研究目的
为研究金刚石中氮空位（NV）中心的分布，特别是通过在高温高压（HPHT）衬底上使用钨图案及外延层（ELO）来提高NV?中心密度，以实现高灵敏度检测与传感应用。
研究成果
钨金属显著提高了外延生长（ELO）金刚石层和高温高压（HPHT）基底中的NV色心密度，且钨下方以NV?色心为主。这种增强作用可提升探测器和传感器的灵敏度，显示出在先进量子与传感应用中的潜力。未来工作应探索其他金属或图案以实现进一步优化。
研究不足
该研究仅限于特定条件（例如钨图案尺寸、化学气相沉积参数），可能无法推广至其他材料或图案。优化钨厚度或图案设计可能会改善结果。缺陷增强的机制是推断得出的，但尚未完全证实。
1：实验设计与方法选择：
本研究采用微波等离子体化学气相沉积（CVD）技术在钨图案化的高压高温（HPHT）金刚石衬底上进行外延横向过生长（ELO），以提高氮空位（NV）中心密度。理论模型涉及钨周围缺陷的形成机制。
2：样品选择与数据来源：
使用具有（100）取向的Ib型HPHT金刚石衬底，经酸处理清洗。通过光刻和射频磁控溅射制备了厚度400纳米、宽度10微米的钨条纹。
3：实验设备与材料清单：
设备包括微波等离子体CVD系统、光刻装置、射频磁控溅射系统、光学显微镜、扫描电子显微镜（SEM）、X射线光电子能谱仪（XPS）、激光拉曼光谱仪（LabRAM HR Evolution）、红外测温仪。材料包括HPHT金刚石衬底、钨、酸（硝酸/氢氟酸）、气体（氮气、甲烷、氢气）。
4：实验步骤与操作流程：
步骤包括衬底清洗、钨图案化、CVD生长（在16千帕压力、900摄氏度温度下进行2小时，气体流量：氮气1.5标准立方厘米/分钟，甲烷30标准立方厘米/分钟，氢气300标准立方厘米/分钟）、截面切割与抛光、酸洗去除钨，随后在81K下进行光致发光（PL）和拉曼测量。
5：5标准立方厘米/分钟，甲烷30标准立方厘米/分钟，氢气300标准立方厘米/分钟）、截面切割与抛光、酸洗去除钨，随后在81K下进行光致发光（PL）和拉曼测量。 数据分析方法：
5. 数据分析方法：通过拉曼光谱仪软件计算PL光谱的峰面积和半高宽（FWHM）来分析NV中心密度；对靠近和远离钨的点进行统计比较。
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Laser Raman Spectrometer
LabRAM HR Evolution
Horiba
Used for photoluminescence and Raman measurements to analyze NV center densities and properties.
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Microwave Plasma CVD System
Used for growing epitaxial lateral overgrowth diamond layers on substrates.
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RF Magnetron Sputtering System
Used for depositing tungsten patterns on diamond substrates.
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Optical Microscope
Used for imaging the sample surface before and after CVD growth.
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SEM
Used for imaging cross-sections of the sample to measure layer thickness and observe features.
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XPS
Used for chemical analysis of the cross-section to detect C-W bonds.
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Infrared Thermometer
Used for measuring substrate temperature during CVD growth.
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