基于金刚石NV色心的免微波磁平衡直流测量应用

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作者 张少春 赵博文 +3 位作者 刘雅琪 赵冀红 童晓枫 周梦良 《微纳电子技术》 2025年第3期142-150,共9页

随着特高压技术的发展,电力系统对电流互感器的安全性和可靠性提出了更高的要求。近年来,基于量子精密测量技术的金刚石氮-空位(NV)色心电流互感器凭借其高精度、高灵敏度的特点,得到了广泛的研究与应用。提出了一种基于金刚石NV色心的... 随着特高压技术的发展,电力系统对电流互感器的安全性和可靠性提出了更高的要求。近年来,基于量子精密测量技术的金刚石氮-空位(NV)色心电流互感器凭借其高精度、高灵敏度的特点,得到了广泛的研究与应用。提出了一种基于金刚石NV色心的磁平衡直流电流测量方案,利用平衡线圈产生的磁场平衡待测电流激发的磁场,并采用调制线圈跟踪平衡点的变化,通过校准后实现电流测量功能。进行了500、1000和5000 A的精度测试,所设计的直流电流测量精度突破了0.2%,对于应用推广具有重要意义。 展开更多

关键词 金刚石 氮-空位(nv)色心 磁平衡 量子精密测量 互感器

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基于金刚石氮-空位色心的新型钢筋检测方法

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作者 余志武 伍军 +3 位作者 柏秋丽 赵博文 张少春 周梦良 《微纳电子技术》 CAS 2024年第9期133-141,共9页

针对传统混凝土钢筋探测仪检测深度大多在100 mm以下且误差较大的问题,基于量子精密测量中金刚石氮-空位(NV)色心体系搭建了新型钢筋检测实验平台。金刚石NV色心因其优异的自旋性质和光学特性,对磁场有极高的分辨率。使用532 nm波长激... 针对传统混凝土钢筋探测仪检测深度大多在100 mm以下且误差较大的问题,基于量子精密测量中金刚石氮-空位(NV)色心体系搭建了新型钢筋检测实验平台。金刚石NV色心因其优异的自旋性质和光学特性,对磁场有极高的分辨率。使用532 nm波长激光和微波对金刚石进行激光激发及微波调控,金刚石中的NV色心探测被测磁场,通过扫描光探测磁共振谱(ODMR)得到反射的微波功率,从而计算钢筋的尺寸及位置信息。结果表明自制的微波天线在2.87 GHz谐振频率下的回波损耗(S11)为-9.297 dB,在150 mm深度完成混凝土中钢筋位置、个数和直径的检测,钢筋位置平均误差≤4.3 mm,钢筋直径误差≤2.7 mm。 展开更多

关键词 氮-空位(nv)色心 钢筋 微波反射 光探测磁共振(ODMR)

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近红外光调制下金刚石NV色心自旋动力学与电荷态转化研究

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作者 翟云鹏 钱鹏 +2 位作者 胡钧 马钰 张恒 《合肥工业大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2024年第3期422-427,共6页

对金刚石氮-空位(nitrogen-vacancy,NV)色心电子自旋态进行光学操控的过程中,近红外光是一种重要手段,对色心自旋态和电荷态布居能产生显著影响,定量研究近红外光对NV色心自旋动力学的作用具有重要意义。文章用实验测量室温下532 nm激... 对金刚石氮-空位(nitrogen-vacancy,NV)色心电子自旋态进行光学操控的过程中,近红外光是一种重要手段,对色心自旋态和电荷态布居能产生显著影响,定量研究近红外光对NV色心自旋动力学的作用具有重要意义。文章用实验测量室温下532 nm激光连续激发单个NV色心产生的荧光时间曲线,并建立七能级模型进行数值模拟,得到各自旋能级间跃迁速率;在此基础上用1040 nm激光对色心荧光时间曲线进行调制,实验数据与数值模拟结果相吻合。研究结果表明,近红外光对金刚石NV色心自旋态的影响主要体现在对电荷态转化速率的提高上,使用功率为40 mW的1040 nm激光和532 nm激光一起照射,可以将电离速率和复合速率分别提升约15倍和30倍。 展开更多

关键词 金刚石氮-空位(nv)色心 自旋动力学 电荷态 近红外激光 数值模拟

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采用磁屏蔽环结构的金刚石NV色心全光直流互感器系统 被引量：1

