Une équipe dirigée par le Pr. Du Jiangfeng, le professeur Shi Fazhan, et le professeur Wang Ya de l'Université des sciences et technologies de Chine, de l'Académie chinoise des sciences, a proposé une méthode électrométrique robuste utilisant une technique de découplage dynamique continu, où les champs de conduite continus fournissent un cadre habillé résistant aux champs magnétiques. L'étude a été publiée dans Lettres d'examen physique le 19 juin.

La caractérisation des propriétés électriques et la compréhension de la dynamique à l'échelle nanométrique deviennent importantes dans le développement de dispositifs électroniques modernes, tels que les transistors à semi-conducteurs et les puces quantiques, surtout lorsque la taille de la caractéristique a diminué à plusieurs nanomètres.

Le centre de lacune d'azote (NV) dans le diamant - un capteur de spin à l'échelle atomique - s'est avéré être un électromètre attrayant. L'électrométrie utilisant le centre NV améliorerait diverses applications de détection et d'imagerie. Cependant, sa susceptibilité naturelle au champ magnétique empêche une détection efficace du champ électrique.

Le centre NV est un défaut du diamant, qui se compose d'un azote de substitution et d'une lacune adjacente. Le centre NV bénéficie de propriétés telles que sa polarisation d'état pratique et son long temps de cohérence en raison de l'environnement de pureté de spin.

Dans cette étude, les chercheurs ont utilisé une séquence de type Ramsey pour mesurer le champ électrique. Aussi, ils ont mesuré le déphasage des centres NV proches de la surface (à 8 nm de profondeur à partir de la surface du diamant) pour évaluer le bruit électrique de surface.

Ils ont démontré une méthode robuste pour l'électrométrie à l'échelle nanométrique basée sur des capteurs de spin dans le diamant. Par rapport à l'électrométrie en appliquant un champ magnétique non axial, leur méthode a la même susceptibilité au champ électrique, et plus robuste au bruit magnétique. Par conséquent, une sensibilité plus élevée au champ électrique est réalisable.

Leur électrométrie est plus applicable en présence d'une forte inhomogénéité ou fluctuation du champ magnétique, ce qui est favorable pour des applications pratiques utilisant des centres NV proches de la surface - par exemple :la caractérisation de matériaux multiferroïques.

Ils utilisent également cette méthode pour étudier l'environnement sonore des centres NV proches de la surface. En excluant le bruit magnétique, ils ont observé une relation quantitative entre le taux de déphasage des centres NV et la permittivité diélectrique relative des liquides recouverts de surface.

Cette étude permet de mieux comprendre l'environnement sonore des centres NV proches de la surface, ce qui est essentiel pour un large éventail d'applications de détection et offre des pistes intéressantes pour la détection diélectrique à l'échelle nanométrique.