論文の概要: Local vibrational modes of Si vacancy spin qubits in SiC
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2002.00067v2
- Date: Tue, 4 Feb 2020 20:18:17 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-06-05 02:30:05.623410
- Title: Local vibrational modes of Si vacancy spin qubits in SiC
- Title（参考訳）: SiCにおけるSi空隙スピン量子ビットの局所振動モード
- Authors: Z. Shang, A. Hashemi, Y. Berenc\'en, H.-P. Komsa, P. Erhart, A. V.
Krasheninnikov, G. V. Astakhov
- Abstract要約: 成長した4H-SiCにおけるSi空隙スピン量子ビットの局所振動モードを明らかにする。
SiCスピン量子ビットにおける電子状態と振動モードのカップリングについて考察した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Silicon carbide is a very promising platform for quantum applications because
of extraordinary spin and optical properties of point defects in this
technologically-friendly material. These properties are strongly influenced by
crystal vibrations, but the exact relationship between them and the behavior of
spin qubits is not fully investigated. We uncover the local vibrational modes
of the Si vacancy spin qubits in as-grown 4H-SiC. We apply the resonant
microwave field to isolate the contribution from one particular type of
defects, the so-called V2 center, and observe the zero-phonon line together
with seven equally-separated phonon replicas. Furthermore, we present
first-principles calculations of the photoluminescence lineshape, which are in
excellent agreement with our experimental data. To boost up the calculation
accuracy and decrease the computation time, we extract the force constants
using machine learning algorithms. This allows us to identify dominant modes in
the lattice vibrations coupled to an excited electron during optical emission
in the Si vacancy. The resonance phonon energy of 36 meV and the Debye-Waller
factor of about 6% are obtained. We establish experimentally that the
activation energy of the optically-induced spin polarization is given by the
local vibrational energy. Our findings give insight into the coupling of
electronic states to vibrational modes in SiC spin qubits, which is essential
to predict their spin, optical, mechanical and thermal properties. The approach
described can be applied to a large variety of spin defects with spectrally
overlapped contributions in SiC as well as in other 3D and 2D materials.
- Abstract（参考訳）: シリコン炭化物は、この技術的にフレンドリーな材料における点欠陥の異常スピンと光学的性質のため、量子応用にとって非常に有望なプラットフォームである。
これらの性質は結晶振動の影響を強く受けているが、スピン量子ビットの挙動とそれらの正確な関係は十分に研究されていない。
成長した4H-SiCにおけるSi空隙スピン量子ビットの局所振動モードを明らかにする。
共振マイクロ波場を用いて1種類の欠陥、いわゆるV2中心からの寄与を分離し、7つの等分されたフォノンレプリカとともにゼロフォノン線を観測する。
さらに, 実験データとよく一致したフォトルミネッセンスライン形状の第一原理計算について述べる。
計算精度を高め,計算時間を短縮するために,機械学習アルゴリズムを用いて力定数を抽出する。
これにより、Si空孔における光学放出中に励起電子と結合した格子振動の支配的なモードを特定できる。
36MeVの共鳴フォノンエネルギーとDebye-Waller因子の約6%を得る。
我々は光誘起スピン偏光の活性化エネルギーが局所振動エネルギーによって与えられることを実験的に確立した。
本研究は,sicスピン量子ビットにおける電子状態と振動モードのカップリングに関する知見を与え,スピン,光学,機械的,熱的性質の予測に不可欠である。
このアプローチは、sicおよび他の3dおよび2d材料にスペクトル重なりのある多くのスピン欠陥に適用することができる。
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