日本金泽大学金刚石研究中心的林宽助教、德田规夫教授等人组成的研究团队，与德国Diamond and Carbon Applications公司合作，于3月11日宣布研发出一种在保持金刚石内适用于量子比特的NV色心（氮-空位中心）取向轴对齐的状态下，于任意位置生成NV色心的技术。该技术有望助力构建金刚石量子计算机相关技术的基础体系。相关研究成果已发表在期刊《Carbon》上。
图1. 本次研发的高取向NV色心位置控制技术示意图（供图：金泽大学）
金刚石NV色心可在室温下工作，且具备较长自旋相干时间（量子比特信息可留存时长），作为极具潜力的量子比特材料备受关注。要实现这一应用，必须同时控制NV色心的位置与取向轴。此前一直采用离子注入法调控NV色心位置，但该方法存在晶体损伤、取向轴杂乱无序等诸多问题。
为此，研究团队通过整合氢气和氮气产生的等离子体自由基刻蚀技术与通过光刻技术制作的Au/Ti金属掩模，开发出了全新的金刚石加工与生长工艺。
此外，在刻蚀完成后，无需将样品从CVD腔室中取出，而是直接连续进行CVD生长，从而成功地在仅经过刻蚀的埋入式区域生长出具有高取向NV色心的金刚石层。
结果显示，经由该工艺制备的NV色心中，仅在埋层生长形成的NV色心区域观测到强烈的NV色心特征荧光。
此外，研究团队还确认到，经由埋入式生长形成的NV色心，以高比例沿特定晶体取向整齐排布。这证明了该新工艺可同时实现NV色心的高取向控制与位置精准控制。
林助教表示：“本次技术研发是基于我们新发现并利用了‘氮会对金刚石产生刻蚀作用’这一特性。氮是金刚石器件研究中十分常用的基础材料，长期以来被广泛应用。本技术的特点在于，将氮的这种新特性应用于众多研究者易于实施的器件工艺之中。希望本研究能够为金刚石研究领域的发展及对社会的贡献尽一份绵薄之力”。
原文：《科学新闻》
翻译：JST客观日本编辑部
【论文信息】
期刊：Carbon
论文：Selective homoepitaxial growth of buried diamond films with NV centers
DOI：10.1016/j.carbon.2026.121307
