色心
- 高頻率分辨的金剛石氮-空位色心寬頻譜成像技術(shù)*
ancy,NV)色心因其高穩(wěn)定性、高靈敏度、實時監(jiān)測、單點探測以及適用于長時間測量等特性已成為頻譜分析儀備受關(guān)注的選擇.目前,基于NV 色心作為探測器的寬頻譜分析儀能夠在幾十GHz 頻帶內(nèi)進(jìn)行實時頻譜分析,然而其頻率分辨率僅達(dá)到MHz 水平.本文通過搭建結(jié)合連續(xù)外差技術(shù)的量子金剛石微波頻譜成像系統(tǒng),利用磁場梯度對NV 色心諧振頻率進(jìn)行空間編碼,成功獲取了900 MHz—6.0 GHz 范圍內(nèi)完整的頻譜數(shù)據(jù).在可測頻譜范圍內(nèi),系統(tǒng)進(jìn)一步采用連續(xù)外差的方法,同
物理學(xué)報 2024年6期2024-04-02
- 近紅外光調(diào)制下金剛石NV色心自旋動力學(xué)與電荷態(tài)轉(zhuǎn)化研究
ancy,NV)色心因其穩(wěn)定的光學(xué)操控特性和室溫下較長的相干時間,近十年成為量子計算[1-2]和量子精密測量[3-4]等領(lǐng)域的研究熱點。NV色心具有2種電荷狀態(tài)[5]:① 含有6個電子呈現(xiàn)電負(fù)性(NV—);② 含有5個電子呈現(xiàn)電中性(NV0)。由于對第1種的研究更為透徹,通常情況下所說的NV色心指NV—。NV色心的電荷態(tài)布居與轉(zhuǎn)化不僅對基于自旋性質(zhì)的精密測量精度有較大影響,如磁探測靈敏度等,而且其自身在諸多領(lǐng)域有許多重要應(yīng)用,如基于自旋-電荷轉(zhuǎn)化原理的自旋
- 基于金剛石氮-空位色心的微波磁場成像技術(shù)的可靠性研究
ncy, NV）色心的微波磁場成像有顯著優(yōu)勢：1）直接測量微波場幅度，可以實現(xiàn)直接測量，并且測量帶寬大，可從DC 到100 GHz量級，刷新率可達(dá)300 kHz；2）金剛石NV 色心作為一種微波窗口材料，對微波電磁場的影響忽略不計，可以實現(xiàn)非侵入式測量；3）金剛石NV 色心分布間隔在nm 量級，同時金剛石NV 色心片尺寸在cm 量級，足夠?qū)π酒M(jìn)行大范圍的寬場測量；4）金剛石NV 色心可高溫（1000 K 以下）工作，滿足高溫可靠性測試的實驗需求；5）磁場
航天器環(huán)境工程 2023年6期2024-01-08
- 碳化硅色心高壓量子精密測量
ancy，NV）色心的光探測磁共振（optical detected magnetic resonance，ODMR）技術(shù)已被用于壓力誘導(dǎo)磁相變的原位探測[10–13]，靈敏度可以達(dá)到小于10－3μB（μB為波爾磁子）的量級[14]。但是，由于金剛石NV 色心具有4 個取向[10]，并且其零場分裂存在溫度依賴性[15]，ODMR 譜的解析仍具有一定的挑戰(zhàn)性。近年來，碳化硅（SiC）色心因其具有自旋相干時間長、輻射近紅外波段熒光（photoluminesce
高壓物理學(xué)報 2023年6期2023-12-26
- 遼寧本溪變色螢石的礦物學(xué)特征和變色機(jī)理研究
體缺陷導(dǎo)致的空穴色心致色[7-11]，通常與放射性輻照、或過渡金屬元素進(jìn)入晶格導(dǎo)致F 空位的形成等有關(guān)[12]；有機(jī)質(zhì)致色，有機(jī)物有時會以包裹體的形式存在于螢石中[13]。螢石的變色效應(yīng)與膠體鈣色心或2F-色心產(chǎn)生的透射窗有關(guān)[14-15]。大部分螢石品種都具有熒光[16-18]，天然螢石內(nèi)部含有稀土元素（如Eu、Pr、Dy、Ho 等），這些稀土元素受到激發(fā)時，會導(dǎo)致能級間的電子躍遷，從而使其具有多種發(fā)射譜線[14-15,19]。現(xiàn)今由于變色螢石樣品較為稀
中國寶玉石 2023年5期2023-10-27
- 基于金剛石氮-空位色心的溫度測量技術(shù)
ancy,NV)色心電子自旋探測的溫度傳感技術(shù),具備納米尺度空間分辨率和毫開爾文級精度的溫度傳感性能,在芯片熱傳感成像、生物物理研究等領(lǐng)域有潛在的應(yīng)用價值和研究意義[2,3]。在眾多固態(tài)量子材料中,金剛石NV 色心最具代表性。它是金剛石內(nèi)部的一種晶體缺陷,由一個取代了碳原子的氮原子和一個與其相鄰的空位組成,如圖1 所示。該結(jié)構(gòu)容易吸引來一個電子形成負(fù)電性。負(fù)電性NV 色心具有特殊的自旋三能級結(jié)構(gòu),適合進(jìn)行自旋操控和讀取,最為研究者熟知,所以通常討論的NV
宇航計測技術(shù) 2023年3期2023-07-14
- 基于金剛石NV色心的電流傳感器仿真
種基于金剛石NV色心的電流傳感技術(shù),將含有大量NV色心的金剛石晶體作為傳感器探頭,通過測量電流產(chǎn)生的磁場實現(xiàn)對電流的傳感,并對電流強(qiáng)度、NV色心熒光強(qiáng)度與偏共振的關(guān)系進(jìn)行建模仿真,分析傳感器放置距離、激光、微波功率、金剛石NV色心濃度等對傳感器性能的影響,從理論上給出了基于NV色心的設(shè)計與優(yōu)化方案。1 NV色心的磁測量原理NV色心是金剛石中的一種點缺陷,由一個氮原子和一個空位取代金剛石中2個相鄰的碳原子所組成,分子結(jié)構(gòu)如圖2所示[7]。圖2 NV色心的分子
- 痕量La雜質(zhì)對CaF2晶體γ輻照誘導(dǎo)色心光譜特性的影響
穴(Vk)等各種色心吸收帶,導(dǎo)致晶體透過率大幅降低,光學(xué)性能下降[10,16-17]。然而,CaF2晶體中的少量雜質(zhì)會嚴(yán)重影響其耐輻照性[14-16]。Przibram[18]的研究表明氟化鈣晶體的許多色心效應(yīng)與雜質(zhì)離子,特別是稀土離子有關(guān)。Staebler等[19]的實驗發(fā)現(xiàn)摻雜Y3+、La3+、Ce3+、Gd3+、Tb3+和Lu3+等稀土離子的CaF2晶體在高能射線輻照下極易誘發(fā)色心四帶譜的形成。Nicoara等[20-21]進(jìn)行了摻有不同濃度Pb的C
