NV金刚石是指在高纯度单晶金刚石中人工引入氮-空位色心（NV色心）的功能材料，其结构由一个氮原子取代碳原子，并在其相邻位置形成一个晶格空位，构成具有C₃ᵥ对称性的点缺陷。NV金刚石在激光激发下可发出稳定荧光，其电子自旋态可通过微波精确操控，并对外部磁场、电场、温度、压力等物理量高度敏感。
用于量子传感的NV金刚石通常采用化学气相沉积（CVD）技术生长，再通过离子注入或原位掺杂引入氮原子，经高温退火形成稳定的负电荷态NV⁻，关键性能指标包括：自旋相干时间T₂（可达毫秒级）、NV⁻浓度与空间分布均匀性、光学荧光亮度与稳定性、表面粗糙度及应力控制。
NV金刚石的核心优势在于纳米级空间分辨率、室温工作能力、无损探测及多物理场同步感知，应用场景不断拓展；利用纳米金刚石探针实时追踪肿瘤细胞代谢变化；用于探索拓扑物态、二维材料自旋输运、暗物质候选粒子等前沿问题。
中国NV金刚石产业呈现“科研引领、企业突破、区域集聚”的竞争格局。中科院物理所、中国科学技术大学、清华大学、南京邮电大学等在高质量CVD金刚石生长与NV色心精密操控方面处于国际先进水平。产业化方面，国仪量子（合肥）率先推出商用量子钻石原子力显微镜（QDAFM），服务半导体与科研客户；昆迈医疗聚焦无屏蔽脑磁图系统，推进临床应用。宁波材料所、上海光机所等正建设中试平台，推动材料国产化。
NV金刚石发展前景广阔，受益于量子科技国家战略和高端制造升级。随着CVD金刚石制备工艺进步、成本下降及系统集成化提升，未来中国NV金刚石市场规模将快速增长。根据新思界产业研究中心发布的《
2026-2030年全球及中国NV金刚石行业研究及十五五规划分析报告》预测，2030年中国NV金刚石市场规模有望超过30亿元。
新思界
行业分析师表示，NV金刚石行业当前仍面临多重瓶颈：一是材料成本高，高纯CVD单晶金刚石生长速度慢、良率低，毫米级晶片价格昂贵；二是NV色心可控性差，氮掺杂浓度、深度及电荷态难以精准调控，批次一致性不足；三是系统集成复杂，依赖激光、微波和精密光学平台，设备体积大、操作门槛高，难以小型化与普及；四是缺乏统一标准，性能参数测试方法不规范，影响产品认证与跨平台应用。
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