論文の概要: Impact of Surface Treatment on Noise in PL-Measurements of Silicon Vacancies in 4H-SiC Lateral pin-Diodes

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2605.24157v1
• Date: Fri, 22 May 2026 19:24:39 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-05-26 19:50:17.653832
• Title: Impact of Surface Treatment on Noise in PL-Measurements of Silicon Vacancies in 4H-SiC Lateral pin-Diodes
• Title（参考訳）: 4H-SiC横型ピンダイオードのPL測定における表面処理がノイズに及ぼす影響
• Authors: Jannik H. Schwarberg, Fabian Magerl, Susanne Beuer, Alexander May, Christian Gobert, Martin Siebert, Christian Miersch, Heino Möller, Wolfgang Knolle, Chihang Luo, Jan F. Dick, Franziska C. Beyer, Mathias Rommel, Jörg Schulze,
• Abstract要約: 従来のCMOS互換処理は、パッシベーション層からの顕著な発光ノイズと結晶損傷をもたらす。 この研究は、そのような背景雑音を最小限に抑える戦略を評価する。 スタークシフトやフォトルミネッセンス励起線幅チューニングに用いられる横方向ピンダイオードでは、選択的にエッチングされた光ウィンドウが統合される。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 28.691171729827076
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Silicon vacancies ($V_\mathrm{Si}$) in 4H-SiC are promising candidates for quantum technologies due to their long spin coherence times and integrability into mature semiconductor platforms. However, conventional CMOS-compatible processing introduces significant photoluminescence noise from passivation layers and crystal damage, degrading color center coherence and excitation linewidths. This work evaluates strategies to minimize such background noise. Thermally grown oxides with nitrogen monoxide annealing provide excellent low-noise passivation, remaining stable during subsequent $600\,^{\circ}\mathrm{C}$ thermal treatments. Furthermore, combining reactive ion etching with atomic layer etching eliminates ion-induced surface damage. Into lateral pin-diodes, used for stark shift and photoluminescent excitation linewidth tuning, a selectively etched optical window is integrated. These devices show ideal electrical properties -- blocking up to $150\,\mathrm{V}$ with leakage current below $10\,\mathrm{pA}/μ\mathrm{m}$ -- while significantly enhancing the $V_\mathrm{Si}$ environment. Single emitters in these pin-diodes show an increased signal-to-noise ratio of 15 for near-surface and of 50 for deeper emitters on both c-plane and a-plane wafers.
• Abstract（参考訳）: 4H-SiCのシリコン空孔(V_\mathrm{Si}$)は、長いスピンコヒーレンス時間と成熟した半導体プラットフォームへの積分性のために量子技術の候補として期待されている。 しかし、従来のCMOS互換処理では、受動層からの顕著な発光ノイズや結晶損傷、色中心コヒーレンス劣化、励起線幅が生じる。 この研究は、そのような背景雑音を最小限に抑える戦略を評価する。 一酸化窒素アニールで熱成長した酸化物は、優れた低ノイズの通過を与えるが、その後600\,^{\circ}\mathrm{C}$の熱処理の間は安定である。 さらに、反応性イオンエッチングと原子層エッチングを組み合わせることで、イオンによる表面損傷を排除できる。 スタークシフトやフォトルミネッセンス励起線幅チューニングに使用される横方向ピンダイオードに対して、選択的にエッチングされた光窓を統合する。 これらのデバイスは理想的な電気特性を示します -- 最大150,\mathrm{V}$、漏れ電流が10,\mathrm{pA}/μ\mathrm{m}$ -- そして、$V_\mathrm{Si}$環境を大幅に強化します。 これらのピンダイオードの単一エミッタは、近面で15の信号対雑音比、c面とa面のウェハで50の深いエミッタ比を示す。

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