論文の概要: Acoustic Phonon-Induced Dephasing in Gallium Nitride Defect-Based Quantum Emitters

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2506.12984v1
• Date: Sun, 15 Jun 2025 22:53:41 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-06-17 17:28:47.195084
• Title: Acoustic Phonon-Induced Dephasing in Gallium Nitride Defect-Based Quantum Emitters
• Title（参考訳）: 窒化ガリウム欠陥に基づく量子エミッタの音響的フォノン誘起劣化
• Authors: Yifei Geng,
• Abstract要約: 固体浸漬レンズと一体化したGaN欠陥量子エミッタの温度依存性PLスペクトルを調べるために、独自の共焦点顕微鏡を用いた。 本研究は,GaN欠陥エミッタにおける音響フォノン誘起脱落のメカニズムを明らかにし,音響的および光学的フォノンが脱落に寄与することを示した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.4763055441508717
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
• Abstract: GaN defect based quantum emitters have recently gained attention as promising single photon sources for quantum information applications. However, dephasing processes, manifested as photoluminescence (PL) linewidth broadening, pose a limitation to photon indistinguishability. In this study, we use a custom built confocal scanning microscope to examine the temperature dependent PL spectra of GaN defect quantum emitters integrated with solid immersion lenses, with the goal of elucidating their dephasing mechanisms. Our experimental findings show that at low temperatures, the PL lineshape exhibits a Gaussian profile with a constant, temperature independent linewidth, consistent with spectral diffusion. As the temperature increases, the PL lineshape evolves into a Lorentzian, and the temperature dependent linewidth deviates from the common T3 law. Considering the Debye temperature of GaN (about 600 K), the experimentally observed temperature dependent linewidth can be modeled by the quadratic Stark effect modulated by acoustic phonons in defect rich crystals. Furthermore, this model exhibits a level of accuracy comparable to that of the defect-E2(low) optical phonon coupling model previously reported in the literature. Our work reveals the mechanism of acoustic phonon induced dephasing in GaN defect emitters and demonstrates that both acoustic and optical phonons can contribute to their dephasing.
• Abstract（参考訳）: GaN欠陥に基づく量子エミッタは近年、量子情報応用のための単一の光子源として注目されている。 しかし、フォトルミネッセンス(PL)の線幅拡大として表される脱落過程は、光子の不識別性に制限を与える。 本研究では, 固体浸漬レンズと一体化したGaN欠陥量子エミッタの温度依存性PLスペクトルを調べるために, 独自の共焦点走査顕微鏡を用いた。 実験の結果,低温では,PL線状体はスペクトル拡散と一致し,一定の温度依存性の線幅を持つガウス線状体であることがわかった。 温度が上昇すると、PLラインシェイプはローレンツアンへと進化し、温度依存のライン幅は一般的なT3法則から逸脱する。 GaNのデバイ温度(約600K)を考えると、実験的に観測された温度依存性の線幅は、欠陥リッチ結晶の音響フォノンによって変調された2次スターク効果によってモデル化できる。 さらに、本モデルは、文献で以前に報告された欠陥E2(low)光フォノンカップリングモデルに匹敵する精度のレベルを示す。 本研究は,GaN欠陥エミッタにおける音響フォノン誘起脱落のメカニズムを明らかにし,音響的および光学的フォノンが脱落に寄与することを示した。

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