論文の概要: Carbon cluster emitters in silicon carbide

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2304.04197v4
• Date: Fri, 18 Aug 2023 14:53:10 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-08-22 00:18:13.943057
• 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: 4H-SiCの欠陥量子ビットは、量子技術における多くの応用の優れた候補である。 炭素クラスターは、4H-SiCの熱酸化または照射中に発生する放出源として機能する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 8.699446779735156
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Defect qubits in 4H-SiC are outstanding candidates for numerous applications in the rapidly emerging field of quantum technology. Carbon clusters can act as emission sources that may appear after thermal oxidation of 4H-SiC or during irradiation which kicks out carbon atoms from their sites. These fluorescent carbon clusters could interfere with the already established vacancy-related qubits that generated with irradiation techniques. 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. All the possible local configurations for these carbon clusters are carefully evaluated. We find the electronic and vibronic properties of the carbon clusters depend strongly on the 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. The paired carbon interstitial defects are identified as the source of the 463-nm triplet and the 456.6-nm emitters. The 471.8-nm emitter in 4H-SiC is associated with tri-carbon antisite clusters. Our findings provide plausible explanation for the origin of visible emission lines in 4H-SiC and propose the possible configurations of carbon clusters which are helpful for the quantum information processing application through qubits in 4H-SiC.
• Abstract（参考訳）: 4H-SiCの欠陥量子ビットは、急速に出現する量子技術分野における多くの応用の優れた候補である。 炭素クラスターは4h-sicの熱酸化後に発生する放出源として作用し、また照射中に炭素原子を放出する。 これらの蛍光性炭素クラスターは、すでに確立された空孔関連量子ビットに干渉する可能性がある。 本研究では, 密度汎関数理論計算を用いて, 4H-SiCで最大4つの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を系統的に検討した。 これらの炭素クラスターの全ての局所的な構成は慎重に評価される。 炭素クラスターの電子的および振動的性質は4H-SiC格子の局所的な配置に強く依存している。 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。 一対の炭素間欠陥は、463nm三重項と456.6nmエミッタの源と同定される。 4H-SiCの471.8nmエミッタは三炭素系アンチサイトクラスターと関連している。 本研究は, 4H-SiCにおける可視光線の起源を解明し, 4H-SiCにおける量子情報処理の応用に役立つ炭素クラスターの構成を提案する。

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