Unter hohem Druck zeigen Substanzen viele neuartige Eigenschaften, beispielsweise kann Druck Isolator-Metall- oder sogar Supraleiter-Übergänge induzieren. Die magnetische Messung vor Ort ist jedoch immer ein schwieriges Problem in der Hochdruckforschung und schränkt die Untersuchung des Meissner-Effekts eines Supraleiters und des magnetischen Phasenübergangsverhaltens magnetischer Materialien bei hohen Drücken ein.
Eine neue magnetische Hochdruck-In-situ-Detektionsmethode wurde kürzlich von einer gemeinsamen Forschungsgruppe des Hefei Institutes of Physical Science (HFIPS) der Chinesischen Akademie der Wissenschaften, der University of Science and Technology of China und der Sichuan University entwickelt. Die Entdeckung ebnet den Weg für die Verwendung von Divacancy in Quantentechnologien als Druckmessung und magnetische Detektion bei hohen Drücken.
Die Ergebnisse wurden in veröffentlicht Nano-Buchstaben.
„Jetzt haben wir zum ersten Mal eine kohärente Kontrolle und magnetische Hochdruckerkennung von Divacancy-Defekten in SiC-Spin-Quantenzuständen unter hohem Druck realisiert“, sagte Liu Xiaodi, Co-Leiter des Projekts und außerordentlicher Professor von HFIPS.
In dieser Forschung verwendete das Team die Spin-Quanten-Erfassungstechnologie von Siliziumkarbid-Divacancy-Defekten, die Diamond-Amboss-Cell (DAC)-Technologie und die optisch detektierte Magnetresonanz (ODMR)-Technologie. Basierend auf diesen Ansätzen realisierte das Team eine kohärente Kontrolle der Quantenzustände von Siliziumkarbid-Unterbrechungsdefekten unter hohem Druck und eine magnetische Detektion basierend auf dem Spin von Siliziumkarbid-Unterbrechungsdefekten.
Der Divacancy-Defektspin in Siliziumkarbid reagiert stark auf externen Druck und Magnetfelder, und diese Reaktionen können durch hochempfindliche ODMR-Spektren gemessen werden, wodurch der Druck und der magnetische Zustand der Probe unter hohem Druck charakterisiert werden.
Die optischen und Spin-Eigenschaften von Divacancy-Defekten in SiC unter hohem Druck wurden systematisch untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass die Druckerfassungsempfindlichkeit des Doppelleerstellen-PL5-Defekts 0,28 MPa/Hz-1/2 beträgt. Und basierend auf der kohärenten Kontrolle der Spinquantendivacanzzustände in SiC unter hohem Druck wurde der ferromagneto-paramagnetische Phasenübergang von magnetischem Nd2Fe14B unter hohem Druck nachgewiesen.
Mehr Informationen:
Lin Liu et al, Kohärente Kontrolle und magnetische Detektion von Divacancy-Spins in Siliziumkarbid bei hohen Drücken, Nano-Buchstaben (2023). DOI: 10.1021/acs.nanolett.2c03378