論文の概要: Spectral stability of V2 centres in sub-micron 4H-SiC membranes
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2310.12617v4
- Date: Mon, 13 May 2024 12:19:27 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-05-15 01:12:47.388944
- Title: Spectral stability of V2 centres in sub-micron 4H-SiC membranes
- Title（参考訳）: サブミクロン4H-SiC膜におけるV2中心のスペクトル安定性
- Authors: Jonah Heiler, Jonathan Körber, Erik Hesselmeier, Pierre Kuna, Rainer Stöhr, Philipp Fuchs, Misagh Ghezellou, Jawad Ul-Hassan, Wolfgang Knolle, Christoph Becher, Florian Kaiser, Jörg Wrachtrup,
- Abstract要約: 炭化ケイ素のカラーセンターは、有望な半導体量子技術プラットフォームとして出現する。
シリコン空孔中心は, サブミクロンシリコン炭化物膜に統合できることが示されている。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Colour centres in silicon carbide emerge as a promising semiconductor quantum technology platform with excellent spin-optical coherences.However, recent efforts towards maximising the photonic efficiency via integration into nanophotonic structures proved to be challenging due to reduced spectral stabilities. Here, we provide a large-scale systematic investigation on silicon vacancy centres in thin silicon carbide membranes with thicknesses down to $0.25\,\rm\mu m$. Our membrane fabrication process involves a combination of chemical mechanical polishing, reactive ion etching, and subsequent annealing. This leads to highly reproducible membranes with roughness values of $3-4\,\rm\r{A}$, as well as negligible surface fluorescence. We find that silicon vacancy centres show close-to lifetime limited optical linewidths with almost no signs of spectral wandering down to membrane thicknesses of $0.7 \,\rm\mu m$. For silicon vacancy centres in thinner membranes down to $0.25\,\rm\mu m$, we observe spectral wandering, however, optical linewidths remain below $200\,\rm MHz$, which is compatible with spin-selective excitation schemes. Our work clearly shows that silicon vacancy centres can be integrated into sub-micron silicon carbide membranes, which opens the avenue towards obtaining the necessary improvements in photon extraction efficiency based on nanophotonic structuring.
- Abstract（参考訳）: 炭化ケイ素中の色中心は、優れたスピン光学コヒーレンスを持つ有望な半導体量子技術プラットフォームとして出現するが、近年のナノフォトニック構造への集積による光効率の最大化への取り組みは、スペクトル安定性の低下により困難であることが判明した。
ここでは, 厚さが0.25\,\rm\mu m$までの炭化ケイ素薄膜中のシリコン空孔中心を大規模に解析する。
製膜工程は, 化学機械研磨, 反応性イオンエッチング, およびその後の熱処理を組み合わせた。
これにより、粗さ値が3-4\,\rm\r{A}$の高再現性膜と、無視可能な表面蛍光が生じる。
シリコン空孔中心は、波長が0.7 \,\rm\mu m$の膜厚までさまようスペクトルの兆候がほとんどない、光線幅がほぼ一生に限られていることが判明した。
薄膜中のシリコン空孔中心が0.25\,\rm\mu m$以下の場合、光線幅は200\,\rm MHz$以下であり、スピン選択励起スキームと互換性がある。
本研究は, シリコン空孔中心をサブミクロンシリコン炭化物膜に統合し, ナノフォトニック構造に基づく光子抽出効率の向上に向けての道を開くことを明らかにした。
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