金刚石-石墨烯杂化片

相干性提升约两倍

通过界面电子轨道杂化直接消除金刚石表面噪声，在纳米尺度上实现更长的量子相干时间。

Yang, Zhiping · Li, Zeyu · Xie, Tianyu · Xu, Shaoyi · Ye, Xiangyu · Yu, Pei Pei · 王鹏飞 · Wang, Ya · 乔振华 · 高力波 · Jian-Hua, Jiang · 石发展 · Du, Jiangfeng

National Science Review 2025

具体参数

相干性增强倍数

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技术优势

相干时间翻倍

石墨烯与金刚石表面杂化后，直接耗尽了表面未配对电子自旋，使NV色心的相干性在室温下提升约两倍。

无需改造系统

该杂化芯片可作为现有纳米金刚石传感芯片的直接替代品，无需对成像系统或读出装置进行任何改造。

机理清晰

结合电子自旋共振谱与第一性原理计算，证实界面电子轨道杂化显著降低了金刚石表面电子自旋密度，从而抑制噪声。

应用场景

• 量子传感：提升纳米尺度磁场探测灵敏度，替代表面有噪声的普通金刚石芯片。
• 自旋电子学：通过界面杂化调控表面自旋，为自旋器件降低噪声。
• 石墨烯异质结：展示石墨烯-金刚石界面杂化的量子效应，拓展异质结应用。
• 纳米光子学：为固态单光子源提供更长相干时间，提升量子光学性能。