Development of new physical methods for forming single photon sources in nanodiamond films

开发在纳米金刚石薄膜中形成单光子源的新物理方法

基本信息

批准号：
21K18830
负责人：
吉武剛
金额：
$ 4.16万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-07-09 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

ダイヤモンド格子中のNVセンターをはじめとする単一光子源は、量子コンピューティングや超高感度磁気センサーへの応用が期待されており、世界各国で国家プロジェクトが走っている状況である。その一方でその形成方法は既存の半導体に使われてきた技術で行われており、方法としては特に目新しいものはない。本研究では，ナノダイヤモンド膜中への単一光子源の形成のための新たな物理的手法を創成することを目的として研究を行っている。具体的には，物理気相成長法により成長するナノダイヤモンド膜にNVセンターをはじめとする単一光子源を形成するための，物理現象の理解を含めた、基盤技術を確立する。同軸型アークプラズマ堆積（CAPD）法によりNドープナノダイヤモンド膜の堆積を行い、生成膜のNVセンター形成をPL測定に加えて、共焦点レーザー走査型蛍光顕微鏡によりその形成分布を評価した。膜作製時のプロセスの最適化により膜一面に渡ってNVセンターの発光が得られるようになった。膜中の窒素ドープ量は膜作製時の窒素雰囲気圧力により調整するがその最適化が進んだことが一因である。膜作製中の負バイアス印加がダイヤモンドの成長促進に極めて有効であることがわかっている。バイアス条件の更なる最適化により、膜の硬度を室温プロセスにもかかわらず多結晶ダイヤモンドと同硬度の85 GPaまで高めることに成功している。ダイヤモンド結晶の密度および質が高まっていることが予想され、そのこともNVセンターの発光増強に寄与していると考えられる。

单个光子源，包括钻石晶格中的NV中心，预计将应用于量子计算和超敏感的磁传感器，并且在世界各地正在进行国家项目。另一方面，使用已在现有半导体中使用的技术进行了形成该方法的方法，并且没有特定的新方法。这项研究旨在创建一种新的物理方法，以形成纳米座膜中的单个光子源。具体而言，我们将建立基本技术，包括对形成单个光子源的物理现象的理解，例如通过物理蒸气沉积生长的纳米木膜膜上的NV中心。通过同轴弧等离子体沉积（CAPD），将生产膜的NV中心形成添加到PL测量中，并通过共聚焦激光扫描荧光显微镜评估了N掺杂的纳米座膜。通过优化膜制备过程中的过程，现在可以在整个膜上获得NV中心发射。膜中的氮掺杂量是通过膜生产时的压力来调整的，但这是由于优化的进展。已经发现，在膜制备过程中的负偏置在促进钻石生长方面非常有效。通过进一步优化偏倚条件，尽管室温过程是偏倚条件，该膜已成功增加到85 GPA，与多晶钻石相同。预计钻石晶体的密度和质量正在改善，这也被认为有助于增强NV中心的发射。

项目成果

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专著数量（0）

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会议论文数量（0）

专利数量（0）

Corrosion-Resistive and Low Specific Contact Resistance Ohmic Contacts to Semiconducting Diamonds Using Nanocarbon Electrodes

使用纳米碳电极与半导体金刚石进行耐腐蚀且低比接触电阻的欧姆接触

DOI：
10.1002/pssa.202200627
发表时间：
2022
期刊：
Physica Status Solidi A
影响因子：
0
作者：
Sreenath Mylo Valappil;Abdelrahman Zkria;Shinya Ohmagari;Hiroshi Naragino;Hiromitsu Kato;and Tsuyoshi Yoshitake
通讯作者：
and Tsuyoshi Yoshitake

シリコン基板上に成膜されたナノダイヤモンド混相膜の機械的・構造的特性に基板温度及び中間層がもたらす影響

基底温度和中间层对硅基底上沉积的纳米金刚石多相薄膜机械和结构性能的影响

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
布谷直義;Yeon-Bin Choi;今中信人;S. Saito，A. M. Ali1，M. Egiza，K. Murasawa，H. Sugita，T. Deckert-Gaudig，Volker Deckrt， and T. Yoshitake
通讯作者：
S. Saito，A. M. Ali1，M. Egiza，K. Murasawa，H. Sugita，T. Deckert-Gaudig，Volker Deckrt， and T. Yoshitake

Nanocarbon Electrodes Fabricated by Coaxial Arc Plasma Deposition for Phosphorus-doped Diamond Electronics Application

通过同轴电弧等离子体沉积制造的纳米碳电极用于磷掺杂金刚石电子应用

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Sreenath Mylo Valappil;Shinya Ohmagari;Abdelrahman Zkria;Phongasaphak Sittimart;Eslam Abubakar;Hiromatsu Kato;Tsuyoshi Yoshitake
通讯作者：
Tsuyoshi Yoshitake

Effects of substrate temperature and intermediate layer on adhesion, structural and mechanical properties of coaxial arc plasma deposition grown nanodiamond composite films on Si substrates