Highly Coherent Nitrogen‐Vacancy Centers in Diamond via Rational High‐Pressure and High‐Temperature Synthesis and Treatment

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作者
Xiaoran Zhang,Kang‐Yuan Liu,Fengjiao Li,Xiaobing Liu,Shuai Duan,Jianing Wang,Gang‐Qin Liu,Xinyu Pan,Xin Chen,Ping Zhang,Yanming Ma,Changfeng Chen
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
卷期号:33 (52) 被引量:6
标识
DOI:10.1002/adfm.202309586
摘要

Abstract The high‐pressure and high‐temperature (HPHT) diamonds with well‐controlled defects and low stress offer an ideal host substrate for the fields of quantum information science; however, fabrication of quantum‐grade HPHT diamonds remains a pressing challenge. Here, a major advance in generating highly coherent nitrogen‐vacancy (NV) centers, a promising spin defect in diamonds, via tailored HPHT synthesis and postgrown annealing treatment is reported. The resulting well‐dispersed single NV − centers in type‐IIa diamonds exhibit long spin coherence times comparable to that of the reported chemical vapor deposition diamonds. Moreover, high‐density NV − ensembles in 〈100〉‐grown type‐Ib diamonds with superb zero‐phonon lines considerably sharper than those of native NV − centers in as‐grown diamonds, together with low splitting of resonances are produced. These findings demonstrate a superior synthesis and optimization protocol for creating high‐quality NV − centers avoiding lattice damage in diamond to meet the stringent requirements for a wide range of emerging quantum technologies.
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