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作者 王鑫 赵龙 +5 位作者 仇茹嘉 宋东波 田腾 耿佳琪 赵博文 苏帅 《微纳电子技术》 CAS 2024年第5期93-101,共9页

针对目前电力系统对电流互感器的精度与灵敏度提出的更高要求,提出了一种基于金刚石氮-空位(NV)色心的全光直流互感器的系统方案,系统包括光源模块、激光反馈模块、激光分束模块、一次传感探头模块、激光分频模块、光电转换模块以及信... 针对目前电力系统对电流互感器的精度与灵敏度提出的更高要求,提出了一种基于金刚石氮-空位(NV)色心的全光直流互感器的系统方案,系统包括光源模块、激光反馈模块、激光分束模块、一次传感探头模块、激光分频模块、光电转换模块以及信号采集和数据处理模块。对系统中的磁屏蔽环进行了结构的设计与仿真,并对仿真结果进行了实验验证。最后搭建了单通道实验验证系统,系统实测结果表明,设计的全光直流互感器在5 000 A大电流下无磁屏蔽时可以达到0.35%的测量精度,加入磁屏蔽环后测量精度提升到了0.06%,从而为基于金刚石NV色心的全光直流互感器的研制提供了参考。 展开更多

关键词 金刚石 氮-空位(nv)色心 直流互感器 量子精密测量 磁屏蔽环

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DLC膜对金刚石纳米柱NV色心发光收集强度的影响

5

作者 李文斌 谭心 +2 位作者 潘超 贺占清 杨桥 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期793-801,共9页

金刚石氮空位(NV)色心发光收集强度的提高是实现单光子源技术的关键。本工作将锥状的类金刚石(DLC)梯度减反膜引入纳米柱色心单光子源中,旨在从色心的自发辐射速率与光子收集效率两方面提高NV色心的发光收集强度。采用时域有限差分(FDTD... 金刚石氮空位(NV)色心发光收集强度的提高是实现单光子源技术的关键。本工作将锥状的类金刚石(DLC)梯度减反膜引入纳米柱色心单光子源中,旨在从色心的自发辐射速率与光子收集效率两方面提高NV色心的发光收集强度。采用时域有限差分(FDTD)法对带有DLC膜的金刚石纳米柱复合结构进行了光学仿真,探究了不同结构参数的DLC薄膜对金刚石纳米柱NV色心光子收集强度、出射效率及自发辐射速率的影响,并且通过优化得到了最大收集强度下的结构参数。仿真结果表明,引入DLC膜能够使金刚石纳米柱中NV色心获得更高的光子出射效率(≥1%),并且能够改变纳米柱内部电场分布,使色心自发辐射速率增加16.8%,最终使光子的总收集强度增加15.5%。 展开更多

关键词 量子光学 收集强度 时域有限差分 金刚石纳米柱nv色心 类金刚石梯度减反膜 自发辐射速率

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基于金刚石NV色心的电流传感技术及其标准化研究初探 被引量：1

6

作者 岑炜 白静芬 +3 位作者 孟静 李琪林 吕英杰 段永贤 《计量学报》 CSCD 北大核心 2024年第10期1462-1469,共8页

为推进量子化电流传感技术的落地应用,探讨了基于金刚石NV色心的电流传感技术,初步研究了其标准化技术。首先,介绍了金刚石NV色心的结构和物理特性,分析了基于金刚石NV色心的光学特性及自旋量子相干性的电流传感测量原理,研究了磁噪声... 为推进量子化电流传感技术的落地应用,探讨了基于金刚石NV色心的电流传感技术,初步研究了其标准化技术。首先,介绍了金刚石NV色心的结构和物理特性,分析了基于金刚石NV色心的光学特性及自旋量子相干性的电流传感测量原理,研究了磁噪声抑制、磁测量灵敏度提升和测量芯片小型化等实用化技术;然后,分析了基于金刚石NV色心的电流传感测量技术的技术优势和标准化需求,提出了标准体系建设建议,为基于金刚石NV色心的电流传感技术研究、设备研制及传感测量系统落地应用提供技术支撑。 展开更多

关键词 电学计量 电流传感技术 金刚石nv色心 量子化测量 标准化

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基于无微波金刚石NV色心测磁技术的电流测量应用 被引量：1

