六方氮化硼：量子領(lǐng)域新寵，挑戰(zhàn)金剛石的王者地位

2024-07-23 01:35:57

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金剛石一直在量子傳感領(lǐng)域中扮演著重要角色，這要?dú)w功于其相干氮空穴中心，可調(diào)自旋，磁場靈敏度以及在室溫下的工作能力，然而，金剛石也有一個弱點(diǎn)，就是它的尺寸相對較大，這在研究量子傳感器和數(shù)據(jù)處理時會帶來一些限制，同時，金剛石存在體積上的極限，小到一定程度會失去作用，六方氮化硼被認(rèn)為是解決這一問題的候選材料。

在過去，人們忽視了六方氮化硼作為量子傳感器和量子信息處理平臺的潛力，最近，一些新的缺陷被發(fā)現(xiàn)，它們逐漸成為金剛石中氮空位中心的有力競爭者，改變了這一現(xiàn)狀，其中，硼空位中心六方氮化硼晶格中的一個缺失原子被認(rèn)為是最有前途的候選缺陷之一。

最近發(fā)表在納米快報上的一篇論文中介紹了一種新的方法，由ARC變革性元光學(xué)系統(tǒng)卓越中心TMOS的研究人員開發(fā)，用于穩(wěn)定硼空位中心的-1電荷狀態(tài)，并利用光激發(fā)和電子束同時作用來研究六方氮化硼種的缺陷電荷狀態(tài)，這項研究表明，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良好材料，研究人員能夠穩(wěn)定支持這些應(yīng)用所需的原子缺陷，并將六方氮化硼集成到金剛石無法實現(xiàn)的設(shè)備中，量子傳感領(lǐng)域正在迅速發(fā)展，量子傳感器相較于傳統(tǒng)傳感器具有跟高的靈敏度和空間分辨率，在工業(yè)4.0和微型化設(shè)備方面測量微電子設(shè)備的溫度電場和磁場等因素至關(guān)重要，而量子傳感在這些領(lǐng)域有著關(guān)鍵作用。此外，量子傳感在醫(yī)療技術(shù)領(lǐng)域也有廣泛應(yīng)用，可以用于探測磁性納米粒子，分子等。未來可能成為癌細(xì)胞診斷工具或醫(yī)學(xué)治療監(jiān)測工具。為了研究六方氮化硼中的硼空位缺陷，TMOS團(tuán)隊創(chuàng)建了一種新的實驗裝置，將共聚焦光致發(fā)光顯微鏡與掃描電子顯微鏡SEM相結(jié)合，這使他們能夠在測量缺陷的同時，通過電子束和電子微電路同時操縱，硼空位缺陷的電荷狀態(tài)，總的來說這項研究為六方氮化硼在量子傳感和量子信息處理領(lǐng)域的應(yīng)用提供了新的可能，為解決現(xiàn)有材料在小尺寸和穩(wěn)定性方面的限制提供了新的途徑。

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