単一欠陥をプローブにしたダイヤモンド結晶の共焦点蛍光顕微鏡評価

Characterization of diamond crystal by using confocal fluorescence microscope with a single defect as a probe

小野田 忍; 阿部 浩之; 山本 卓; 大島 武; 谷口 尚*; 寺地 徳之*; Siyushev, P.*; Tran, T. H.*; Yang, S.*; Fedder, H.*; Wrachtrup, J.*; Muller, C.*; McGuinness, L.*; Naydenov, B.*; Jelezko, F.*; 角谷 均*; 磯谷 順一*

Onoda, Shinobu; Abe, Hiroshi; Yamamoto, Takashi; Oshima, Takeshi; Taniguchi, Takashi*; Teraji, Tokuyuki*; Siyushev, P.*; Tran, T. H.*; Yang, S.*; Fedder, H.*; Wrachtrup, J.*; Muller, C.*; McGuinness, L.*; Naydenov, B.*; Jelezko, F.*; Sumiya, Hitoshi*; Isoya, Junichi*

ダイヤモンド中の欠陥の一つであるNV(窒素-空孔)センターは、炭素を置換した窒素と隣接位置の空孔とのペアーであり、量子ビットや磁気センサーとしての応用が期待されている。NVセンターは、電子基底状態と励起状態が三重項状態となっている。縮退している励起準位は、低温(4K)になると二つに分裂することが知られている。それぞれの準位はそれぞれが三重項状態となっているため、6つの準位を持つ。励起準位の分裂の程度は、歪みが大きくなると大きくなり、1GPaの外部圧力によって10THzの分裂が起こる。逆にいえば、励起状態の各エネルギー差を測定することで、NVセンターを取り巻く歪みの大きさを検出することが可能となる。NVセンターは光吸収係数・蛍光量子効率が高く、単一のNVセンターでさえ検出が可能という特徴があることから、本研究では、個々のNVセンターが存在する場所の歪みを、高感度かつ高空間分解能で引き出すことに取り組んだ。その結果、他の方法では得られない感度,空間分解能で、残留歪みの大きさと分布、不純物分布を得ることに成功した。

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