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Current sensor based on diamond nitrogen-vacancy color center 被引量:1
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作者 史子阳 高伟 +6 位作者 王启 郭浩 唐军 李中豪 温焕飞 马宗敏 刘俊 《Chinese Physics B》 SCIE EI CAS CSCD 2023年第7期118-123,共6页
High precision current measurement is very important for the calibration of various high-precision equipment and the measurement of other precision detection fields.A new current sensor based on diamond nitrogen-vacan... High precision current measurement is very important for the calibration of various high-precision equipment and the measurement of other precision detection fields.A new current sensor based on diamond nitrogen-vacancy(NV)color center magnetic measurement method is proposed to realize the accurate measurement of current.This new current method can greatly improve the accuracy of current measurement.Experiments show that the linearity of the current sensor based on diamond NV color center can reach up to 33 ppm,which is superior to other current sensors and solves the problem of low linearity.When the range of input current is 5-40 A,the absolute error of the calculated current is less than 51μA,and the relative error is 2.42×10^(-6) at 40 A.Combined with the research content and results of the experiment,the application of the current sensor in the field of current precision measurement is prospected. 展开更多
关键词 current sensor diamond high precision nitrogen-vacancy(nv)color center
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Non-destructive Testing Method for Crack Based on Diamond Nitrogen-vacancy Color Center 被引量:2
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作者 ZHAO Long WANG Xin +3 位作者 ZHAO Bowen WU Guiyuan LUO Dacheng ZHANG Shaochun 《Instrumentation》 2022年第1期56-64,共9页
Magnetic field measurement plays an extremely important role in material science,electronic en-gineering,power system and even industrial fields.In particular,magnetic field measurement provides a safe and reliable to... Magnetic field measurement plays an extremely important role in material science,electronic en-gineering,power system and even industrial fields.In particular,magnetic field measurement provides a safe and reliable tool for industrial non-destructive testing.The sensitivity of magnetic field measurement deter-mines the highest level of detection.The diamond nitrogen-vacancy(NV)color center is a new type of quan-tum sensor developed in recent years.The external magnetic field will cause Zeeman splitting of the ground state energy level of the diamond NV color center.Optical detection magnetic resonance(ODMR),using a mi-crowave