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oe1(光电查) - 科学论文

10 条数据
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  • 利用单钻石中电子自旋系综实现高灵敏度三轴矢量磁测

    摘要： 我们展示了一种基于单晶金刚石中负电荷氮空位中心集合体的三轴矢量磁力计。采用具有C3v对称性的金刚石来建立矢量磁场传感的坐标系。我们通过三轴亥姆霍兹线圈控制外部静态磁场。实验获得了四对磁共振峰，据此计算出磁场的三个笛卡尔分量，每个分量的灵敏度约为5 nT/√Hz，且无轴间误差。该磁力计适用于单芯片制造。

    关键词： 氮空位（NV）色心、系综、金刚石、磁力计

    更新于2025-09-23 15:22:29

  • 通过硒蒸气处理在石墨相氮化碳骨架中引入氮缺陷以增强光催化产氢性能

    摘要： 石墨相氮化碳（g-C3N4）是一种不含金属的半导体光催化剂，因其具有光催化产氢的应用前景而备受关注。然而原始g-C3N4存在光生载流子复合率高、可见光吸收范围有限的问题，导致其光催化活性较低。本研究报道了一种具有可调氮缺陷的g-C3N4光催化剂的制备与测试，该催化剂展现出更优的光催化性能。通过硒蒸气处理纯g-C3N4，逐步在其晶格中引入氮缺陷，从而获得稳定且增强的光催化产氢活性。结合实验结果与密度泛函理论计算，我们发现这种光活性提升源于g-C3N4晶胞中氮空位（VN）形成的缺陷态（DS）以及可见光吸收范围的适度拓宽。该含氮缺陷的氮基光催化剂在室温（25℃）下平均产氢速率达1.16 mmol·g?1·h?1，是原始g-C3N4的3.4倍。这种向石墨相碳引入氮缺陷的方法，为提升g-C3N4基材料的光催化产氢活性提供了有效途径。

    关键词： 氮空位、光催化产氢、g-C3N4、带隙

    更新于2025-09-23 15:22:29

  • 缺陷工程化的介孔二维石墨相氮化碳纳米片光催化剂用于LED光照下降解罗丹明B

    摘要： 本工作通过简单的两步热处理法成功合成了氮空位诱导的二维介孔石墨相氮化碳（g-C3N4）纳米片光催化剂。采用多种表征技术探究了纳米片光催化剂的形貌及氮空位存在情况。紫外-可见漫反射光谱（DRS）证实所制备的光催化剂具有增强的可见光吸收效率。此外，光致发光光谱表明氮空位材料具有更高的载流子分离效率。最重要的是，该光催化剂在18 W LED灯照射下对罗丹明B（RhB）染料表现出优异的光降解性能。氮空位诱导的纳米片在RhB降解中展现出0.074 min?1的降解系数，较块体g-C3N4提高了9.25倍。该纳米片对四环素类抗生素也表现出更强的降解效率。此外，光催化剂经过5次循环后仍保持卓越的稳定性?；谧杂苫痘袷笛榻峁?，本研究还阐释了合理的光催化机理。该研究为二维g-C3N4纳米片的缺陷诱导机制提供了见解，有望助力设计具有成本效益的氮空位诱导材料，应用于多个环境领域。

    关键词： 氮空位、LED光照射、罗丹明B、介孔、二维g-C3N4纳米片

    更新于2025-09-23 15:21:01

  • 与金刚石中氮空位色心弱耦合的单个核自旋的强极化

    摘要： 我们通过实验展示了与金刚石中氮空位（NV）中心弱相互作用的13C核自旋具有高度偏振特性。通过结合相干微波激励脉冲与光学照射，我们实现了可控弛豫，在室温下使与NV中心具有约600 kHz超精细相互作用强度的远程13C核自旋获得了极性可调、偏振度高于85%的快速核偏振。借助数值模拟表明，各向异性超精细张量分量天然提供了调控自旋混合参数的途径，通过外磁场精确调节核量子化轴即可实现高效核偏振。我们进一步讨论了自旋动力学过程及该方法对NV中心电子自旋周围各类目标13C核自旋的广泛适用性。所提出的控制方法为利用固体中的核自旋资源实现高保真自旋寄存器初始化和量子计量等应用，展示了一条高效且通用的技术路径。

