We report on position and density control of nitrogen-vacancy (NV) centres created in type Ib diamond using localised exposure from a helium ion microscope and subsequent annealing. Spatial control to <380 nm has been achieved. We show that the fluorescence lifetime of the created centres decreases with increasing ion dose. Furthermore, we show that for doses >1 × 1017 ion/cm2, significant damage of the diamond lattice occurs resulting in fluorescence quenching and amorphization. This places an upper limit on the density of NV centres that can be created using this method.
REFERENCES
1.
T.
Gaebel
, M.
Domhan
, I.
Popa
, C.
Wittmann
, P.
Neumann
, F.
Jelezko
, J. R.
Rabeau
, N.
Stavrias
, A. D.
Greentree
, S.
Prawer
, J.
Meijer
, J.
Twamley
, P. R.
Hemmer
, and J.
Wrachtrup
, Nat. Phys.
2
(6
), 408
(2006
).2.
A.
Gruber
, A.
Dräbenstedt
, C.
Tietz
, L.
Fleury
, J.
Wrachtrup
, and C.
von Borczyskowski
, Science
276
(5321
), 2012
(1997
).3.
T. M.
Babinec
, J. M.
HausmannBirgit
, M.
Khan
, Y.
Zhang
, J. R.
Maze
, P. R.
Hemmer
, and M.
Loncar
, Nat. Nanotechnol.
5
(3
), 195
(2010
).4.
Y.
Chang
, H.
Lee
, K.
Chen
, C.
Chang
, D.
Tsai
, C.
Fu
, T.
Lim
, Y.
Tzeng
, C.
Fang
, C.
Han
, H.
Chang
, and W.
Fann
, Nat. Nanotechnol.
3
(5
), 284
(2008
).5.
I.
Aharonovich
, A. D.
Greentree
, and S.
Prawer
, Nat. Photonics
5
(7
), 397
(2011
).6.
G.
Balasubramanian
, I. Y.
Chan
, R.
Kolesov
, M.
Al-Hmoud
, J.
Tisler
, C.
Shin
, C.
Kim
, A.
Wojcik
, P. R.
Hemmer
, A.
Krueger
, T.
Hanke
, A.
Leitenstorfer
, R.
Bratschitsch
, F.
Jelezko
, and J.
Wrachtrup
, Nature
455
(7213
), 648
(2008
);
[PubMed]
S.
Steinert
, F.
Dolde
, P.
Neumann
, A.
Aird
, B.
Naydenov
, G.
Balasubramanian
, F.
Jelezko
, and J.
Wrachtrup
, Rev. Sci. Instrum.
81
(4
), 043705
(2010
);
[PubMed]
J. R.
Maze
, P. L.
Stanwix
, J. S.
Hodges
, S.
Hong
, J. M.
Taylor
, P.
Cappellaro
, L.
Jiang
, M. V.
Gurudev Dutt
, E.
Togan
, A. S.
Zibrov
, A.
Yacoby
, R. L.
Walsworth
, and M. D.
Lukin
, Nature
455
(7213
), 644
(2008
).
[PubMed]
7.
A.
Faraon
, P. E.
Barclay
, C.
Santori
, K. C.
Fu
, and R. G.
Beausoleil
, Nat. Photonics
5
(5
), 301
(2011
);8.
J. M.
Gérard
, B.
Sermage
, B.
Gayral
, B.
Legrand
, E.
Costard
, and V.
Thierry-Mieg
, Phys. Rev. Lett.
81
(5
), 1110
(1998
).9.
J.
Wolters
, A. W.
Schell
, G.
Kewes
, N.
Nusse
, M.
Schoengen
, H.
Doscher
, T.
Hannappel
, B.
Lochel
, M.
Barth
, and O.
Benson
, Appl. Phys. Lett.
97
(14
), 141108
(2010
).10.
T.
van der Sar
, E. C.
Heeres
, G. M.
Dmochowski
, G.
de Lange
, L.
Robledo
, T. H.
Oosterkamp
, and R.
Hanson
, Appl. Phys. Lett.
94
(17
), 173104
(2009
);P. E.
Barclay
, C.
Santori
, K.
Fu
, R. G.
Beausoleil
, and O.
Painter
, Opt. Express
17
(10
), 8081
(2009
);
[PubMed]
11.
Y.
Kubo
, F. R.
Ong
, P.
Bertet
, D.
Vion
, V.