source and a lock-in amplifier to detect the resonant frequency of the NV color center,and finally the change of the resonant frequency can accurately calculate the size of the external magnetic field and the sensi-tivity of the external magnetic field change.In the experiment,a diamond containing a high concentration of NV color centers is coupled with an optical fiber to realize the preparation of a magnetic field scanning probe.Then,the surface cracks of the magnetized iron plate weld are scanned,and the scanning results are drawn into a two-dimensional magnetic force distribution map,according to the magnetic field gradient change of the magnetic force distribution map,the position and size of the crack can be judged very accurately,which pro-vides a very effective diagnostic tool for industrial safety. 展开更多
关键词 diamond nitrogen-vacancy color center Iron Weld MAGNETIZATION Optical Fiber Sensor Scanning
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Dependence of nitrogen vacancy color centers on nitrogen concentration in synthetic diamond 被引量:3
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作者 Yong Li Xiaozhou Chen +5 位作者 Maowu Ran Yanchao She Zhengguo Xiao Meihua Hu Ying Wang Jun An 《Chinese Physics B》 SCIE EI CAS CSCD 2022年第4期534-537,共4页
Crystallization of diamond with different nitrogen concentrations was carried out with a FeNiCo-C system at pressure of 6.5 GPa.As the nitrogen concentration in diamond increased,the color of the synthesized diamond c... Crystallization of diamond with different nitrogen concentrations was carried out with a FeNiCo-C system at pressure of 6.5 GPa.As the nitrogen concentration in diamond increased,the color of the synthesized diamond crystals changed from colorless to yellow and finally to atrovirens(a dark green).All the Raman peaks for the obtained crystals were located at about 1330 cm^(-1)and contained only the sp^(3)hybrid diamond phase.Based on Fourier transform infrared results,the nitrogen concentration of the colorless diamond was<1 ppm and absorption peaks corresponding to nitrogen impurities were not detected.However,the C-center nitrogen concentration of the atrovirens diamond reached 1030 ppm and the value of A-center nitrogen was approximately 180 ppm with a characteristic absorption peak at 1282 cm^(-1).Furthermore,neither the NV^(0)nor the NV^(-)optical color center existed in diamond crystal with nitrogen impurities of less than 1 ppm by photoluminescence measurement.However,Ni-related centers located at 695 nm and 793.6 nm were observed in colorless diamond.The NE8 color center at 793.6 nm has more potential for application than the common NV centers.NV^(0)and NV^(-)optical color centers coexist in diamond without any additives in the synthesis system.Importantly,only the NV^(-)color center was noticed in diamond with a higher nitrogen concentration,which maximized optimization of the NV^(-)/NV^(0)ratio in the diamond structure.This study has provided a new way to prepare diamond containing only NV^(-)optical color centers. 展开更多
