論文の概要: Deterministic Detection of Single Ion Implantation

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2510.01035v1
• Date: Wed, 01 Oct 2025 15:39:59 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-10-03 14:32:17.215987
• Title: Deterministic Detection of Single Ion Implantation
• Title（参考訳）: 単一イオン注入の決定論的検出
• Authors: Mason Adshead, Lok Kan Wan, Maddison Coke, Richard J Curry,
• Abstract要約: 集束イオンビームを用いた単一イオン注入は、量子技術の高空間分解能とマスクレスドーピングを可能にする。 本研究では, 各種イオン種の単一イオン検出効率について検討した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Single ion implantation using focused ion beam systems enables high spatial resolution and maskless doping for rapid and scalable engineering of materials for quantum technologies, particularly qubits and colour centres in solid-state hosts. In such applications, the confidence with which a single ion can be deterministically implanted is crucial, and so the efficiency of the detection mechanism is a vital parameter. Here, we present a study of the single-ion detection efficiency for a variety of ion species (Si, P, Mn, Co, Ge, Sb, Au and Bi) into various hosts (Si, SiO2, Al2O3, GaAs, diamond and SiC). The effect of varying ion mass, charge and kinetic energy are studied, in addition to the cluster implantation of Sb, Au and Bi. We demonstrate that it is possible to achieve detection efficiencies >90% for a wide range of ion species and substrate combination through selection of the implantation parameters. Furthermore, detection efficiencies of 100% are found for the doping of Sb clusters which is of direct relevance for the future fabrication of quantum devices.
• Abstract（参考訳）: 集束イオンビームシステムを用いた単一イオン注入は、量子技術、特に固体ホストにおける量子ビットと色中心の迅速でスケーラブルな材料設計のために、高空間分解能とマスクレスドーピングを可能にする。 このようなアプリケーションでは、単一イオンを確定的に注入できる自信が不可欠であり、検出機構の効率が重要なパラメータである。 本稿では,種々のイオン種 (Si, P, Mn, Co, Ge, Sb, Au, Bi) に対して,Si, SiO2, Al2O3, GaAs, ダイヤモンド, SiC) の単一イオン検出効率について検討する。 Sb, Au, Biのクラスター注入に加えて, イオン質量, 電荷, 運動エネルギーの影響について検討した。 移植パラメータの選択により, 広範囲なイオン種と基質の組み合わせの検出効率を90%以上達成できることが実証された。 さらに,Sbクラスタのドーピングには100%の検出効率が見られ,量子デバイスの今後の製造に直接的な関連性がある。

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