論文の概要: Optical detection of charge defects near a graphene transistor using the Stark shift of fluorescent molecules
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2504.03180v1
- Date: Fri, 04 Apr 2025 05:15:53 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-04-14 20:40:38.118631
- Title: Optical detection of charge defects near a graphene transistor using the Stark shift of fluorescent molecules
- Title（参考訳）: 蛍光分子のスタークシフトを用いたグラフェントランジスタ近傍の電荷欠陥の光学的検出
- Authors: Carlotta Ciancico, Iacopo Torre, Bernat Terrés, Alvaro Moreno, Robert Smit, Kenji Watanabe, Takashi Taniguchi, Michel Orrit, Frank Koppens, Antoine Reserbat-Plantey,
- Abstract要約: グラフェンデバイスに結合したサブGHz線幅単一光子エミッタを用いて電荷キャリア蓄積を光学的に検出する方法を示す。
同様の手法により電子ノイズの動的検出が可能となり, 偏光グラフェンデバイスにおける低周波白色雑音の光学的読み出しを実演する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.16852717572575251
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
- Abstract: Two-dimensional crystals and their heterostructures unlock access to a class of photonic devices, bringing nanophotonics from the nanometer scale down to the atomic level where quantum effects are relevant. Single-photon emitters (SPEs) are central in quantum photonics as quantum markers linked to their electrostatic, thermal, magnetic, or dielectric environment. This aspect is exciting in two-dimensional (2D) crystals and their heterostructures, where the environment can be abruptly modified through vertical stacking or lateral structuring, such as moir\'e or nano-patterned gates. To further develop 2D-based quantum photonic devices, there is a need for quantum markers that are capable of integration into various device geometries, and that can be read out individually, non-destructively, and without additional electrodes. Here, we show how to optically detect charge carrier accumulation using sub-GHz linewidth single-photon emitters coupled to a graphene device. We employ the single molecule Stark effect, sensitive to the electric fields generated by charge puddles, such as those at the graphene edge. The same approach enables dynamic sensing of electronic noise, and we demonstrate the optical read-out of low-frequency white noise in a biased graphene device. The approach described here can be further exploited to explore charge dynamics in 2D heterostructures using quantum emitter markers.
- Abstract（参考訳）: 2次元結晶とそのヘテロ構造は、ナノメートルのナノフォトニクスを量子効果が関係する原子レベルまでスケールダウンさせる、一連のフォトニックデバイスへのアクセスを解き放つ。
単一光子エミッタ(SPE)は、静電、熱、磁気、誘電体環境に結合した量子マーカーとして量子フォトニクスの中心である。
この側面は、2次元の(2D)結晶とそのヘテロ構造においてエキサイティングであり、そこでは、モーア・イーやナノパターンのゲートのような垂直な積み重ねや横構造によって環境を突然修正することができる。
さらに2Dベースの量子フォトニクスデバイスを開発するためには、様々なデバイスジオメトリに統合可能な量子マーカーが必要である。
ここでは、グラフェンデバイスに結合したサブGHz線幅単一光子エミッタを用いて、電荷キャリア蓄積を光学的に検出する方法を示す。
グラフェンエッジなどの電荷水たまりによって生じる電場に敏感な単一分子のスターク効果を用いる。
同様の手法により電子ノイズの動的検出が可能となり, 偏光グラフェンデバイスにおける低周波白色雑音の光学的読み出しを実演する。
ここで説明されるアプローチは、量子エミッタマーカーを用いて2次元ヘテロ構造における電荷ダイナミクスを探索するためにさらに活用することができる。
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