关键词 high pressure and high temperature diamond nitrogen-vacancy color centers
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Single-channel vector magnetic information detection method based on diamond NV color center 被引量:2
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作者 Qin-Qin Wang Rui-Rong Wang +8 位作者 Jin-Ping Liu Shao-Zhuo Lin Liang-Wei Wu Hao Guo Zhong-Hao Li Huan-Fei Wen Jun Tang Zong-Min Ma Jun Liu 《Chinese Physics B》 SCIE EI CAS CSCD 2021年第8期275-281,共7页
A method of detecting the single channel triaxial magnetic field information based on diamond nitrogen-vacancy(NV)color center is introduced.Firstly,the incident angle of the bias magnetic field which can achieve the ... A method of detecting the single channel triaxial magnetic field information based on diamond nitrogen-vacancy(NV)color center is introduced.Firstly,the incident angle of the bias magnetic field which can achieve the equal frequency difference optically-detected magnetic resonance(ODMR)spectrum of diamond NV color center is calculated theoretically,and the triaxial magnetic information solution model is also constructed.Secondly,the microwave time-controlled circuit module is designed to generate equal timing and equal frequency difference microwave pulse signals in one channel.Combining with the optical detection magnetic resonance technology,the purpose of sequentially locking and detecting the four formant signals on one side of the diamond NV color center(m_(s)=-1 state signal)is achieved,and the vector magnetic field information detection is accomplished by combining the triaxial magnetic information solution model.The system can obtain magnetic field detection in a range of 0 mT-0.82 mT.The system's magnetic noise sensitivity is 14.2 nT/Hz^(1/2),and the deviation angle errors of magnetic field detectionθ_(x) andθ_(y) are 1.3° and 8.2° respectively. 展开更多
关键词 nitrogen-vacancy(nv)color center VECTOR electron spin magnetic detection
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Transient features of graphitization and nitrogen-vacancy color centers in a diamond fabricated by localization femtosecond laser direct writing
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作者 CUI Lin YIN SiYu +1 位作者 HU ZiFan WANG Lei 《Science China(Technological Sciences)》 SCIE EI CAS CSCD 2024年第8期2530-2536,共7页
