Room temperature triggered single-photon source in the near infrared

Wu, E; Rabeau, James R.; Roger, G.; Treussart, François; Zeng, Heping; Grangier, Philippe; Prawer, S.; Roch, Jean-François

doi:10.1088/1367-2630/9/12/434

Cited by 92 publications

(90 citation statements)

References 36 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…A multitude of color centers containing nickel is known, especially in nitrogen rich high pressure high temperature (HPHT) diamond, where nickel is used as a catalyst and forms several complexes with nitrogen [69] . The only of these complexes identified as single emitter is the so called NE8 center [70][71][72] , consisting of a nickel atom, two vacancies and four nitrogen atoms. The ZPL for single NE8 centers has been reported between 782 and 802 nm.…”

Section: Additional Emerging Single Photon Emitters In Diamondmentioning

confidence: 99%

Diamond Nanophotonics

Aharonovich

Neu

2014

Advanced Optical Materials

288

233

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

Section: Additional Emerging Single Photon Emitters In Diamondmentioning

confidence: 99%

Diamond Nanophotonics

Aharonovich

Neu

2014

Advanced Optical Materials

288

233

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…To move beyond the limitations of the NV center, alternative diamond based single photon emitters such as the silicon vacancy (SiV) [20] or the nickel related complex (NE8) [27][28][29] have been investigated. However, the very low emission rates of the SiV center, and the difficulty of controllably fabricating these centers at the single center level, has motivated the search for alternative diamond based single photon sources.…”

Section: Diamond Color Centers For Quantum Information Processingmentioning

confidence: 99%

Novel Single Photon Emitters Based on Color Centers in Diamond

Aharonovich¹,

Castelletto²,

Prawer³

2011

AIP Conference Proceedings

View full text Add to dashboard Cite

Exploitation of emerging quantum technologies requires efficient fabrication of key building blocks. Single photon sources are one of these fundamental constituents that are presently pushing the bounds of existing materials and fabrication techniques. Color centers in diamond are very attractive in this respect since they are the only photostable solid-state single photon emitters operating at room temperature known to date.The Nitrogen-Vacancy (NV) complex is one example of such an optical center and has been subject to intensive research due to the availability of optical readout of its individual electronic spin state. However, the NV center has fundamental limitations: strong phonon coupling of the excited state which results in a broad photoluminescence spectrum (~ 100 nm) of which the zero-phonon line makes up only 4%. Emission of single photons in the zero phonon line is then extremely weak, typically on the order of a few thousands of photons per second. Such count rates are insufficient for the realization of advanced quantum information processing protocols.To move beyond the limitations of the NV there is an emerging need to identify and fabricate novel diamond based single photon emitters with improved photo-physical characteristics. Development of such emitters is the main goal of this thesis.We first concentrate on the recent progress in materials science and fabrication techniques of high quality nanodiamond crystals. We demonstrate the ability to grow high quality, submicron sized diamond crystals with a control over their final size and density using a microwave assisted chemical vapor deposition.We then study two methodologies to engineer diamond based single photon emitters in the grown nanodiamonds. In the first, nickel is implanted into the substrate onto which the nanocrystals are subsequently grown. During the diamond growth, the substrate is slightly etched and the nickel atoms diffuse and incorporate into the growing crystals. In the second we employ direct ion implantation of nickel into already deposited individual diamond nanocrystals. Optical and correlation spectroscopy measurements reveal that these methodologies are effective to fabricate nickel related single photon emitters, with zero phonon lines centered in the near infra-red and a short excited state lifetime (~3 ns).ii Furthermore, the ability of diamond to host various luminescence centers prompted the discovery of a new class of ultra bright single photon emitters. These new emitters found in diamond crystals grown on sapphire substrate and assigned to chromium, which is present in the substrate and incorporated into the crystal during the growth. Nanodiamonds hosting these centers deliver outstanding performance such as narrow photoluminescence in the near infra-red and ultra bright single photon emission with count rate of ~ 3.2×10 6 counts/s -the brightest single photon source known to date.Importantly, some of the emitters exhibit a photon statistics without any photon bunching at saturation, indicating a two-...

