Метод полностью оптической векторной магнитомегрии по спектроскопии антипересечений уровней спиновых центров в 4Н-SiC

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Представлен полностью оптический векторный магнитометр на основе парамагнитных центров окраски с S = 3/2 в карбиде кремния (4Н-SiC). Метод основан на спектроскопии антипересечения спиновых уровней (level anticrossing – LAC) и не требует приложения микроволновой мощности, в отличие от магнитомегрии на основе оптически детектируемого магнитного резонанса NV-центров в алмазе. Это исключает нагрев образца и упрощает конструкцию устройства. Показано, что использование "модифицирующих" магнитных полей позволяет ускорить измерение внешних магнитных полей с высокой точностью. Оптическая регистрация сигналов LAC в ИК-диапазоне обеспечивает микронное и субмикронное пространственное разрешение, что делает метод перспективным для приложений в микроэлектронике и биомедицине.

Об авторах

К. В. Лихачев

Физико-технический институт им. А. Ф. Иоффе РАН

Email: likhachevkv@mail.ioffe.ru
С.-Петербург, Россия

М. В. Учаев

Физико-технический институт им. А. Ф. Иоффе РАН; Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В. И. Ульянова (Ленина)

Email: email@example.com
С.-Петербург, Россия; С.-Петербург, Россия

М. М. Логинова

Физико-технический институт им. А. Ф. Иоффе РАН

Email: email@example.com
С.-Петербург, Россия

И. П. Вейшторт

Физико-технический институт им. А. Ф. Иоффе РАН

Email: email@example.com
С.-Петербург, Россия

А. П. Бундакова

Физико-технический институт им. А. Ф. Иоффе РАН

Email: email@example.com
С.-Петербург, Россия

М. В. Музафарова

Физико-технический институт им. А. Ф. Иоффе РАН

Email: email@example.com
С.-Петербург, Россия

А. С. Гурин

Физико-технический институт им. А. Ф. Иоффе РАН

Email: email@example.com
С.-Петербург, Россия

Р. А. Бабуни

Физико-технический институт им. А. Ф. Иоффе РАН

Email: email@example.com
С.-Петербург, Россия

П. Г. Баранов

Физико-технический институт им. А. Ф. Иоффе РАН

Email: email@example.com
С.-Петербург, Россия

Список литературы

  1. P. G. Baranov, H. Ju¨rgen, B. Fedor, and J. J. Wrachtrup, Springer Series in Materials Science 253 Magnetic Resonance of Semiconductors and Their Nanostructures Basic and Advanced Applications, Springer-Verlag GmbH Austria (2017), v. 253, ch. 6.
  2. Q. C. Sun, T. Song, E. Anderson, A. Brunner, J. F¨orster, T. Shalomayeva, T. Taniguchi, K. Watanabe, J. Gr¨afe, R. St¨ohr, X. Xu, and J. Wrachtrup, Nat. Commun. 12, 1989 (2021).
  3. M. Garsi, R. St¨ohr, A. Denisenko, F. Shagieva, N. Trautmann, U. Vogl, B. Sene, F. Kaiser, A. Zappe, R. Reuter, and J. Wrachtrup, Phys. Rev. Appl. 21, 014055 (2024).
  4. H. Kraus, V. A. Soltamov, D. Riedel, S. V¨ath, F. Fuchs, A. Sperlich, P. G. Baranov, V. Dyakonov, and G. V. Astakhov, Nat. Phys. 10, 157 (2014).
  5. A. L. Falk, B. B. Buckley, G. Calusine, W. F. Koehl, V. V. Dobrovitski, A. Politi, C. A. Zorman, P. X. L. Feng, and D. D. Awschalom, Nat. Commun. 4, 1819 (2013).
  6. V. A. Soltamov, C. Kasper, A. V. Poshakinskiy, A. N. Anisimov, E. N. Mokhov, A. Sperlich, S. A. Tarasenko, P. G. Baranov, G. V. Astakhov, and V. Dyakonov, Nat. Commun. 10, 1678 (2019).
  7. W. F. Koehl, B. B. Buckley, F. J. Heremans, G. Calusine, and D. D. Awschalom, Nature 479, 84 (2011).
  8. F. Fuchs, V. A. Soltamov, S. V¨ath, P. G. Baranov, E. N. Mokhov, G. V. Astakhov, and V. Dyakonov, Sci. Rep. 3, 1637 (2013).
  9. C. P. Anderson, A. Bourassa, K. C. Miao, G. Wolfowicz, P. J. Mintun, A. L. Crook, H. Abe, J. Ul Hassan, N. T. Son, T. Ohshima, and D. D. Awschalom, Science 366, 1225 (2019).
  10. D. M. Lukin, C. Dory, M. A. Guidry, K. Y. Yang, S. D. Mishra, R. Trivedi, M. Radulaski, S. Sun, D. Vercruysse, G. H. Ahn, and J. Vuˇckovi´c, Nat. Photonics 14, 330 (2020).
  11. M. Niethammer, M. Widmann, T. Rendler, N. Morioka, Y. C. Chen, R. St¨ohr, J. U. Hassan, S. Onoda, T. Ohshima, S. Y. Lee, A. Mukherjee, J. Isoya, N.T. Son, and J. Wrachtrup, Nat. Commun. 10, 5569 (2019).
  12. D. Simin, V. A. Soltamov, A. V. Poshakinskiy, A. N. Anisimov, R. A. Babunts, D. O. Tolmachev, E. N. Mokhov, M. Trupke, S. A. Tarasenko, A. Sperlich, P. G. Baranov, V. Dyakonov, and G. V. Astakhov, Phys. Rev. X 6, 031014 (2016).
  13. C. J. Cochrane, J. Blacksberg, M. A. Anders, and P. M. Lenahan, Sci. Rep. 6, 37077 (2016).
  14. E. S¨orman, W. M. Chen, N. T. Son, C. Hallin, J. L. Lindstr¨om, B. Monemar, and E. Janz´en, Materials Science Forum 264, 473 (1998).
  15. V. A. Soltamov, B. V. Yavkin, D. O. Tolmachev, R. A. Babunts, A. G. Badalyan, V. Y. Davydov, E. N. Mokhov, I. I. Proskuryakov, S. B. Orlinskii, and P. G. Baranov, Phys. Rev. Lett. 115, 247602 (2015).
  16. K. V. Likhachev, I. P. Veyshtort, M. V. Uchaev, A. V. Batueva, V. V. Yakovleva, A. S. Gurin, R. A. Babunts, and P. G. Baranov, JETP Lett. 119, 78 (2024).
  17. K. V. Likhachev, M. V. Uchaev, I. P. Veyshtort, A. V. Batueva, A. S. Gurin, R. A. Babunts, and P. G. Baranov, J. Appl. Phys. 137, 1 (2025).
  18. Y. A. Vodakov, E. N. Mokhov, M. G. Ramm, and A. D. Roenkov, Kristall Und Technik 14, 729 (1979).
  19. H. Kraus, V. A. Soltamov, F. Fuchs, D. Simin, A. Sperlich, P. G. Baranov, G. V. Astakhov, and V. Dyakonov, Sci. Rep. 4, 5303 (2014).

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2025