Прорыв в области магнитного обнаружения высокого давления
Согласно статье, опубликованной в Nature Materials, совместная исследовательская группа из Института физических наук Хэфэй Китайской академии наук (CAS) и Университета науки и технологии Китая разработала платформу для изучения сверхпроводящего обнаружения магнитного поля фазовых переходов гидридов под высоким давлением.
а. Принципиальная схема ячейки с муассанитовой наковальней и обнаружение магнитных образцов по мелким вакансионным дефектам кремния;
b. Связь расщепления кремниевых вакансионных дефектов в нулевом поле с давлением;
c. Магнитное обнаружение фазового перехода материалов Nd2Fe14b;
d. Фазовая диаграмма Tc-P сверхпроводящего материала YBCO;
e. Иллюстрация магнитного обнаружения высокого давления на месте на основе дефектов вакансий кремния в карбиде кремния.
1 кредит
Магнитные измерения с высоким разрешением на месте под высоким давлением были сложной задачей. Это ограничило прогресс в исследованиях эффекта Мейснера сверхпроводимости и поведения магнитных фазовых переходов при высоком давлении. Использование метода магнитного резонанса с оптическим обнаружением (ODMR) на центрах азотных вакансий (NV) в алмазе помогло обнаружить на месте магнитные фазовые переходы, вызванные давлением. Однако анализировать и интерпретировать измеренные спектры ОДМР неудобно, поскольку центр NV имеет четыре осевых направления, а расщепление в нулевом поле зависит от температуры.
В этом исследовании исследователи впервые реализовали квантовое магнитное обнаружение высокого давления на месте на основе дефектов кремниевых вакансий (VSi) в карбиде кремния и решили проблему магнитного обнаружения высокого давления.
Исследователи использовали ионную имплантацию для создания мелких дефектов V- Si на поверхности обработанной наковальни из карбида кремния. Дефекты V- Si в карбиде кремния имеют только одно аксиальное направление. Благодаря особой симметрии электронной структуры карбида кремния расщепление в нулевом поле нечувствительно к температуре, поэтому можно избежать проблемы температурных колебаний при измерении высокого давления.
Исследователи обнаружили, что спектр дефектов V- Si смещался в синий цвет, а величина расщепления в нулевом поле мало менялась в зависимости от давления (0,31 МГц/ГПа) — намного меньше, чем наклон NV-центров алмаза (14,6 МГц/ГПа). Это полезно для измерения и анализа спектров ОДМР при высоком давлении.
Используя технологию ODMR на дефектах VSi, исследователи наблюдали индуцированный давлением магнитный фазовый переход магнитов Nd 2 Fe 14 B при давлении около семи ГПа и измерили критическую фазовую диаграмму температура-давление сверхпроводника YBa 2 Cu 3 O 6.6.
По словам исследователей, этот метод имеет большое значение для области сверхпроводимости высокого давления и магнитных материалов.
Демонстрируя использование спиновых дефектов в карбиде кремния при комнатной температуре в качестве датчиков высокого давления на месте, эта работа открывает двери для новых исследований квантовых материалов с использованием муассанитовых наковальней.
