イオン照射によるダイヤモンド結晶中の窒素空孔センターの生成

Nitrogen-vacancy fluorescent centers created by ion implantations in single crystal diamond

山本 卓; 小野田 忍; 大島 武; Naydenov, B.*; Dolde, F.*; Fedder, H.*; Honert, J.*; Jelezko, F.*; Wrachtrup, J.*; 寺地 徳之*; 渡邊 賢司*; 谷口 尚*; 小泉 聡*; 神田 久生*; 梅田 享英*; 磯谷 順一*

Yamamoto, Takashi; Onoda, Shinobu; Oshima, Takeshi; Naydenov, B.*; Dolde, F.*; Fedder, H.*; Honert, J.*; Jelezko, F.*; Wrachtrup, J.*; Teraji, Tokuyuki*; Watanabe, Kenji*; Taniguchi, Takashi*; Koizumi, Satoshi*; Kanda, Hisao*; Umeda, Takahide*; Isoya, Junichi*

ダイヤモンド結晶中の負に帯電した窒素空孔センター(NV)は、室温で動作可能な量子ビットとして最も有力な材料の一つであるが、応用的観点からはNVセンターを効率よく人工的に生成する必要がある。本研究では、イオン照射条件,熱処理条件,試料の品質の違い(欠陥量、おもに窒素濃度)で、NVセンターの生成にどのような影響があるかを系統的に調べた。その結果、NV生成の収率は照射量が多くなると下がる傾向にあり、照射エネルギーが高い方が収率が上がることがわかった。一方、マイクロビームによる局所的照射試料における収率は25%から数百%であり、ブロードビーム照射試料(例えば、照射量試料では4%)と比較すると収率が飛躍的に改善することがわかった。マイクロビーム照射試料において、収率がそれぞれの試料で異なることから、ダイヤモンド試料基板の質の違いがNV生成に重要な要素であることが示唆される。

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