Optical thermometry based on level anticrossing in silicon carbide.
Optical thermometry based on level anticrossing in silicon carbide.
复制标题
基于碳化硅中的水平抗骨骼的光学温度计。
DOI：
10.1038/srep33301
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发表时间：
2016-09-14
影响因子：
4.6
通讯作者：
Dyakonov V
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Anisimov AN;Simin D;Soltamov VA;Lebedev SP;Baranov PG;Astakhov GV;Dyakonov V
我们报道了与4H碳化硅空位中心激发态零场分裂有关的2.1 MHz/K的巨大热位移。它是利用基态作为辅助对激发态的光学探测磁共振进行间接观测得到的。另外，在不使用射频场的情况下，可以检测到小温差下零场分裂的相对变化，只需监测水平交叉附近的光致发光强度。这种效应导致了全光学测温技术的温度灵敏度为100 mK/Hz1/2，检测体积约为10−6 mm3。相比之下，基态的零场分裂没有显示可检测的温度变化。利用这些特性，可以在同一中心实现集成磁场和温度传感器。
We report a giant thermal shift of 2.1 MHz/K related to the excited-state zero-field splitting in the silicon vacancy centers in 4H silicon carbide. It is obtained from the indirect observation of the optically detected magnetic resonance in the excited state using the ground state as an ancilla. Alternatively, relative variations of the zero-field splitting for small temperature differences can be detected without application of radiofrequency fields, by simply monitoring the photoluminescence intensity in the vicinity of the level anticrossing. This effect results in an all-optical thermometry technique with temperature sensitivity of 100 mK/Hz1/2 for a detection volume of approximately 10−6 mm3. In contrast, the zero-field splitting in the ground state does not reveal detectable temperature shift. Using these properties, an integrated magnetic field and temperature sensor can be implemented on the same center.
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