人工晶體學(xué)報 2023年4期2023-05-14
- 多晶金剛石薄膜硅空位色心形成機(jī)理及調(diào)控*
2)金剛石硅空位色心在量子信息技術(shù)和生物標(biāo)記領(lǐng)域有重要應(yīng)用前景.本文對硅襯底上多晶金剛石生長過程中硅空位色心形成機(jī)理及調(diào)控方法進(jìn)行研究.通過改變金剛石生長氛圍中的氮氣和氧氣比例,實現(xiàn)了對硅空位色心發(fā)光強(qiáng)度的有效調(diào)控,所制備系列多晶金剛石樣品的光致發(fā)光光譜顯示,硅空位色心熒光峰與金剛石本征峰的比值最低為1.48,最高可達(dá)334.46,該比值與金剛石晶粒尺寸正相關(guān).進(jìn)一步用光致發(fā)光面掃描和拉曼面掃描分析樣品可知,多晶金剛石中的硅應(yīng)來自于硅襯底,在多晶金剛石生長
物理學(xué)報 2023年3期2023-02-19
- 碳離子注入金剛石制備氮空位色心的機(jī)理*
石中淺表層氮空位色心在磁探測、量子傳感等方面表現(xiàn)出優(yōu)異的靈敏度和分辨率.相比于其他制備方法,低能碳離子注入具有要求金剛石純度低、不引入新的雜質(zhì)原子等優(yōu)點,但其氮空位色心的形成機(jī)理尚不明確.本文采用低能碳離子注入和真空退火工藝在金剛石淺表層創(chuàng)建氮空位色心,并通過拉曼光譜、X 射線光電子能譜以及正電子湮沒分析,揭示了碳離子注入金剛石制備氮空位色心的機(jī)理.結(jié)果表明: 碳離子注入金剛石在950 ℃真空退火后呈現(xiàn)出顯著的氮空位色心發(fā)光.碳離子注入后金剛石淺表層表現(xiàn)出
物理學(xué)報 2022年18期2022-09-30
- 基于金剛石NV色心的量子調(diào)控教學(xué)實驗拓展
的基于金剛石NV色心的量子計算實驗儀為基礎(chǔ)開展量子計算教學(xué)實驗，包含2部分內(nèi)容：a.學(xué)習(xí)基礎(chǔ)的量子調(diào)控，了解量子計算基本知識，如量子比特的初始化、操控和讀出等；b.進(jìn)行實際應(yīng)用，學(xué)生通過實現(xiàn)經(jīng)典的量子D-J算法，理解量子算法的優(yōu)越性[4-5]. 基于復(fù)旦大學(xué)的教學(xué)實踐，著重討論該實驗的第一部分，即量子調(diào)控部分的教學(xué)內(nèi)容與方法.1 實驗原理1.1 量子計算簡介經(jīng)典計算機(jī)的單比特為|0〉或|1〉，但是量子單比特具有疊加態(tài)，可以用|0〉和|1〉進(jìn)行線性組合，形式
物理實驗 2022年4期2022-06-20
- 金剛石氮-空位色心單電子自旋的電場驅(qū)動相干控制*
氮-空位(NV)色心是金剛石中一種特殊的發(fā)光點缺陷.如圖1(a)所示,當(dāng)金剛石晶格中相鄰的兩個C 原子中的一個C 原子被N 原子所替代,另一個C 原子缺失形成空位時,就形成了氮-空位色心,即NV 色心.NV 色心的電子自旋基態(tài)是一種自旋三重態(tài)系統(tǒng),使用光探測磁共振(optically detected magnetic resonance,ODMR)技術(shù)[1],即通過光學(xué)共聚焦系統(tǒng)可對單個NV 色心進(jìn)行納米級位置定位、量子態(tài)的初始化和讀出[2],結(jié)合磁共振
物理學(xué)報 2022年11期2022-06-18
- 納米金剛石TiV色心的實驗制備與性能研究
納米金剛石TiV色心的實驗制備與性能研究譚心，徐宏飛，孟可可（內(nèi)蒙古科技大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院，包頭 014010）利用磁控濺射輔助微波等離子體化學(xué)氣相沉積技術(shù)制備鈦摻雜納米金剛石薄膜。預(yù)先通過磁控濺射在石英玻璃基底上沉積納米鈦顆粒，然后使用微波等離子體化學(xué)氣相沉積（MPCVD）設(shè)備在其表面沉積金剛石薄膜，通過活性氫原子將鈦帶入含碳生長基團(tuán)中，從而將鈦摻入納米金剛石薄膜內(nèi)。使用X射線光電子能譜（XPS）、拉曼光譜（Raman）、原子力顯微鏡（AFM）和共聚焦顯
表面技術(shù) 2022年3期2022-03-31
- 基于金剛石氮-空位色心的溫度傳感*
ancy,NV)色心是最有代表性的體系,由于其具有優(yōu)越的光學(xué)性質(zhì)、光學(xué)初始化能力以及基于熒光的自旋探測等特點,NV 色心在量子計算、量子通信和量子傳感領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用[1-7].不僅如此,NV 色心是金剛石中的點缺陷,熒光發(fā)射非常穩(wěn)定,可以應(yīng)用在高空間分辨率成像中,并提高測量的空間分辨率[7-9].利用NV 色心可以實現(xiàn)對磁場[10]、電場[11]、應(yīng)力[12]和溫度[13,14]等物理量高空間分辨率、高靈敏的測量.本文主要的關(guān)注點在于利用金剛石NV 色
物理學(xué)報 2022年6期2022-03-30
- 金剛石表面納米尺度水分子的相變觀測*
氮-空位(NV)色心[10]在室溫大氣環(huán)境下的優(yōu)越性質(zhì),科研人員已經(jīng)分別實現(xiàn)了納米尺度的NMR 探測[11,12]、單分子的磁共振實驗[13,14]、納米NMR 化學(xué)位移以及J 耦合的測量[15].在之前的工作中[16],我們利用NV 色心探測到納米尺度冰晶中質(zhì)子之間的磁偶極相互作用,實驗中還觀測到液態(tài)水和固態(tài)冰中質(zhì)子的NMR 譜峰有著不同的展寬.事實上純水的擴(kuò)散速率(Dwater=2×10-9m2·s-1)較快,而近表面淺NV 色心由于探測范圍比較小,譜
物理學(xué)報 2022年6期2022-03-30
- 光纖腔耦合碳化硅薄膜的理論計算*
