論文の概要: Optical Properties and Spin States of Inter-layer Carbon Defect Pairs in Hexagonal Boron Nitride: A First-Principles Study

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2412.17457v2
• Date: Mon, 02 Jun 2025 17:28:01 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-06-05 04:22:50.45904
• Title: Optical Properties and Spin States of Inter-layer Carbon Defect Pairs in Hexagonal Boron Nitride: A First-Principles Study
• Title（参考訳）: 六方晶窒化ホウ素における層間カーボン欠陥対の光学特性とスピン状態:第一原理的研究
• Authors: Ignacio Chacon, Andrea Echeverri, Carlos Cardenas, Francisco Munoz,
• Abstract要約: 六方晶窒化ホウ素(hBN)の置換炭素欠陥は顕著な単一光子放出物質(SPE)である 我々は密度汎関数理論を用いて同一炭素種の層間二量体(C$_X$C$_X$)を研究する。 これらのC$_X$C$_X$ペアは室温で安定な三重項スピン状態を示すことができる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Substitutional carbon defects in hexagonal boron nitride (hBN) are prominent single photon emitters (SPEs), and their potential for spin activity ($S\geq1$) is particularly intriguing. While studies have largely focused on intra-layer defects, we employ density functional theory (DFT) to investigate inter-layer dimers of identical carbon species (C$_X$C$_X$). We demonstrate that these C$_X$C$_X$ pairs can exhibit a stable triplet spin state at room temperature when closely spaced (e.g., within 3.5-7.1 {\AA}) across hBN layers. As their separation increases beyond this range (e.g., $>7$ {\AA}), they transition into weakly interacting $S=1/2$ pairs, characterized by singlet-triplet degeneracy. This regime is predicted to result in a very small zero-field splitting for the triplet manifold, offering a potential explanation for certain optically detected magnetic resonance (ODMR) signals. The zero-phonon line (ZPL) energy of these inter-layer C$_X$C$_X$ pairs is found to be practically monochromatic and within the visible range. Furthermore, we identify specific C$_B$C$_B$ inter-layer configurations exhibiting atypical low-energy phonon replicas due to out-of-plane vibrational coupling, a finding that may clarify the vibronic structure of other hBN emitters, such as the 'yellow emitters'.
• Abstract（参考訳）: 六方晶窒化ホウ素(hBN)の置換炭素欠陥は顕著な単一光子放出体(SPE)であり、スピン活動の可能性(S\geq1$)は特に興味深い。 研究は主に層内欠陥に焦点を当てているが、同一炭素種の層間二量体(C$_X$C$_X$)を調べるために密度汎関数理論(DFT)を用いる。 これらのC$_X$C$_X$ペアは、hBN層に密接な空間(例えば3.5-7.1 {\AA} 内)で室温で安定な三重項スピン状態を示すことができる。 この範囲を超えて分離が増加すると(例えば、$>7$ {\AA} )、シングルト・トリップ・デジェネシーによって特徴づけられる弱い相互作用を持つ$S=1/2$ペアへと遷移する。 この状態はトリプルト多様体に対して非常に小さなゼロフィールド分割をもたらすと予測され、特定の光学的に検出された磁気共鳴(ODMR)信号の潜在的な説明を提供する。 これらの層間C$_X$C$_X$ペアのゼロフォノン線(ZPL)エネルギーは、事実上単色であり、可視域内に存在する。 さらに、平面外振動結合による非定型低エネルギーフォノンレプリカを示す層間構造C$_B$C$_B$を同定した。

