六方氮化硼 取代鑽石成為量子傳感新材料

編譯/高晟鈞

六方氮化硼(hBN)先前飽受忽略,然而,隨著金剛石的缺點逐漸明顯,hBN正慢慢成為取代金剛石的有力競爭者。(示意圖/123RF)

由於金剛石具有相干的氮空位中心、可控的自旋、對磁場的敏感性、可以在室溫下使用等優點,一直以來都是量子傳感器的首選材料。也由於金剛石易於製造,因此人們對於探索替代品的興趣不大。

然而,這個優秀的材料有一個致命的缺點──體積太大。在探索量子傳感器和信息處理時,金剛石並非是最理想的材料;而當金剛石變得太小時,其著名的穩定結構會開始崩潰。

六方氮化硼(hBN)先前飽受忽略,然而,隨著金剛石的缺點逐漸明顯,hBN正慢慢成為取代金剛石的有力競爭者。聯合主要作者 (Angus Gale表示:「,六方氮化硼有潛力取代金剛石,成為量子傳感和量子信息處理的首選材料,因為我們可以穩定支撐這些應用的原子缺陷,從而形成二維六方氮化硼層,集成到鑽石無法集成的設備中。」

為了研究hBN的硼空位缺陷,研究團隊創造了一種新的實驗裝置,將共焦光致發光顯微鏡和掃描電子顯微鏡集成在一起,使得他們能夠在測量缺陷的同時,用電子束和電子微電路操控硼空位缺陷的電荷狀態。

量子傳感領域,在近幾年發展迅速,具有比傳統傳感器具有更好的靈敏度和空間分辨率。在其眾多應用中,工業4.0和設備小型化最關鍵的應用之一,是精密傳感微電子設備中的溫度與電磁場。能夠感知這些是控制它們的關鍵。

目前限制該領域發展的最大絆腳石是──熱管理技術,而奈米級的精確量子傳感將有助於防止微晶片過熱。這項研究證明了-1和0狀態之間的可逆切換,並通過特殊技術,提供了監測、並穩定-1態的方法,將有望徹底顛覆量子傳感領域。

資料來源:Phys.org

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