來,基于固態(tài)自旋色心體系的量子信息和量子計算技術(shù)發(fā)展如火如荼.金剛石中的自旋色心體系已實現(xiàn)氮-空位(nitrogen-vacancy,NV)色心中的電子自旋與周圍核自旋的糾纏[1,2],兩個NV色心熒光的雙光子干涉[3,4],色心電子自旋與光子的糾纏[5],以及兩個NV 色心的遠(yuǎn)距離糾纏[6,7]等.這些技術(shù)的突破為今后的量子存儲、量子網(wǎng)絡(luò)、分布式量子計算等應(yīng)用奠定了堅實的基礎(chǔ).然而,固態(tài)自旋色心本身的寬熒光光譜和較弱的熒光亮度限制了糾纏的制備速率以及保真
物理學(xué)報 2022年6期2022-03-30
- 固態(tài)單自旋量子控制研究進(jìn)展
ancy,NV)色心,是另一種重要的固態(tài)摻雜體系.它在室溫下有很長的相干時間,具有優(yōu)秀的能級結(jié)構(gòu),可以通過激光方便地對量子態(tài)進(jìn)行極化和讀出,通過微波和射頻脈沖能實現(xiàn)普適的量子控制.這些良好的物理性質(zhì)使得NV 色心成為量子物理領(lǐng)域的熱點.本文介紹NV色心的量子控制技術(shù)進(jìn)展和在實驗研究中的應(yīng)用.2 金剛石NV 色心自旋體系2.1 NV 色心的能級結(jié)構(gòu)和光學(xué)讀出金剛石中一個碳原子被氮原子取代,同時鄰近的一個碳原子缺失所形成的晶體缺陷(如圖1 所示),稱為氮-空位
物理學(xué)報 2022年6期2022-03-30
- 基于光纖耦合金剛石NV 色心系綜磁強(qiáng)計的電路診斷方法
引言金剛石NV 色心系綜磁強(qiáng)計是一種基于量子技術(shù)的新型磁場測量裝置，相比于需要液氦制冷的超導(dǎo)量子干涉儀具有室溫磁測的優(yōu)勢，相比于光泵磁強(qiáng)計具地磁場環(huán)境下的磁測能力和極高的空間分辨率，相比于磁通門磁強(qiáng)計具有非常高的磁場靈敏度，同時還具有低溫下靈敏度高、可進(jìn)行溫度測量、可用于活體測磁等諸多優(yōu)點。這使得金剛石NV 色心系綜磁強(qiáng)計成為熱門磁測設(shè)備，在物理學(xué)、生物學(xué)、材料科學(xué)、地質(zhì)學(xué)、航空航天等領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。磁科學(xué)在航空航天領(lǐng)域有諸多應(yīng)用，如航天器姿態(tài)調(diào)整、飛行器
航天器環(huán)境工程 2022年1期2022-03-11
- 金剛石氮-空位色心零聲子線的受激輻射放大
ancy,NV)色心因其在室溫下具有壽命短、量子效率高且發(fā)光穩(wěn)定、耐漂白性強(qiáng)等特點引起了科學(xué)家們的興趣，將其發(fā)展為室溫下穩(wěn)定工作的單光子源[3-6]。與此同時，利用NV色心優(yōu)越的光穩(wěn)定性和獨特的基態(tài)自旋三能級結(jié)構(gòu)，人們可以通過光學(xué)可探測磁共振技術(shù)(optically detected magnetic resonance,ODMR)獲取周圍磁場的信息，實現(xiàn)高靈敏度磁場的探測。NV色心逐漸成為最近國際上最具潛力的用于磁信號探測的量子傳感材料之一[7]。NV色
激光技術(shù) 2022年1期2022-01-19
- 激光與微波功率對金剛石NV色心磁強(qiáng)計ESR譜線的影響研究
ancy，NV)色心具有無熒光閃爍、無熒光漂白、室溫下工作、物態(tài)穩(wěn)定等優(yōu)異特性，這使得金剛石NV色心在固態(tài)電子自旋磁場傳感技術(shù)中被特別關(guān)注[3]. 基于金剛石NV色心的磁強(qiáng)計具備靈敏度高、空間分辨率高、可在室溫條件下工作等優(yōu)異性能，在物理學(xué)、材料學(xué)、生物學(xué)等領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用[4].針對不同磁場信號，金剛石NV色心磁強(qiáng)計采用不同的測量脈沖，對于直流、低頻磁場， 簡便易用的連續(xù)波光探測磁共振(continuous-wave optically detected
北京理工大學(xué)學(xué)報 2021年11期2021-12-09
- 中子輻照對摻鐿光纖材料光學(xué)特性的影響*
Al-OHC)等色心缺陷的增加,從而有效抑制摻鐿光纖的輻致暗化效應(yīng).熱退火可降低中子輻致色心缺陷的濃度從而降低光纖材料的吸收,在一定程度上消除暗化效應(yīng).1 引言光纖材料是光纖激光、光纖通信、光纖傳感等領(lǐng)域中的重要材料.以摻鐿光纖作為增益介質(zhì)的光纖激光器,憑借其效率高、可靠性強(qiáng)、光束質(zhì)量好、重量輕及體積小等突出優(yōu)勢,成為高功率激光器產(chǎn)業(yè)中的理想器件[1,2].目前,摻鐿光纖激光器不僅在工業(yè)、醫(yī)學(xué)、探測等多個領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用,并且逐漸擴(kuò)展到了太空環(huán)境、加速器和
物理學(xué)報 2021年19期2021-11-01
- 近年來寶石輻照處理技術(shù)的研究進(jìn)展
除輻照產(chǎn)生的雜質(zhì)色心這一難題，還有就是如何對經(jīng)過核輻照改色寶石進(jìn)行無損鑒定[5]。2 輻照處理理論基礎(chǔ)寶石的輻照改色，是指借助60Co輻照源裝置、輻照(電子、粒子)加速器以及核反應(yīng)堆等大型儀器，使高能重入射粒子和輕入射粒子進(jìn)入寶石的晶格中，通過位移碰撞(彈性碰撞、非彈性碰撞)、電離激發(fā)的方式產(chǎn)生晶格缺陷，形成離子缺陷心和電荷缺陷心，最終改變寶石的顏色或色調(diào)[7-8]。按照質(zhì)量的相對大小可以分為重入射粒子和輕入射粒子，質(zhì)量大小決定了入射粒子的阻止本領(lǐng)并直接影
超硬材料工程 2021年3期2021-08-11