7

作者 宋东波 仇茹嘉 +5 位作者 王鑫 赵龙 耿佳琪 田腾 刘雅琪 刘鑫 《微纳电子技术》 CAS 2024年第2期153-161,共9页

为了在特高压(UHV)环境下使用氮-空位(NV)色心量子测量技术,研究了金刚石主轴与磁场夹角对相应曲线及电流测量精度的影响。构建金刚石氮-空位七能级超精细结构模型,根据仿真结果得到不同磁场方向下最高灵敏度范围和最佳测量范围,从而确... 为了在特高压(UHV)环境下使用氮-空位(NV)色心量子测量技术,研究了金刚石主轴与磁场夹角对相应曲线及电流测量精度的影响。构建金刚石氮-空位七能级超精细结构模型,根据仿真结果得到不同磁场方向下最高灵敏度范围和最佳测量范围,从而确定探头的最佳放置角度。基于无微波金刚石氮-空位技术搭建了直流大电流测量实验平台,测试了100~5000A范围内荧光电压对电流的响应曲线。实验结果表明,该平台对5000A直流电流测量误差在0.25%以内。作为无源器件,无微波金刚石氮-空位色心测磁传感器全光纤信号传输具备良好耐压性能,同时可在室温下工作,并具有结构紧凑、灵敏度高、抗电磁干扰能力强等优势,适用于特高压环境下的直流电流测量,为传统电力行业检测提供了新的检测方法。 展开更多

关键词 金刚石 氮-空位色心 测磁传感器 无微波 特高压(UHV)环境 量子精密测量 电力行业检测

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金刚石纳米线氮空位色心的表面与尺寸效应

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作者 胡伟 刘小峰 +1 位作者 李震宇 杨金龙 《高等学校化学学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2021年第7期2178-2186,共9页

使用大规模自旋极化密度泛函理论计算研究了表面修饰和尺寸对金刚石纳米线(DNs)中氮空位(NV)色心的几何结构、电子结构、磁性和稳定性的影响.理论上设计了几种不同的DNs,这些DNs具有不同的表面修饰(干净、氢化和氟化),并且直径达数百个... 使用大规模自旋极化密度泛函理论计算研究了表面修饰和尺寸对金刚石纳米线(DNs)中氮空位(NV)色心的几何结构、电子结构、磁性和稳定性的影响.理论上设计了几种不同的DNs,这些DNs具有不同的表面修饰(干净、氢化和氟化),并且直径达数百个原子.实验结果证明,中性(NV^(0))和带1个负电荷(NV^(−))的NV色心的电子结构不受半导体表面修饰和DNs直径大小的影响,但NV色心的稳定性对这两个因素具有不同的响应.此外,研究中还发现,由于DNs中存在圆柱形表面电偶极子层,对DNs中掺杂的NV^(−)色心的稳定性,表面改性诱导了不依赖尺寸的长程效应.特别地,对于n型氟化金刚石表面,掺杂在DN中的NV^(−)色心可以稳定存在,而对于p型氢化表面,NV^(0)则相对更稳定.因此,表面修饰为控制金刚石纳米线中的NV色心的电子结构和稳定性提供了一种精确有效的调控方法. 展开更多

关键词 氮空位色心 表面与尺寸效应 密度泛函理论

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金刚石氮-空位色心连续式温度测量灵敏度分析 被引量：3

9

作者 邢力 冯晓娟 张金涛 《计量学报》 CSCD 北大核心 2023年第5期707-713,共7页

金刚石氮-空位(nitrogen-vacancy,NV-)色心系综在温度测量原理上具有超高灵敏、微纳米级空间分辨率的特点,该方法利用色心最外层2个未成对电子自旋相互作用产生的零场分裂能实现温度测量,通常采用灵敏度分析方法来衡量其温度敏感信号的... 金刚石氮-空位(nitrogen-vacancy,NV-)色心系综在温度测量原理上具有超高灵敏、微纳米级空间分辨率的特点,该方法利用色心最外层2个未成对电子自旋相互作用产生的零场分裂能实现温度测量,通常采用灵敏度分析方法来衡量其温度敏感信号的信噪比。为有效提高灵敏度,推导了无外加磁场时连续式温度测量灵敏度的理论模型,分析了影响信噪比的主要因素;优化了微波天线直径、激光和微波功率对光探测磁共振(optically detected magnetic resonance,ODMR)谱线线宽和荧光对比度的影响。在303~318 K范围内标定了零场分裂能D与温度T的关系,得到系统所用高浓度色心样品的d D/d T为-73.42 kHz/K,标定结果的相对标准偏差为5.3%。最终对不同温度的灵敏度进行测量,低频段平均灵敏度达到0.50 K/Hz 1/2(<10 Hz)的水平。 展开更多

