發(fā)布時(shí)間：2021-06-25 12:46

　　量子計(jì)量學(xué)是基于量子物理學(xué)和計(jì)量學(xué)的理論框架,結(jié)合量子科學(xué)、計(jì)量科學(xué)和現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)技術(shù)的新型實(shí)用交叉學(xué)科。量子計(jì)量學(xué)是量子科學(xué)的重要應(yīng)用,也是更精準(zhǔn)計(jì)量學(xué)的必經(jīng)之路;既是科技進(jìn)步的產(chǎn)物,也是時(shí)代發(fā)展的需求。量子計(jì)量學(xué)的發(fā)展將有助于我們更真實(shí)的了解世界,更深刻的改造世界。目前,NV色心是量子測(cè)量技術(shù)一種重要的物理載體,它具有性質(zhì)穩(wěn)定,相干時(shí)間長(zhǎng),光學(xué)可讀取,常溫可操作等優(yōu)秀的自身屬性,同時(shí)可以非破壞性地測(cè)量電場(chǎng)、磁場(chǎng)、時(shí)間、應(yīng)力、熱能等多個(gè)基礎(chǔ)物理量。隨著測(cè)量參數(shù)的優(yōu)化和實(shí)驗(yàn)技術(shù)的進(jìn)步,量子精密測(cè)量技術(shù)的研究領(lǐng)域和適用范圍將在物理、化學(xué)、生物、材料科學(xué)等眾多領(lǐng)域進(jìn)一步擴(kuò)大,可行性和實(shí)用性將進(jìn)一步加深。本博士論文主要完成以下工作:（1）系統(tǒng)研究了基于NV色心的固態(tài)量子體系在生成、制備、加工和檢測(cè)全過(guò)程的工藝參數(shù)。通過(guò)不同加工方式、不同能量和劑量、不同退火流程等,經(jīng)過(guò)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)模擬和一百多批次的完整樣品制備經(jīng)歷,總結(jié)并優(yōu)化了基于CVD合成金剛石通過(guò)離子注入產(chǎn)生色心的實(shí)驗(yàn)參數(shù)。并可以根據(jù)不同需求高效定制化得到單個(gè)（或多個(gè)）色心點(diǎn)陣樣品和濃度可調(diào)的系綜樣品,可以定制化得到距離表面10nm到100nm... 

【文章來(lái)源】：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：134 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

圖１．１?（１）為中科院武漢光電國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的原子干涉儀設(shè)備；（２）為德國(guó)柏林洪??堡大學(xué)的原子干涉儀設(shè)備；（３）為法國(guó)巴黎天文臺(tái)的原子干涉儀設(shè)備

第二章金剛石材料及內(nèi)部色心??—１麵??動(dòng)漏??圖２．１?（１）傳統(tǒng)珠寶裝飾；（２）現(xiàn)代珠寶裝飾，該鉆戒為某品牌商用戒指；（３）??工業(yè)金剛石鉆頭；（４）工業(yè)級(jí)金剛石粉末。??從形成方式上，現(xiàn)有金剛石也分為天然的和人工合成的，從產(chǎn)能上看，天然??形成的較為稀少，人工合成的根據(jù)性質(zhì)的不同，價(jià)格相差巨大。從物理科研工作??上說(shuō)，主要都是采用人工合成的金剛石為主要研究對(duì)象。??從材料學(xué)角度，通常我們根據(jù)金剛石內(nèi)部，雜質(zhì)原子含量的高低可以對(duì)金剛??石進(jìn)行分類，雜質(zhì)原子含量的高低會(huì)影響甚至改變金剛石材料的多方面性質(zhì)。其??中氮原子是金剛石材料中最常見(jiàn)的雜質(zhì)，氮含量在２０？５００ｐｐｍ之間的金剛石材??料稱為Ｉ型，其中根據(jù)所含氮原子的種類分為ｌａ型（含有雙原子或多原子氮）和ｌｂ??型（含有單原子氮）。氮含量低于２０ｐｐｍ的材料稱為ＩＩ型金剛石。在ＩＩ型金剛石中??硼原子含量較少的稱為Ｉｌａ型金剛石，硼摻雜量較高的稱為ｌｉｂ型金剛石。Ｉｌａ型金??剛石屬于高純度金剛石，天然含量極低，以人工合成為主要來(lái)源，紫外吸收邊帶??在５．５ｅＶ，紅外吸收邊帶在０．５ｅＶ左右。本博士論文研宄領(lǐng)域內(nèi)，主要以研究單??晶Ｉｌａ型金剛石為主。??１２??

