論文の概要: Spin-optical dynamics and quantum efficiency of single V1 center in
silicon carbide
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2203.08177v2
- Date: Tue, 19 Apr 2022 14:13:38 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-02-22 01:02:31.037135
- Title: Spin-optical dynamics and quantum efficiency of single V1 center in
silicon carbide
- Title（参考訳）: 炭化ケイ素中の単一V1中心のスピン光学ダイナミクスと量子効率
- Authors: Naoya Morioka, Di Liu, \"Oney O. Soykal, Izel Gediz, Charles Babin,
Rainer St\"ohr, Takeshi Ohshima, Nguyen Tien Son, Jawad Ul-Hassan, Florian
Kaiser, J\"org Wrachtrup
- Abstract要約: 六方晶格子における単一シリコン空孔中心,すなわちV1の4Hポリ型炭化ケイ素中のスピン光学ダイナミクスについて検討した。
共振および超共振サブライフタイムパルス励起を利用して、スピン依存励起状態寿命と系間交差速度を決定する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.6492256668939613
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Color centers in silicon carbide are emerging candidates for distributed
spin-based quantum applications due to the scalability of host materials and
the demonstration of integration into nanophotonic resonators. Recently,
silicon vacancy centers in silicon carbide have been identified as a promising
system with excellent spin and optical properties. Here, we in-depth study the
spin-optical dynamics of single silicon vacancy center at hexagonal lattice
sites, namely V1, in 4H-polytype silicon carbide. By utilizing resonant and
above-resonant sub-lifetime pulsed excitation, we determine spin-dependent
excited-state lifetimes and intersystem-crossing rates. Our approach to
inferring the intersystem-crossing rates is based on all-optical pulsed
initialization and readout scheme, and is applicable to spin-active color
centers with similar dynamics models. In addition, the optical transition
dipole strength and the quantum efficiency of V1 defect are evaluated based on
coherent optical Rabi measurement and local-field calibration employing
electric-field simulation. The measured rates well explain the results of
spin-state polarization dynamics, and we further discuss the altered
photoemission dynamics in resonant enhancement structures such as radiative
lifetime shortening and Purcell enhancement. By providing a thorough
description of V1 center's spin-optical dynamics, our work provides deep
understanding of the system which guides implementations of scalable quantum
applications based on silicon vacancy centers in silicon carbide.
- Abstract（参考訳）: ホスト材料のスケーラビリティとナノフォトニック共振器への集積の実証により、炭化ケイ素のカラーセンターは分散スピンベースの量子応用の新たな候補となっている。
近年, 炭化ケイ素中のシリコン空孔中心は, スピン特性と光学特性に優れる有望なシステムとして同定されている。
ここでは, 六方晶格子における単一シリコン空孔中心, V1, 4H-ポリタイプ炭化ケイ素のスピン光学ダイナミクスについて詳細に検討する。
共振と上層共振パルス励起を利用して、スピン依存励起状態の寿命と系間交差速度を決定する。
システム間交差率を推定するアプローチは全光パルス初期化と読み出し法に基づいており、同様のダイナミクスモデルを持つスピンアクティブカラーセンタに適用できる。
さらに、コヒーレント光学ラビ測定と電場シミュレーションによる局所場校正に基づいて、光遷移双極子強度とV1欠陥の量子効率を評価する。
測定速度はスピン状態偏光ダイナミクスの結果をよく説明し, 放射寿命短縮やパーセル増強といった共振器強化構造における光電子放出ダイナミクスの変化についても考察する。
我々の研究は、V1中心のスピン光学力学の詳細な説明を提供することで、ケイ素炭化ケイ素の空孔中心に基づくスケーラブル量子アプリケーションの実装をガイドするシステムの深い理解を提供する。
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