利用离子束注入技术人工制备块状金刚石氮—空穴色心

发布时间：2017-12-02 04:05

  本文关键词：利用离子束注入技术人工制备块状金刚石氮—空穴色心

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【摘要】：快速增长的对计算能力以及数据传输的需求激发研究者寻找新的信息处理的工具。在各种方案中,量子信息和量子计算作为一个充满挑战的领域,近十几年来被人们广泛关注。Shor的量子因子分解法和Grover量子搜索算法展示了量子计算在本质上超越经典计算机的可能。然而实验上实现量子线路、量子通信以及量子逻辑门等物理装置又是富有挑战性的。金刚石内的氮-空穴色心(nitrogen-vacancy center)由于其可见光波段的荧光发射,荧光强度高,很好的相干持续时间,受激辐射时单次发射一个光子,室温条件下稳定的性质等等优良性质得到了人们越来越多的重视和兴趣。结构上NV色心为金刚石中一个C原子被N原子取代,并在N原子临近处存在一个空穴。NV色心具有零声子线(zero phonon line, ZPL) 1.945eV(如正文所述这里指带负电的NV-)。它有很好的稳定性,在常温下也观察到它的ZPL。通过烧孔实验、核磁共振等研究,发现NV色心具有三重的基态和激发态,并有至少一个的单重亚稳态。为了得到性质更好的NV色心样品,我所在的研究小组利用离子束注入技术进行了块状金刚石内NV色心的人工制备,最终成功获得了色心样品。通过在实验过程中结合微纳米加工技术对实验方案进行了改进,并且在离子束注入技术以及退火过程的工艺参数优化方面也做出了相应努力,最终在块状金刚石样品内得到了荧光强度、相干时间以及磁场耦合强度等性质不错的NV色心阵列,单个NV色心以及NV色心对的样品。研究小组利用这些不同种类的NV色心样品分别在量子超分辨成像以及NV色心电荷态的超衍射光学操控等领域做出了不错的工作。
【学位授予单位】：中国科学技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TQ163

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本文编号：1243550