研究人员基于抗磁场自旋传感器实现纳米级静电测定

中国科学技术大学的杜江峰教授，史发战教授和王亚教授带领的团队提出了一种采用连续动态去耦技术的稳健的电学方法，其中连续驱动场提供了抗磁场的修整框架。这项研究于6月19日发表在《物理评论快报》上。

在现代电子设备（例如半导体晶体管和量子芯片）的开发中，尤其是当特征尺寸缩小到几纳米时，电特性的表征和对纳米级动力学的理解变得非常重要。

金刚石中的氮空位（NV）中心（一种原子级自旋传感器）已被证明是有吸引力的静电计。使用NV中心进行静电计测将改善各种传感和成像应用。但是，其对磁场的自然敏感性阻碍了电场的有效检测。

NV中心是钻石中的缺陷，由替代氮和相邻的空位组成。NV中心得益于诸如自旋纯度环境的便利的状态极化和长的相干时间等特性。

在这项研究中，研究人员使用了类似Ramsey的序列来测量电场。此外，他们还测量了近表面NV中心（距金刚石表面深8 nm）的移相，以评估表面电噪声。

他们展示了一种基于金刚石自旋传感器的纳米级静电测定的可靠方法。与通过施加非轴向磁场进行的静电测定相比，它们的方法对电场的敏感性相同，并且对磁噪声的耐受性更高。因此，可以获得更高的电场灵敏度。

它们的静电测定法更适用于存在强磁场不均匀或波动的情况，这对于使用近表面NV中心的实际应用是有利的，例如：多铁性材料的表征。

他们还使用这种方法来研究近地表NV中心的噪声环境。通过排除电磁噪声，他们观察到NV中心的相移速率与表面覆盖液体的相对介电常数之间存在定量关系。

这项研究有助于进一步了解近表面NV中心的噪声环境，这对于广泛的传感应用至关重要，并且为纳米级介电传感提供了有趣的途径。

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