- 基于磁集聚效應(yīng)的系綜NV色心磁檢測增強(qiáng)*
0051)高靈敏色心量子自旋磁檢測是弱磁、極弱磁檢測及成像應(yīng)用的關(guān)鍵. 本文通過搭建結(jié)合磁力線集聚結(jié)構(gòu)(MFC)的系綜金剛石氮空位(NV)色心的寬視場磁分布成像系統(tǒng), 對系綜金剛石NV色心磁檢測增強(qiáng)進(jìn)行了系統(tǒng)研究. 首先基于磁力線集聚效應(yīng)仿真設(shè)計并制造了成對的T型薄片狀MFC結(jié)構(gòu), 利用連續(xù)波光探測磁共振(ODMR)寬視場磁成像技術(shù)對MFC的磁增強(qiáng)效果進(jìn)行驗證. 實驗測試的MFC間距的最小值為1.0 mm,此時磁增強(qiáng)倍數(shù)約為10.35, 通過進(jìn)一步對比不同
物理學(xué)報 2021年14期2021-08-05
- 金剛石納米線氮空位色心的表面與尺寸效應(yīng)
胡 偉，劉小峰，李震宇，楊金龍（合肥微尺度物質(zhì)科學(xué)國家研究中心,中國科學(xué)技術(shù)大學(xué),合肥230026）Nitrogen-vacancy（NV）centers in diamond［1―3］have been widely studied experimentally and theoretically due to their outstanding properties and wide-ranging applications in condensed
高等學(xué)?；瘜W(xué)學(xué)報 2021年7期2021-07-11
- 我國首次在固態(tài)體系實現(xiàn)突破標(biāo)準(zhǔn)量子極限的磁測量
剛石中的氮—空位色心（NV色心），得益于固態(tài)晶格的保護(hù)，其可以很好地工作在室溫大氣環(huán)境下。然而，固態(tài)晶格在保護(hù)NV色心的同時，其本身相較于真空也是一種更復(fù)雜、混亂的環(huán)境。這使得確定性地制備自旋純態(tài)、高保真度的自旋操控等都變得十分困難，因此盡管在該體系上有一些與標(biāo)準(zhǔn)量子極限相關(guān)的工作，但突破標(biāo)準(zhǔn)量子極限仍未實現(xiàn)。為了突破標(biāo)準(zhǔn)量子極限，研究團(tuán)隊綜合發(fā)展了一系列技術(shù)?；谶@些技術(shù)，研究人員在基于NV色心的固態(tài)自旋體系中成功地突破了標(biāo)準(zhǔn)量子極限。其中，在真實噪聲環(huán)
網(wǎng)信軍民融合 2021年8期2021-04-17
- 金剛石氮-空位色心慣性測量技術(shù)發(fā)展與展望
-空位(NV-)色心體系，因固體自旋密度高、基態(tài)與激發(fā)態(tài)能級結(jié)構(gòu)穩(wěn)定[10]、可實現(xiàn)可見光波段極化檢測[11]、常壓室溫下自旋弛豫時間長(可達(dá)ms量級)[12]、可被微波與射頻信號操控等特點[13]，被廣泛應(yīng)用于量子計算和量子傳感等研究領(lǐng)域。基于金剛石NV-固體原子自旋慣性測量技術(shù)[14-16]，為面向微小型低成本應(yīng)用量子陀螺儀的實現(xiàn)提供了新的可能。金剛石NV-色心慣性測量方案于2012年首次提出，分別包括基于幾何相位[14，16]和動力學(xué)相位[15]的測
導(dǎo)航定位與授時 2021年2期2021-04-16
- 電子自旋的聲學(xué)操縱能改善量子控制
提供新的可能性。色心是晶體中的晶格缺陷，可以捕獲一個或多個額外的電子。被捕獲的電子通常會吸收可見光譜中的光，因此，透明材料（例如：金剛石）會通過這些中心著色。色心通常與某些磁性有關(guān)，這使它們在量子技術(shù)應(yīng)用中很有前途，例如：量子存儲器或量子傳感器?？茖W(xué)上的挑戰(zhàn)在于開發(fā)有效的方法來控制電子的磁量子特性，或者說控制它們的自旋狀態(tài)。近年來，碳化硅色心自旋操控成為了新興的研究方向。最近，德國保羅德魯?shù)鹿虘B(tài)電子研究所、亥姆赫茲德累斯頓羅森多夫研究中心和俄羅斯科學(xué)院艾菲
電子產(chǎn)品可靠性與環(huán)境試驗 2021年6期2021-03-30
- 金剛石氮-空位色心的原子自旋聲子耦合機(jī)理*
ncy， NV)色心是金剛石中的一種原子點缺陷.自從實現(xiàn)NV 色心的光探測磁共振以來， NV 色心受到了人們的廣泛關(guān)注[1].室溫下， NV 色心這一固態(tài)單自旋體系具有毫秒量級的相干時間， 可用光學(xué)共聚焦系統(tǒng)進(jìn)行初始化和讀出， 并且利用交變磁場實現(xiàn)單個自旋量子態(tài)的調(diào)控.這些優(yōu)良性質(zhì)使之被用于量子計算[2]、量子模擬[3]及量子物理基本問題[4-7]等研究.近年來，基于體系設(shè)計的納米分辨率量子探測器， 在物理學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)等領(lǐng)域具有廣泛而重要的應(yīng)用前景[8
物理學(xué)報 2021年6期2021-03-26
- 基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的金剛石色心自動識別算法實現(xiàn)
ancy,NV)色心就是金剛石中由氮原子形成的晶體缺陷,在金剛石中,若1個碳原子被1個氮原子替代并且相鄰位置的碳原子缺失形成空穴,則構(gòu)成1個NV色心。金剛石NV色心具有熒光穩(wěn)定性好、熒光強(qiáng)度高,其中的電子自旋相干時間較長,同時易于實現(xiàn)微波操控和光學(xué)激發(fā)等優(yōu)良特性,這使得金剛石NV色心被廣泛應(yīng)用于量子技術(shù)領(lǐng)域。本文實驗采用的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。在真實的實驗場景下,掃描到的數(shù)據(jù)是金剛石某區(qū)域的單光子計數(shù)率矩陣,本文把計數(shù)率矩陣轉(zhuǎn)化為灰度圖。由于實驗中不可避免地
