Спиновые дефекты в hBN как перспективные квантовые сенсоры температуры, давления и магнитного поля

Спиновые дефекты в твердотельных материалах являются перспективными системами для квантовых информационных технологий и сенсорных приложений. В настоящей работе подробно исследованы недавно обнаруженные отрицательно заряженные вакансии бора (V_B−) в гексагональном нитриде бора (hBN), а также продемонстрировано их использование в качестве сенсоров температуры, магнитного поля и внешнего давления на атомарном уровне. Эти применения обусловлены высокоспиновым триплетным основным состоянием и яркой спин-зависимой фотолюминесценцией V_B−. В частности, показано, что сдвиг частоты в измерениях магнитного резонанса, детектируемого оптически, чувствителен не только к статическим магнитным полям, но и к изменениям температуры и давления, которые мы связываем с параметрами кристаллической решётки. Показано, что плёнки hBN с высокой концентрацией спиновых дефектов могут применяться в качестве встроенных сенсоров в гетероструктурах, состоящих из функционализированных двумерных материалов.