Magnetic field and temperature sensing with atomic-scale spin defects in silicon carbide.
Magnetic field and temperature sensing with atomic-scale spin defects in silicon carbide.
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DOI：
10.1038/srep05303
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发表时间：
2014-07-04
影响因子：
4.6
通讯作者：
Dyakonov V
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Kraus H;Soltamov VA;Fuchs F;Simin D;Sperlich A;Baranov PG;Astakhov GV;Dyakonov V
量子系统可以在从生物科学到纳米技术的各种传感应用中提供出色的性能。碳化硅中的原子级缺陷在这方面非常有吸引力，因为这种材料的技术优势以及控制这些缺陷的有利的光学和射频光谱范围。我们确定了几个，单独寻址的自旋3/2中心在同一碳化硅晶体，这是免疫非轴向应变波动。它们中的一些具有几乎与温度无关的轴向晶体场的特征，使得这些中心对于矢量磁力测量非常有吸引力。另外，另一个中心的零场分裂在室温下表现出−1.1 MHz/K的巨大热位移，可用于测温应用。 我们还讨论了利用不同的热响应的自旋中心的同步复合时钟。
Quantum systems can provide outstanding performance in various sensing applications, ranging from bioscience to nanotechnology. Atomic-scale defects in silicon carbide are very attractive in this respect because of the technological advantages of this material and favorable optical and radio frequency spectral ranges to control these defects. We identified several, separately addressable spin-3/2 centers in the same silicon carbide crystal, which are immune to nonaxial strain fluctuations. Some of them are characterized by nearly temperature independent axial crystal fields, making these centers very attractive for vector magnetometry. Contrarily, the zero-field splitting of another center exhibits a giant thermal shift of −1.1 MHz/K at room temperature, which can be used for thermometry applications. We also discuss a synchronized composite clock exploiting spin centers with different thermal response.
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