論文の概要: Robust single divacancy defects near stacking faults in 4H-SiC under resonant excitation

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2402.12999v1
• Date: Tue, 20 Feb 2024 13:27:25 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-02-21 15:06:23.513953
• Title: Robust single divacancy defects near stacking faults in 4H-SiC under resonant excitation
• Title（参考訳）: 共鳴励起による4h-sicの積層欠陥近傍のロバスト単一空隙欠陥
• Authors: Zhen-Xuan He, Ji-Yang Zhou, Wu-Xi Lin, Qiang Li, Rui-Jian Liang, Jun-Feng Wang, Xiao-Lei Wen, Zhi-He Hao, Wei Liu, Shuo Ren, Hao Li, Li-Xing You, Jian-Shun Tang, Jin-Shi Xu, Chuan-Feng Li, and Guang-Can Guo
• Abstract要約: 本研究では,高分解能集束ヘリウムイオンビームを用いた4H-SiCにおける単一誘電率のスケーラブル化とターゲット化のためのプロトコルを提案する。 異なる多型多孔体に対する電離速度を測定した結果, 積層断層内の電離層は共鳴励起に対してより堅牢であることが判明した。 これらの知見は、オンチップ量子フォトニクスにおけるSiC誘電率の膨大なポテンシャルと、効率的なスピン-光子界面の構築を浮き彫りにした。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 11.870772746298043
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Color centers in silicon carbide (SiC) have demonstrated significant promise for quantum information processing. However, the undesirable ionization process that occurs during optical manipulation frequently causes fluctuations in the charge state and performance of these defects, thereby restricting the effectiveness of spin-photon interfaces. Recent predictions indicate that divacancy defects near stacking faults possess the capability to stabilize their neutral charge states, thereby providing robustness against photoionization effects. In this work, we present a comprehensive protocol for the scalable and targeted fabrication of single divacancy arrays in 4H-SiC using a high-resolution focused helium ion beam. Through photoluminescence emission (PLE) experiments, we demonstrate long-term emission stability with minimal linewidth shift ($\sim$ 50 MHz over 3 hours) for the single c-axis divacancies within stacking faults. By measuring the ionization rate for different polytypes of divacancies, we found that the divacancies within stacking faults are more robust against resonant excitation. Additionally, angle-resolved PLE spectra reveal their two resonant-transition lines with mutually orthogonal polarizations. Notably, the PLE linewidths are approximately 7 times narrower and the spin-coherent times are 6 times longer compared to divacancies generated via carbon-ion implantation. These findings highlight the immense potential of SiC divacancies for on-chip quantum photonics and the construction of efficient spin-to-photon interfaces, indicating a significant step forward in the development of quantum technologies.
• Abstract（参考訳）: 炭化ケイ素(sic)のカラーセンターは、量子情報処理に非常に有望である。 しかし、光操作中に生じる望ましくないイオン化過程は、電荷状態やこれらの欠陥の性能の変動を頻繁に引き起こし、スピン光子界面の有効性を制限する。 近年の予測では、積層断層近傍の空孔欠陥は中性電荷状態の安定化能力を有しており、光電離効果に対する堅牢性を提供する。 本研究では,高分解能集束ヘリウムイオンビームを用いた4H-SiCにおける単一空孔アレイのスケーラビリティとターゲット化のための包括的プロトコルを提案する。 光ルミネッセンスエミッション (PLE) 実験を通じて, 積層断層内の1つのc軸密度に対して, 最小線幅シフト(3時間以上50MHz)で長期の発光安定性を示す。 ダイバカンシーの異なるポリタイプについてイオン化速度を測定することにより,積層欠陥内のダイバカンシーは共振励起に対してより頑健であることが判明した。 さらに、角度分解 ple スペクトルは相互直交分極を持つ2つの共鳴遷移線を明らかにする。 特に、PI線幅は約7倍の狭さがあり、スピンコヒーレント時間も炭素イオン注入による拡散の6倍長くなる。 これらの知見は、オンチップ量子フォトニクスにおけるSiC誘電率の膨大なポテンシャルと効率的なスピン-光子界面の構築を浮き彫りにしており、量子技術の発展における大きな前進を示している。

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