日本金澤大學金剛石研究中心的林寬助教、德田規夫教授等人組成的研究團隊，與德國Diamond and Carbon Applications公司合作，於3月11日宣佈研發出一種在保持金剛石內適用於量子位元的NV發色中心（氮-空艙中心）取向軸對齊的狀態下，於任意位置生成NV發色中心的技術。該技術有望助力構建金剛石量子電脳相關技術的基礎體系。相關研究成果已發表在期刊《Carbon》上。
圖1. 本次研發的高取向NV發色中心位置控制技術示意圖（供圖：金澤大學）
金剛石NV發色中心可在室溫下工作，且具備較長自旋相干時間（量子位元資訊可留存時長），作為極具潛力的量子位元材料備受關注。要實現這一應用，必須同時控制NV發色中心的位置與取向軸。此前一直採用離子佈植法調控NV發色中心位置，但該方法存在晶體損傷、取向軸雜亂無序等諸多問題。
為此，研究團隊通過整合氫氣和氮氣產生的電漿自由基蝕刻技術與通過光刻技術製作的Au/Ti金屬掩模，開發出了全新的金剛石加工與生長工藝。
此外，在蝕刻完成後，無需將樣品從CVD腔室中取出，而是直接連續進行CVD生長，從而成功地在僅經過蝕刻的埋入式區域生長出具有高取向NV發色中心的金剛石層。
結果顯示，經由該工藝製備的NV發色中心中，僅在埋層生長形成的NV發色中心區域觀測到強烈的NV發色中心特徵螢光。
此外，研究團隊還確認到，經由埋入式生長形成的NV發色中心，以高比例沿特定晶體取向整齊排布。這證明了該新工藝可同時實現NV發色中心的高取向控制與位置精準控制。
林助教表示：「本次技術研發是基於我們新發現並利用了‘氮會對金剛石產生蝕刻作用’這一特性。氮是金剛石器件研究中十分常用的基礎材料，長期以來被廣泛應用。本技術的特點在於，將氮的這種新特性應用於眾多研究者易於實施的器件工藝之中。希望本研究能夠為金剛石研究領域的發展及對社會的貢獻盡一份綿薄之力」。
原文：《科學新聞》
翻譯：JST客觀日本編輯部
【論文資訊】
期刊：Carbon
論文：Selective homoepitaxial growth of buried diamond films with NV centers
DOI：10.1016/j.carbon.2026.121307
