Recent efforts to define microscopic solid-immersion-lenses (SIL) by focused ion beam milling into diamond substrates that are registered to a preselected single photon emitter are summarized. We show how we determine the position of a single emitter with at least 100 nm lateral and 500 nm axial accuracy, and how the milling procedure is optimized. The characteristics of a single emitter, a Nitrogen Vacancy (NV) center in diamond, are measured before and after producing the SIL and compared with each other. A count rate of 1.0 × 106 counts/s is achieved with a [111] oriented NV center.
REFERENCES
1.
W. E.
Moerner
and L.
Kador
, Phys. Rev. Lett.
62
, 2535
(1989
).2.
F.
Jelezko
and J.
Wrachtrup
, Phys. Status Solidi A
203
, 3207
(2006
).3.
M. V. G.
Dutt
, L.
Childress
, L.
Jiang
, E.
Togan
, J.
Maze
, F.
Jelezko
, A. S.
Zibrov
, P. R.
Hemmer
, and M. D.
Lukin
, Science
316
, 1312
(2007
).4.
R.
Brouri
, A.
Beveratos
, J.-P.
Poizat
, and P.
Grangier
, Opt. Lett.
25
, 1294
(2000
).5.
C.
Kurtsiefer
, S.
Mayer
, P.
Zarda
, and H.
Weinfurter
, Phys. Rev. Lett.
85
, 290
(2000
).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
, 648
(2008
).7.
K.
Koyama
, M.
Yoshita
, M.
Baba
, T.
Suemoto
, and H.
Akiyama
, Appl. Phys. Lett.
75
, 1667
(1999
).8.
K.
Lee
, X.
Chen
, H.
Eghlidi
, P.
Kukura
, R.
Lettow
, A.
Renn
, V.
Sandoghdar
, and S.
Gotzinger
, Nat. Photonics
5
, 166
(2011
).9.
W.
Barnes
, G.
Björk
, J.
Gérard
, P.
Jonsson
, J.
Wasey
, P.
Worthing
, and V.
Zwiller
, Eur. Phys. J. D
18
, 197
(2002
).10.
T. M.
Babinec
, B. J. M.
Hausmann
, M.
Khan
, Y.
Zhang
, J. R.
Maze
, P. R.
Hemmer
, and M.
Loncar
, Nat. Nano
5
, 195
(2010
).11.
S. M.
Mansfield
and G. S.
Kino
, Appl. Phys. Lett.
57
, 2615
(1990
).12.
G.
Wrigge
, I.
Gerhardt
, J.
Hwang
, G.
Zumofen
, and V.
Sandoghdar
, Nat. Phys.
4
, 60
(2008
).13.
A. N.
Vamivakas
, M.
Atatuere
, J.
Dreiser
, S. T.
Yilmaz
, A.
Badolato
, A. K.
Swan
, B. B.
Goldberg
, A.
Imamoglu
, and M. S.
Unlu
, Nano Lett.
7
, 2892
(2007
).14.
L.
Robledo
, L.
Childress
, H.
Bernien
, B.
Hensen
, P. F. A.
Alkemade
, and R.
Hanson
, Nature
477
, 574
(2011
).15.
G.
Waldherr
, Y.
Wang
, S.
Zaiser
, M.
Jamali
, T.
Schulte-Herbrüggen
, H.
Abe
, T.
Ohshima
, J.
Isoya
, J. F.
Du
, P.
Neumann
, and J.
Wrachtrup
, Nature
506
, 204
(2014
).16.
R.
Kolesov
, K.
Xia
, R.
Reuter
, M.
Jamali
, R.
Stöhr
, T.
Inal
, P.
Siyushev
, and J.
Wrachtrup
, Phys. Rev. Lett.
111
, 120502
(2013
).17.
B.
Naydenov
, F.
Dolde
, L. T.
Hall
, C.
Shin
, H.
Fedder
, L. C. L.
Hollenberg
, F.
Jelezko
, and J.
Wrachtrup
, Phys. Rev. B
83
, 081201
(2011
).18.
P.
Siyushev
, F.
Kaiser
, V.
Jacques
, I.
Gerhardt
, S.
Bischof
, H.
Fedder
, J.
Dodson
, M.
Markham
, D.
Twitchen
, F.
Jelezko
, and J.
Wrachtrup
, Appl. Phys. Lett.
97
, 241902
(2010
).19.
L.
Marseglia
, J. P.
Hadden
, A. C.
Stanley-Clarke
, J. P.
Harrison
, B.
Patton
, Y.-L. D.
Ho
, B.
Naydenov
, F.
Jelezko
, J.
Meijer
, P. R.
Dolan
, J. M.
Smith
, J. G.
Rarity
, and J. L.
O’Brien
, Appl. Phys. Lett.
98
, 133107
(2011
).20.
M.
Baba
, T.
Sasaki
, M.
Yoshita
, and H.
Akiyama
, J. Appl. Phys.
85
, 6923
(1999
).21.
N.
Bobroff
, Rev. Sci. Instrum.
57
, 1152
(1986
).22.
R. E.
Thompson
, D. R.
Larson
, and W. W.
Webb
, Biophys. J.
82
, 2775
(2002
).23.
K.
Carlsson
, J. Microsc.
163
, 167
(1991
).24.
S.
Hell
, G.
Reiner
, C.
Cremer
, and E. H. K.
Stelzer
, J. Microsc.
169
, 391
(1993
).25.
26.
K.
Ohno
, F.
Joseph Heremans
, L. C.
Bassett
, B. A.
Myers
, D. M.
Toyli
, A. C.
Bleszynski Jayich
, C. J.
Palmstrøm
, and D. D.
Awschalom
, Appl. Phys. Lett.
101
, 082413
(2012
).27.
See supplementary material at http://dx.doi.org/10.1063/1.4902818 for the source listing.
28.
M.
Widmann
, S.-Y.
Lee
, T.
Rendler
, N. T.
Son
, H.
Fedder
, S.
Paik
, N.
Zhao
, S.
Yang
, I.
Booker
, A.
Denisenko
, M.
Jamali
, S. A.
Momenzadeh
, T.
Widmann
et al “Coherent control of single spins in silicon carbide at room temperature
,” Nat. Mater.
(published online).29.
S. C.
Kitson
, P.
Jonsson
, J. G.
Rarity
, and P. R.
Tapster
, Phys. Rev. A
58
, 620
(1998
).30.
K.
Beha
, A.
Batalov
, N. B.
Manson
, R.
Bratschitsch
, and A.
Leitenstorfer
, Phys. Rev. Lett.
109
, 097404
(2012
).31.
K. Y.
Han
, D.
Wildanger
, E.
Rittweger
, J.
Meijer
, S.
Pezzagna
, S. W.
Hell
, and C.
Eggeling
, New J. Phys.
14
, 123002
(2012
).32.
I.
Aharonovich
, S.
Castelletto
, D. A.
Simpson
, A. D.
Greentree
, and S.
Prawer
, Phys. Rev. A
81
, 1
(2010
).33.
34.
P. L.
Stanwix
, L. M.
Pham
, J. R.
Maze
, D.
Le Sage
, T. K.
Yeung
, P.
Cappellaro
, P. R.
Hemmer
, A.
Yacoby
, M. D.
Lukin
, and R. L.
Walsworth
, Phys. Rev. B
82
, 201201
(2010
).35.
The T2 time depends sensitively on the magnetic field alignment along the NV axis, which has an uncertainty of about 10° in the present case.
© 2014 AIP Publishing LLC.
2014
AIP Publishing LLC
You do not currently have access to this content.
