論文の概要: Microscopic processes during ultra-fast laser generation of Frenkel defects in diamond

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2105.11894v1
• Date: Tue, 25 May 2021 13:02:10 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-03-29 21:00:34.047539
• Title: Microscopic processes during ultra-fast laser generation of Frenkel defects in diamond
• Title（参考訳）: ダイヤモンド中のフレンケル欠陥の超高速レーザー発生過程
• Authors: Benjamin Griffiths, Andrew Kirkpatrick, Shannon S. Nicley, Rajesh L. Patel, Joanna M. Zajac, Gavin W. Morley, Martin J. Booth, Patrick S. Salter, Jason M. Smith
• Abstract要約: 近年,幅広いバンドギャップ材料への単一原子欠陥の工学的応用が注目されている。 ダイヤモンド中の空孔間対(フランケル欠陥)の超高速レーザー発生に関する研究を行った。 電子プラズマ冷却による束縛バイエクシトンの再結合によるフレンケル欠陥発生モデルが実験データとよく一致していることが判明した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Engineering single atomic defects into wide bandgap materials has become an attractive field in recent years due to emerging applications such as solid-state quantum bits and sensors. The simplest atomic-scale defect is the lattice vacancy which is often a constituent part of more complex defects such as the nitrogen-vacancy (NV) centre in diamond, therefore an understanding of the formation mechanisms and precision engineering of vacancies is desirable. We present a theoretical and experimental study into the ultra-fast laser generation of vacancy-interstitial pairs (Frenkel defects) in diamond. The process is described by a set of coupled rate equations of the pulsed laser interaction with the material and of the non-equilibrium dynamics of charge carriers during and in the wake of the pulse. We find that a model for Frenkel defect generation via the recombination of a bound biexciton as the electron plasma cools provides good agreement with experimental data, reproducing an effective non-linearity of $\sim$ 40 for Frenkel defect generation with respect to laser pulse energy.
• Abstract（参考訳）: 広帯域材料への単一原子欠陥のエンジニアリングは、固体量子ビットやセンサーなどの新しい応用により、近年は魅力的な分野となっている。 最も単純な原子スケールの欠陥は格子空孔であり、ダイヤモンド中の窒素空孔(NV)中心のようなより複雑な欠陥の構成要素であることが多いため、空孔の形成機構や精密工学の理解が望ましい。 ダイヤモンド中の空孔間対(フランケル欠陥)の超高速レーザー発生に関する理論的および実験的研究を行った。 この過程は、パルスレーザーと材料との相互作用と、パルスの前後における電荷キャリアの非平衡ダイナミクスの一連の結合速度方程式によって記述される。 電子プラズマ冷却による束縛バイエクシトンの再結合によるフレンケル欠陥発生モデルが実験データと良好な一致を示し, レーザパルスエネルギーに対するフレンケル欠陥発生に有効な$\sim$40 の非線形性を再現した。

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