Femtosecond laser direct writing provides an efficient approach to fabricating single nitrogen vacancy(NV) color centers with a relatively high yield. Different from previously reported NV color centers with a random ... Femtosecond laser direct writing provides an efficient approach to fabricating single nitrogen vacancy(NV) color centers with a relatively high yield. Different from previously reported NV color centers with a random distribution in a bulk diamond or nanocrystals, this gives an opportunity to study the photophysical properties of single NV color centers with precise numbers and positions. However, ultrafast studies on single NV color centers prepared by localization femtosecond laser direct writing are still rare, especially for the graphitization inside a diamond and its relationship with single NV color centers. Here, we report the broadband transient absorption(TA) spectroscopic features of the graphitization and NV color centers in a diamond fabricated by localization femtosecond laser direct writing at room temperature under 400 nm excitation. In comparison with the graphene oxide film, the bleaching features of the graphitization point array in a diamond are similar to reduced graphene oxide,accompanied by excited state absorption signals from local carbon atom vacancy defects in graphene-like structures induced by laser writing. On the other hand, transient features of laser processing array containing single NV color centers with a yield of~50% are different from those of the graphitization point array. Our findings suggest that for ultrashort pulse processing of diamonds, broadband TA spectral signals are sensitive to the surrounding atomic environment of processing sites, which could be applied to laser writing point defects in other materials used as solid-state single photon sources. 展开更多
关键词 nitrogen-vacancy color center GRAPHITIZATION diamond femtosecond laser direct writing ultrafast spectroscopy
原文传递
An Emerging Testing Method for Metallics Based on NV Center in the Diamond
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作者 QIU Rujia DU Qiang +3 位作者 HUANG Jie ZHOU Mengliang LUO Dacheng ZHAO Bowen 《Instrumentation》 2022年第4期40-48,共9页
