Вышедшие номера
Home » Физика твердого тела » Год 2020, выпуск 11 » Статья стр. 1807
<<<>>>
Особенности высокочастотной ЭПР/ЭСЭ/ОДМР спектроскопии NV-дефектов в алмазе
DOI: 10.21883/FTT.2020.11.50101.137
Переводная версия: 10.1134/S1063783420110062
Russian Foundation for Basic Research, 19-52-12058
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG), ICRC project TRR 160
Бабунц Р.А.1, Крамущенко Д.Д.1, Гурин А.С.1, Бундакова А.П.1, Музафарова М.В.1, Бадалян А.Г.1, Романов Н.Г.1, Баранов П.Г.1
1Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН, Санкт-Петербург, Россия
Email: roman.babunts@gmail.com
Поступила в редакцию: 20 июня 2020 г.
В окончательной редакции: 20 июня 2020 г.
Принята к печати: 30 июня 2020 г.
Выставление онлайн: 3 августа 2020 г.
PDF версия
Методы высокочастотного электронного парамагнитного резонанса (ЭПР), электронного спинового эха (ЭСЭ) и оптически детектируемого магнитного резонанса (ОДМР) использованы для исследования уникальных свойств азотно-вакансионных дефектов (nitrogen-vacancy NV center) в алмазе в сильных магнитных полях. Показано, что в сильных магнитных полях (~3-5 T) происходит эффективное оптически индуцированное выстраивание населенностей спиновых уровней, с заполнением уровня MS=0 и опустошением уровней MS=±1, что позволило регистрировать ОДМР по изменению интенсивности фотолюминесценции, достигающим 10% в момент резонанса. Продемонстрировано, что эта эффективность имеет тот же порядок, что и в нулевых и низких магнитных полях. Образцы предварительно исследовались методом ОДМР в нулевых магнитных полях, что позволило точно определить основные параметры тонкой структуры и сверхтонкие взаимодействия с ядрами азота, а также диполь-дипольные взаимодействия между NV-центром и глубокими донорами азота в виде атома азота, замещающего углерод, N0. В спектрах высокочастотного ОДМР наблюдались сверхтонкие взаимодействия с ближайшими атомами углерода (изотоп 13C), что открывает возможности для измерения оптическими методами процессов динамической поляризации ядер углерода в сильных магнитных полях. Предполагается, что узкие линии ОДМР в сильных магнитных полях могут быть использованы для измерения этих полей с субмикронным пространственным разрешением. Разработан новый метод регистрации ОДМР NV-центров с модуляцией микроволновой частоты, упрощающий технику измерения высоких магнитных полей. Продемонстрировано значительное увеличение интенсивности сигнала ОДМР при ориентации сильного магнитного поля вдоль оси симметрии NV-центра. Ключевые слова: электронный парамагнитный резонанс, оптически детектируемый магнитный резонанс, спектрометр ЭПР, алмаз, NV-дефект.
  1. G. Davies, M.F. Hamer. Proc. R. Soc. Lond. A 348, 285 (1976)
  2. A. Gruber, A. Dr'abenstedt, C. Tietz, L. Fleury, J. Wrachtrup, C. von Borczyskowski. Science 276, 2012 (1997)
  3. F. Jelezko, I. Popa, A. Gruber, C. Tietz, J. Wrachtrup, A. Nizovtsev, S. Kilin. Appl. Phys. Lett. 81, 2160 (2002)
  4. A.P. Nizovtsev, S.Ya. Kilin, F. Jelezko, I. Popa, A. Gruber, J. Wrachtrup. Phys. B: Condens. Matter 340- 342, 106 (2003)
  5. J.R. Maze, P.L. Stanwix, J.S. Hodges, S. Hong, J.M. Taylor, P. Cappellaro, L. Jiang, M.V. Gurudev Dutt, E. Togan, A.S. Zibrov, A. Yacoby, R.L. Walsworth, M.D. Lukin. Nature 455, 644 (2008)