关键词 计量学 金刚石氮-空位色心系综 零场分裂能 温度测量 光探测磁共振 灵敏度

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金刚石氮空位中心的研究进展及应用 被引量：9

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作者 张欢 马宗敏 +6 位作者 谢艳娜 王芳 石云波 唐军 薛晨阳 刘俊 李艳君 《微纳电子技术》 北大核心 2014年第12期765-769,775,共6页

综述了金刚石中氮空位(NV)中心的研究进展及应用。金刚石中NV中心是由一个氮原子取代金刚石中的一个碳原子,然后捕获周围的一个空穴形成的,是一种独特的荧光光散射吸收光谱晶格缺陷。首先介绍了金刚石晶体中NV中心的晶体结构以及光学和... 综述了金刚石中氮空位(NV)中心的研究进展及应用。金刚石中NV中心是由一个氮原子取代金刚石中的一个碳原子,然后捕获周围的一个空穴形成的,是一种独特的荧光光散射吸收光谱晶格缺陷。首先介绍了金刚石晶体中NV中心的晶体结构以及光学和电学等基本性质。系统综述了金刚石中NV中心的国内外研究现状,包括在物理和生物等领域的重要应用。分析了其在磁场测量、温度测量、角速率测量的超高灵敏度优势,生物标记应用上的稳定性优势以及其他方面的独特的应用前景。指出了金刚石NV中心存在的可扩展性需提高和物理机制需继续研讨等问题,并且展望了金刚石NV中心未来的发展趋势。 展开更多

关键词 氮空位(nv)中心 金刚石 弱磁探测 纳米传感 量子操控

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基于金刚石氮空位色心的矢量磁强计

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作者 王军旗 柴笑晗 +3 位作者 牛刘敏 郭卫军 秦丽 马宗敏 《微纳电子技术》 CAS 北大核心 2021年第8期700-707,共8页

金刚石氮空位(NV)色心作为高灵敏度的磁强计被广泛应用于各种领域。针对矢量磁场探测问题,在理论上建立了NV色心矢量磁场探测的物理模型,并通过仿真得到了磁场与NV色心晶向的定量关系;实验中,自主搭建了共聚焦光路测量系统,通过测量光... 金刚石氮空位(NV)色心作为高灵敏度的磁强计被广泛应用于各种领域。针对矢量磁场探测问题,在理论上建立了NV色心矢量磁场探测的物理模型,并通过仿真得到了磁场与NV色心晶向的定量关系;实验中,自主搭建了共聚焦光路测量系统,通过测量光探测磁共振(ODMR)及Rabi振荡光谱信号,得到了不同磁场角度下的信号,实验结果与理论仿真相符。磁场可检测带宽为0~10 kHz,更高的带宽可通过脉冲调控实现。磁场的角度分辨率为5°,当角度偏转5°,荧光光谱电子自旋共振(ESR)信号以及Rabi振荡信号发生明显变化,且通过噪声谱得到三轴磁场的最小可检测灵敏度为4.3nT√Hz。通过理论和实验验证了不同的矢量磁场会对NV色心产生不同的变化,表明其矢量磁强计的可行性。研究结果为以后NV色心磁强计的发展提供了技术支持。 展开更多

关键词 磁强计 氮空位(nv)色心 光探测磁共振(ODMR) 量子调控 矢量磁场探测

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面向微集成的金刚石NV色心与微波天线的一体化 被引量：2

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作者 袁华 马宗敏 +2 位作者 郑斗斗 王雪敏 柴笑晗 《微纳电子技术》 CAS 北大核心 2022年第2期151-155,168,共6页

