近日，中南鉆石有限公司和中國電科第十三研究所在《物理學報》發表了題為“MPCVD法制備高濃度金剛石NV色心及其性(xing)能(neng)研究”的(de)研究文(wen)章(zhang)(zhang)。文(wen)章(zhang)(zhang)指(zhi)出MPCVD法可在金剛(gang)石中(zhong)定量(liang)摻雜高濃(nong)度(du)氮元素，經電子(zi)輻照后金剛(gang)石NV色心濃(nong)度(du)顯著(zhu)提(ti)高，并具有(you)良好的(de)量(liang)子(zi)磁探測性(xing)能(neng)。

　　據悉，金(jin)(jin)(jin)剛(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)石(shi)(shi)氮(dan)(dan)-空位（NV）色(se)心(xin)在(zai)(zai)室溫(wen)下(xia)穩定(ding)性好，電子(zi)(zi)自(zi)旋相干時間(jian)長(chang)(chang)，能被激光和微(wei)波(bo)操控，是量(liang)(liang)子(zi)(zi)探測領(ling)域最具潛(qian)力的(de)(de)結(jie)構。本研究采用微(wei)波(bo)等離子(zi)(zi)化學(xue)氣(qi)相沉積法（MPCVD）制備具有較(jiao)高氮(dan)(dan)含(han)量(liang)(liang)的(de)(de)金(jin)(jin)(jin)剛(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)石(shi)(shi)單(dan)(dan)(dan)(dan)晶，以(yi)構建高濃(nong)度NV色(se)心(xin)。通過在(zai)(zai)前驅體氣(qi)體中(zhong)(zhong)摻雜不同(tong)含(han)量(liang)(liang)的(de)(de)氮(dan)(dan)原子(zi)(zi)，解(jie)決了高氮(dan)(dan)條件(jian)下(xia)長(chang)(chang)時間(jian)生長(chang)(chang)金(jin)(jin)(jin)剛(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)石(shi)(shi)單(dan)(dan)(dan)(dan)晶出現(xian)的(de)(de)諸多問題，制備氮(dan)(dan)含(han)量(liang)(liang)約(yue)為0.205ppm、5ppm、8ppm、11ppm、15ppm、36ppm和54ppm的(de)(de)高氮(dan)(dan)金(jin)(jin)(jin)剛(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)石(shi)(shi)單(dan)(dan)(dan)(dan)晶。初步確定(ding)了前驅體氣(qi)體中(zhong)(zhong)氮(dan)(dan)含(han)量(liang)(liang)與(yu)進(jin)入(ru)到金(jin)(jin)(jin)剛(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)石(shi)(shi)單(dan)(dan)(dan)(dan)晶晶格中(zhong)(zhong)氮(dan)(dan)含(han)量(liang)(liang)的(de)(de)關系(xi)平均約(yue)為11，氮(dan)(dan)原子(zi)(zi)在(zai)(zai)金(jin)(jin)(jin)剛(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)石(shi)(shi)單(dan)(dan)(dan)(dan)晶中(zhong)(zhong)主(zhu)要以(yi)聚集(ji)態(tai)氮(dan)(dan)和單(dan)(dan)(dan)(dan)個(ge)替位N+形式存在(zai)(zai)。對(dui)高氮(dan)(dan)金(jin)(jin)(jin)剛(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)石(shi)(shi)單(dan)(dan)(dan)(dan)晶進(jin)行(xing)電子(zi)(zi)輻照(zhao)，顯(xian)著提升了金(jin)(jin)(jin)剛(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)石(shi)(shi)NV色(se)心(xin)濃(nong)度，并對(dui)輻照(zhao)后NV色(se)心(xin)材料(liao)的(de)(de)磁探測性能進(jin)行(xing)驗證。