- 金剛石氮-空位缺陷發(fā)光的溫度依賴性*
空位缺陷 (NV色心).NV色心存在兩種電荷狀態(tài)， 中性NV0與負(fù)電荷NV—， 分別對應(yīng)著光致發(fā)光(PL)光譜中2.155 eV與1.945 eV零聲子線[1]. NV色心具有室溫自旋相干時間長、熒光發(fā)射強(qiáng)度高和信噪比高便于測量等優(yōu)異性質(zhì)， 使其可應(yīng)用于量子信息及高靈敏探針等領(lǐng)域[2，3]. 對于金剛石半導(dǎo)體器件來說， 必須考慮到周圍環(huán)境對器件微觀缺陷的影響. 因此， 金剛石缺陷的溫度依賴性研究引起了人們的極大興趣.Davies[4]利用耦合聲子態(tài)的有效密
物理學(xué)報 2020年12期2020-07-04
- 不同離子輻照氟化鋰材料時原位發(fā)光光譜測量分析*
. 近紅外波段的色心發(fā)光峰強(qiáng)度及其演變行為表明其耐輻照性能好于可見光波段的F2 色心.1 引 言氟化鋰中的點缺陷及其聚集體(F 型色心)憑借其良好的輻射敏感度、室溫穩(wěn)定性以及光學(xué)性能優(yōu)異等特點在可調(diào)諧激光器、輻射成像探測器及熱釋光劑量計等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價值[1?4]. 目前色心的制備可利用多種輻射源在氟化鋰材料中著色生成穩(wěn)定、均勻的色心, 輻照條件的差異對色心的形成和穩(wěn)定性有著明顯的影響[5?7], 因此不同輻照條件下材料中點缺陷及其聚集體的生成和演變
物理學(xué)報 2020年10期2020-06-04
- 納米金剛石材料的研究進(jìn)展
光線的缺陷被稱為色心。色心屬于點缺陷，它可以選擇吸收可見光能量并產(chǎn)生顏色，常見的顏色有黃色、粉色、藍(lán)色。金剛石中的色心大致有NV色心、SiV色心、鎳相關(guān)色心、鉻相關(guān)色心[3,74]。色心可以存在于各種形態(tài)的金剛石材料中，如塊體金剛石和納米金剛石。隨著納米科技的進(jìn)步，研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)納米級別尺度的金剛石內(nèi)含有色心時(又成為熒光納米金剛石)，其相比于塊體金剛石材料在某些方面變得更具優(yōu)勢：如含有色心的納米金剛石可以在生物方面得到應(yīng)用，比如生物熒光標(biāo)記[75]；也可以實
人工晶體學(xué)報 2019年11期2019-12-23
- CH4N2S摻雜金剛石的高壓合成及其色心研究
由于金剛石中很多色心的形成都與氮缺陷相關(guān)，因此合成體系中S的引入也會一定程度上影響金剛石內(nèi)部色心的形成。近年來，研究發(fā)現(xiàn)與氮相關(guān)的NV色心在量子超控、納米傳感、高分辨率成像等新興高端技術(shù)領(lǐng)域有很大的應(yīng)用前景[4]。NV色心包括電中性的NV0和電負(fù)性的NV-色心，NV色心的形成原因是氮進(jìn)入到金剛石晶格中使晶格畸變，導(dǎo)致在氮的近鄰處產(chǎn)生空穴，從而形成NV色心[5-6]。NV色心的結(jié)構(gòu)為一個孤立氮原子結(jié)合一個空穴形成電中性的NV0色心，當(dāng)電中性的NV0色心捕獲一
人工晶體學(xué)報 2019年9期2019-10-19
- NV色心濃度與退火溫度的Boltzmann模型
位缺陷中心(NV色心)的相關(guān)理論和應(yīng)用一直是近年來研究的熱點[1-2]。由于其具有室溫可以觀測到的零聲子線，發(fā)光較強(qiáng)，物理性質(zhì)穩(wěn)定，并且相干時間較長，是一種良好的單光子源[3]。其應(yīng)用領(lǐng)域十分廣闊，比如溫度測量[4-6]，磁場測量[4,7]，微波測量[8-11]，超分辨率成像[12-14]，量子調(diào)控[15]和量子糾纏[16]等等。目前NV色心的制備主要有三種方法，分別是氮離子注入[17]，電子輻照[17]和高溫退火[18]。目前，相關(guān)文獻(xiàn)報道中對退火溫度的
人工晶體學(xué)報 2019年5期2019-06-18
- 石英玻璃輻照誘導(dǎo)缺陷結(jié)構(gòu)的研究
導(dǎo)使石英玻璃產(chǎn)生色心缺陷而著色、光譜透過性能下降是影響其抗輻照性能的重要因素，也是國內(nèi)外石英玻璃輻照損傷研究和缺陷研究的重點內(nèi)容。2 輻致?lián)p傷的機(jī)制輻射的類型及特征如表1所示[3～6]，主要包括電離輻射和非電離輻射。電離輻射是指輻射與物質(zhì)相互作用使物質(zhì)的原子、分子發(fā)生電離的輻射。非電離輻射能量較電離輻射弱，不會使物質(zhì)電離，而會改變分子或原子的旋轉(zhuǎn)、振動或價層的電子軌態(tài)。不同原子的電離需要的能量不同，以量子能量12eV 為臨界值，遠(yuǎn)紫外輻射以及波長更大的紫外
中國建材科技 2019年1期2019-06-18
- 合肥工大在金剛石NV色心量子控制領(lǐng)域取得重要進(jìn)展
驗室在金剛石NV色心量子調(diào)控技術(shù)上取得多項進(jìn)展，分別完成了多比特強(qiáng)耦合量子寄存器的制備，以及NV色心電子自旋態(tài)的Wigner函數(shù)表征。兩項成果分別發(fā)表于應(yīng)用物理著名學(xué)術(shù)期刊《Physical Review Applied》(中科院JCR一區(qū))和《Applied Physics Letters》(自然指數(shù)雜志)上。據(jù)了解，金剛石NV色心是目前量子信息領(lǐng)域研究的熱點方向，它是金剛石中由氮原子(N)和鄰近的空穴(V)組成的一個分子缺陷結(jié)構(gòu)，結(jié)合附近的核自旋可以組
超硬材料工程 2019年4期2019-03-18
- 基于金剛石體系中氮-空位色心的固態(tài)量子傳感?