Jacques
, D.
Zheng
, A.
Dréau
, J. F.
Roch
, A.
Auffeves
, F.
Jelezko
, J.
Wrachtrup
, M. F.
Barthe
, P.
Bergonzo
, and D.
Esteve
, Phys. Rev. Lett.
105
(14
), 140502
(2010
).
[PubMed]
12.
F.
Jelezko
and J.
Wrachtrup
, Phys. Status Solidi A
203
(13
), 3207
(2006
).13.
J. W.
Steeds
, T. J.
Davis
, S. J.
Charles
, J. M.
Hayes
, and J. E.
Butler
, Diamond Relat. Mater.
8
(10
), 1847
(1999
).14.
Y.
Mita
, Phys. Rev. B
53
(17
), 11360
(1996
).15.
F. C.
Waldermann
, P.
Olivero
, J.
Nunn
, K.
Surmacz
, Z. Y.
Wang
, D.
Jaksch
, R. A.
Taylor
, I. A.
Walmsley
, M.
Draganski
, P.
Reichart
, A. D.
Greentree
, D. N.
Jamieson
, and S.
Prawer
, Diamond Relat. Mater.
16
(11
), 1887
(2007
).16.
J. O.
Orwa
, K.
Ganesan
, J.
Newnham
, C.
Santori
, P.
Barclay
, K. M. C.
Fu
, R. G.
Beausoleil
, I.
Aharonovich
, B. A.
Fairchild
, P.
Olivero
, A. D.
Greentree
, and S.
Prawer
, Diamond Relat. Mater.
24
(0
), 6
(2012
).17.
T.
Wee
, Y.
Tzeng
, C.
Han
, H.
Chang
, W.
Fann
, J.
Hsu
, K.
Chen
, and Y.
Yu
, J. Phys. Chem. A
111
(38
), 9379
(2007
);
[PubMed]
S. C.
Lawson
, D.
Fisher
, D. C.
Hunt
, and M. E.
Newton
, J. Phys.: Condens. Matter
10
(27
), 6171
(1998
).18.
J.
Martin
, R.
Wannemacher
, J.
Teichert
, L.
Bischoff
, and B.
Kohler
, Appl. Phys. Lett.
75
(20
), 3096
(1999
).19.
J.
Meijer
, B.
Burchard
, M.
Domhan
, C.
Wittmann
, T.
Gaebel
, I.
Popa
, F.
Jelezko
, and J.
Wrachtrup
, Appl. Phys. Lett.
87
(26
), 261909
(2005
).20.
Z.
Huang
, W.-D.
Li
, C.
Santori
, V. M.
Acosta
, A.
Faraon
, T.
Ishikawa
, W.
Wu
, D.
Winston
, R. S.
Williams
, and R. G.
Beausoleil
, Appl. Phys. Lett.
103
(8
), 081906
(2013
).21.
H.
Hanzawa
, Y.
Nisida
, and T.
Kato
, Diamond Relat. Mater.
6
(11
), 1595
(1997
).22.
D.
Fox
, Y. B.
Zhou
, A.
O'Neill
, S.
Kumar
, J. J.
Wang
, J. N.
Coleman
, G. S.
Duesberg
, J. F.
Donegan
, and H. Z.
Zhang
, Nanotechnology
24
(33
), 335702
(2013
).23.
S. A.
Solin
and A. K.
Ramdas
, Phys. Rev. B
1
(4
), 1687
(1970
).24.
L.
Su
, C.
Fang
, Y. T.
Chang
, K. M.
Chen
, Y. C.
Yu
, J. H.
Hsu
, and H. C.
Chang
, Nanotechnology
24
(31
), 315702
(2013
).25.
Z. Z.
Liang
, X.
Jia
, H. A.
Ma
, C. Y.
Zang
, P. W.
Zhu
, Q. F.
Guan
, and H.
Kanda
, Diamond Relat. Mater.
14
(11–12
), 1932
(2005
).26.
27.
A. T.
Collins
, M. F.
Thomaz
, and M. I. B.
Jorge
, J. Phys. C: Solid State Phys.
16
, 2177
(1983
).28.
J. O.
Orwa
, K. W.
Nugent
, D. N.
Jamieson
, and S.
Prawer
, Phys. Rev. B
62
(9
), 5461
(2000
).© 2014 AIP Publishing LLC.
2014
AIP Publishing LLC
You do not currently have access to this content.
