Defect engineering in fabrication of NV centers by nitrogen ion implantation

窒素イオン照射生成によるNV中心の欠陥エンジニアリング

山本 卓; 小野田 忍; 大島 武; 磯谷 順一*; 寺地 徳之*; 谷口 尚*; 渡邊 賢司*; 小泉 聡*; 梅田 享英*; Jelezko, F.*; Naydenov, B.*; Gerstmayr, A.*; Hussler, A.*; Heller, P.*; Jahnke, K.*; Wrachtrup, J.*; Dolde, F.*; Fedder, H.*; Honert, J.*; Twitchen, D.*; Markham, M.*

Yamamoto, Takashi; Onoda, Shinobu; Oshima, Takeshi; Isoya, Junichi*; Teraji, Tokuyuki*; Taniguchi, Takashi*; Watanabe, Kenji*; Koizumi, Satoshi*; Umeda, Takahide*; Jelezko, F.*; Naydenov, B.*; Gerstmayr, A.*; Hussler, A.*; Heller, P.*; Jahnke, K.*; Wrachtrup, J.*; Dolde, F.*; Fedder, H.*; Honert, J.*; Twitchen, D.*; Markham, M.*

Nイオン照射で生成した高純度C濃縮ダイヤモンド中のNV中心について、単一スピンの光学的検出磁気共鳴を測定した。詳細な光学的検出磁気共鳴測定から、Nイオン照射によってNVとNVが[NV]/[NV] 1の比で生成され、収率(イオン照射量に対する生成したNV中心の割合)は70-100%であることがわかった。スピンコヒーレンス時間は室温で2msと長く、これまで報告されているイオン照射試料の中で最も長いことがわかった。これらの結果は、イオン照射で生成したNVスピンを用いた応用が十分期待できると結論できた。

We have measured optically-detected magnetic resonance (ODMR) of single spin of NV center in a high purity C enriched CVD diamond created by N ion implantation. Detailed ODMR measurements of individual NV centers revealed that both NV and NV were created by the N implantation with a ratio of [NV]/[NV] 1 and a high conversion yield of 70-100% for [NV+NV]. The spin coherence time of was measured to be 2 ms at room temperature, which is the longest ever recorded in implanted samples. This result is expected to have a significant impact on realizing NV based applications.