Версия для слабовидящих
Дельта-легирование азот-вакансии в алмазе упрощает их практическое применение Печать Email
Новости об инновациях
23.01.2015

Изображение алмазного фотонного кристалла, содержащего азот-вакансии, полученное при помощи сканирующего туннельного микроскопа. Изображение алмазного фотонного кристалла, содержащего азот-вакансии, полученное при помощи сканирующего туннельного микроскопа.

Так называемые азот-вакансии в наноалмазах могут найти применение в будущих квантовых устройствах, в том числе, для квантовых вычислений и в наноразмерных инструментах зондирования. Но для многих потенциальных приложений азот-вакансий было бы удобно интегрировать их с оптическими резонаторами, которые могут увеличивать количество излучаемого этими структурами света. Одной из основных проблем такой интеграции до сих пор являлась невозможность точно позиционировать азот-вакансию в оптическом резонаторе на наноуровне. Однако, согласно новой методике, предложенной совместной группой ученых из США и Австралии, помочь в решении проблемы могут так называемые «дельта-легированные» азот-вакансии.

Атомные примеси или дефекты в природном алмазе могут привести к появлению розовых, голубых и желтых бриллиантов. Один из таких дефектов – отрицательно заряженная азот-вакансия – возникает, когда атом азота и пустой узел кристаллической решетки алмаза (углерода) оказываются близко друг к другу внутри кристалла.

При освещении такого дефекта лазером определенной длины волны, азот-вакансия (известная также, как NV-центр) излучает свет другого цвета, при этом интенсивность излучения зависит от спина электрона в азот-вакансии.

Чтобы использовать оптический резонатор для извлечения выгоды из этого интенсивного излучения, необходимо, чтобы азот-вакансия располагалась в определенной точке внутри такого резонатора, так чтобы эти две структуры взаимодействовали оптимальным образом.

Проблема заключается в том, что полости – оптические резонаторы – которые хорошо интегрируются с азот-вакансиями, сложны в изготовлении. Кроме того, азот-вакансия представляет собой структуру размером не более атома, таким образом, ее довольно сложно разместить в нужном месте.

Согласно последней работе группы ученых из University of California, University of Chicago (оба в США) и University of Technology (Австралия), использование азот-вакансий может существенно расшириться, благодаря технике, известной, как дельта-доппинг.

Эта техника позволяет позиционировать NV-центры в резонаторе с беспрецедентной точностью (в горизонтальной плоскости). А сам термин «дельта-легирование» происходит от математики – от дельта-функции. В данном случае термин указывает на то, что азот-вакансия намеренно создана лишь в пределах двумерной плоскости и не может существовать в другом месте.

Полости, созданные учеными, представляют собой фрагменты фотонного кристалла, сформированного за счет ряда периодических отверстий в алмазном образце, которые генерируют стоячую электромагнитную волну. Эта структура обеспечивает усиление электромагнитного поля на той же частоте, что излучает азот-вакансия.

Предложенный учеными подход позволяет, грубо говоря, определить Z-координату всех дельта-легированных азот-вакансий.

Т.е. может быть сформирована плоскость, в которой внутри образца расположены все NV-центры.

При создании фотонного кристалла вокруг данной плоскости исследователи могут быть уверены, что все азот-вакансии оказываются внутри него.

Стоит также отметить, что методика позволяет создавать оптические резонаторы очень высокого качества (оптические потери в них сведены к минимуму). По сравнению с предыдущими экспериментами, показатели качества оптических резонаторов повышены в 4 раза.

Подробные результаты работы совместной группы ученых опубликованы в журнале Applied Physics Letters.

В перспективе ученые надеются разработать методику точного позиционирования азот-вакансий в трехмерном пространстве.

Источник - http://www.nanonewsnet.ru/news/2015/delta-legirovanie-azot-vakansii-v-almaze-uproshchaet-ikh-prakticheskoe-primenenie

 

Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта