論文の概要: A first-principles calculation of electron-phonon interactions for the
$\text{C}_2\text{C}_\text{N}$ and $\text{V}_\text{N}\text{N}_\text{B}$
defects in hexagonal boron nitride
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2207.14411v1
- Date: Thu, 28 Jul 2022 23:31:38 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-02-03 04:44:41.511817
- Title: A first-principles calculation of electron-phonon interactions for the
$\text{C}_2\text{C}_\text{N}$ and $\text{V}_\text{N}\text{N}_\text{B}$
defects in hexagonal boron nitride
- Title（参考訳）: 六方晶窒化ホウ素における$\text{C}_2\text{C}_\text{N}$および$\text{V}_\text{N}\text{N}_\text{B}$欠陥に対する電子-フォノン相互作用の第一原理計算
- Authors: Kenneth Sharman, Omid Golami, Stephen Wein, Hadi Zadeh-Haghighi,
Claudia Gomes da Rocha, Alexander Kubanek, Christoph Simon
- Abstract要約: 2次元ヘキサゴナル窒化ホウ素(h-BN)の量子放出体は大きな関心を集めている。
室温におけるh-BNフレークから放出されるフーリエ変換(FT)制限光子の最近の観測
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 52.77024349608834
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Quantum emitters in two-dimensional hexagonal boron nitride (h-BN) have
generated significant interest due to observations of ultra-bright emission
made at room temperature. The expectation that solid-state emitters exhibit
broad zero-phonon lines at elevated temperatures has been put in question by
recent observations of Fourier transform (FT) limited photons emitted from h-BN
flakes at room temperature. The mechanism responsible for the narrow lines has
been suggested to be a mechanical decoupling from in-plane phonons due to an
out-of-plane distortion of the emitter's orbitals. All decoupled emitters
produce photons that are directed in-plane, suggesting that the dipoles are
oriented perpendicular to the h-BN plane. Motivated by the promise of an
efficient and scalable source of indistinguishable photons that can operate at
room temperature, we have developed an approach using density functional theory
(DFT) to determine the electron-phonon coupling for defects that have in- and
out-of-plane transition dipole moments. Our DFT calculations reveal that the
$\text{C}_2 \text{C}_\text{N}$ defect has an in-plane transition dipole moment,
and that of the $\text{V}_\text{N} \text{N}_\text{B}$ defect is perpendicular
to the plane. We exploit the two-dimensional framework recently implemented in
\texttt{QUANTUM ESPRESSO} to determine both the phonon density of states and
the electron-phonon matrix elements associated with the h-BN defective
structures. We find no indication that an out-of-plane transition dipole is
sufficient to obtain FT-limited photons at room temperature. Our work also
provides direction to future DFT software developments and adds to the growing
list of calculations relevant to researchers in the field of solid-state
quantum information processing.
- Abstract（参考訳）: 2次元の六方晶窒化ホウ素(h-BN)の量子放出体は、室温での超明るい発光の観測により大きな関心を集めている。
h-bnフレークから室温で放出されるフーリエ変換(ft)制限光子の最近の観測により、固体エミッタが高温で広いゼロフォノン線を示すと期待されている。
狭い線に責任を負うメカニズムは、エミッタの軌道の面外歪みによる面内フォノンからの機械的疎結合であることが示唆されている。
すべての分離エミッターは、平面内向きの光子を生成し、双極子がh-bn平面と垂直方向にあることを示唆する。
室温で動作可能な高効率でスケーラブルな光子の源として期待され、密度汎関数理論(DFT)を用いて、面内および面外遷移双極子モーメントを有する欠陥に対する電子-フォノン結合を決定するアプローチを開発した。
我々の DFT 計算によると、$\text{C}_2 \text{C}_\text{N}$ 欠陥は平面上の遷移双極子モーメントを持ち、$\text{V}_\text{N} \text{N}_\text{B}$ 欠陥は平面に垂直である。
我々は最近,h-BN欠陥構造に関連する状態のフォノン密度と電子-フォノン行列要素の両方を決定するために,texttt{QUANTUM ESPRESSO}で実装された2次元フレームワークを利用する。
面外遷移双極子が室温でFT制限光子を得るのに十分であることを示すものはない。
我々の研究は、将来のDFTソフトウェア開発への方向性も提供し、固体量子情報処理の分野における研究者の計算の増大リストに追加します。
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