Metal substance detection plays an extremely important role in daily life,industrial manufacturing and even industrial security.The traditional methods include optical detection,X-ray detection,microwave detection and... Metal substance detection plays an extremely important role in daily life,industrial manufacturing and even industrial security.The traditional methods include optical detection,X-ray detection,microwave detection and ultrasonic detection.These methods,playing a vital role in the field of non-destructive testing,can not only judge the presence or absence of metal,but also accurately detect the type and size of metal defects.For microwave detection,the detection efficiency of metal materials is limited by the response sensitivity of the detector to microwaves.In recent years,scientists have discovered a quantum sensing system based on the diamond nitrogen-vacancy(NV)color center.The system obtains optical detection magnetic resonance(ODMR)fluorescence spectra under the combined action of a 532nm laser and a certain frequency band of microwaves,and the signal contrast changes significantly with the microwave power.Based on the NV color center quantum sensing system,this paper studies its application in the field of metal detection,and takes steel detection as an example to detect the size of steel bars according to the changes in the spectral line,providing a new method for non-destructive testing such as metal substance detection. 展开更多
关键词 diamond nitrogen-vacancy color center REBAR Microwave Reflection ODMR
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DLC膜对金刚石纳米柱NV色心发光收集强度的影响
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作者 李文斌 谭心 +2 位作者 潘超 贺占清 杨桥 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期793-801,共9页
金刚石氮空位(NV)色心发光收集强度的提高是实现单光子源技术的关键。本工作将锥状的类金刚石(DLC)梯度减反膜引入纳米柱色心单光子源中,旨在从色心的自发辐射速率与光子收集效率两方面提高NV色心的发光收集强度。采用时域有限差分(FDTD... 金刚石氮空位(NV)色心发光收集强度的提高是实现单光子源技术的关键。本工作将锥状的类金刚石(DLC)梯度减反膜引入纳米柱色心单光子源中,旨在从色心的自发辐射速率与光子收集效率两方面提高NV色心的发光收集强度。采用时域有限差分(FDTD)法对带有DLC膜的金刚石纳米柱复合结构进行了光学仿真,探究了不同结构参数的DLC薄膜对金刚石纳米柱NV色心光子收集强度、出射效率及自发辐射速率的影响,并且通过优化得到了最大收集强度下的结构参数。仿真结果表明,引入DLC膜能够使金刚石纳米柱中NV色心获得更高的光子出射效率(≥1%),并且能够改变纳米柱内部电场分布,使色心自发辐射速率增加16.8%,最终使光子的总收集强度增加15.5%。 展开更多
关键词 量子光学 收集强度 时域有限差分 金刚石纳米柱nv色心 类金刚石梯度减反膜 自发辐射速率
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基于无微波金刚石NV色心测磁技术的电流测量应用 被引量:1
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作者 宋东波 仇茹嘉 +5 位作者 王鑫 赵龙 耿佳琪 田腾 刘雅琪 刘鑫 《微纳电子技术》 CAS 2024年第2期153-161,共9页
为了在特高压(UHV)环境下使用氮-空位(NV)色心量子测量技术,研究了金刚石主轴与磁场夹角对相应曲线及电流测量精度的影响。构建金刚石氮-空位七能级超精细结构模型,根据仿真结果得到不同磁场方向下最高灵敏度范围和最佳测量范围,从而确... 为了在特高压(UHV)环境下使用氮-空位(NV)色心量子测量技术,研究了金刚石主轴与磁场夹角对相应曲线及电流测量精度的影响。构建金刚石氮-空位七能级超精细结构模型,根据仿真结果得到不同磁场方向下最高灵敏度范围和最佳测量范围,从而确定探头的最佳放置角度。基于无微波金刚石氮-空位技术搭建了直流大电流测量实验平台,测试了100~5000A范围内荧光电压对电流的响应曲线。实验结果表明,该平台对5000A直流电流测量误差在0.25%以内。作为无源器件,无微波金刚石氮-空位色心测磁传感器全光纤信号传输具备良好耐压性能,同时可在室温下工作,并具有结构紧凑、灵敏度高、抗电磁干扰能力强等优势,适用于特高压环境下的直流电流测量,为传统电力行业检测提供了新的检测方法。 展开更多
关键词 金刚石 氮-空位色心 测磁传感器 无微波 特高压(UHV)环境 量子精密测量 电力行业检测
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基于金刚石NV色心的电流传感技术及其标准化研究初探
