纳米金刚石NV色心的制备与荧光增强

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表面等离子体已经成为纳米技术的研究热点,在生化传感和表面增强Raman散射光谱领域都有广泛应用前景。基于NV色心的传感器及相关研究大多是以其荧光读出为检测手段,我们利用等离子技术提高NV色心的荧光强度,进而提高传感器的灵敏度,这是将纳米金刚石中NV色心应用到量子存储、量子信息处理、量子密钥等领域的关键,同时,NV色心在磁场、电场等领域以及力、热检测等方面也有着独特的应用前景。在本文中,我们的主要工作是制备NV色心及研究NV色心的荧光机制。本文主要内容包括:首先,我们利用纳米金刚石中固有的替位氮与空穴结合形成NV色心,从本质上提高色心的数量,使荧光得到提高。800℃真空退火的方式能够有效的使空穴移动与替位氮结合形成NV色心,使荧光强度增强了27.59倍。另一方面,结合表面荧光增强效应,增强金刚石纳米颗粒中NV色心的荧光强度。将纳米金刚石分别与Au、Ag纳米颗粒结合,利用金属纳米颗粒表面强的等离子体共振作用,使NV色心的荧光得到3.78倍增强。我们还利用不同的介质对纳米金刚石中的NV色心的荧光强度进行增强,相比于Si介质,Si O2介质和金属Au薄膜介质上的荧光强度分别提高了2.366倍和10.162倍,等离子体增强纳米金刚石中光子的辐射跃迁速率,量子辐射速率增大,荧光强度也越强。
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