Centra NV - optyczna detekcja stanu spinowego

Prezentacja na temat: "Centra NV - optyczna detekcja stanu spinowego"— Zapis prezentacji:

1 Centra NV - optyczna detekcja stanu spinowego
prawdopodobieństwa absorpcji; |0 rozprasza 30% więcej fotonów niż |±1 |0 : stan jasny |±1 : stan ciemny 2 . 8 G H z absorpcja fluorescencja |MS=0> |MS= ±1> *Large oscillator strenght for NV- between ground and excited state : (Room-temperature coherent coupling of single spins in diamond, Gaebel, Jelezko) * technika ODMR (Optically Detected Magnetic Resonance) (ADMR, FDMR) – transfer populacji między podpoziomami spinowymi przez rezonansowe pole w, ESR (podwójny rezonans) – detekcja zmian absorpcji, fluorescencji, ... Wojciech Gawlik, Materiały fotoniczne II, wykł /2011 1

2 Centra NV - widma ESR – sygnały podwójnego rezonansu
| 0  |+1 1 | –1 2 B≠0 | 0  |±1 0 B=0 7.8 7.6 7.4 7.2 2.90 2.88 2.86 2.84 2.82 8.8 8.6 8.4 8.2 8.0 7.8 7.6 x10 6 23 MHz natężenie fluorescencji 2.90 2.88 2.86 2.84 2.82 częstotliwość mikrofal (GHz) Wojciech Gawlik, Materiały fotoniczne II, wykł /2011

3 Obserwacja pojedynczych centrów
kryształ 2x2x0.32 mm sprawdzanie czy emituje pojedyncze centrum – pomiar funkcji korelacji Wojciech Gawlik, Materiały fotoniczne II, wykł /2011

4 Nanomagnetometria G. Balasubramanian et al. Nature 455, 648 (2008)
Wojciech Gawlik, Materiały fotoniczne II, wykł /2011

5 Kropki kwantowe (Quantum Dots QD):
Definicja: struktury półprzewodnikowe (studnie potencjału), w których ruch nośników prądu: elektronów, dziur, a także związanych par elektron-dziura (ekscytonów), jest ograniczony w 3D Wojciech Gawlik, Materiały fotoniczne II, wykł /2011

6 Rodzaje QD: samoorganizujące się półprzewodnikowe
w warunkach epitaksji na odpow. podłożu możliwość przestrajania widm potencjałem bramki Wojciech Gawlik, Materiały fotoniczne II, wykł /2011

7 wzbudzanych laserem He-Cd 442 nm (2.8 eV) [Piotr Wojnar, IF PAN ]
Zależność widm luminescencji od temperatury dla kropek CdMnTe/Zn0.79Cd0.21Te, xMn=0.04, wzbudzanych laserem He-Cd 442 nm (2.8 eV) [Piotr Wojnar, IF PAN ] Wojciech Gawlik, Materiały fotoniczne II, wykł /2011

8 1 – nukleacja @ ~260 oC prekursorów Se, Cd
kropki koloidalne Powstają w wyniku wytrącania kryształów półprzewodnikowych z roztworów: 1 – ~260 oC prekursorów Se, Cd 2 – powstają nanocząstki CdSe 3 – wzrost do pożądanego rozmiaru (czas reakcji) Wojciech Gawlik, Materiały fotoniczne II, wykł /2011

9 Rozmiary: 2-10nm, 50 -100 atomów - bok 100 – 100 000 atomów łącznie
Wojciech Gawlik, Materiały fotoniczne II, wykł /2011

10 poprawa świecenia – kropki core-shell (różne materiały)
Wojciech Gawlik, Materiały fotoniczne II, wykł /2011

11 dostępne komercyjnie – np. f-ma Evident Technologies
Product Emission Color Emission λ Range (+/- 10nm) Material Type Extinction Coefficient Size* Detailed Specifications evidot® 490 Blue 490 CdSe/ZnS Core Shell 4.0E+04 3.2 Unavailable evidot® 520 Green 520 5.0E+04 3.3 evidot® 540 540 6.7E+04 3.4 evidot® 560 Yellow 560 9.0E+04 3.8 evidot® 580 Orange 580 1.0E+05 4.4 evidot® 600 Red 600 2.0E+05 5.0 evidot® 620 620 3.0E+05 5.8 evidot® 850 Infrared 850 PbS Core 2.0E+04 2.2 View evidot® 1100 1100 6.0E+04 evidot® 1500 1500 5.3 Wojciech Gawlik, Materiały fotoniczne II, wykł /2011

12 Zastosowania - fotoniczne – LED, QD lasers
- biofotoniczne – markery (tagowanie) Wojciech Gawlik, Materiały fotoniczne II, wykł /2011

13 Efekt Faradaya w pojedynczym związanym spinie w QD
(Atac Imamoglu, ETH Zurich) Wojciech Gawlik, Materiały fotoniczne II, wykł /2011