高压下原位灵敏磁测量的新型量子检测方法

物质在高压下表现出许多新特性，例如，压力可以引起绝缘体-金属甚至超导体转变。然而，原位磁测量一直是高压研究中的难题，制约着超导体的迈斯纳效应和磁性材料在高压下的磁相变行为研究。

中国科学院合肥物质科学研究院(HFIPS)、中国科学技术大学和四川大学的合作研究组最近开发了一种新的高压原位磁检测方法。这一发现为在量子技术中使用双空位作为高压下的压力传感和磁检测铺平了道路。

结果发表在NanoLetters上。

“现在，我们首次实现了高压下SiC自旋量子态双空位缺陷的相干控制和高压磁检测，”该项目的联合负责人、HFIPS副教授刘小迪说。

在这项研究中，该团队使用了碳化硅双空位缺陷的自旋量子传感技术、金刚石压砧(DAC)技术和光学检测磁共振(ODMR)技术。基于这些方法，该团队实现了高压下碳化硅双位缺陷量子态的相干控制和基于碳化硅双位缺陷自旋的磁探测。

碳化硅中的双空位缺陷自旋对外部压力和磁场高度敏感，这些响应可以通过高灵敏度的ODMR光谱测量，从而表征高压下样品的压力和磁性状态。

系统地研究了高压下SiC中双空位缺陷的光学和自旋特性。结果表明，双空位PL5缺陷的压力传感灵敏度为0.28MPa/Hz-1/2。并基于高压下SiC中双空位自旋量子态的相干控制，检测了高压下磁性Nd2Fe14B的铁磁-顺磁相变。