子(囚禁離子)、色心以及超導(dǎo)等.這些物理體系在不同尺度、不同溫度下可以實現(xiàn)極高靈敏度和精確度的測量.而金剛石氮-空位色心(NV色心)一直是量子傳感的代表性體系.自從20世紀(jì)末德國科學(xué)家完成對NV色心單電子自旋量子態(tài)的光學(xué)探測磁共振技術(shù)(ODMR)以來,基于該體系的量子傳感得到了快速發(fā)展[1].金剛石中的NV色心在室溫下具有得天獨厚的屬性:穩(wěn)定的熒光發(fā)射、超長的電子自旋相干時間、良好的可拓展性、成熟的微波操作技術(shù)以及簡易的光學(xué)讀出手段.當(dāng)前,NV色心已經(jīng)成為
物理學(xué)報 2018年16期2018-09-11
- 基于金剛石氮-空位色心的精密磁測量?
氮-空位(NV)色心是金剛石中的一種點缺陷.自1997年實現(xiàn)單個NV色心的光探測磁共振以來[3],這一體系逐步受到了人們的廣泛關(guān)注.室溫下,NV色心這一固態(tài)單自旋體系具有毫秒量級的相干時間,可用光學(xué)共聚焦系統(tǒng)進(jìn)行初始化和讀出,并且利用交變磁場實現(xiàn)單個自旋量子態(tài)的調(diào)控.這些優(yōu)良性質(zhì)使之被用于量子計算、量子模擬以及量子物理基本問題的實驗研究.近年來,以該體系作為磁信號量子探測器的微觀磁共振技術(shù)快速發(fā)展,已經(jīng)實現(xiàn)納米分辨率、單自旋靈敏度的微觀磁共振,在物理學(xué)、化
物理學(xué)報 2018年16期2018-09-11
- 基于金剛石NV色心的納米?尺度磁場測量和成像技術(shù)
的基于金剛石NV色心(nitrogen-vacancy color center,NV center)的磁測量技術(shù)相對于傳統(tǒng)的磁測量技術(shù),例如霍爾效應(yīng)傳感器、超導(dǎo)量子干涉儀、磁力顯微鏡等具有諸多優(yōu)勢:工作溫度覆蓋亞開爾文到600開爾文,空間分辨率能夠達(dá)到亞納米,靈敏度達(dá)到納特斯拉級別,同時對樣品本身磁場沒有任何侵?jǐn)_.另一方面,作為一個傳感器,NV色心由于其原子尺度的大小,能夠靠近待測樣品到納米量級,結(jié)合其高靈敏度的優(yōu)勢就能夠?qū)崿F(xiàn)單電子自旋、單核自旋的測量.
物理學(xué)報 2018年13期2018-08-02
- 金剛石氮空位色心耦合機(jī)械振子和腔場系統(tǒng)中方差壓縮研究?
氮空位中心(NV色心)在室溫下具有毫秒量級的長相干時間,也很容易被微波操控,并被激光高效率地讀出其狀態(tài),是實現(xiàn)量子計算的優(yōu)良載體,被認(rèn)為有望實現(xiàn)室溫下的量子計算和高靈敏度量子測量以及在量子信息處理、納米尺度空間中的磁場與電場、溫度的靈敏探測等相關(guān)領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用價值[6].把金剛石氮空位中心與納米機(jī)械振子耦合起來,用于精密測量,量子信息處理等成為了一個熱門的研究題目[5].利用梯度磁場誘導(dǎo)的金剛石NV色心與微納米機(jī)械振子運動之間的耦合,實現(xiàn)了百納米尺度的
物理學(xué)報 2018年4期2018-03-26
- 利用金剛石氮-空位色心精確測量弱磁場的探索?
