Das Stickstofffehlstellenzentrum (NV-Zentrum) in Diamant gehört dank seiner einzigartigen photoelektrischen Struktur zu einem der am besten untersuchten und für eine Vielzahl von Anwendungen, wie die Verwendung als Q-bit, Einzelphotonenquelle oder als hochempfindlicher Magnetsensor, zu den viel versprechendsten Defekten im Diamantgitter. Grundlage vieler dieser Anwendungen ist, neben der engen Verknüpfung der optischen und quantenmechanischen Eigenschaften, vor allem die Langlebigkeit des Spin Tripletts des Zentrums unter normalen Umgebungsbedingungen. Einer der wesentlichen limitierenden Faktoren für diese Langlebigkeit sind Spin-Spin- Wechselwirkungen zwischen dem Spin des negativ geladenen NV-Zentrums und in der Nähe befindlichen paramagnetischen Verunreinigungen. Die hierbei sowohl in natürlichen als auch in synthetisch hergestellten Diamanten am häufigsten auftretende Verunreinigung ist substitutionell eingebauter Stickstoff.

Aufgabe dieser Arbeit war daher im Rahmen des Kooperationsprojekts “Er- zeugung und Untersuchung oberflächennaher Spin-Zentren in hochreinem Diamant“ die Konzeption und Optimierung einer Syntheseanlage für hochreine Diamantschichten und die anschließende Synthese solcher Schichten für die Untersuchung oberflächennaher NV-Zentren. Im weiteren Verlauf dieses Projektes konnten mehrere NV-Ensemble durch Ionenimplantation von Stickstoff gezielt oberflächennah erzeugt und mittels optisch detektierter Magnetresonanz (ODMR) bezüglich ihrer Kohärenzzeit charakterisiert werden. Bei der chemisch physikalischen Analyse konnte gezeigt werden, dass die hier synthetisierten Diamantschichten bei geeigneten Prozessparametern lediglich einen Stickstoffanteil von < 5 ppb aufweisen, was unterhalb des Stickstoffgehalts kommerziell erhältlicher Diamantsubstrate liegt.