論文の概要: Coherent Spins in van der Waals Semiconductor GeS2 at Ambient Conditions
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2507.05133v1
- Date: Mon, 07 Jul 2025 15:45:10 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-07-08 15:46:35.491692
- Title: Coherent Spins in van der Waals Semiconductor GeS2 at Ambient Conditions
- Title（参考訳）: ファンデルワールス半導体GeS2の環境条件におけるコヒーレントスピン
- Authors: Sumukh Vaidya, Xingyu Gao, Saakshi Dikshit, Zhenyao Fang, Andres E Llacsahuanga Alcca, Yong P Chen, Qimin Yan, Tongcang Li,
- Abstract要約: ファンデルワールス(vdW)物質の光活性スピン欠陥は、多用途量子センサーとして出現している。
この研究は、ファン・デル・ワールス物質のスピン欠陥による量子センシングの分野の拡大に役立つ。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 4.142175587950551
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Optically active spin defects in van der Waals (vdW) materials have recently emerged as versatile quantum sensors, enabling applications from nanoscale magnetic field detection to the exploration of novel quantum phenomena in condensed matter systems. Their ease of exfoliation and compatibility with device integration make them promising candidates for future quantum technologies. Here we report the observation and room-temperature coherent control of spin defects in the high-temperature crystalline phase of germanium disulfide ($\beta$-GeS2), a two-dimensional (2D) semiconductor with low nuclear spin density. The observed spin defects exhibit spin-1/2 behavior, and their spin dynamics can be explained by a weakly coupled spin-pair model. We implement dynamical decoupling techniques to extend the spin coherence time (T$_2$) by a factor of 20. Finally, we use density functional theory (DFT) calculations to estimate the structure and spin densities of two possible spin defect candidates. This work will help expand the field of quantum sensing with spin defects in van der Waals materials.
- Abstract（参考訳）: ファンデルワールス(vdW)物質の光活性スピン欠陥は、近年多目的量子センサとして出現し、ナノスケール磁場検出から凝縮物質系における新しい量子現象の探索への応用が可能となった。
分離の容易さとデバイス統合との互換性により、将来の量子技術に期待できる候補となる。
本稿では, 核スピン密度の低い2次元(2次元)半導体であるジスルフィドゲルマニウム(\beta$-GeS2)の高温結晶相におけるスピン欠陥の観察と室温コヒーレント制御について報告する。
観察されたスピン欠陥はスピン1/2の挙動を示し、スピンダイナミクスは弱い結合のスピンペアモデルによって説明できる。
スピンコヒーレンス時間(T$_2$)を20。
最後に、2つのスピン欠陥候補の構造とスピン密度を推定するために密度汎関数理論(DFT)を用いる。
この研究は、ファン・デル・ワールス物質のスピン欠陥による量子センシングの分野の拡大に役立つ。
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