論文の概要: Spin-Phonon Relaxation of Boron-Vacancy Centers in Two-Dimensional Boron Nitride Polytypes

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2504.00154v2
• Date: Sun, 13 Apr 2025 00:11:56 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-04-15 16:44:21.893106
• Title: Spin-Phonon Relaxation of Boron-Vacancy Centers in Two-Dimensional Boron Nitride Polytypes
• Title（参考訳）: 2次元窒化ホウ素多型におけるホウ素空孔中心のスピン-フォノン緩和
• Authors: Nasrin Estaji, Ismaeil Abdolhosseini Sarsari, Gergő Thiering, Adam Gali,
• Abstract要約: 単層窒化ホウ素(BN)における負電荷のホウ素空孔欠陥の系統的第一原理による研究について述べる。 その結果,単層BNおよびhBNにおけるV$_textB-$のV$_textB-$の値は室温ではほぼ同一であることが判明した。 驚くべきことに、rBNが追加のスピン緩和チャネルを開くことで対称性が低下したにもかかわらず、V$_textB-$はhBNよりも長いT_$を示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License:
• Abstract: Two-dimensional (2D) materials hosting color centers and spin defects are emerging as key platforms for quantum technologies. However, the impact of reduced dimensionality on the spin-lattice relaxation time ($T_1$) of embedded defect spins -- critical for quantum applications -- remains largely unexplored. In this study, we present a systematic first-principles investigation of the negatively charged boron-vacancy (V$_{\text{B}}^-$) defect in monolayer boron nitride (BN), as well as in AA$^\prime$-stacked hexagonal BN (hBN) and ABC-stacked rhombohedral BN (rBN). Our results reveal that the $T_1$ times of V$_{\text{B}}^-$ in monolayer BN and hBN are nearly identical at room temperature. Surprisingly, despite the symmetry reduction in rBN opening additional spin relaxation channels, V$_{\text{B}}^-$ exhibits a longer $T_1$ compared to hBN. We attribute this effect to the stiffer out-of-plane phonon modes in rBN, which activate spin-phonon relaxation at reduced strength. These findings suggest that V$_{\text{B}}^-$ in rBN offers enhanced spin coherence properties, making it a promising candidate for quantum technology applications.
• Abstract（参考訳）: 量子技術の鍵となるプラットフォームとして、色中心とスピン欠陥を包含する2次元(2次元)材料が登場している。 しかし、スピン格子緩和時間(T_1$)に対する次元の減少の影響は、量子応用に必須である。 本研究では,単層窒化ホウ素 (BN) における負電荷型ホウ素空孔 (V$_{\text{B}}^-$) の欠陥について,AA$^\prime$-stacked hexagonal BN (hBN) およびABC-stacked rhombohedral BN (rBN) で検討した。 その結果,単層BNおよびhBNにおけるV$_{\text{B}}^-$のT_1$倍は室温ではほぼ同一であることが判明した。 驚くべきことに、rBNが追加のスピン緩和チャネルを開くことで対称性が低下したにもかかわらず、V$_{\text{B}}^-$はhBNと比較してより長いT_1$を示す。 この効果は, スピンフォノン緩和を低強度で活性化するrBNにおいて, より硬い外フォノンモードによるものである。 これらの結果は、V$_{\text{B}}^-$がスピンコヒーレンス特性を増強し、量子技術応用の候補となることを示唆している。

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