    关键词： 氮空位（NV）、氮空位中心、自旋初始化、超精细相互作用、自旋极化

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 用于流体环境中基于氮空位集合体的内窥镜的锥形超高数值孔径光纤尖端

    摘要： 在多模光纤(MMF)顶端固定含有高密度氮空位(NV)色心集合体的金刚石，拓展了基于NV的内窥镜传感器应用。采用锥形多模光纤(MMF-taper)替代常规MMF后，不仅提升了金刚石的荧光(FL)收集效率，还实现了高空间分辨率的NV基内窥镜。MMF-taper的高效FL收集源于其锥形区域因二氧化硅折射率(RI)高于周围空气而产生的多重内反射。然而对于流体环境RI接近或高于二氧化硅的应用场景，MMF-taper的FL收集能力会显著下降。为此，我们提出锥形超高数值孔径微结构光纤(MOF)的创新方案——通过密封其锥形末端的空气毛细管。由于沿锥形MOF(MOF-taper)末端密封的空气毛细管将光纤芯与周围介质隔离，该光纤芯在任意RI值的液体中均能保持高效FL收集和NV激发性能。用MOF-taper替代MMF-taper将实现多功能NV基内窥镜，有望广泛应用于存在大量生物过程与化学反应的流体环境。

    关键词： 流体环境，氮空位（NV）中心，荧光收集，内窥镜，光纤

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 蓝宝石衬底上经封帽退火处理的(0001)面氢化物气相外延氮化镓薄膜的拓扑结构与电学特性

    摘要： 鉴于需要通过退火激活GaN中注入的掺杂剂，本文采用原子力显微镜形貌分析研究了退火温度与时间、氢化物气相外延生长的GaN薄膜质量、退火?；げ阒柿俊⒁约氨∧び氤牡兹扰蛘拖凳钜觳挠ατ跋?，并对退火样品制备的肖特基二极管进行了电学测试。结果表明：退火过程中多边化小角度晶界形成的螺位错会引发热分解；表面附近会形成施主缺陷（可能是氮空位）；当退火温度更高、退火时间更长、退火?；げ闳扔αΩ笫保┲魅毕菪纬伤俣雀?。研究显示最大退火温度约为1300°C，在此温度下退火时间不应超过4分钟。

    关键词： 热分解、氮空位、肖特基二极管、原子力显微镜、氮化镓、退火

    更新于2025-09-11 14:15:04

  • [2019年欧洲激光与电光会议暨欧洲量子电子学会议（CLEO/Europe-EQEC）- 德国慕尼黑（2019.6.23-2019.6.27）] 2019年欧洲激光与电光会议暨欧洲量子电子学会议（CLEO/Europe-EQEC）- 实现单晶金刚石中色心与二维材料的耦合

    摘要： 金刚石中的单个氮空位（NV）色心是明亮、光稳定且原子尺度的偶极发射体[1]。因此，它们成为新型扫描近场显微技术的理想候选者[2]。在此，NV色心构成了福斯特共振能量转移（FRET）对中的一方。凭借其宽带发射特性（>100纳米），NV色心可作为向近红外光谱范围吸收体系的通用供体。极具前景的应用包括：荧光分子或石墨烯等纳米材料的纳米级成像[2]。FRET的关键参数包括NV色心的量子效率、电荷态稳定性及NV-样品间距。先前实验采用纳米金刚石中的NV色心进行FRET[2]，但这些NV色心可能存在猝灭、不稳定及表面终止控制不佳的问题。我们通过使用优化圆柱纳米结构中浅植入的NV色心来解决该问题[3]，这些结构作为扫描探针应用于我们自主研发的共聚焦与原子力显微镜组合系统中。近年来，二维材料（尤其是半导体单层材料）成为研究热点。特别是二硫化物（如二硒化钨WSe2）是多种应用的有力候选者[4]。WSe2在700纳米以下波长吸收光子，同时在约750纳米波长发射光子[4]，这使其成为NV色心的理想FRET配对伙伴。本文首次展示了单晶金刚石中NV色心与WSe2相互作用的实验结果。我们设想利用NV色心作为FRET供体在接近二维材料时发生的猝灭现象，将其开发为有价值的传感资源。