用金剛石氮-空位色心精確測量弱磁場的探索?李路思 李紅蕙 周黎黎 楊炙盛 艾清?(北京師范大學(xué)物理學(xué)系,北京 100875)弱磁探測,金剛石氮-空位色心,退相干1 引 言弱磁探測,如地磁場的精確測量,在航天、航空、航海導(dǎo)航以及遠(yuǎn)程精確制導(dǎo)等方面有重要意義.目前測量弱磁場的超靈敏度磁力儀有霍爾探針掃描顯微鏡、磁力顯微鏡[1,2]、質(zhì)子磁力儀[2]、超導(dǎo)量子干涉儀等[2,3],但需要在特定條件(如低溫和高真空度)下進(jìn)行測量,且成本較高.研究發(fā)現(xiàn),鳥類的視網(wǎng)膜[
物理學(xué)報 2017年23期2017-12-25
- 高低溫條件下氟化鋰材料的離子激發(fā)發(fā)光光譜分析
;高溫時各類型F色心的發(fā)光強(qiáng)度在較小的注量下即可達(dá)到飽和值或開始衰減.輻照初期受擾激子峰(296 nm)發(fā)光強(qiáng)度的上升過程表明不能排除受擾激子峰與點缺陷發(fā)光中心相關(guān)的可能性,激子峰強(qiáng)度的上升源自低注量時核彈性碰撞產(chǎn)生的應(yīng)變鍵;溫度對空位遷徙速率及非輻射復(fù)合的影響是造成發(fā)光強(qiáng)度隨注量演變差異的重要原因.1 引 言離子輻照絕緣體或者半導(dǎo)體材料過程中,材料中靶原子的外層電子激發(fā)躍遷釋放出光子,這一現(xiàn)象稱為離子激發(fā)發(fā)光(ion beam induced lumin
物理學(xué)報 2017年20期2017-11-12
- 氟化鋰晶體的色心效應(yīng)在環(huán)境熱點劑量監(jiān)測中的研究
驗的結(jié)果，分析了色心生成的閾值及其分光光度計讀數(shù)隨劑量的變化關(guān)系，為上述設(shè)備的老化管理與延壽工作奠定基礎(chǔ)，以提高核電運營的經(jīng)濟(jì)性與安全性。關(guān)鍵詞：氟化鋰晶體劑量計；色心；劑量監(jiān)測核電站需要監(jiān)測設(shè)備的環(huán)境劑量，以修正設(shè)計的初始值，優(yōu)化設(shè)備的維護(hù)、更新與延壽方案，并為事故后決策提供依據(jù)，從而提高核電設(shè)計與運營的經(jīng)濟(jì)性與安全性。這些設(shè)備主要為核島內(nèi)成本極高的關(guān)鍵設(shè)備或更換難度極大的設(shè)備，如控制棒驅(qū)動裝置、主蒸汽隔離閥的驅(qū)動裝置等。正常運行工況下，一臺1000 M
科技風(fēng) 2017年4期2017-05-30
- 熱交換法生長摻鋯藍(lán)寶石單晶及其光譜性能研究
能消除晶體的F+色心缺陷，提高晶體在波長257 nm處的透過率；Zr:sapphire晶體在可見、紅外波段的透過率分別為83.41%、83.20%，摻入ZrO2后藍(lán)寶石晶體依然保持其良好的可見、紅外光學(xué)性能。摻鋯藍(lán)寶石晶體； 吸收光譜； 透過光譜； 熱交換法1 引 言人造藍(lán)寶晶體(α-Al2O3)是一種性能非常優(yōu)異的功能材料，具有硬度大、熔點高、化學(xué)性能穩(wěn)定、機(jī)械性能良好、電氣絕緣性優(yōu)良、熱傳導(dǎo)性高等特點[1-3]，在紫外、可見、紅外波段具有較高的透過率[
硅酸鹽通報 2016年4期2016-10-14
- 伽馬輻照對摻鉺光纖性能影響的研究
的變化規(guī)律?；?span id="syggg00" class="hl">色心模型對摻鉺光纖的輻照作用機(jī)理進(jìn)行了分析，并據(jù)此對摻鉺光纖在輻照中的性能變化趨勢進(jìn)行了預(yù)測推斷。然后根據(jù)摻鉺光纖的工作原理和應(yīng)用特性，在伽馬輻照條件下對兩種不同型號(EDF-L-980和MP980)摻鉺光纖的980 nm波段損耗譜、1 530 nm波段損耗譜以及發(fā)射光譜的特性進(jìn)行了在線實時監(jiān)測，并在輻照停止后進(jìn)行了恢復(fù)測量。研究表明，在輻照中兩種摻鉺光纖的性能變化趨勢一致。在損耗譜方面，980 nm波段和1 530 nm波段的損耗隨輻照單
光譜學(xué)與光譜分析 2016年6期2016-07-12
- 摻鍺石英光纖的穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)γ輻射效應(yīng)研究
飽和指數(shù)關(guān)系，與色心濃度微分方程推導(dǎo)出的結(jié)論相一致。在輻照總劑量相同的情況下，光纖輻射感生損耗隨輻照劑量率的增大而增大。輻照期間有光注入較無光注入時的光纖輻射感生損耗低，證實了光褪色效應(yīng)的存在。對實驗用650、850和1 310 nm 3個波長，光纖輻射感生損耗隨波長的增大而減小。與光纖穩(wěn)態(tài)輻射感生損耗相比，光纖瞬態(tài)輻射感生損耗要大得多；光纖瞬態(tài)輻射感生損耗峰值與脈沖總劑量呈線性關(guān)系，這與飽和指數(shù)關(guān)系在低劑量下的泰勒展開近似一致。摻鍺石英光纖；穩(wěn)態(tài)；瞬態(tài)；
原子能科學(xué)技術(shù) 2015年12期2015-07-07
- 基于光纖輻射效應(yīng)的溫度傳感器工作波長研究
光纖中產(chǎn)生大量的色心缺陷點，色心的形成大大增加了光纖對光的吸收，進(jìn)而引起光纖RIA效應(yīng)[1～3]。色心有穩(wěn)定和不穩(wěn)定兩種，不穩(wěn)定色心在高于自身穩(wěn)定溫度的環(huán)境溫度下，會發(fā)生分解或轉(zhuǎn)化為其他色心，即發(fā)生退火，而穩(wěn)定色心則能穩(wěn)定存在于光纖中[4～6]。輻射后的光纖在經(jīng)充分高溫退火后，其RIA值對溫度有單調(diào)穩(wěn)定的依賴性[7～9]?；赗IA的這一溫度特性可以研制一種新型的光纖溫度傳感器。影響光纖RIA溫度特性的因素有很多，如輻射總劑量、光功率、傳輸光波長等[8]。
