[发明专利]金刚石氮-空位色心阵列传感器

权利要求书

1.金刚石氮-空位色心阵列传感器，其特征在于，包括：

传感器；

金刚石衬底，所述传感器底端具有金刚石衬底；

金刚石外延层，在所述金刚石衬底正面上有一层金刚石外延层，所述金刚石外延层是n型半导体；

NV色心层，所述金刚石外延层表面存在采用原位MPCVD生长方式得到NV色心层，所述传感器NV色心层中NV色心的取向得到了择优取向，其中NV色心层具有10nm和50nm之间的厚度；

纳米柱阵列结构，所述金刚石外延层即传感接触层结构为纳米柱阵列结构，述传感接触层纳米柱包括金刚石纳米柱、介质层和金属层，所述介质层淀积在金刚石纳米柱表面，所述金属层淀积在介质层表面，所述纳米柱阵列结构依靠ICP刻蚀金刚石得到，NV色心层位于纳米柱表面；

纳米柱阵列天线，所述金刚石衬底背面具有增强读出的纳米柱阵列天线。

2.根据权利要求1所述的金刚石氮-空位色心阵列传感器，其特征在于，所述传感器的金刚石外延层、介质层、金属层和增强读出纳米柱阵列天线均由CVD方式获得。

3.根据权利要求1至2任一所述的金刚石氮-空位色心阵列传感器，其特征在于，在传感器金属层边缘安置电极，在传感器工作时加入偏置电压，所述传感器的介质层是Al₂O₃层、BaO层、BN层或SiO₂层，所述传感器的金属层是Al层、Fe层、Ag层或Zn层，所述传感器的传感接触层纳米柱和增强读出纳米柱阵列天线的结构至少具有圆台、圆柱、锥体其中之一的形式。

4.根据权利要求1至3任一所述的金刚石氮-空位色心阵列传感器，其特征在于，所述传感接触层结构至少具有金刚石纳米柱。

5.根据权利要求4所述的金刚石氮-空位色心阵列传感器，其特征在于，所述传感器的增强读出纳米柱是GaN纳米柱、ZnO纳米柱或金刚石纳米柱。

6.根据权利要求3所述的金刚石氮-空位色心阵列传感器，其特征在于，所述传感器的介质层和金属层具有30nm和100nm之间的厚度。

7.根据权利要求5所述的金刚石氮-空位色心阵列传感器，增强读出纳米柱表面是暴露的。

8.根据权利要求3至6任一所述的金刚石氮-空位色心阵列传感器，传感器的传感接触层纳米柱结构和增强读出纳米柱阵列天线均齐平的并排布置，且分别具有相同的高度、直径和周期。

9.根据权利要求8所述的金刚石氮-空位色心阵列传感器，传感器的传感接触层纳米柱结构和增强读出纳米柱阵列天线具有至少100nm的直径和至少100nm的间隔。