論文の概要: Effect of Localization on Photoluminescence and Zero-Field Splitting of
Silicon Color Centers
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2206.04824v3
- Date: Fri, 23 Sep 2022 23:41:56 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-02-09 23:11:33.396696
- Title: Effect of Localization on Photoluminescence and Zero-Field Splitting of
Silicon Color Centers
- Title（参考訳）: シリコン色中心の発光とゼロフィールド分割に及ぼす局在の影響
- Authors: Vsevolod Ivanov, Jacopo Simoni, Yeonghun Lee, Wei Liu, Kaushalya
Jhuria, Walid Redjem, Yertay Zhiyenbayev, Christos Papapanos, Wayesh Qarony,
Boubacar Kante, Arun Persaud, Thomas Schenkel, and Liang Z. Tan
- Abstract要約: 多くのシリコン欠陥中心は、電気通信の$O$バンドで単一の光子を放出する。
2炭素G中心、自己中間体W中心、スピン-1/2$T中心は、最も集中的に研究されているシリコン欠陥中心である。
これらの性質が欠陥中心における電子状態の局在とどのように密接に関連しているかに関するモチベーションが提供される。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.324869575908454
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: The study of defect centers in silicon has been recently reinvigorated by
their potential applications in optical quantum information processing. A
number of silicon defect centers emit single photons in the telecommunication
$O$-band, making them promising building blocks for quantum networks between
computing nodes. The two-carbon G-center, self-interstitial W-center, and
spin-$1/2$ T-center are the most intensively studied silicon defect centers,
yet despite this, there is no consensus on the precise configurations of defect
atoms in these centers, and their electronic structures remain ambiguous. Here
we employ \textit{ab initio} density functional theory to characterize these
defect centers, providing insight into the relaxed structures, bandstructures,
and photoluminescence spectra, which are compared to experimental results.
Motivation is provided for how these properties are intimately related to the
localization of electronic states in the defect centers. In particular, we
present the calculation of the zero-field splitting for the excited triplet
state of the G-center defect as the structure is transformed from the
A-configuration to the B-configuration, showing a sudden increase in the
magnitude of the $D_{zz}$ component of the zero-field splitting tensor. By
performing projections onto the local orbital states of the defect, we analyze
this transition in terms of the symmetry and bonding character of the G-center
defect which sheds light on its potential application as a spin-photon
interface.
- Abstract（参考訳）: シリコンの欠陥中心の研究は、光量子情報処理における潜在的な応用によって、最近再活性化されている。
多くのシリコン欠陥センターは、通信の$O$バンドで単一の光子を放出し、計算ノード間の量子ネットワークのためのビルディングブロックを約束する。
2炭素のG中心、自己中間性W中心、および1/2$T中心が最も集中的に研究されているシリコン欠陥中心であるが、これらの中心における欠陥原子の正確な配置については合意が得られず、電子構造はあいまいである。
ここでは,これらの欠陥中心を特徴付けるために,<textit{ab initio} 密度汎関数理論を用い,実験結果と比較した緩和構造,バンド構造,フォトルミネッセンススペクトルについて考察する。
これらの性質が欠陥中心における電子状態の局在と密接な関係にあることを動機付ける。
特に、g中心欠陥の励起三重項状態に対するゼロフィールド分割の計算を、構造がa-構成からb-構成へ変換されるときに示し、ゼロフィールド分割テンソルの$d_{zz}$成分の大きさが突然増加することを示した。
欠陥の局所軌道状態への投影を行うことにより、スピン光子界面としての潜在的な応用に光を当てるG中心欠陥の対称性と結合特性の観点から、この遷移を解析する。
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