論文の概要: Strain effects in a directly bonded diamond-on-insulator substrate
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2503.24042v1
- Date: Mon, 31 Mar 2025 13:06:35 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-04-01 14:32:50.832065
- Title: Strain effects in a directly bonded diamond-on-insulator substrate
- Title（参考訳）: 直接結合したダイヤモンドオン絶縁体基板のひずみ効果
- Authors: Ioannis Varveris, Gianni D. Aliberti, Tianyin Chen, Filip A. Sfetcu, Diederik J. W. Dekker, Alfred Schuurmans, Nikolaj K. Nitzsche, Salahuddin Nur, Ryoichi Ishihara,
- Abstract要約: ダイヤモンドオン絶縁体(DOI)基板の直接結合は、量子コンピューティングのためのダイヤモンドフォトニック構造のモノリシック集積を可能にする。
本研究では,直接結合後のDOI基板のひずみ効果について検討した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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- Abstract: The direct bonding process of a diamond-on-insulator (DOI) substrate enables monolithic integration of diamond photonic structures for quantum computing by improving photon collection efficiency and entanglement generation rate between emitters. It also addresses key fabrication challenges, such as robustness, bonding strength, and scalability. In this study, we investigate strain effects in DOI substrates following direct bonding. Strain generation is expected near the diamond-SiO2/Si interface due to thermal expansion coefficient mismatch between the bonded materials. Strain-induced lattice distortions are characterized using nitrogen-vacancy (NV) centers in diamond via optically detected magnetic resonance (ODMR) and photoluminescence (PL) mapping. PL mapping reveals interference fringes in unbonded regions, indicating bonding irregularities. Depth-resolved ODMR measurements show a volumetric strain component increase of ~0.45 MHz and a shear component increase of ~0.71 MHz between the top surface and the DOI interface. However, ODMR signal contrast and peak linewidth remain largely unaffected, suggesting no visible deterioration in the optical properties of the emitters. By combining ODMR and PL mapping, this work establishes a robust methodology for assessing bonding quality and strain impact on NV centers, an essential step toward advancing scalable quantum technologies and integrated photonic circuits.
- Abstract（参考訳）: ダイヤモンド・オン・絶縁体(DOI)基板の直接結合プロセスにより、エミッタ間の光子収集効率と絡み合い発生率を向上させることにより、量子コンピューティングのためのダイヤモンドフォトニック構造をモノリシックに統合することができる。
また、ロバストネス、ボンディング強度、スケーラビリティといった重要な製造課題にも対処している。
本研究では, 直接結合後のDOI基板のひずみ効果について検討した。
接合材間の熱膨張係数のミスマッチによるダイヤモンド-SiO2/Si界面付近のひずみ発生が期待できる。
ひずみ誘起格子歪みは、光学的検出された磁気共鳴(ODMR)と光ルミネッセンス(PL)マッピングによってダイヤモンド中の窒素空孔(NV)中心を用いて特徴づけられる。
PLマッピングは、結合のない領域における干渉縞を明らかにし、結合の不規則性を示す。
depth-resolved ODMR測定では、体積歪成分の増大は ~0.45 MHz、せん断成分の増大は ~0.71 MHz である。
しかし、ODMR信号のコントラストとピーク線幅は影響を受けておらず、エミッタの光学特性の劣化は見られなかった。
ODMRとPLマッピングを組み合わせることで、NV中心における結合品質とひずみの影響を評価するための堅牢な方法論を確立し、スケーラブルな量子技術と集積フォトニック回路の進化に向けた重要なステップとなる。
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