هياكل هجين من الألماس والأرض النادرة للتقنيات الكمومية الضوئية

يُعتبر الألماس الذي يحتوي على مراكز فراغ النيتروجين (NV −) من أكثر المواد التي تُدرس لتقنيات الكم، بسبب خصائص الدوران الاستثنائية لهذا النظام. على الرغم من أن الانتقال الضوئي لـ NV − ساطع جداً، إلا أنه يعاني من انتشار طيفي وخط صفر فون ضعيف، وهو في النطاق المرئي. هذا يحد من دمجه في الهياكل الكمومية الضوئية والتفاعل مع شبكات الألياف الضوئية. بالمقابل، تظهر أيونات الأرض النادرة (RE) انتقالات ضوئية ضيقة ومستقرة للغاية، بما في ذلك طول موجة الاتصالات للبورون 1.5 ميكرومتر. ومع ذلك، فإن دمج خصائص RE مع NV − من خلال التفاعلات القريبة المدى يمثل تحديًا، حيث لا تدخل RE بشكل سهل في شبكة الألماس. في هذا العمل، تم تقديم بنية قائمة على الأفلام الرقيقة حيث يمكن لـ RE و NV − التفاعل مع الحفاظ على خصائصها الفريدة. تم زرع الأفلام الرقيقة من Er 3+:Y 2 O 3 بواسطة ترسيب بخار كيميائي على ركيز الألماس مع هياكل جيدة التبلور وعالية الملمس. يكشف دراسة طيفية واسعة حول انتقالات Er 3+ عند درجات الحرارة العادية والمرتفعة، أن طيف الفوتولومينسنس والانحلال قريب من المواد السائبة. كما يتضح أن ترسيب فيلم Y 2 O 3 الرقيق ليس له آثار سلبية على الخصائص البصرية والدوارة لـ NV −. وبالتالي، يمكن أن تكون الأفلام الرقيقة من RE المودعة على الألماس مناسبة لبناء مواد هجينة لوظائف جديدة في الاستشعار الكمومي، والاتصالات، والمعالجة.