전기 및 전자 연구 센터의 이와사키 부교수, 전기 및 전자 연구 센터, 고급 전력 전자 연구 센터, 고급 산업 기술 연구소, 카토 소라 미츠 (Kato Soramitsu)의 수석 연구원으로 구성된 공동 연구 그룹, 전기 및 전자 연구 센터, Advanced Power Electronics Research Center, 및 연구팀의 수석 연구원으로 구성된 공동 연구 그룹양자 센서(Terminology 1)질소 진영 (NV) 센터(2)의 스핀 정보는 로투스 바카라아몬드 장치를 사용하여 전기적으로 성공적으로 감지되었습니다
새로 개발 된로투스 바카라아몬드 P-I-N 로투스 바카라오드(3)에 포함 된 NV 중심의 광전류가 0이더라도 전압이 0 인 상태에 있습니다내부 잠재력(4)는 효율적으로 추출 될 수 있음을 보여 주었다광전 감지 자기 공명(PDMR, 기간) 측정은 감지의 원리 인 스핀 정보 감지를 보여줍니다 광학 캐리어는 양자 센서 통합 설계에 중요합니다확산 길이(6 항)을 측정했습니다 앞으로는 장치를 사용하여 캐리어 곱셈 기술과 결합하여 매우 민감한 통합 양자 센서를 실현할 수있을 것으로 예상 할 수 있습니다
연구 결과는 AIP Publishing에 의해 2021 년 6 월 24 일 (미국 동부 시간)에 발표되었습니다
응용 물리학 편지"에 게시 됨
로투스 바카라아몬드의 질소-진증 (NV) 센터는 다음과 같습니다생체 모자장(항 7)와 같은 약한 자기장을 감지 할 수있는 양자 센서 역할을합니다 일반적으로 NV 중심에 의해 방출되는 형광은 광 검출기를 사용하여 측정되지만 광학 요소에 의한 신호의 감쇠와 요소 수의 증가로 인해 성능 향상 및 통합을 모두 달성하기가 어려웠습니다
이 광학 검출에 대한 응답으로, 기존의 경우, 금속 로투스 바카라아몬드 (절연체)-금속 MIM 구조를 사용한 전기 감지가 채택되었지만보다 민감하고 컴팩트 한 센서 시스템을 구성하기 위해 개발할 수있는 장치 구조를 사용한 전기 탐지가 필요했습니다
이 연구는 수평 로투스 바카라아몬드 P-I-N 로투스 바카라오드 구조를 사용하여 NV 센터의 전기 탐지 기술을 보여 주었다 이번에 개발 된 로투스 바카라아몬드 P-I-N 로투스 바카라오드는 P- 및 N 층이 I 층에 패턴 화되는 구조를 가지고 있으며, 화학 증기 상 합성을 사용하여 고농도에서 불순물로 도핑됩니다 (그림 1 좌측) NV 중심은 질소 이온 주입에 의해 I 층에 형성되었다
외부 전압이 적용되지 않은 경우에도 레이저에 의한 광분해로 인해 P 층 근처의 NV 중심에서 생성 된 광자 캐리어가 측정 될 수 있음이 밝혀졌습니다 (그림 1) 이는 도핑이 다른 다른 로투스 바카라아몬드의 접합부에서 생성 된 내장 전위로 인해 복사기를 효율적으로 수집 할 수 있음을 나타냅니다 0 내지 10 MW의 빛으로 조사 될 때, 조사 된 빛의 힘에 상응하는 광전류가 얻어졌다 우리는 전자 레인지를 적용하면서 NV 중심에서 스핀 정보를 전기적으로 감지하는 PDMR 측정을 성공적으로 수행하여 양자 센서로 기능 함을 보여줍니다 (그림 1 오른쪽)
NV 센터에서 생성 된 광학 캐리어가 얼마나 멀리 여행 할 수 있는지는 이전에 불분명했습니다 이 연구에서, 우리는 광 조사의 위치를 변화시키고 전기 신호의 거리 의존성을 측정함으로써 NV 센터에서 생성 된 광 전송기의 확산 길이를 세계적으로 처음으로 측정했습니다 이 발견은 고체 양자 센서의 통합 설계에서 중요합니다
그림 1 (왼쪽) NV 중심을 둘러싼 수평 로투스 바카라아몬드 P-I-N 로투스 바카라오드 레이저를 스캔하는 동안 전기 신호를 검출하여 확산 길이를 평가 하였다
(중앙) NV 센터에서 전기적으로 감지 된 광전류 양의 전압은 로투스 바카라오드에 대한 역 바이어스를 나타냅니다 레이저 전력을 0-10MW로 변경할 때 결과
(오른쪽) PDMR 스펙트럼 신호의 트로프는 스핀 상태의 공명 지점이며, 외부 자기장으로 인한 분할이 자기장 센서로 기능 함을 나타냅니다
이 연구는 로투스 바카라아몬드 장치 기술을 기반으로 양자 센서의 효율적인 전기 감지 및 통합을위한 길을 열어 주며 곧 로투스 바카라오드가 될 것입니다Avalanche Multiply(기간)는 또한 NV 중심의 신호 강도를 여러 차례 향상시킬 가능성이 있으므로 매우 민감한 고형 상태 양자 센서의 개발에 기여할 수 있습니다
이 연구는 교육, 문화, 스포츠, 과학 및 기술의 광학 양자 리프 플래그십 프로젝트 (Q-LEAP)의 지원으로 수행되었습니다
게시 된 잡지 :응용 물리학 편지
종이 제목 : 로투스 바카라아몬드 측면 p – i – n speech를 사용하여 질소-진전 센터의 광전자 감지
저자 : T Murooka, M Shiigai, Y Hironaka, T Tsuji, B Yang, T M Hoang, K Suda, K Mizuno, H Kato, T Makino, M Ogura, S Yamasaki, M Hatano 및 T Iwasaki
doi : 101063/50055852