针对金刚石氮空位(NV)色心量子传感器中微波天线体积大、无法与金刚石紧密接触造成天线与金刚石位置不固定、引起传感器灵敏度低的问题,设计了一种将微波天线集成到金刚石NV色心的一体化方法。采用导电性更强的金薄膜作为天线材料,通过... 针对金刚石氮空位(NV)色心量子传感器中微波天线体积大、无法与金刚石紧密接触造成天线与金刚石位置不固定、引起传感器灵敏度低的问题,设计了一种将微波天线集成到金刚石NV色心的一体化方法。采用导电性更强的金薄膜作为天线材料,通过高频结构模拟器(HFSS)仿真软件确定天线尺寸。利用微纳加工工艺和磁控溅射技术在金刚石NV色心表面制作了微波天线,实现了金刚石一体化微波天线。对金刚石一体化微波天线的仿真与实验数据进行对比分析。与传统微波天线相比,设计的天线体积缩小约50%,激发荧光效率和磁场灵敏度分别提升了约20倍和约10 nT/Hz^(1/2)。该方法结合3D打印技术可有望大幅缩小金刚石NV色心量子传感器的体积,对量子器件的微集成化发展具有重要意义。 展开更多

关键词 量子传感器 微波天线 氮空位(nv)色心 微纳加工工艺 微集成

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基于金刚石氮–空位色心的微波磁场成像技术的可靠性研究

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作者 唐雨桐 叶安 +2 位作者 付鼎元 李晓林 张超 《航天器环境工程》 CSCD 北大核心 2023年第6期682-691,共10页

相对于单片微波集成电路(MMIC)芯片的设计与制造工艺发展,芯片的测试与失效分析研究进展缓慢。文章首先调研了基于金刚石氮–空位(NV)色心的高空间分辨率微波磁成像应用及通过磁成像技术反演电流分布的技术进展;继而进行了基于NV色心系... 相对于单片微波集成电路(MMIC)芯片的设计与制造工艺发展,芯片的测试与失效分析研究进展缓慢。文章首先调研了基于金刚石氮–空位(NV)色心的高空间分辨率微波磁成像应用及通过磁成像技术反演电流分布的技术进展;继而进行了基于NV色心系综微波磁场成像技术的MMIC热态可靠性研究。结果表明:利用基于金刚石NV色心的微波磁场成像技术,对毫米波微波芯片表面的二维矢量场进行高空间分辨率、高灵敏度的快速成像与重构,可以采集芯片在正常和非正常工作状态下的磁场成像信息;进一步对微波芯片内部的信息进行反演重建,可以实现芯片内部故障点的精确定位诊断和潜在故障点排除。所做研究有望为芯片设计、生产、测试提供可靠性诊断。 展开更多

关键词 单片微波集成电路 失效模式分析 磁成像 氮-空位色心 芯片热态可靠性

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Ib型金刚石NV色心系综的制备及磁检测

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作者 林朝东 王芳 +2 位作者 张少文 王生毅 高健 《微纳电子技术》 北大核心 2018年第1期45-50,共6页

弱磁探测在材料科学、基础物理和磁强计等众多领域都具有重要的研究意义。由于金刚石氮空位（NV）色心的弱磁探测兼具高灵敏度与高空间分辨的优点,因此对利用Ib型金刚石NV色心系综进行磁检测的技术进行了研究。通过电子辐照并高温真空... 弱磁探测在材料科学、基础物理和磁强计等众多领域都具有重要的研究意义。由于金刚石氮空位（NV）色心的弱磁探测兼具高灵敏度与高空间分辨的优点,因此对利用Ib型金刚石NV色心系综进行磁检测的技术进行了研究。通过电子辐照并高温真空退火的方法制备了Ib型金刚石NV色心系综,并对其光致发光光谱进行了测试与分析;利用自主搭建的共聚焦系统成功检测了在不同微波功率作用下的NV色心系综电子自旋共振谱;测试并分析了常温常压中不同磁场条件下的NV色心系综电子自旋共振谱。结果表明,金刚石〈100〉晶轴方向的磁场使得NV色心系综基态的ms=＋1态与ms=-1态的共振峰产生4.053 MHz/Gs的能级分裂,利用此金刚石NV色心系综可实现4.98μT的弱磁检测。 展开更多

关键词 nv色心 电子辐照 电子自旋共振 弱磁检测 Ib型金刚石

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金刚石NV色心磁力计极限灵敏度优化方法 被引量：8

15

作者 赵锐 赵彬彬 +3 位作者 王磊 郭浩 唐军 刘俊 《微纳电子技术》 北大核心 2018年第9期683-687,699,共6页

光探测磁共振（ODMR）信号作为氮空位（NV）色心磁力计进行磁检测的主要手段,其主要受到微波功率强度和激光功率强度的影响。对金刚石NV色心磁力计展开研究,根据其检测原理,探究其极限灵敏度优化方法。搭建了ODMR信号的检测系统,对ODMR... 光探测磁共振（ODMR）信号作为氮空位（NV）色心磁力计进行磁检测的主要手段,其主要受到微波功率强度和激光功率强度的影响。对金刚石NV色心磁力计展开研究,根据其检测原理,探究其极限灵敏度优化方法。搭建了ODMR信号的检测系统,对ODMR信号的激发功率进行了探究。实验结果表明在该实验系统下,微波功率约为60 mW、激光功率约为10 mW是最优的ODMR信号激发功率,可以使磁力计灵敏度达到最优,得到其理论值为17.80 nT/Hz^1/2。为金刚石NV色心磁力计灵敏度的进一步提高提供了改进方法。 展开更多

关键词 金刚石氮空位(nv)色心 光探测磁共振(ODMR)信号 微波 激光 极限灵敏度 磁力计

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基于局域表面等离激元Ag/金刚石纳米结构增强NV色心的荧光

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作者 谭心 郭慧文 +1 位作者 杨桥 贺占清 《微纳电子技术》 CAS 北大核心 2023年第5期698-705,共8页

在纳米光子学中,提高量子点的荧光强度是一个需要迫切解决的难题,现如今金属纳米材料是一种很有前途的荧光增强材料。通过Ag纳米结构的局域表面等离激元效应提高金刚石氮空位(NV)色心的荧光强度,制备了不同的Ag纳米结构(Ag纳米柱阵列和A... 在纳米光子学中,提高量子点的荧光强度是一个需要迫切解决的难题,现如今金属纳米材料是一种很有前途的荧光增强材料。通过Ag纳米结构的局域表面等离激元效应提高金刚石氮空位(NV)色心的荧光强度,制备了不同的Ag纳米结构(Ag纳米柱阵列和Ag纳米层),探究其对NV色心的荧光增强效果。结果表明,Ag纳米柱阵列结构的加入可将金刚石NV色心的荧光强度增强2.30倍,Ag纳米层结构的加入可将其增强1.54倍。并且,采用时域有限差分(FDTD)法分析激发和发射两个过程发现,金刚石NV色心的荧光强度随着Ag纳米结构的加入显著提高,由此验证了实验中Ag纳米结构对金刚石NV色心荧光增强的效果。此研究结果为后续进行量子点光致发光器件的设计提供了一定的参考。 展开更多

关键词 局域表面等离激元 Ag纳米结构 时域有限差分法 氮空位(nv)色心 荧光增强

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一种基于金刚石NV色心系综的磁力计 被引量：4

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作者 赵彬彬 郭浩 +2 位作者 赵锐 唐军 刘俊 《微纳电子技术》 北大核心 2019年第3期218-223,共6页

金刚石氮空位(NV)色心系综磁力计的灵敏度受激光激发效率的影响很大。对此通过增加激光与金刚石的接触面积来提高NV色心的激发效率,搭建了共聚焦磁检测系统。建立了NV色心的原子模型,根据其磁检测的原理,可通过光探测磁共振(ODMR)技术... 金刚石氮空位(NV)色心系综磁力计的灵敏度受激光激发效率的影响很大。对此通过增加激光与金刚石的接触面积来提高NV色心的激发效率,搭建了共聚焦磁检测系统。建立了NV色心的原子模型,根据其磁检测的原理,可通过光探测磁共振(ODMR)技术来检测外部磁场。沿着金刚石[111]晶向施加静磁场,四个共振峰所对应的微波频率与磁场强度呈现线性关系。因此,可通过检测共振峰的漂移来解算出外部磁场强度。在激光功率50 mW、微波功率23 dBm时,计算得出室温下该磁力计的极限灵敏度达到0.3 nT/Hz1/2,实验测得系统的磁噪声灵敏度为0.2 nT/Hz1/2。通过提高金刚石NV色心激发效率可以进一步提高金刚石磁力计的灵敏度。 展开更多

