論文の概要: Discovery of T center-like quantum defects in silicon
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2405.05165v1
- Date: Wed, 8 May 2024 16:02:29 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-05-09 14:05:10.140432
- Title: Discovery of T center-like quantum defects in silicon
- Title（参考訳）: シリコン中のT中心状量子欠陥の発見
- Authors: Yihuang Xiong, Jiongzhi Zheng, Shay McBride, Xueyue Zhang, Sinéad M. Griffin, Geoffroy Hautier,
- Abstract要約: 量子技術は、単一光子エミッタやスピン光子インタフェースとして機能する高性能な量子欠陥の開発から恩恵を受ける。
シリコン基板上に置換した炭素((A-C)$rm _Si$)とA=B,Al,Ga,In,Tl)とを混合したIII族元素による一連の欠陥が発見された。
これらの欠陥は、シリコン((C-C-H)$rm_Si$)のよく知られたT中心と、構造的に、電子的に、化学的に類似しており、その光学的性質は、主に不対電子によって駆動される。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.5531148052301047
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Quantum technologies would benefit from the development of high performance quantum defects acting as single-photon emitters or spin-photon interface. Finding such a quantum defect in silicon is especially appealing in view of its favorable spin bath and high processability. While some color centers in silicon have been emerging in quantum applications, there is still a need to search and develop new high performance quantum emitters. Searching a high-throughput computational database of more than 22,000 charged complex defects in silicon, we identify a series of defects formed by a group III element combined with carbon ((A-C)$\rm _{Si}$ with A=B,Al,Ga,In,Tl) and substituting on a silicon site. These defects are analogous structurally, electronically and chemically to the well-known T center in silicon ((C-C-H)$\rm_{Si}$) and their optical properties are mainly driven by an unpaired electron in a carbon $p$ orbital. They all emit in the telecom and some of these color centers show improved properties compared to the T center in terms of computed radiative lifetime or emission efficiency. We also show that the synthesis of hydrogenated T center-like defects followed by a dehydrogenation annealing step could be an efficient way of synthesis. All the T center-like defects show a higher symmetry than the T center making them easier to align with magnetic fields. Our work motivates further studies on the synthesis and control of this new family of quantum defects, and also demonstrates the use of high-throughput computational screening to detect new complex quantum defects.
- Abstract（参考訳）: 量子技術は、単一光子エミッタやスピン光子インタフェースとして機能する高性能な量子欠陥の開発から恩恵を受ける。
このようなシリコンの量子欠陥を見つけることは、スピン浴と高いプロセス性の観点から特に魅力的である。
シリコンのいくつかのカラーセンターは量子アプリケーションで登場しているが、新しい高性能量子エミッタを探索して開発する必要がある。
シリコン中の22,000以上の荷電した複素欠陥の高スループット計算データベースを探索し、炭素((A-C)$\rm _{Si}$とA=B,Al,Ga,In,Tl)を混合し、シリコンサイトに置換したIII族元素によって形成される一連の欠陥を同定する。
これらの欠陥は、シリコン(C-C-H)$\rm_{Si}$)のよく知られたT中心と、構造的に、電子的に、化学的に類似しており、光学的性質は、主に炭素$p$軌道の未対電子によって駆動される。
これらはすべてテレコムに放出され、これらの色中心のいくつかは、計算された放射寿命または発光効率の観点から、T中心よりも改善された特性を示す。
また,水素化T中心様欠陥の合成と脱水素焼鈍工程の併用が効率的な合成方法である可能性が示唆された。
すべてのT中心のような欠陥はT中心よりも高い対称性を示し、磁場との整合が容易である。
我々の研究は、この新しい量子欠陥のファミリーの合成と制御に関するさらなる研究を動機付け、また、新しい複雑な量子欠陥を検出するために高スループットの計算スクリーニングを使用することも示している。
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