【公開日：2023.07.31】【最終更新日：2023.04.27】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
22WS0104
利用課題名 / Title
ダイヤモンド中の浅い単一NVセンター配列の共焦点顕微鏡像観察
利用した実施機関 / Support Institute
早稲田大学
機関外・機関内の利用 / External or Internal Use
内部利用（ARIM事業参画者以外）/Internal Use (by non ARIM members)
技術領域 / Technology Area
【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）計測・分析/Advanced Characterization（副 / Sub）-
【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）高度なデバイス機能の発現を可能とするマテリアル/Materials allowing high-level device functions to be performed（副 / Sub）-
キーワード / Keywords
ダイヤモンド、NVセンター、共焦点像,光学顕微鏡/Optical microscopy,スピントロニクスデバイス/ Spintronics device
利用者と利用形態 / User and Support Type
利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)
津川 雅人
所属名 / Affiliation
早稲田大学理工学術院
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
臼井俊太郎,池田翔
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
関口哲志,藤田理紗,谷井孝至
利用形態 / Support Type
（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）-
利用した主な設備 / Equipment Used in This Project
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
ダイヤモンド中のNVセンターは置換窒素と原子空孔からなる不純物欠陥である。ダイヤモンドのバンドギャップ中に特異な欠陥準位を形成し、パルス光磁気共鳴計測を用いた量子計測に用いられる。特に、ダイヤモンド表面近傍に形成した単一NVセンターは、表面上の分子と磁気双極子-双極子相互作用を介して結合するため、表面分子のESRやNMR用の蛍光性磁気プローブとして活用できる。早稲田大学ナノテクノロジーリサーチセンターに新たにレーザー走査型共焦点顕微鏡が導入されるにあたり、上記の応用研究への活用を見込めるかの可能性調査として、自前で作製した単一NVセンター配列の計測を行った。
実験 / Experimental
5mm角のダイヤモンド基板に成長させた12C濃縮CVDホモエピタキシャルダイヤモンド層（100ミクロン厚）にPMMAレジスト（200nm厚）をスピンコートし、電子ビーム描画装置（WS-015は以前に使用）を用いて直径の異なるナノホールを配列形成した。窒素イオン注入(2.5keV)を行った後、レジストを除去して熱処理（水素フォーミングガス、1000℃、30min）を施して、NVセンターを形成した。どの位置に何個のNVセンターが形成されているかについては、予めlab-madeのレーザー走査型共焦点顕微鏡を用いた光磁気共鳴計測により測定された。この計測結果と共焦点レーザー走査型顕微鏡（WS-031）での計測結果を比較検証することにより、新規導入の共焦点レーザー走査型顕微鏡の実行可能性を調べた。
結果と考察 / Results and Discussion
共焦点レーザー走査型顕微鏡（WS-031）で取得した単一NVセンター配列の共焦点顕微鏡像をFig.1に示す。NVセンターアンサンブルで形成した位置マークb55（共焦点像では反転している）の周囲の単一NVセンターが計測できることを実験的に確認した。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
Fig.1 単一NVセンター配列の共焦点顕微鏡像
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)
成果発表・成果利用 / Publication and Patents
論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)
口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.
特許 / Patents
特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件