傳感器與微系統(tǒng) 2015年4期2015-05-11
- 納米金剛石顆粒的襯底增強(qiáng)效應(yīng)研究*
ancy，NV)色心結(jié)構(gòu)由于磁靈敏特性等優(yōu)點，近年來被廣泛地應(yīng)用到生物熒光標(biāo)記材料［9］，Dr.Ambika Bumb 研究小組采用nm 級熒光金剛石結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了對癌細(xì)胞的標(biāo)定和靶向作用檢測，然而需要進(jìn)一步提高金剛石NV 色心結(jié)構(gòu)的熒光信號相對強(qiáng)度，提高金剛石結(jié)構(gòu)作為熒光標(biāo)記結(jié)構(gòu)的檢測分辨率［10］。表面拉曼(Raman)增強(qiáng)效應(yīng)已被廣泛地應(yīng)用于增強(qiáng)分子結(jié)構(gòu)的熒光和Raman 信號，實現(xiàn)對分子信息的高靈敏的檢測表征。研究人員已經(jīng)通過采用不同襯底結(jié)構(gòu)、不同材料
傳感器與微系統(tǒng) 2015年11期2015-04-01
- 她好色
羅 西女人起了色心，說明經(jīng)濟(jì)好轉(zhuǎn)，房價會下跌，因為她們更在乎的是男色、純粹的性魅力，是情感，是情趣，而非物質(zhì)。曾經(jīng)有個女人問我：“婚前要做什么才立于不敗之地？”我戲說：“房子要男方買，床一定要女方買，這樣午夜一言不合吵起來，你就可以義正詞嚴(yán)地說：‘請你滾下我的床。’”女人是一個國家的風(fēng)向標(biāo)：當(dāng)女人愛讀書時，這個國家是恬靜的；當(dāng)女人崇拜金錢時，這個國家是喧嘩的；當(dāng)女人好色時，這個國家是性感的。我們的文化里不缺謀略、勇敢，缺的正是性感。所以，女性大面積好色，
愛你 2014年17期2014-08-09
- 彩色鉆石品鑒（六）
晶格結(jié)構(gòu)缺陷形成色心致色。放射性物質(zhì)對鉆石輻射后，將鉆石中碳原子從晶格中擊出，產(chǎn)生一個空穴。這個空穴中沒有電子填充，也不可能用其它方法恢復(fù)原有晶體結(jié)構(gòu)，它永遠(yuǎn)存在于晶體之中，這個空穴能吸收可見光而使鉆石產(chǎn)生顏色，稱為輻射色心，標(biāo)以代號為GR1色心。很多文獻(xiàn)報道了鉆石的綠色是由GR1色心產(chǎn)生。學(xué)者劉嚴(yán)研究了綠色I(xiàn)a型鉆石形所機(jī)制，認(rèn)為GR1色心吸收長波可見光，Ia型鉆石中存在的N3色心（由三個氮原子和一個碳原子組成的結(jié)構(gòu)色心 ）吸收短波可見光，從而使輻射處理
上海質(zhì)量 2013年2期2013-09-10
- 2013年基于金剛石色心量子信息研討會在中國科技大學(xué)召開
13年基于金剛石色心量子信息研討會”（QDiamond 2013：Workshop on Quantum Information using NV centers in Diamond）在我校東區(qū)師生活動中心學(xué)術(shù)報告廳舉行。德國斯圖加特大學(xué)、烏爾姆大學(xué)，香港中文大學(xué)，美國加州大學(xué)伯克利分校、加州理工大學(xué)，瑞士蘇黎世理工大學(xué)，澳大利亞默爾本大學(xué)，中科院物理所，中科院武漢物數(shù)所等單位70多位在基于金剛石色心量子操控與精密探測領(lǐng)域的中外專家學(xué)者參加此次研討會。國
超硬材料工程 2013年4期2013-04-01
- 色女當(dāng)?shù)?/a>
一直不敢將自己的色心拿出來曬在光天化日下，現(xiàn)在好了，有小S等色女開路，心情超爽，一路順暢?！段伨印防锩孀罨鸨囊粋€場景，海藻躺在床上和宋思明調(diào)情，玩弄……反正你知道那是啥，一邊玩一邊還嘴里念念有詞：我讓它往左，它就往左，我讓它向右，它就向右，我把它打個結(jié)，唔，不夠長……哇呀呀，要多香艷有多香艷，這是色女典范?。≡囅?，一個嬌滴滴的小女子，和男人躺在床上，小手撥弄來，撥弄去，情欲上升，酣暢淋漓，多么的心情愉悅。海藻就是這樣做的，最后她得到了什么呢——宋思明愛她
戀愛婚姻家庭·養(yǎng)生版 2011年5期2011-09-08
- LiF:F2晶體在飛秒激光作用下色心轉(zhuǎn)變機(jī)理研究
在飛秒激光作用下色心轉(zhuǎn)變機(jī)理研究余娟 西安郵電學(xué)院電子與信息工程系 710121通過實驗觀察到L iF:F2晶體在紅外飛秒激光脈沖作用下發(fā)生色心類型轉(zhuǎn)變現(xiàn)象，本文對該晶體發(fā)生色心類型轉(zhuǎn)變的物理過程進(jìn)行了推理并定性地給出了圖像說明。LiF:F2晶體;紅外;飛秒激光脈沖;色心LiF:F2crystal; infrared radiation; femtosecond laser pulse; color center前言堿金屬鹵化物、堿土金屬氟化物等透明的離子
中國科技信息 2010年14期2010-11-18
- 男人的色心很簡單
說自話”。男人的色心一直是最令女人頭疼的東西，同時也是被女人嚴(yán)加提防的，可艾小羊卻獨樹一幟說，女人未必真正了解男人的色心，一旦你了解了，就會知道它有多簡單……時隔5年，女友的大學(xué)戀人不遠(yuǎn)千里來探望她。事先我們設(shè)想了許多浪漫、罪惡、跌宕起伏的偷情細(xì)節(jié)，結(jié)果卻只是一頓平淡的懷舊晚餐?！八s火車坐汽車。耗費財力物力就為了跟我吃頓飯?這男人也太不精明了?！蹦腥?span id="syggg00" class="hl">色心大發(fā)時。女人罵他們豬狗不如。而男人一旦正人君子起來，女人其實有些小小的失落。另外一個男人喜歡出入KTV
37°女人 2009年10期2009-10-30