固态金刚石氮空位色心光学调控优化

在金刚石氮空位色心的高灵敏传感探测研究中,光学调控是氮空位色心实现高效光学初态制备及信息提取的关键.本文基于高浓度的金刚石氮空位色心系综检测展开,采用脉冲光学探测磁共振技术,系统地研究了激光初态极化时间、信息读取时间与激光功率的关联特性,并进一步研究了激光入射偏振角与传感信息精度的关系.探究了各个激光参数对高浓度金刚石氮空位色心系综[111]轴上光学探测磁共振谱中第一个共振峰的影响,并通过实验结果进行分析,最终选取在光功率密度为45.8 W/cm²下的最优实验参数(300μs的极化时间, 700 ns的读取时间,激光入射角为220°)进行了光学磁探测共振测试,与优化前的实验参数(极化时间为50μs,读取时间为3000 ns,入射角度为250°)相比,典型的磁检测灵敏度由21.6 nT/Hz1/2提升到5.6 nT/Hz1/2.以上研究结果表明我们已经实现光学精密调控的优化测量,这些研究结果也为高浓度氮空位色心系综精密调控实现温度和生物成像、量子计算及量子信息等领域调控传感检测提供了有效参考.     

基于磁集聚效应的系综NV色心磁检测增强

高灵敏色心量子自旋磁检测是弱磁、极弱磁检测及成像应用的关键.本文通过搭建结合磁力线集聚结构(MFC)的系综金刚石氮空位(NV)色心的宽视场磁分布成像系统,对系综金刚石NV色心磁检测增强进行了系统研究.首先基于磁力线集聚效应仿真设计并制造了成对的T型薄片状MFC结构,利用连续波光探测磁共振(ODMR)宽视场磁成像技术对M...     

Single-channel vector magnetic information detection method based on diamond NV color center

A method of detecting the single channel triaxial magnetic field information based on diamond nitrogen-vacancy (NV) color center is introduced. Firstly, the incident angle of the bias magnetic field which can achieve the equal frequency difference optically-detected magnetic resonance (ODMR) spectrum of diamond NV color center is calculated theoretically, and the triaxial magnetic information solution model is also constructed. Secondly, the microwave time-controlled circuit module is designed to generate equal timing and equal frequency difference microwave pulse signals in one channel. Combining with the optical detection magnetic resonance technology, the purpose of sequentially locking and detecting the four formant signals on one side of the diamond NV color center (m_s=-1 state signal) is achieved, and the vector magnetic field information detection is accomplished by combining the triaxial magnetic information solution model. The system can obtain magnetic field detection in a range of 0 mT-0.82 mT. The system's magnetic noise sensitivity is 14.2 nT/Hz^1/2, and the deviation angle errors of magnetic field detection θ_x and θ_y are 1.3^o and 8.2^o respectively.     

二氧化钛亚表面电荷对其表面点缺陷和吸附原子分布的影响

半导体金属氧化物二氧化钛因其稳定、高效、无毒、兼容、低廉等优点受到广泛的关注,本文在低温78 K下利用原子力显微镜探索了二氧化钛亚表面电荷的特性及其对表面点缺陷和吸附原子分布的影响.在原子结构形貌图中亚表面电荷被成像为椭圆形亮丘,且亮丘的高度主要分布在3个不同的区间内,这意味着亚表面电荷位于3个不同的亚表面原子层.在开尔文探针力显微镜成像中,亚表面电荷的电势分布相对低,根据电势成像机理,亚表面电荷为正电荷特性.原子力显微镜的成像图表明,亚表面电荷不仅排斥具有正电荷特性的表面氧空位、吸附氢原子和表面台阶,而且排斥具有负电荷特性的吸附氧原子.实验结果有助于二氧化钛物理特性的研究及其相关产品性能的改进和设计.     

室温超高真空环境原子尺度Au/Si(111)-(7×7)不定域吸附的局域接触势能差测量技术

利用自制超高真空非接触调频开尔文探针力显微镜系统地研究了Au/Si(111)-(7×7)的结构和局域接触势能差.?虽然扫描隧道显微镜已被广泛应用于原子尺度金属吸附半导体表面的研究,?但仅局限在观测金属和半导体表面.?开尔文探针力显微镜允许在原子尺度利用局域接触势能差直接测量各类平整表面不同位置的电荷,?而成为更方便、更...     

超高真空原子尺度Aux/Si(111)-(7×7)表面吸附的电荷分布测量

原子尺度表面吸附Au原子的物理化学性质对研究纳米器件的制备以及表面催化等起着非常重要的作用.利用调频开尔文探针力显微镜研究了室温下Au在Si(111)-(7×7)表面吸附的电荷分布的特性.首先,利用自制超高真空开尔文探针力显微镜成功得到了原子尺度Au在Si(111)-(7×7)不同吸附位的表面形貌与局域接触电势差(LCPD);其次,通过原子间力谱与电势差分析了Au/Si(111)-(7×7)特定原子位置的原子特性,实现了原子识别;并通过结合差分电荷密度计算解释了Au/Si(111)-(7×7)表面间电荷转移与Au的吸附特性.结果显示,Au原子吸附有单原子和团簇形式.其中,Au团簇以6个原子为一组呈六边形结构吸附于Si(111)-(7×7)的层错半单胞内的3个中心原子位;单个Au原子吸附于非层错半单胞的中心顶戴原子位;同时通过电势差测量得知单个Au原子和Au团簇失去电子呈正电特性.表面差分电荷密度结果显示金在吸附过程中发生电荷转移,失去部分电荷,使得吸附原子位置上的功函数局部减少.在短程力、局域接触势能差和差分电荷密度发生变化的距离范围内,获得了理论和实验之间的合理一致性.