論文の概要: High-throughput identification of spin-photon interfaces in silicon
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2303.01594v1
- Date: Thu, 2 Mar 2023 21:35:17 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-03-06 16:46:25.727120
- Title: High-throughput identification of spin-photon interfaces in silicon
- Title（参考訳）: シリコン中のスピン光子界面の高スループット同定
- Authors: Yihuang Xiong and C\'eline Bourgois and Natalya Sheremetyeva and Wei
Chen and Diana Dahliah and Hanbin Song and Sin\'ead M. Griffin and Alp
Sipahigil and Geoffroy Hautier
- Abstract要約: シリコンにおける1000以上の置換および間代電荷欠陥のうち、スピン光子界面を同定するために、第一原理の計算スクリーニングを用いる。
それらの光学特性,スピン乗算性,生成エネルギーを考慮することにより,最も有望な欠陥を評価する。
我々は、新しい3つの有望スピン光子インタフェースを、テレコムバンドの潜在的な明るい発光体として同定する: $rm Ti_i+$, $rm Fe_i0$, $rm Ru_i0$。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 5.412164094894868
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Color centers in host semiconductors are prime candidates for spin-photon
interfaces that would enable numerous quantum applications. The discovery of an
optimal spin-photon interface in silicon would move quantum information
technologies towards a mature semiconductor technology. However, the space of
possible charged defects in a host is very large, making the identification of
promising quantum defects from experiments only extremely challenging. Here, we
use high-throughput first principles computational screening to identify
spin-photon interfaces among more than 1000 substitutional and interstitial
charged defects in silicon. We evaluate the most promising defects by
considering their optical properties, spin multiplicity, and formation
energies. The use of a single-shot hybrid functional approach is critical in
enabling the screening of a large number of defects with a reasonable accuracy
in the calculated optical and electronic properties. We identify three new
promising spin-photon interface as potential bright emitters in the telecom
band: $\rm Ti_{i}^{+}$, $\rm Fe_{i}^{0}$, and $\rm Ru_{i}^{0}$. These
candidates are excited through defect-bound excitons, stressing the importance
of considering these type of defects in silicon if operations in the telecom
band is targeted. Our work paves the way to further large scale computational
screening for quantum defects in silicon and other hosts.
- Abstract（参考訳）: ホスト半導体のカラーセンターは、多くの量子応用を可能にするスピン光子インタフェースの候補である。
シリコンにおける最適なスピン-光子界面の発見により、量子情報技術は成熟した半導体技術へと移行する。
しかし、ホスト内の荷電欠陥の可能性は非常に大きいため、実験から有望な量子欠陥を特定することは極めて困難である。
ここでは,1000以上の置換および間質帯電欠陥のスピン光子界面の同定に高スループット第一原理を用いた。
我々は、その光学特性、スピン多重性、および形成エネルギーを考慮して、最も有望な欠陥を評価する。
単一ショットハイブリッド機能アプローチの使用は、計算された光学的および電子的特性において妥当な精度で多数の欠陥のスクリーニングを可能にするために重要である。
我々は、新しい3つの有望スピン光子インタフェースを、テレコムバンドの潜在的な明るいエミッタとして同定する:$\rm Ti_{i}^{+}$, $\rm Fe_{i}^{0}$, $\rm Ru_{i}^{0}$。
これらの候補は欠陥バウンド励起によって興奮し、通信バンドの操作がターゲットである場合、シリコンにおけるこの種の欠陥を考えることの重要性を強調している。
我々の研究は、シリコンや他のホストの量子欠陥に対する大規模な計算スクリーニングへの道を開いた。
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