    关键词： 福斯特共振能量转移（FRET）、二硒化钨（WSe2）、氮空位（NV）色心、金刚石、二维材料

    更新于2025-09-11 14:15:04

  • 1b型金刚石中的NV?–N?对中心

    摘要： 在1b型钻石中形成氮空位（NV）中心时，通常发现其吸收和发射主要来自带负电的NV?中心。这是因为电子从替代氮原子隧穿至NV中心，形成NV?–N?对?？赡艽嬖谏倭康缰行缘腘V?中心，且该比例会随光强线性增加。激发后观测到NV?零声子线的线宽发生变化，这种改变源于N?离子分布的变化及NV?位点平均电场的调整，最终导致斯塔克位移与分裂变化，从而改变零声子线（ZPL）宽度。 样品中NV?与NV?的激发表现出显著的波长依赖性，同时与样品中NV?与N?的浓度比相关。本研究通过低温光谱技术系统监测吸收/发射光谱（尤其是ZPL宽度）的变化，深入揭示了钻石中NV?–N?对的特性。其对中心间距存在临界依赖：当NV?–N?间距较大时，呈现单中心特性且可实现高度光诱导自旋极化；间距减小时则发射减弱、寿命缩短、自旋极化降低；当间距小于12埃时甚至完全无发射。这种退化源于激发态电子从NV?向NV?的隧穿效应及涉及NV?的光循环过程。 随着氮杂质增多，具有更小间距（性能更差）的中心对数量会增加，因此1b型钻石中NV?集合体的自旋极化程度最终受单替代氮浓度的制约。这些信息对获得NV?集合体的最佳条件具有重要价值。除大量NV?光学ZPL测量外，研究还报道了1042纳米红外谱线相关的斯塔克效应及2.87 GHz光检测磁共振现象的观测结果。

    关键词： 斯塔克效应、氮空位、自旋极化、光谱学

    更新于2025-09-09 09:28:46

  • 利用固态自旋进行几何相位磁测量

    摘要： 磁测量的一个关键挑战在于同时优化磁场灵敏度与最大量程范围。在基于干涉测量的磁力计中，量子两能级系统会因外加磁场产生动态相位响应。然而受相位2π周期性的限制，延长相干探测时间虽能提升灵敏度，却会缩小量程范围。本研究提出通过测量量子两能级系统获取的几何相位，实现大磁场量程与高灵敏度的协同优化。我们利用金刚石氮空位（NV）色心关联的电子自旋，实验验证了几何相位磁测技术。该方法可消除2π相位模糊性，使量程提升400倍。研究还发现非绝热区存在额外灵敏度增益，并探究了几何相位退相干与绝热条件的关联机制。结果表明几何相位可作为量子传感应用的多功能工具。

    关键词： 磁强计、钻石、几何相位、氮空位、量子传感

    更新于2025-09-09 09:28:46

  • 制备具有大表面积的氮空位修饰石墨相氮化碳并提升其可见光光催化性能

    摘要： 本研究通过XRD、FTIR、XPS、EPR、SEM、TEM、DRS和PL等一系列仪器合成并分析了具有大比表面积的氮空位修饰石墨相氮化碳(g-C3N4)，并探究了其光催化产氢活性。结果表明，所制备的含氮空位g-C3N4展现出更强的可见光响应能力、更大的比表面积以及显著提高的光生载流子分离速率，使该光催化剂具有更高的产氢速率(5250 μmol h?1 g?1)和优异的循环稳定性。显然，这项工作可为制备高效光催化剂提供新思路。

    关键词： 大表面积、氮空位、光催化、g-C3N4、光催化性能

    更新于2025-09-04 15:30:14