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作者 岑炜 白静芬 +3 位作者 孟静 李琪林 吕英杰 段永贤 《计量学报》 CSCD 北大核心 2024年第10期1462-1469,共8页
为推进量子化电流传感技术的落地应用,探讨了基于金刚石NV色心的电流传感技术,初步研究了其标准化技术。首先,介绍了金刚石NV色心的结构和物理特性,分析了基于金刚石NV色心的光学特性及自旋量子相干性的电流传感测量原理,研究了磁噪声... 为推进量子化电流传感技术的落地应用,探讨了基于金刚石NV色心的电流传感技术,初步研究了其标准化技术。首先,介绍了金刚石NV色心的结构和物理特性,分析了基于金刚石NV色心的光学特性及自旋量子相干性的电流传感测量原理,研究了磁噪声抑制、磁测量灵敏度提升和测量芯片小型化等实用化技术;然后,分析了基于金刚石NV色心的电流传感测量技术的技术优势和标准化需求,提出了标准体系建设建议,为基于金刚石NV色心的电流传感技术研究、设备研制及传感测量系统落地应用提供技术支撑。 展开更多
关键词 电学计量 电流传感技术 金刚石nv色心 量子化测量 标准化
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采用磁屏蔽环结构的金刚石NV色心全光直流互感器系统
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作者 王鑫 赵龙 +5 位作者 仇茹嘉 宋东波 田腾 耿佳琪 赵博文 苏帅 《微纳电子技术》 CAS 2024年第5期93-101,共9页
针对目前电力系统对电流互感器的精度与灵敏度提出的更高要求,提出了一种基于金刚石氮-空位(NV)色心的全光直流互感器的系统方案,系统包括光源模块、激光反馈模块、激光分束模块、一次传感探头模块、激光分频模块、光电转换模块以及信... 针对目前电力系统对电流互感器的精度与灵敏度提出的更高要求,提出了一种基于金刚石氮-空位(NV)色心的全光直流互感器的系统方案,系统包括光源模块、激光反馈模块、激光分束模块、一次传感探头模块、激光分频模块、光电转换模块以及信号采集和数据处理模块。对系统中的磁屏蔽环进行了结构的设计与仿真,并对仿真结果进行了实验验证。最后搭建了单通道实验验证系统,系统实测结果表明,设计的全光直流互感器在5 000 A大电流下无磁屏蔽时可以达到0.35%的测量精度,加入磁屏蔽环后测量精度提升到了0.06%,从而为基于金刚石NV色心的全光直流互感器的研制提供了参考。 展开更多
关键词 金刚石 氮-空位(nv)色心 直流互感器 量子精密测量 磁屏蔽环
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基于系综NV色心的温度传感器关键技术 被引量:5
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作者 赵娟 秦丽 +3 位作者 马宗敏 张少文 傅月平 高健 《微纳电子技术》 北大核心 2018年第12期885-889,909,共6页
金刚石中的氮空位中心(NV色心)具有独特的自旋特性,且其电子自旋受周围环境如温度的影响,从而可以通过探测NV色心的电子自旋态实现对温度的精密测量。在精密测量中,NV色心的哈密顿量起重要作用,而哈密顿量受周围环境温度的影响,所以... 金刚石中的氮空位中心(NV色心)具有独特的自旋特性,且其电子自旋受周围环境如温度的影响,从而可以通过探测NV色心的电子自旋态实现对温度的精密测量。在精密测量中,NV色心的哈密顿量起重要作用,而哈密顿量受周围环境温度的影响,所以研究了291-390 K温度下系综NV色心的光探测磁共振(ODMR)信号与温度的关系。随着温度的升高,零场劈裂D值逐渐减小,并且获得370-390 K时零场劈裂D值与温度间存在斜率为-61.65 kHz/K的线性关系,并对ODMR信号进行微波调制,这对以后实现高精度的温度场测量具有很好的应用前景,也为研究金刚石材料的温度特性提供了很好的技术支持。 展开更多
关键词 金刚石 氮空位(nv)色心 零场劈裂D值 光探测磁共振(ODMR)信号 温度探测 纳米传感
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NV色心磁测量研究现状及发展趋势 被引量:5
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作者 马宗敏 郭卫军 +4 位作者 郑斗斗 王军旗 柴笑晗 牛刘敏 秦丽 《微纳电子技术》 北大核心 2020年第9期754-762,共9页
综述了金刚石氮空位(NV)色心磁测量研究现状及发展趋势。对NV色心DC磁测量和AC磁测量主要方法进行了系统的对比分析,着重介绍了采用连续波光探测磁共振(CW-ODMR)方法检测DC磁场的发展趋势并分析其优势和不足之处,以及利用Spin Echo技术... 综述了金刚石氮空位(NV)色心磁测量研究现状及发展趋势。对NV色心DC磁测量和AC磁测量主要方法进行了系统的对比分析,着重介绍了采用连续波光探测磁共振(CW-ODMR)方法检测DC磁场的发展趋势并分析其优势和不足之处,以及利用Spin Echo技术对AC磁测量的分析研究。然后介绍了NV色心在集成NV色心磁力计、体细胞NV色心磁测量以及硬盘驱动器检测等方面的应用,指出未来NV色心磁测量主要向高灵敏度、小型化、集成化、便携化的方向发展。最后分析得出NV色心DC磁测量存在微波和激光功率导致ODMR线宽展宽,延长退相位时间是提高DC磁灵敏度最主要的手段。NV色心AC磁测量则对系统电噪声和磁噪声等环境因素要求较高,延长退相干时间是提高AC磁灵敏度的关键因素。 展开更多
关键词 金刚石 氮空位(nv)色心 AC磁测量 DC磁测量 连续波光探测磁共振(CW-ODMR) Spin Echo
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金刚石NV色心磁力计极限灵敏度优化方法 被引量:8
