단결정 다이아몬드 캔틸레버의 NV 중심 활용 동적 굽힘 응력 감지

본 연구는 매립된 흑연 희생층 공정을 이용해 단결정 다이아몬드(SCD) MEMS 캔틸레버를 제작했습니다. 이온 주입으로 형성된 결함층 근처의 질소-공극(NV) 중심 영역을 직접 응력 감지 영역으로 활용하여 외부 나노다이아몬드 없이 동적 응력 감지를 가능하게 했습니다. 캔틸레버 진동으로 유도된 응력과 광학적으로 검출된 자기 공명(ODMR) 스펙트럼의 형광 강도 피크 변화 사이의 관계를 조사했습니다. 정적 자기장을 네 개의 NV 중심 결정축 중 하나에 정렬하여 피크 변화의 응력 의존성을 평가했습니다. 연구 결과, 피크 변화가 수직 진동으로 인한 단축 응력을 효과적으로 감지할 수 있음을 확인했습니다. 진동 진폭이 증가함에 따라 ODMR 피크 변화의 크기도 증가하여 기존 NV 중심 응력 반응과 일치하는 경향을 보였습니다. 또한, ODMR 변화는 캔틸레버의 진동 위상에 해당하는 주기적인 변조를 나타냈습니다. 이러한 결과는 마이크로 가공된 SCD 캔틸레버 내 NV 중심이 진동 유도 동적 굽힘 응력을 감지하는 데 활용될 수 있음을 시사합니다.