関連論文リスト

• Experimental observation of spin defects in van der Waals material GeS$_2$ [0.0]
  六方晶窒化ホウ素(hBN)のような2次元(2次元)材料は、その潜在的な量子応用に大きな注目を集めている。 ここでは,2次元材料である二硫化ゲルマニウム(β$-GeS$$)について述べる。 その結果, 単結晶$beta$-GeS$$のスピン欠陥が2種類以上存在することがわかった。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-10-24T16:29:05Z)
• Site-Controlled Purcell-Induced Bright Single Photon Emitters in Hexagonal Boron Nitride [62.170141783047974]
  六方晶窒化ホウ素(hBN)でホストされる単一光子エミッタは、室温で動作する量子フォトニクス技術にとって必須の構成要素である。 我々はPurcellにより誘導されるサイト制御SPEのためのプラズモンナノ共振器の大規模アレイを実験的に実証した。 我々の結果は、明るく、均一に統合された量子光源の配列を提供し、堅牢でスケーラブルな量子情報システムへの道を開いた。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-05-03T23:02:30Z)
• Exceptionally strong coupling of defect emission in hexagonal boron nitride to stacking sequences [7.236658916062811]
  重み付けシーケンスとポリタイプを慎重に制御することにより、スペクトル形状と明るさを調節するファンデルワールス技術の応用を公表する。 この研究は、欠陥の同定を向上し、高効率な単一光子源と量子ビットのエンジニアリングを容易にする方法である。
  論文  参考訳（メタデータ） (2023-07-19T18:17:20Z)
• Correlative nanoscale imaging of strained hBN spin defects [42.60602838972598]
  六方晶窒化ホウ素(hBN)における負電荷のホウ素空孔色中心(V_B-$)のようなスピン欠陥は、層状ファンデルワールスヘテロ構造における準表面欠陥による新しい量子センシングを可能にする。 相関カソードルミネッセンスおよびフォトルミネッセンス顕微鏡を用いたhBNの色中心に,hBNフレークのクレース関連株が与える影響を明らかにした。
  論文  参考訳（メタデータ） (2022-03-18T17:42:09Z)
• Single quantum emitters with spin ground states based on Cl bound excitons in ZnSe [55.41644538483948]
  InSeにおけるCl不純物に基づく電子スピン量子ビットを持つ新しいタイプの単一光子エミッタを示す。 その結果, 単一Cl不純物はフォトニック界面を有する単一光子源として好適であることが示唆された。
  論文  参考訳（メタデータ） (2022-03-11T04:29:21Z)
• Review on coherent quantum emitters in hexagonal boron nitride [91.3755431537592]
  六方晶窒化ホウ素の欠陥中心の現況を光学的コヒーレント欠陥中心に焦点をあてて論じる。 スペクトル遷移線幅は室温でも異常に狭いままである。 この分野は、量子光学、量子フォトニクス、スピン光学などの量子技術への影響で広い視点に置かれている。
  論文  参考訳（メタデータ） (2022-01-31T12:49:43Z)
• Generation of Spin Defects by Ion Implantation in Hexagonal Boron Nitride [0.0]
  二次元材料のスピン欠陥は、そのアトマティック厚みから量子センシングにおいてユニークな優位性を持つと考えられている。 ここでは、六方晶窒化ホウ素のスピン特性に優れた負のホウ素荷電空孔(V$ _textB- $)をイオン注入により生成できることを実証する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2021-05-25T15:59:15Z)
• Phonon dephasing and spectral diffusion of quantum emitters in hexagonal Boron Nitride [52.915502553459724]
  六方晶窒化ホウ素(hBN)の量子放出体は、量子光学への応用のために、明るく頑健な単一光子の源として出現している。 低温における共鳴励起分光法によるhBN中の量子エミッタのフォノン脱落とスペクトル拡散について検討した。
  論文  参考訳（メタデータ） (2021-05-25T05:56:18Z)
• Optical repumping of resonantly excited quantum emitters in hexagonal boron nitride [52.77024349608834]
  六方晶窒化ホウ素(hBN)の量子エミッタからの発光を増幅するために、弱い非共鳴レーザーを用いて暗黒状態への遷移を低減し、光発光を増幅する光共振方式を提案する。 この結果は、量子フォトニクスアプリケーションのための信頼性の高いビルディングブロックとしてhBNに原子様欠陥を配置する上で重要である。
  論文  参考訳（メタデータ） (2020-09-11T10:15:22Z)
• Mechanical Decoupling of Quantum Emitters in Hexagonal Boron Nitride from Low-Energy Phonon Modes [52.77024349608834]
  六方晶窒化ホウ素 (hBN) の量子放出体は, 最近, 室温のフーリエ変態限界に従って均一な直線幅を持つことが報告された。 この異常な観測は、hBNホスト物質の2つの平面の間にエミッターが配置されている場合に発生する、面内フォノンモードからの分離に遡る。
  論文  参考訳（メタデータ） (2020-04-22T20:00:49Z)
• Giant shift upon strain on the fluorescence spectrum of V$_{\rm N}$N$_{\rm B}$ color centers in $h$-BN [4.721148947786637]
  六方晶窒化ホウ素(h$-BN)の窒素防食対の物理的性質に及ぼすひずみの影響について検討する。 窒素系アンチサイト-空洞対欠陥のゼロフォノンライン(ZPL)放出に対するひずみ印加による大きな変化がみられた。
  論文  参考訳（メタデータ） (2020-01-08T21:29:46Z)

関連論文リストは本サイト内にある論文のタイトル・アブストラクトから自動的に作成しています。

指定された論文の情報です。
本サイトの運営者は本サイト（すべての情報・翻訳含む）の品質を保証せず、本サイト（すべての情報・翻訳含む）を使用して発生したあらゆる結果について一切の責任を負いません。