show abstract

“…Биосовместимость, химическая инерт-ность, низкая токсичность и возможность химической функционализации поверхности наноалмазов открыва-ет перспективу применения наноалмазов с центрами окраски для биомедицины [7]. В алмазных пленках и частицах, полученных методом химического газофазного осаждения (chemical vapor deposition-CVD), наиболь-ший интерес прикован к следующим центрам окраски: кремний−вакансия (SiV) [9][10][11][12][13][14][15][16][17][18][19][20], Ni-содержащим [21][22][23][24][25], Сr-содержащим [26][27][28], азот−вакансия (NV) [29,30]. Недавно в спектрах ФЛ в алмазе, полученном методом CVD, обнаружены узкие линии ФЛ [31][32][33], структура и механизм формирования которых остаются не до конца установленными.…”

Section: Introductionunclassified

Новые Линии Люминесценции В Полученных Методом Химического Газофазного Осаждения Наноалмазах

Голубев¹,

Грудинкин²,

Давыдов³

et al. 2017

Физика Твердого Тела

View full text Add to dashboard Cite

Исследованы спектральные характеристики обнаруженных линий фотолюминесценции наноалмазов, полученных методом реактивного ионного травления в кислородной плазме алмазных частиц, осаждeнных методом химического газофазного осаждения на кремниевую подложку. При комнатной температуре в видимой и инфракрасной областях спектра наблюдались узкие линии с полной шириной на полувысоте максимума в диапазоне 1−2 nm при практически полном отсутствии широкополосного фонового сигнала фотолюминесценции. При понижении температуры линии сужались до 0.2−0.6 nm при T = 79 K и мини-мальная ширина линий составила 0.055 nm при T = 10 K. С ростом температуры узкие линии сдвигались в длинноволновую область спектра и их интенсивность уменьшалась. DOI: 10.21883/FTT.2017.12.45235.182 ВведениеВ последние годы большое внимание уделяется со-зданию и исследованию центров окраски в алмазе, излучающих в видимой и ближней ИК области спек-тра [1][2][3][4][5][6][7]. Благодаря таким свойствам алмаза как ши-рокая запрещeнная зона, высочайшая теплопроводность и твeрдость, химическая инертность, высокая темпе-ратура Дебая, радиационная стойкость этот материал является исключительно удачной матрицей для цен-тров окраски [8]. Такие центры обладают яркой и стабильной фотолюминесценцией (ФЛ) при комнатной температуре, узкой бесфононной линией (БФЛ) и ко-роткими излучательными временами жизни ФЛ [1,2,6]. Это открывает возможность их применения в каче-стве однофотонных источников излучения в устрой-ствах обработки квантовой информации и интегральной нанофотоники. Биосовместимость, химическая инерт-ность, низкая токсичность и возможность химической функционализации поверхности наноалмазов открыва-ет перспективу применения наноалмазов с центрами окраски для биомедицины [7]. В алмазных пленках и частицах, полученных методом химического газофазного осаждения (chemical vapor deposition-CVD), наиболь-ший интерес прикован к следующим центрам окраски: кремний−вакансия (SiV) [9][10][11][12][13][14][15][16][17][18][19][20], Ni-содержащим [21-25], Сr-содержащим [26][27][28], азот−вакансия (NV) [29,30]. Недавно в спектрах ФЛ в алмазе, полученном методом CVD, обнаружены узкие линии ФЛ [31][32][33], структура и механизм формирования которых остаются не до конца установленными.Для практического использования эмиттеров на ос-нове центров окраски необходимо подавление фоно-вого сигнала ФЛ и уменьшение влияния безызлуча-тельных каналов люминесценции, что может быть до-стигнуто в алмазе с низким содержанием структурных дефектов.Данная работа посвящена обнаружению и исследо-ванию спектральных характеристик узких линий ФЛ наноалмазов в видимом и ближнем ИК спектральном диапазоне в интервале температур 10−300 K. Наноал-мазы получены методом реактивного ионного травления (РИТ) в кислородной плазме алмазных частиц, выращен-ных методом микроволнового химического газофазного осаждения (MWCVD) на кремнии [34]. Травление уда-ляет из алмазных частиц наиболее дефектные области, имеющие внутренние напряжения, которые ответствен-ны за уширение рамановской линии и неоднородное уширение л...

show abstract

Room temperature triggered single-photon source in the near infrared

Cited by 92 publications

References 36 publications

Diamond Nanophotonics

Diamond Nanophotonics

Novel Single Photon Emitters Based on Color Centers in Diamond

Новые Линии Люминесценции В Полученных Методом Химического Газофазного Осаждения Наноалмазах

Contact Info

Product

Resources

About