Electronic Spin Relaxation and Clustering in High-Pressure High-Temperature Synthesized Microcrystalline Diamond Particles with Reduced Nitrogen Content
Notice bibliographique
Résumé
The negatively charged nitrogen-vacancy (NV – ) color center in diamonds is widely studied because of numerous applications of this unique quantum system in sensing and quantum information sciences. While substitutional nitrogen is required to form the NV – centers in diamond, it also yields other paramagnetic defects─primarily the neutrally charged substitutional nitrogen centers (P1)─that decrease NV – spin coherence, which in turn degrades performance in applications. Herein, we investigate high-pressure high-temperature synthesized diamond microparticles ( ca . 140–185 μm) having lower─ranging from 3 to 38 ppm─than the typical nitrogen content of type 1b diamond ( ca . 100 ppm and higher) typically used for the production of fluorescent diamond particles with NV – centers. A suite of electron paramagnetic resonance, optically detected magnetic resonance, and nuclear magnetic resonance methods are used to characterize spin properties of P1 and NV – centers in the particles. Upon decreasing the nitrogen content from 29 to 3 ppm, the ensemble NV – T 2 relaxation time increased by about 3-fold as measured directly in the Hahn Echo experiment at magnetic field of 1.2 T. Analysis of electronic relaxation of P1 centers revealed the existence of at least two distinct populations of P1 centers, consisting of fast and slower relaxing spins and allowed for an estimation of local concentrations. Even with <10 ppm nitrogen contents, the analysis indicated a highly heterogeneous distribution of P1 centers, suggesting the possibility of P1 spin clustering even at low nitrogen concentrations. The combined data demonstrate that the particles prepared from HPHT diamond with a low nitrogen content offer improved spin properties that are beneficial for NV – sensing applications.
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Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
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score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».