Вестник БФУ им. И. Канта

Текущий выпуск

Назад к списку Скачать статью

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.