关键词 磁力计 金刚石系综 氮空位色心 光探测磁共振(ODMR) 极限灵敏度

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金刚石NV色心在钢丝绳缺陷检测中的应用 被引量：1

18

作者 沈忆华 雷金辉 +3 位作者 张云伟 周梦良 罗大程 赵博文 《微纳电子技术》 CAS 北大核心 2023年第6期957-964,共8页

氮-空位(NV)色心是金刚石中的一种晶格缺陷,由于其具有优异的自旋性质和光学性质,在量子精密测量领域受到广泛关注。利用金刚石的高灵敏度和高分辨率磁测量特性,实现灵敏且准确的钢丝绳缺陷检测。在磁场测量方面,该技术使用光学探测磁... 氮-空位(NV)色心是金刚石中的一种晶格缺陷,由于其具有优异的自旋性质和光学性质,在量子精密测量领域受到广泛关注。利用金刚石的高灵敏度和高分辨率磁测量特性,实现灵敏且准确的钢丝绳缺陷检测。在磁场测量方面,该技术使用光学探测磁共振法测出NV色心的共振频率,从而计算出外界的磁场强度。在钢丝绳检测方面,以浓度为1.8×10^(17)~3.6×10^(17)的NV色心磁传感器为核心组成探头模块,三块高度集成的现场可编程门阵列(FPGA)板卡组成控制模块,搭建量子精密测量平台,检测钢丝绳断丝缺陷和微弱磨损缺陷。实验结果表明,该系统的磁场测量灵敏度可达6 nT/Hz,空间分辨率为200μm,可以对钢丝绳缺陷进行准确检测,为工业安全提供了新的检测方式。 展开更多

关键词 金刚石 氮-空位(nv)色心 磁场测量 缺陷检测 钢丝绳

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基于金刚石系综NV色心的温度磁传感特性 被引量：1

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作者 柴笑晗 王军旗 +4 位作者 傅月平 牛刘敏 郑斗斗 袁华 马宗敏 《微纳电子技术》 CAS 北大核心 2021年第7期641-645,共5页

基于金刚石系综氮空位(NV)色心量子传感技术,搭建了高精度量子传感温度测量实验平台,探究了金刚石NV色心温度传感特性。通过测试不同温度下的光探测磁共振(ODMR)信号,验证了NV色心的零场劈裂参数(D)会随着温度(T)变化这一结论,即随着温... 基于金刚石系综氮空位(NV)色心量子传感技术,搭建了高精度量子传感温度测量实验平台,探究了金刚石NV色心温度传感特性。通过测试不同温度下的光探测磁共振(ODMR)信号,验证了NV色心的零场劈裂参数(D)会随着温度(T)变化这一结论,即随着温度的升高,ODMR信号整体往左漂移。测得在293~343 K内,D与T呈线性关系,且斜率为-62.4 kHz/K。本实验不仅为高灵敏度和高空间分辨率的纳米尺度温度场测量提供了方法,也对NV色心温度传感器的设计和NV色心量子精密测量提供了技术支持。 展开更多

关键词 金刚石 氮空位(nv)色心 温度传感器 光探测磁共振(ODMR) 温度磁传感

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金刚石NV色心的制备及应用(特邀) 被引量：2

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作者 郝鑫 尹思宇 +3 位作者 张宗达 丁洁 田振男 白振旭 《光电技术应用》 2022年第1期1-9,57,共10页

氮空位(NV)色心是一种具备优良光学性能和自旋特性的金刚石发光缺陷,由于其在超分辨成像技术、量子测量、量子信息等领域的巨大应用前景,近年来吸引了许多科研工作者的关注。目前,人们已经通过多种方法制备浓度和空间位置可控的高品质N... 氮空位(NV)色心是一种具备优良光学性能和自旋特性的金刚石发光缺陷,由于其在超分辨成像技术、量子测量、量子信息等领域的巨大应用前景,近年来吸引了许多科研工作者的关注。目前,人们已经通过多种方法制备浓度和空间位置可控的高品质NV色心,并推动了其在量子传感和量子信息等领域的应用。NV色心的电子自旋哈密顿量与多种物理量有关,因此能够通过读取NV色心的电子自旋态实现量子精密测量;此外,NV色心作为一种电子自旋相干时间长、性能稳定的固态自旋量子体系,可以实现安全高效的量子信息处理。近年来,量子测量的灵敏度随着NV色心制备工艺的进步而快速提升。介绍了NV色心的结构和基本特性,并对其制备和应用进行了总结和展望。 展开更多

关键词 金刚石 nv色心 制备 应用 传感 量子信息

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