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作者 赵锐 赵彬彬 +3 位作者 王磊 郭浩 唐军 刘俊 《微纳电子技术》 北大核心 2018年第9期683-687,699,共6页
光探测磁共振(ODMR)信号作为氮空位(NV)色心磁力计进行磁检测的主要手段,其主要受到微波功率强度和激光功率强度的影响。对金刚石NV色心磁力计展开研究,根据其检测原理,探究其极限灵敏度优化方法。搭建了ODMR信号的检测系统,对ODMR... 光探测磁共振(ODMR)信号作为氮空位(NV)色心磁力计进行磁检测的主要手段,其主要受到微波功率强度和激光功率强度的影响。对金刚石NV色心磁力计展开研究,根据其检测原理,探究其极限灵敏度优化方法。搭建了ODMR信号的检测系统,对ODMR信号的激发功率进行了探究。实验结果表明在该实验系统下,微波功率约为60 mW、激光功率约为10 mW是最优的ODMR信号激发功率,可以使磁力计灵敏度达到最优,得到其理论值为17.80 nT/Hz^1/2。为金刚石NV色心磁力计灵敏度的进一步提高提供了改进方法。 展开更多
关键词 金刚石氮空位(nv)色心 光探测磁共振(ODMR)信号 微波 激光 极限灵敏度 磁力计
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基于磁集聚效应的系综NV色心磁检测增强 被引量:2
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作者 李中豪 王天宇 +4 位作者 郭琦 郭浩温 焕飞 唐军 刘俊 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2021年第14期290-298,共9页
高灵敏色心量子自旋磁检测是弱磁、极弱磁检测及成像应用的关键.本文通过搭建结合磁力线集聚结构(MFC)的系综金刚石氮空位(NV)色心的宽视场磁分布成像系统,对系综金刚石NV色心磁检测增强进行了系统研究.首先基于磁力线集聚效应仿真设计... 高灵敏色心量子自旋磁检测是弱磁、极弱磁检测及成像应用的关键.本文通过搭建结合磁力线集聚结构(MFC)的系综金刚石氮空位(NV)色心的宽视场磁分布成像系统,对系综金刚石NV色心磁检测增强进行了系统研究.首先基于磁力线集聚效应仿真设计并制造了成对的T型薄片状MFC结构,利用连续波光探测磁共振(ODMR)宽视场磁成像技术对MFC的磁增强效果进行验证.实验测试的MFC间距的最小值为1.0 mm,此时磁增强倍数约为10.35,通过进一步对比不同磁场强度以及不同间距条件下的MFC磁增强效果,验证了MFC磁增强效果的有效性,系统磁检测灵敏度由1.10 nT/Hz^(1/2)提升至0.30 nT/Hz^(1/2).通过进一步对比仿真与测量获得的磁增强倍数与间隙宽度的关系,可对实验系统的磁增强及灵敏度进行有效估计.在MFC间距为0.5 mm时,对应的磁增强倍数可提升至约18.21,磁灵敏度则可达0.25 nT/Hz^(1/2).以上结果表明基于磁集聚效应可以实现系综金刚石氮空位色心磁检测灵敏度的有效提升,为精密量子测量技术在弱磁、极弱磁检测应用方面提供了参考. 展开更多
关键词 磁力线集聚结构 系综金刚石氮空位色心 连续波光探测磁共振 磁灵敏度
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量子调控型NV色心系综磁强计灵敏度优化 被引量:2
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作者 郭卫军 郑斗斗 +4 位作者 王军旗 柴笑晗 牛刘敏 秦丽 马宗敏 《微纳电子技术》 北大核心 2020年第1期54-58,79,共6页
氮空位(NV)色心是金刚石中固有的缺陷,具有纳米量级的空间分辨率和微特斯拉量级的磁灵敏度,可以实现高灵敏度与高空间分辨率的微弱磁检测。利用NV系综磁敏感单元,可以将固态电子自旋信号实时检测技术应用于NV磁强计。准确进行AC磁测量... 氮空位(NV)色心是金刚石中固有的缺陷,具有纳米量级的空间分辨率和微特斯拉量级的磁灵敏度,可以实现高灵敏度与高空间分辨率的微弱磁检测。利用NV系综磁敏感单元,可以将固态电子自旋信号实时检测技术应用于NV磁强计。准确进行AC磁测量是研究的关键。利用NV色心电子自旋进行量子调控,通过光探测磁共振(ODMR)测试确定共振频率,二能级Rabi振荡测试确定Rabi频率以及退相干时间测试确定横向弛豫时间。由于自旋回波存在相位积累,导致荧光布局数发生改变。最后利用量子相位随荧光布局数的关系计算出最大AC磁场灵敏度约为0.8 pT/■。 展开更多
关键词 金刚石 nv色心 AC磁测量 光探测磁共振(ODMR)测试 RABI振荡 退相干时间
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金刚石NV色心在钢丝绳缺陷检测中的应用 被引量:1
16
作者 沈忆华 雷金辉 +3 位作者 张云伟 周梦良 罗大程 赵博文 《微纳电子技术》 CAS 北大核心 2023年第6期957-964,共8页
氮-空位(NV)色心是金刚石中的一种晶格缺陷,由于其具有优异的自旋性质和光学性质,在量子精密测量领域受到广泛关注。利用金刚石的高灵敏度和高分辨率磁测量特性,实现灵敏且准确的钢丝绳缺陷检测。在磁场测量方面,该技术使用光学探测磁... 氮-空位(NV)色心是金刚石中的一种晶格缺陷,由于其具有优异的自旋性质和光学性质,在量子精密测量领域受到广泛关注。利用金刚石的高灵敏度和高分辨率磁测量特性,实现灵敏且准确的钢丝绳缺陷检测。在磁场测量方面,该技术使用光学探测磁共振法测出NV色心的共振频率,从而计算出外界的磁场强度。在钢丝绳检测方面,以浓度为1.8×10^(17)~3.6×10^(17)的NV色心磁传感器为核心组成探头模块,三块高度集成的现场可编程门阵列(FPGA)板卡组成控制模块,搭建量子精密测量平台,检测钢丝绳断丝缺陷和微弱磨损缺陷。实验结果表明,该系统的磁场测量灵敏度可达6 nT/Hz,空间分辨率为200μm,可以对钢丝绳缺陷进行准确检测,为工业安全提供了新的检测方式。 展开更多
关键词 金刚石 氮-空位(nv)色心 磁场测量 缺陷检测 钢丝绳