  6. J.M. Taylor, P. Cappellaro, L. Childress, L. Jiang, D. Budker, P.R. Hemmer, A. Yacoby, R. Walsworth, M.D. Lukin. Nature Phys. 4, 810 (2008)
  7. G. Balasubramanian, I.Y. Chan, R. Kolesov, M. Al-Hmoud, J. Tisler, C. Shin, C. Kim, A. Wojcik, P.R. Hemmer, A. Krueger, T. Hanke, A. Leitenstorfer, R. Bratschitsch, F. Jelezko, J. Wrachtrup. Nature Lett. 455, 648 (2008)
  8. P.-H. Chung, E. Perevedentseva, J.-S. Tu, C.C. Chang, C.-L. Cheng. Diamond Rel.Mater. 15, 622 (2006)
  9. Y.-R. Chang, H.-Y. Lee, K. Chen, C.-C. Chang, D.-S. Tsai, C.-C. Fu, T.-S. Lim, Y.-K. Tzeng, C.-Y. Fang, C.-C. Han, H.-C. Chang, W. Fann. Nature Nanotechnol. 3, 284 (2008)
  10. S.J. Yu, M.W. Kang, H.C. Chang, K.M. Chen, Y.C. Yu. J. Am. Chem. Soc. 127, 17604 (2005)
  11. T.M. Babinec, B.J.M. Hausmann, M. Khan, Y. Zhang, J.R. Maze, P.R. Hemmer, M. Loncar. Nature Nanotechnol. 5, 195 (2010)
  12. P.G. Baranov, A.A. Soltamova, D.O. Tolmachev, N.G. Romanov, R.A. Babunts, F.M. Shakhov, S.V. Kidalov, A.Y. Vul', G.V. Mamin, S.B. Orlinskii, N.I. Silkin. Small 7, 1533 (2011)
  13. J. Wrachtrup, F. Jelezko. J. Phys.: Condens. Matter 18, 807 (2006)
  14. Е.В. Единач, Ю.А. Успенская, А.С. Гурин, Р.А. Бабунц, Х.Р. Асатрян, Н.Г. Романов, А.Г. Бадалян, П.Г. Баранов. ФТТ 61, 1864 (2019) [Phys. Solid State 61, 10 (2019)]
  15. E.V. Edinach, Yu.A. Uspenskaya, A.S. Gurin, R.A. Babunts, H.R. Asatryan, N.G. Romanov, A.G. Badalyan, P.G. Baranov. Phys. Rev. B 100, 104435 (2019)
  16. Р.А. Бабунц, А.Г. Бадалян, Е.В. Единач, А.С. Гурин, Н.Г. Романов, П.Г. Баранов. Высокочастотный спектрометр электронного парамагнитного резонанса. Патент РФ N 2711345 от 16 января 2020 г
  17. S. Felton, A.M. Edmonds, M.E. Newton, P.M. Martineau, D. Fisher, D.J. Twitchen, J.M. Bake. Phys. Rev. B 79, 075203 (2009)
  18. R.A. Babunts, A.A. Soltamova, D.O. Tolmachev, V.A. Soltamov, A.S. Gurin, A.N. Anisimov, V.L. Preobrazhenskii, P.G. Baranov. JETP Lett. 95, 429 (2012)
  19. V.M. Acosta, E. Bauch, M.P. Ledbetter, A. Waxman, L.S. Bouchard, D. Budker, Phys. Rev. Lett. 104, 070801 (2010)
  20. P. Neumann, I. Jakobi, F. Dolde, C. Burk, R. Reuter, Waldherr, J. Honert, T. Wolf, A. Brunner, J.H. Shim, D. Suter, H. Sumiya, J. Isoya, J. Wrachtrup. Nano Lett. 13, 2738 (2013)
  21. P.G. Baranov, H.J. von Bardeleben, F. Jelezko, J. Wrachtrup. Magnetic Resonance of Semiconductors and Their Nanostructures: Basic and Advanced Applications: Ser. Mater. Sci. Springer. V. 253. (2017)
  22. M.J.R. Hoch, E.C. Reynhardt. Nuclear-spin-lattice relaxation of dilute spins in semiconducting diamond. Phys. Rev. B 37, 9222 (1988)
  23. Р.А. Бабунц, А.Г. Бадалян, Ю.А. Успенская, А.С. Гурин, Н.Г. Романов, П.Г. Баранов. Высокочастотный спектрометр электронного парамагнитного резонанса. Патент РФ N 2711228 от 15 января 2020 г
  24. A. Schweiger, G. Jeschke. Principles of Pulse Electron Paramagnetic Resonance. Oxford University Press (2001)

Подсчитывается количество просмотров абстрактов ("html" на диаграммах) и полных версий статей ("pdf"). Просмотры с одинаковых IP-адресов засчитываются, если происходят с интервалом не менее 2-х часов.

Дата начала обработки статистических данных - 27 января 2016 г.

Учредители

Издатель

© 2024 Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук
Powered by webapplicationthemes.com - High quality HTML Theme