窒素分子・炭素イオン共注入による室温ダイヤモンドスピン量子ビット

Room-temperature diamond spin qubits by Co-implantation of molecular nitrogen and carbon ions

山本 卓*; Muller, C.*; McGuinness, L.*; 寺地 徳之*; Naydenov, B.*; 小野田 忍; 大島 武; 小泉 聡*; Wrachtrup, J.*; Jelezko, F.*; 磯谷 順一*

Yamamoto, Takashi*; Muller, C.*; McGuinness, L.*; Teraji, Tokuyuki*; Naydenov, B.*; Onoda, Shinobu; Oshima, Takeshi; Koizumi, Satoshi*; Wrachtrup, J.*; Jelezko, F.*; Isoya, Junichi*

量子ビットへの応用が期待されるダイヤモンド中の窒素-空孔欠陥(NV)センターの効率的な形成技術の確立を目指し、窒素分子(N)イオンと炭素(C)イオンの共注入を試みた。試料にはCを99.998%濃縮したガスを原料に化学気相法で作製した高品質・高純度ダイヤモンドを用い、20keVのエネルギーでN分子イオン及びCイオンを室温で注入した。注入後に真空中で1000C、2時間の熱処理を行った。共焦点顕微鏡を用いた光検出磁気共鳴(ODMR)評価を行いNVセンターの生成効率を評価したところ、NイオンとCイオンの共注入を行った試料は36%、比較のため作製したNイオン注入のみの試料は20%となり、共注入を行うことで生成効率が向上することが明らかとなった。また、量子ビット応用に重要となるスピン緩和時間を見積もったところ、両試料とも約0.8msであり、従来報告されている表面付近に存在するNVのスピン緩和時間に比べ長いことから、良質なNVが形成できていることも確認された。

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