及磁性标记细胞的成像。该技术主要基于宽场荧光显微镜（配备微波激发）中使用高浓度NV中心的大块金刚石。以衍射极限分辨率实现磁性标记细胞荧光图谱与磁场图谱的关联已成为可能。目前纳米金刚石尚未用于纳米尺度下复杂生物系统内磁场的成像。本研究证实了纳米金刚石在关联磁性标记细胞荧光图谱与磁成像图谱方面的适用性：采用单分子定位显微镜，展示了固定细胞（结合氧化铁磁性纳米颗粒）表面纳米金刚石标记物的17纳米分辨率纳米级光学图像；通过结合磁性纳米颗粒的纳米金刚石内NV中心，以20纳米分辨率实现了超分辨成像，呈现了空间定位于单个细胞的磁化纳米颗粒纳米级磁场图谱。该方法为结合纳米金刚石与氧化铁磁性纳米颗粒的生物样本光学磁成像超分辨提供了新平台。

    关键词： 自旋检测、超分辨率、氮空位中心、光学磁成像、纳米金刚石

    更新于2025-09-23 15:21:01

  • 与金刚石中氮空位色心弱耦合的单个核自旋的强极化

    摘要： 我们通过实验展示了与金刚石中氮空位（NV）中心弱相互作用的13C核自旋具有高度偏振特性。通过结合相干微波激励脉冲与光学照射，我们实现了可控弛豫，在室温下使与NV中心具有约600 kHz超精细相互作用强度的远程13C核自旋获得了极性可调、偏振度高于85%的快速核偏振。借助数值模拟表明，各向异性超精细张量分量天然提供了调控自旋混合参数的途径，通过外磁场精确调节核量子化轴即可实现高效核偏振。我们进一步讨论了自旋动力学过程及该方法对NV中心电子自旋周围各类目标13C核自旋的广泛适用性。所提出的控制方法为利用固体中的核自旋资源实现高保真自旋寄存器初始化和量子计量等应用，展示了一条高效且通用的技术路径。

    关键词： 氮空位（NV）、氮空位中心、自旋初始化、超精细相互作用、自旋极化

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 基于法拉第笼斜角蚀刻技术的全金刚石扫描探针开发

    摘要： 我们提出了一种利用法拉第笼斜角蚀刻（FCAE）技术制备原子力显微镜（AFM）用单晶金刚石扫描探针的新方法。传统的基于氧气的感应耦合等离子体（ICP）干法蚀刻工艺在实现金刚石微结构时存在几何形状限制，因此制备独立式微纳结构具有挑战性。这对多个应用领域（例如基于氮空位（NV）中心、能够测量纳米尺度磁场的扫描磁测探针）是主要缺陷。将平面设计与FCAE及先进的电子束光刻（EBL）技术相结合，相比现有的微光机金刚石器件制备技术，可降低工艺复杂度和成本。本文直接对比了两种方法，并展示了用于扫描探针应用的首批平面-FCAE-原型概念验证样品。

    关键词： 法拉第笼斜角蚀刻、扫描磁测技术、原子力显微镜、金刚石扫描探针、氮空位中心

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 控制纳米金刚石中氮空位中心的荧光特性

    摘要： 控制纳米金刚石中氮空位中心的荧光特性是其应用于医学和传感器领域的重要因素。然而，目前深入解析这些特性潜在影响因素的研究报道较少，且仅聚焦于少数几个因素。本研究针对该问题，系统考察了电子辐照注量与表面终止条件对纳米金刚石中NV色心荧光特性的影响规律。结果表明：缺陷中心相互作用（特别是不同氮缺陷与辐射诱导晶格缺陷）以及表面官能团等工艺参数，对NV色心的荧光强度、荧光寿命及电荷态比例具有显著调控作用。通过时间相关单光子计数技术，我们建立了快速宏观监测纳米金刚石样品荧光特性的方法。研究发现，通过调控辐射处理工艺、退火处理及表面终止方式，可实现NV色心荧光特性的定向调控甚至精确调谐。

