論文の概要: Enhanced cavity coupling to silicon monovacancies in 4-H Silicon Carbide
using below bandgap laser irradiation and low temperature thermal annealing
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2008.11120v2
- Date: Thu, 24 Sep 2020 01:53:03 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-05-04 23:51:14.014334
- Title: Enhanced cavity coupling to silicon monovacancies in 4-H Silicon Carbide
using below bandgap laser irradiation and low temperature thermal annealing
- Title（参考訳）: 下バンドギャップレーザー照射と低温熱処理による炭化ケイ素4-Hのシリコン単孔膜へのキャビティカップリング
- Authors: Mena N. Gadalla, Andrew S. Greenspon, Rodrick Kuate Defo, Xingyu
Zhang, Evelyn L. Hu
- Abstract要約: 4H-ケイ素炭化物(SiC)における負電荷のシリコン単空孔$V_Si-$は、量子ビットまたは量子メモリとして機能する可能性がある。
フォトニック結晶キャビティ(PCC)は、$V_Si-$の光学放射を増大させることができるが、欠陥キャビティ相互作用を微調整することは依然として困難である。
1次元PCCからの$V_'$光放射の増大をもたらす2つの後加工過程について報告する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.44789130850827924
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: The negatively charged silicon monovacancy $V_{Si}^-$ in 4H-silicon carbide
(SiC) is a spin-active point defect that has the potential to act as a qubit or
quantum memory in solid-state quantum computation applications. Photonic
crystal cavities (PCCs) can augment the optical emission of the $V_{Si}^-$, yet
fine-tuning the defect-cavity interaction remains challenging. We report on two
post-fabrication processes that result in enhancement of the $V_1^{'}$ optical
emission from our 1-dimensional PCCs, indicating improved coupling between the
ensemble of silicon vacancies and the PCC. One process involves below bandgap
illumination at 785 nm and 532 nm wavelengths and above bandgap illumination at
325 nm, carried out at times ranging from a few minutes to several hours. The
other process is thermal annealing at $100^o C$, carried out over 20 minutes.
Every process except above bandgap irradiation improves the defect-cavity
coupling, manifested in augmented Purcell factor enhancement of the $V_1^{'}$
zero phonon line at 77K. The below bandgap laser process is attributed to a
modification of charge states, changing the relative ratio of $V_{Si}^0$ (dark
state) to $V_{Si}^-$ (bright state), while the thermal annealing process may be
explained by diffusion of carbon interstitials, $C_i$, that subsequently
recombine with other defects to create additional $V_{Si}^-$s. Above bandgap
radiation is proposed to initially convert $V_{Si}^{0}$ to $V_{Si}^-$, but also
may lead to diffusion of $V_{Si}^-$ away from the probe area, resulting in an
irreversible reduction of the optical signal. Observations of the PCC spectra
allow insights into defect modifications and interactions within a controlled,
designated volume and indicate pathways to improve defect-cavity interactions.
- Abstract（参考訳）: V_{Si}^-$ in 4H-シリコン炭化物(SiC)はスピン活性点欠陥であり、固体量子計算応用において量子ビットまたは量子メモリとして機能する可能性がある。
フォトニック結晶キャビティ(pccs)は$v_{si}^-$の発光を増強するが、欠陥キャビティ相互作用の微調整は依然として困難である。
シリコン空孔のアンサンブルとPCCとの結合性の改善を示唆し, 1次元PCCからのV_1^{'}$光放射の増大をもたらす2つの後加工プロセスについて報告する。
1つのプロセスは、785 nm および 532 nm のバンドギャップ照明以下、および325 nmのバンドギャップ照明以下であり、数分から数時間の間に行われる。
もう1つのプロセスは熱焼鈍で、100^o c$で20分以上かかる。
上記のバンドギャップ照射を除く全てのプロセスは、77kで$v_1^{'}$ゼロフォノン線の拡張パーセル因子の強化で現れる欠陥キャビティカップリングを改善する。
下記のバンドギャップレーザー過程は電荷状態の修正によるもので、相対比が$v_{si}^0$ (ダーク状態) から$v_{si}^-$ (ブライト状態) に変化し、熱焼鈍過程は炭素間化合物である$c_i$ (c_i$) の拡散によって説明され、その後他の欠陥と再結合してさらに$v_{si}^-$s が生成される。
当初は$V_{Si}^{0}$を$V_{Si}^-$に変換するためにバンドギャップ放射が提案されているが、プローブ領域から$V_{Si}^-$の拡散を引き起こす可能性もあり、光学信号は可逆的に減少する。
PCCスペクトルの観測により、制御されたボリューム内の欠陥修正と相互作用の洞察が可能になり、欠陥キャビティ相互作用を改善するための経路を示す。
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