論文の概要: Carbon cluster emitters in silicon carbide

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2304.04197v1
• Date: Sun, 9 Apr 2023 08:58:47 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-04-11 17:10:56.335367
• Title: Carbon cluster emitters in silicon carbide
• Title（参考訳）: 炭化ケイ素中の炭素クラスターエミッタ
• Authors: Pei Li, P\'eter Udvarhelyi, Song Li, Bing Huang, and Adam Gali
• Abstract要約: 近年,4H-SiCの蛍光性高スピン点欠陥は,多くの応用に優れた候補であることが証明されている。 本研究では,4H-SiCの最大4炭素原子を含む炭素クラスターの電子構造,生成エネルギー,解離エネルギー,振動特性,フル蛍光スペクトルについて検討した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 6.859654400145279
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Silicon carbide in its 4H polytype (4H-SiC) is a promising wide band gap semiconductor for highly-demanding electronic devices, thanks to its high breakdown electrical field, high carrier saturation speed, excellent thermal conductivity, and other favorable properties. Recently, fluorescent high-spin point defects in 4H-SiC, e.g., negatively charged silicon-vacancy and neutral divacancy qubits, have been proven to be outstanding candidates for numerous applications in the rapidly emerging field of quantum technology. In addition, carbon clusters can act as fluorescent centers too that may appear after thermal oxidation of 4H-SiC or using irradiation techniques which kick out carbon atoms from their sites in the SiC crystal. As irradiation techniques are often used to generate vacancy-related qubits, fluorescent carbon clusters may interfere with the already established vacancy-related qubits. In this study, we systematically investigate the electronic structure, formation energy, dissociation energy, vibrational properties and the full fluorescence spectrum of carbon clusters involving up to four carbon atoms in 4H-SiC by means of density functional theory calculations. We considered all the possible local configurations for these carbon clusters. The electronic and vibronic properties of the carbon clusters depend strongly on the actual local configuration of the 4H-SiC lattice. By comparing the calculated and previously observed fluorescence spectra in 4H-SiC, we identify several carbon clusters as stable visible emitters in 4H-SiC.
• Abstract（参考訳）: 4Hポリタイプ(4H-SiC)の炭化ケイ素は、高破壊電界、キャリア飽和速度、優れた熱伝導率、その他の良好な特性により、高要求の電子機器に期待できる広帯域ギャップ半導体である。 近年, 4H-SiC, 例えば負電荷のシリコン空孔と中性希薄量子ビットの蛍光高スピン点欠陥は, 急速に出現する量子技術分野における多くの応用候補として注目されている。 さらに、炭素クラスターは4H-SiCの熱酸化後に現れる蛍光中心としても機能し、SiC結晶中の炭素原子を放出する照射技術を用いることができる。 照射技術は空室関連量子ビットを生成するためにしばしば用いられるため、蛍光炭素クラスターは既に確立された空室関連量子ビットに干渉する可能性がある。 本研究では, 4H-SiCの炭素原子4個以上を含む炭素クラスターの電子構造, 生成エネルギー, 解離エネルギー, 振動特性およびフル蛍光スペクトルを密度汎関数理論計算により系統的に検討した。 これらの炭素クラスターのすべての局所的な構成を検討しました。 炭素クラスターの電子的および振動的性質は、4h-sic格子の実際の局所配置に大きく依存する。 4H-SiCの炭素クラスターを4H-SiCの安定可視発光体として同定した。

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