第二章金剛石材料及內(nèi)部色心??從而加速反應(yīng)的進(jìn)行［４］。??實(shí)驗(yàn)中需要設(shè)定微波輻射與諧振腔的耦合方式，根據(jù)樣品的不同設(shè)計(jì)定制專??用的可平移，可旋轉(zhuǎn)，冷卻或加熱的樣品平臺(tái)。通過(guò)功率的調(diào)節(jié)，在高功率下，??得到增長(zhǎng)速率快有一定缺陷濃度的大塊單晶樣品，在低功率下，得到較為精確的??特定尺寸特定摻雜比例的單晶樣品，設(shè)備實(shí)物圖如圖２．２所示。??＿??圖２．２?（１）為實(shí)驗(yàn)中等離子體輔助ＣＶＤ生長(zhǎng)設(shè)備的實(shí)物圖；圖（２）為同原理??設(shè)備內(nèi)部樣品安裝位置的實(shí)物圖［５］。??在博士期間的工作中除部分購(gòu)買樣品外，其余均來(lái)自于人工合成ＣＶＤ生長(zhǎng)??得到，所使用的設(shè)備，型號(hào)為：ＳｅｋｉＣｏｒｐ．ＡＸ－５２５０Ｓ。在生長(zhǎng)開(kāi)始之前，首先需??要準(zhǔn)備用于生長(zhǎng)的基底樣品，基底樣品尺寸將決定化學(xué)氣相沉積形成樣品的大小，??在徹底清潔之后才用于生長(zhǎng)，不然會(huì)造成單晶度下降，并且污染腔體等問(wèn)題，其??次需要根據(jù)，預(yù)期設(shè)定樣品中雜質(zhì)的含量，通入特定比例的氣體，我們往往通過(guò)??氮?dú)獾牧縼?lái)控制樣品中的氮含量，根據(jù)之后的表征發(fā)現(xiàn)，這種方式估測(cè)的誤差較??大，所以樣品具體的雜質(zhì)含量需要使用ＥＳＲ單獨(dú)標(biāo)定。??合成實(shí)驗(yàn)中，我們會(huì)根據(jù)不同的實(shí)驗(yàn)需求改變過(guò)程參數(shù)，在這里我以單批次??樣品生長(zhǎng)為例，該樣品用于電子束輻照系列實(shí)驗(yàn)，詳見(jiàn)第四章，本次生長(zhǎng)的基底??樣品是購(gòu)買自Ｅｌｅｍｅｎｔ－６公司，尺寸約為３ｘ３ｘ〇．５?ｍｍ，金剛石類型為ｌｂ型商用??尚壓局溫（ＨＰＨＴ）合成，表面垂直單晶取向?yàn)椋ǎ保埃埃┚颉Ｔ谑褂米龌咨??長(zhǎng)之前，為保證表面潔凈度，需要先在２００°Ｃ的硫酸和硝酸（１：?２）混合物中加??熱清洗１小時(shí)，然后用去離子水反復(fù)稀釋，最后在丙酮和異丙醇溶液中，密閉

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于金剛石體系中氮-空位色心的固態(tài)量子傳感[J]. 董楊,杜博,張少春,陳向東,孫方穩(wěn).  物理學(xué)報(bào). 2018(16)
[2]金剛石氮空位中心自旋量子調(diào)控[J]. 劉剛欽,邢健,潘新宇.  物理學(xué)報(bào). 2018(12)
[3]高溫射頻超導(dǎo)量子干涉器探頭的研制[J]. 柯漢忠,劉祥文,嚴(yán)春杰,趙毅,陳曉東.  工程地球物理學(xué)報(bào). 2015(06)
[4]西藏羅布莎鉻鐵礦床中的金剛石包體X更線衍射研究[J]. 施倪承,白文吉,馬喆生,方青松,熊明,顏秉剛,代明泉,楊經(jīng)綏.  地質(zhì)學(xué)報(bào). 2002(04)



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