    关键词： 荧光寿命、电荷态比、纳米金刚石、表面终止、氮空位中心、荧光特性、电子辐照

    更新于2025-09-22 13:52:01

  • 利用金刚石氮-空位磁测法观测到金属导线中电流密度的表观离域现象

    摘要： 我们报道了对绝缘金刚石衬底上金属微丝中连续电流产生的磁场进行的定量分析。通过氮空位（NV）色心层（该色心层经人工设计位于金刚石表面附近）进行光学检测磁共振光谱测量，获取塞曼位移数据从而绘制矢量磁场的空间分布图。研究发现面内磁场（即平行于金刚石表面的磁?。┫灾跤谠げ庵担嫱獯懦∫渤氏忠斐５髦葡窒?。当假设电流完全局限在金属导体内（与电流密度分布细节无关）时，实测磁场与安培环路定律及磁高斯定律均不相容——该结果在多个金刚石样品中复现，其中对安培定律的测量偏差高达94(6)%（即15倍标准差违背）。为解释这一磁异常现象，我们提出广义描述模型：允许电流同时在NV传感层上方（包括金属微丝内部）和下方（即金刚石内部）流动?；诟盟ǖ滥Ｐ偷谋劝?萨伐尔定律反演，可唯一确定两种电流密度的解，该解完全吻合实验数据、符合经典电动力学定律，且其NV测量总电流值与电学测量电流高度一致。但该模型同时得出惊人结论：在某些情况下多数电流似乎流经金刚石衬底而非金属微丝，并沿微丝横向在金刚石中扩散数微米距离。邻近测试微丝间未观测到电导通现象，排除了常规导电效应。即便在金属微丝与金刚石间插入绝缘层或将金属微丝替换为石墨烯带，电流向金刚石的表观离域化现象依然存在。虽然讨论了测量误差、数据分析问题或电流诱导磁化效应的可能性，但这些解释均不如上述模型合理。理解和消除这一异常现象，对未来将NV磁测技术应用于电荷输运研究至关重要。

    关键词： 金刚石磁测法、氮空位中心、毕奥-萨伐尔定律、安培定律、磁场成像、电流密度

    更新于2025-09-23 16:58:33

  • 量子参考信标引导的复杂介质中超分辨率光学聚焦

    摘要： 光学散射通常被视为显微镜成像的困扰因素，它会限制成像深度和空间分辨率。波前整形技术能实现前所未有的成像深度，但在复杂介质中实现超分辨仍具挑战。我们采用由具有自旋依赖荧光的固态量子发射体构成的量子参考信标（QRB），为波前整形提供亚波长导星反馈以实现超分辨光学聚焦。通过金刚石纳米晶体中的氮空位色心实现了QRB引导成像，该技术能达成低于186纳米（不足半波长）的亚衍射光学聚焦。QRB辅助的波前整形技术可应用于多种场景，包括深层组织量子增强传感，以及用于量子信息处理的磁耦合自旋系综单光子激发等应用领域。

    关键词： 复合介质、氮空位中心、量子成像、超分辨率、量子参考信标、光学聚焦、波前整形

    更新于2025-09-23 18:44:51

  • [2019年IEEE光子学与电磁学研究秋季研讨会（PIERS-Fall）- 中国厦门（2019.12.17-2019.12.20）] 2019光子学与电磁学研究秋季研讨会（PIERS-Fall）- 具有宽带偏振转换与电磁辐射特性的超薄自馈电超表面

    摘要： 提出了一种仅利用微波等离子体辅助化学气相沉积（CVD）方法控制金刚石晶体表面附近带负电的氮空位（NV?）荧光中心二维分布的模型。该方法采用同位素富集的甲烷（12CH4）、氢气（H2）和氮气（N2）混合气体，通过微波等离子体辅助CVD在同质外延生长的图案化金刚石（001）衬底上制备CVD金刚石层。当利用共聚焦显微镜光致发光成像技术对表面进行观测时，发现金刚石表面人工形成了精细沟槽，且NV?中心选择性地分布于这些沟槽中。结果表明，通过微波等离子体辅助CVD可有效形成尺寸与密度可控的NV?中心，该技术在金刚石量子传感器制备领域具有应用潜力。

    关键词： 掺杂、氮空位中心、同质外延、沟槽结构、金刚石、微波等离子体辅助化学气相沉积

    更新于2025-09-19 17:13:59