論文の概要: Donor-Acceptor Pairs in Wide-Bandgap Semiconductors for Quantum Technology Applications

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2305.05791v3
• Date: Tue, 30 Jan 2024 16:41:46 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-01-31 19:41:32.438584
• Title: Donor-Acceptor Pairs in Wide-Bandgap Semiconductors for Quantum Technology Applications
• Title（参考訳）: 量子技術応用のための広帯域半導体のドナー・アクセプター対
• Authors: Anil Bilgin, Ian Hammock, Jeremy Estes, Yu Jin, Hannes Bernien, Alexander High, Giulia Galli
• Abstract要約: ダイヤモンドおよび炭化ケイ素(SiC)の様々な点欠陥によって形成されるドナー・アクセプター対(DAP)の電子構造と相互作用について検討する。 地盤と励起状態の偏極性の違いは、ダイヤモンドおよびSiC中のいくつかのDAPに対して異常に大きな電気双極子モーメントをもたらすことを示す。 我々は、選択された置換原子の放射寿命と発光スペクトルを予測し、ダイヤモンド中のB-N対は大きな電子-フォノンカップリングにより制御が難しいが、SiC中のDAP、特にAl-N対は、長距離光制御可能な相互作用を実現するのに適した候補であることを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 38.9306189220547
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: We propose a quantum science platform utilizing the dipole-dipole coupling between donor-acceptor pairs (DAPs) in wide bandgap semiconductors to realize optically controllable, long-range interactions between defects in the solid state. We carry out calculations based on density functional theory (DFT) to investigate the electronic structure and interactions of DAPs formed by various substitutional point defects in diamond and silicon carbide (SiC). We determine the most stable charge states and evaluate zero phonon lines using constrained DFT and compare our results with those of simple donor-acceptor pair (DAP) models. We show that polarization differences between ground and excited states lead to unusually large electric dipole moments for several DAPs in diamond and SiC. We predict radiative lifetimes and photoluminescence spectra for selected substitutional atoms and show that while B-N pairs in diamond are challenging to control due to their large electron-phonon coupling, DAPs in SiC, especially Al-N pairs, are suitable candidates to realize long-range optically controllable interactions.
• Abstract（参考訳）: 本稿では,広帯域ギャップ半導体におけるドナー-アクセプタ対(daps)間の双極子-双極子カップリングを利用した量子科学プラットフォームを提案する。 ダイヤモンドおよび炭化ケイ素(SiC)の置換点欠陥によって形成されるDAPの電子構造と相互作用を,密度汎関数理論(DFT)に基づいて計算する。 我々は、最も安定な電荷状態を決定し、制約付きDFTを用いてゼロフォノン線を評価し、その結果を単純なドナー・アクセプタペア(DAP)モデルと比較する。 地盤と励起状態の偏光差は、ダイヤモンドおよびSiC中のいくつかのDAPに対して異常に大きな電気双極子モーメントをもたらすことを示す。 選択された置換原子の放射寿命と発光スペクトルを予測し、ダイヤモンド中のb-n対は大きな電子-フォノンカップリングのため制御が難しいが、sic、特にal-n対のdapsは長距離光制御可能な相互作用を実現するのに適していることを示す。

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