Влияние имплантации на яркость азотно-вакансионных центров
- Страницы / Pages
- 51-58
Аннотация
Исследованы свойства спиновых состояний в электронном основном состоянии единого азотно-вакансионного центра (NV–) в алмазе, обогащенном 13C. Анализ основан на применении метода, который использует полный набор коммутирующих операторов (CSCO). Каждое состояние характеризуется одним набором значений CSCO. Свойства спиновых состояний изменяются на уровне пересечения уровня (LAC). Это изменение приводит к увеличению скорости спин-решеточной релаксации и изменению спектра ODMR. LAC может возникать во время имплантации и, таким образом, влиять на наблюдаемый выход NV-центров определенного типа. Мы предполагаем, что при каскадных переходах между состояниями некоторых NV-центров, полученных имплантацией, может наблюдаться интенсивный сигнал 13С ЯМР. Важно отметить, что оптическая накачка таких NV-центров может осуществляться в произвольном магнитном поле
Abstract
We investigate the properties of spin states in the electronic ground state of a single nitrogen-vacancy center (NV–) in 13C-enriched diamond. The analysis is based on application of a method that uses a complete set of commuting operators (CSCO). Each state is characterized by a single set of values of CSCO. The properties of the spin states change at the level anti-crossing (LAC). This change leads to an increase in the spin-lattice relaxation rate and to a change in the ODMR spectrum. The LAC can occur during implantation and thus influence the observed yield of NV- centers of a certain type. We assume that during cascade transitions between the states of some NV- centers obtained by implantation, an intense 13C NMR signal can be observed. It is important to note that optical pumping of such NV- centers can be carried out in an arbitrary magnetic field.
Список литературы
1. Neuman P., Kolesov R., Naydenov B. et al. Scalable quantum register based on coupled electron spins in a room temperature solid // Nature Physics. 2010. Vol. 6. 249.
2. Maertz B. J., Wijnheijmer A. P., Fuchs G. D. et al. Vector magnetic field microscopy using nitrogen vacancy centers in diamond. 2009. arXiv:0912.1355v1.
3. Jelezko F., Gaebel T., Popa I. et al. Observation of coherent oscillation in a single electron spin // Physical Review Letters. 2004. Vol. 92. 076401.
4. Unden T., Tomek N., Weggler T. et al. Coherent control of solid state nuclear spin nano-ensembles. 2018. arXiv:1802.02921v1.
5. Auzinsh M., Berzins A., Budker D. et al. Hyperfine level structure in nitrogen-vacancy centers near the ground state level anticrossing. 2018. arXiv:1805.01251v1.
6. Ivanov A. A., Ivanov A. I. Side resonances and metastable exited state of NV center in diamond. 2017. arXiv:1701.04097v1.
7. Ivanov A. A., Ivanov A. I. Diamond side resonances: influence of isotopic substitution of carbon // Task Quarterly. 2017. Vol. 21. 205.
8. Talatay A.A, Ivanov A. I., Halikov A. T. Level anti-crossing in 13C enriched diamond // IEEE Xplore. 2018. Vol. 19 F. 3086. doi:10.1109/PIERS-FALL.2017.8293664.
9. Jarmola A., Bodrog Z., Kehayias P. et al. Optically detected magnetic resonance of nitrogen-vacancy ensembles in 13C enriched diamond. 2016. arXiv:1608.08706v1.
10. Parker A. J., Wang H., Li Y. et al. Decoherence-protected transitions of nitrogen vacancy centers in 99 % 13C-enriched diamond. 2015. arXiv:1506.05484v1.
11. Dirac P. A. M. The principles of quantum mechanics. Oxford, 1958.
12. Pagliero D., Rao K. R. K., Zangara P. R. P. Multi-spin-assisted optical pumping of bulk 13C nuclear spin polarization in diamond // Physical Review B. 2018. Vol. 97. 024422.
13. Wunderlich R., Kohlrautz J., Abel B. et al. Room temperature bulk diamond 13C hyperpolarization. Strong evidence for a complex four spin coupling. 2017. arXiv: 1703.09243v1.