便携式拉曼光谱仪在金刚石NV色心溶液研究中的应用

2023-07-26 18:04:00 上海如海光电科技有限公司


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研究背景

NV色心是金刚石中的一种发光点缺陷。一个氮原子取代金刚石中的碳原子,并且在临近位有一个空穴,这样的点缺陷被称为NV色心。NV色心在激光(如532nm)作用下表现出较强的荧光,并在室温下可观测到其零声子线。由于NV的荧光非常稳定,是一种良好的单光子源,被用于量子密钥分配、生物荧光标记等实验。NV色心的自旋可通过激光和微波实现操作和探测。

1 常见金刚石样品

另外由于NV的电子自旋相干时间可达毫秒量级,它被认为是一种十分具有潜力的量子计算机系统。利用NV的量子寄存器、量子纠错等实验被验证。同时NV也可作为纳米尺寸的传感器,用于磁场、电场、温度等物理量的测量。国际上利用NV实现了的有机材料的核磁共振信号的测量,同时也实现了生物细胞内温度的测量。本文使用如海光电自主研发Portman532便携式拉曼光谱仪对金刚石NV色心溶液进行了测试。

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测试样品及实验仪器搭建

本次检测使用如海光电Protman532便携式拉曼光谱仪进行拉曼检测。

1.测试样品

2 测试样品

2.仪器搭建

3 测试系统搭建图

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实验结果

测试条件:激光功率100mw,积分时间1000ms。

金刚石NV色心溶液测试结果见图3,图中575nm、638nm(拉曼位移分别为1435cm-13149cm-1特征峰,分别对应NV色心的NV0的零声子线与NV-的零声子线,可通过这两处特征峰反映金刚石中NV色心的含量,测试结果与文献报道相吻合[1]在图中未发现金刚石552nm的本征峰,原因很可能是样品中NV0 NV-色心的含量较大,荧光发光过强导致本征峰被淹没于575nm处的声子伴带中[1]

4 样品信号图谱

坐标切换至拉曼位移如下图:

5 样品信号图谱(拉曼)

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实验结论

本实验利用Portman532检测了金刚石NV色心溶液,实验结果表明如海光电532便携式拉曼光谱仪可以识别出金刚石NV色心溶液的NV0和 NV-色心。

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参考文献

[1] 王生毅. 金刚石NV色心系综制备与表征技术研究[D].中北大学, 2018.

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Portman532便携式拉曼光谱仪

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