論文の概要: Microstructural and preliminary optical and microwave characterization of erbium doped CaMoO$_4$ thin films
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2508.15122v1
- Date: Wed, 20 Aug 2025 23:10:06 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-08-22 16:26:46.123423
- Title: Microstructural and preliminary optical and microwave characterization of erbium doped CaMoO$_4$ thin films
- Title（参考訳）: エルビウム添加CaMoO$_4$薄膜の微細構造と予備光学及びマイクロ波特性
- Authors: Ignas Masiulionis, Bonnie Y. X. Lin, Sagar Kumar Seth, Gregory D. Grant, Wanda L. Lindquist, Sungjoon Kim, Junghwa Kim, Angel Yanguas-Gil, Jeffrey W. Elam, Jiefei Zhang, James M. LeBeau, David D. Awschalom, Supratik Guha,
- Abstract要約: 本研究は、ケイ素およびイットリア安定化ジルコニア(YSZ)基板上に成長したモリブデン酸カルシウム(CaMoO$_4$)薄膜を、Cバンドの潜在的固相系として探索する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.8242237634917229
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
- Abstract: This work explores erbium-doped calcium molybdate (CaMoO$_4$) thin films grown on silicon and yttria stabilized zirconia (YSZ) substrates, as a potential solid state system for C-band (utilizing the $\sim$1.5 $\mu$m Er$^{3+}$ 4f-4f transition) quantum emitters for quantum network applications. Through molecular beam epitaxial growth experiments and electron microscopy, X-ray diffraction and reflection electron diffraction studies, we identify an incorporation limited deposition regime that enables a 1:1 Ca:Mo ratio in the growing film leading to single phase CaMoO$_4$ formation that can be in-situ doped with Er (typically 2-100 ppm). We further show that growth on silicon substrates is single phase but polycrystalline in morphology; while growth on YSZ substrates leads to high-quality epitaxial single crystalline CaMoO$_4$ films. We perform preliminary optical and microwave characterization on the suspected $Y_1 - Z_1$ transition of 2 ppm, 200 nm epitaxial CaMoO$_4$ annealed thin films and extract an optical inhomogeneous linewidth of 9.1(1) GHz, an optical excited state lifetime of 6.7(2) ms, a spectral diffusion-limited homogeneous linewidth of 6.7(4) MHz, and an EPR linewidth of 1.10(2) GHz.
- Abstract（参考訳）: この研究は、Cバンド($\sim$1.5 $\mu$m Er$^{3+} $ 4f-4f transition)量子エミッタの潜在的な固体状態システムとして、ケイ素およびイットリア安定化ジルコニア(YSZ)基板上に成長したエルビウムドープモリブデン酸カルシウム(CaMoO$_4$)薄膜を探索する。
分子線エピタキシャル成長実験,電子顕微鏡,X線回折,反射電子回折実験を通じて,Er (典型的には2-100 ppm) でドープ可能な単一相CaMoO$_4$形成に至る成長膜における1:1 Ca:Mo比を許容する集積限定沈着機構を同定した。
さらに,YSZ基板上の成長は高品質なエピタキシャル単結晶CaMoO$_4$膜となるが,シリコン基板上の成長は単相であるがモルフォロジーにおける多結晶性を示す。
我々は,2ppm,200nmエピタキシャルCaMoO$_4$アニール薄膜の2ppm,9.1(1) GHzの光不均一線幅,6.7(2) msの光励起状態寿命,6.7(4) MHzのスペクトル拡散制限均一線幅,1.10(2) GHzのEPR線幅を抽出した。
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