Thèse soutenue

Les capteurs à centre NV du diamant : nouvelles modalités d'imagerie
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Auteur / Autrice : Rana Tanos
Direction : Isabelle Robert-PhilipCsilla Gergely
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Physique
Date : Soutenance le 23/09/2020
Etablissement(s) : Montpellier
Ecole(s) doctorale(s) : École Doctorale Information, Structures, Systèmes
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Charles Coulomb (Montpellier)
Jury : Président / Présidente : Thierry Taliercio
Examinateurs / Examinatrices : Isabelle Robert-Philip, Csilla Gergely, Thierry Taliercio, Yannick Dumeige, Alexandre Tallaire, Loïc Rondin
Rapporteurs / Rapporteuses : Yannick Dumeige, Alexandre Tallaire

Mots clés

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Mots clés contrôlés

Résumé

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Durant les dernières années, une nouvelle classe de capteurs quantiques a émergé. Ces capteurs utilisent les propriétés du spin électronique associé à un défaut dans le diamant : le centre NV. Leur taille atomique et leur forte sensibilité au champ magnétique ont été notamment exploités pour réaliser des magnétomètres ultrasensibles et de résolution spatiale nanométrique. Récemment, il a été démontré que le centre NV du diamant peut aussi être employé pour réaliser des capteurs ultrasensibles de température et de bruit magnétique. Cette thèse étudie la faisabilité d’étendre les fonctionnalités de tels capteurs vers des imageurs, en particulier de température et de bruit magnétique.La thermométrie exploite ici la dépendance de la fréquence de résonance du spin avec la température. Dans ce manuscrit, l’extension vers l’imagerie thermique est évaluée suivant deux architectures principales. La première s’appuie sur des centres NV stationnaires isolés dans la matrice de diamant, et sondés dans une configuration d’imagerie champ large. Plusieurs géométries d’imageurs sont envisagées : un substrat de diamant massif, des membranes de diamant et des dispersions de nanodiamants sur l’objet à sonder. L’identification de la géométrie optimale (les dispersions de nanodiamants) est obtenue via l’analyse des gradients thermiques induits au sein de la matrice diamant, par une source de chaleur locale. La seconde architecture recourt quant à elle à des centres NVs isolés dans des pointes à balayage.L’extension vers l’imagerie du bruit magnétique exploite la forte dépendance du niveau de photoluminescence du centre NV en fonction du bruit magnétique à sa fréquence de résonance. Ce nouveau protocole d’imagerie est tout d’abord validé par la mesure du bruit magnétique produit par une source de bruit calibrée puis appliqué à l’imagerie de parois de domaine dans des matériaux synthétiques antiferromagnétiques.