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基于金刚石系综NV色心的温度磁传感特性 被引量:1
17
作者 柴笑晗 王军旗 +4 位作者 傅月平 牛刘敏 郑斗斗 袁华 马宗敏 《微纳电子技术》 CAS 北大核心 2021年第7期641-645,共5页
基于金刚石系综氮空位(NV)色心量子传感技术,搭建了高精度量子传感温度测量实验平台,探究了金刚石NV色心温度传感特性。通过测试不同温度下的光探测磁共振(ODMR)信号,验证了NV色心的零场劈裂参数(D)会随着温度(T)变化这一结论,即随着温... 基于金刚石系综氮空位(NV)色心量子传感技术,搭建了高精度量子传感温度测量实验平台,探究了金刚石NV色心温度传感特性。通过测试不同温度下的光探测磁共振(ODMR)信号,验证了NV色心的零场劈裂参数(D)会随着温度(T)变化这一结论,即随着温度的升高,ODMR信号整体往左漂移。测得在293~343 K内,D与T呈线性关系,且斜率为-62.4 kHz/K。本实验不仅为高灵敏度和高空间分辨率的纳米尺度温度场测量提供了方法,也对NV色心温度传感器的设计和NV色心量子精密测量提供了技术支持。 展开更多
关键词 金刚石 氮空位(nv)色心 温度传感器 光探测磁共振(ODMR) 温度磁传感
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金刚石NV色心的制备及应用(特邀) 被引量:2
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作者 郝鑫 尹思宇 +3 位作者 张宗达 丁洁 田振男 白振旭 《光电技术应用》 2022年第1期1-9,57,共10页
氮空位(NV)色心是一种具备优良光学性能和自旋特性的金刚石发光缺陷,由于其在超分辨成像技术、量子测量、量子信息等领域的巨大应用前景,近年来吸引了许多科研工作者的关注。目前,人们已经通过多种方法制备浓度和空间位置可控的高品质N... 氮空位(NV)色心是一种具备优良光学性能和自旋特性的金刚石发光缺陷,由于其在超分辨成像技术、量子测量、量子信息等领域的巨大应用前景,近年来吸引了许多科研工作者的关注。目前,人们已经通过多种方法制备浓度和空间位置可控的高品质NV色心,并推动了其在量子传感和量子信息等领域的应用。NV色心的电子自旋哈密顿量与多种物理量有关,因此能够通过读取NV色心的电子自旋态实现量子精密测量;此外,NV色心作为一种电子自旋相干时间长、性能稳定的固态自旋量子体系,可以实现安全高效的量子信息处理。近年来,量子测量的灵敏度随着NV色心制备工艺的进步而快速提升。介绍了NV色心的结构和基本特性,并对其制备和应用进行了总结和展望。 展开更多
关键词 金刚石 nv色心 制备 应用 传感 量子信息
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CVD单晶金刚石[NV]和[SiV]缺陷的抑制与消除 被引量:4
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作者 吴晓磊 徐帅 +3 位作者 赵延军 吴啸 常豪锋 郭兴星 《金刚石与磨料磨具工程》 CAS 北大核心 2020年第5期42-44,共3页
反应气体中添加体积分数0.001%的N2,研究CVD金刚石PL(photoluminescence spectroscopy,PL)光谱发现,与N杂质相关的[NV]0与[NV]-和与Si杂质相关的[SiV]是金刚石中的主要杂质缺陷。经过高温高压(high temperature and high pressure,HPHT... 反应气体中添加体积分数0.001%的N2,研究CVD金刚石PL(photoluminescence spectroscopy,PL)光谱发现,与N杂质相关的[NV]0与[NV]-和与Si杂质相关的[SiV]是金刚石中的主要杂质缺陷。经过高温高压(high temperature and high pressure,HPHT)处理后,[NV]0峰的强度被削弱,[NV]-峰的强度被增强,[SiV]峰的强度被显著增强,并新出现了[SiV]-宽峰。反应气体中N2体积分数降至0.0001%并添加0.5%的O2后,[NV]0与[NV]-峰消失,O2升高至1%后[SiV]峰强度出现了明显降低,继续升高O2含量,[SiV]峰强度下降趋势变缓,这些现象证明了添加少量O2有助于CVD金刚石中N和Si杂质缺陷的抑制与消除。 展开更多
关键词 CVD单晶金刚石 PL光谱 nv色心 SiV色心 缺陷
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基于磁集聚器的金刚石NV色心磁力计灵敏度的增强
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作者 伍大锦 李中豪 +1 位作者 唐军 刘俊 《微纳电子技术》 CAS 北大核心 2023年第2期259-264,共6页
对于金刚石氮空位(NV)色心磁力计,探索新的方法提高其灵敏度具有重要的意义。详细介绍了一种基于闭环反馈的频率调制技术结合磁集聚器的高灵敏度和高分辨率磁测量方法。设计了具有12倍磁放大倍数的T型磁集聚器。通过频率调制技术,磁力... 对于金刚石氮空位(NV)色心磁力计,探索新的方法提高其灵敏度具有重要的意义。详细介绍了一种基于闭环反馈的频率调制技术结合磁集聚器的高灵敏度和高分辨率磁测量方法。设计了具有12倍磁放大倍数的T型磁集聚器。通过频率调制技术,磁力计灵敏度由1.5 nT/Hz^(1/2)提升到0.13 nT/Hz^(1/2)。同时,通过闭环锁定技术,磁力计最小可检测磁感应强度由10 nT增强到1 nT。该方法在理论和实验上均得到了验证,能够实现磁力计灵敏度和分辨率的提高,为高灵敏度和高分辨率磁力计的设计提供了参考,同时对自旋电子磁共振的基础研究也有着重要的意义。 展开更多
关键词 磁集聚器 氮空位(nv)色心 金刚石 灵敏度 分辨率 闭环锁定技术
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