PAM-XIAMEN قادرة على تزويدك برقائق السيليكون للدراسات البصرية، يرجى الرجوع إلى المزيدhttps://www.powerwaywafer.com/silicon-wafer.
تحتاج شبكة الإنترنت الكمومية العالمية إلى واجهة مادية ضوئية طويلة العمر لنطاق الاتصالات يمكن تصنيعها على نطاق واسع. إن الشبكة الكمومية الأولية القائمة على واجهات مادة الفوتون التي تلبي هذه المجموعات الفرعية من الاحتياجات تشجع الجهود المبذولة لإيجاد بدائل جديدة عالية الأداء. السيليكون هو الموضوع المثالي لتكنولوجيا الكم ذات الحالة الصلبة على نطاق تجاري. إنها بالفعل منصة متقدمة في صناعة الضوئيات والإلكترونيات الدقيقة المتكاملة العالمية، ولديها بت كمي مغزلي طويل العمر محطم للأرقام القياسية. على الرغم من أن منصات السيليكون الكمومية تتمتع بإمكانات كبيرة، إلا أن الكشف البصري لواجهة دوران الفوتون على المواد القائمة على السيليكون يظل بعيد المنال.
1. التكامل وOpticalCمضاعفة T-CيدخلSilicon
المركز T هو مركز الضرر الإشعاعي في السيليكون، ويتكون من ذرتي كربون، وذرة هيدروجين واحدة، وإلكترون واحد غير متزاوج (الشكل 1أ). عند 935.1 ميلي فولت (1326 نانومتر)، يوجد انتقال بصري لخط الفونون صفر (ZPL)، ويعد مركز T أحد مراكز الضرر الإشعاعي السيليكونية المعروفة التي ينبعث منها الضوء في نطاق الاتصال القريب من الأشعة تحت الحمراء.
كشف قياس مجموعة المركز T في 28Si المخصب بالنظائر عن عمر حالة مثير يبلغ 940 نانو ثانية وعرض خط انتقالي يصل إلى 33 ميجاهرتز. تحتوي الحالة الأرضية ذات المركز T على دوران غير إلكتروني ودوران نووي هيدروجيني فائق الدقة. إن إلكترونات الحالة الأرضية واللف المغزلي للهيدروجين النووي كلاهما طويل العمر، مع أوقات تماسك أكبر من 2.1 مللي ثانية و1.1 ثانية في 28Si، على التوالي. في الحالة المثارة بصريًا للإكسيتون المقيد، يشكل إلكترونين حالة منفردة، ويؤدي الانخفاض في عيب التناظر إلى تقسيم حالة الثقب إلى حالتين مغزليتين مزدوجتين، يُطلق عليهما اسم TX0، وTX1، على التوالي (الشكل 1ب). تحت تأثير المجال المغناطيسي الساكن، ينقسم TX0 ZPL إلى أربعة تحولات مرتبطة بالدوران.
يقوم هذا العمل أولاً بإعداد مراكز T في رقائق SOI القياسية الصناعية. كما هو مبين في الشكل 1 ج، يهيمن اللمعان الضوئي ذو المركز T (PL) على طيف العينة. لتحقيق الدقة المكانية لمركز T واحد، أجريت تجارب في طبقة جهاز SOI عصامي 4.3(3)K مجهر متحد البؤر منخفض الحرارة. يُظهر الشكل 1 د المجال المحاكى لباعث ثنائي القطب في مركز الظهر الميكروي، الموجه في مستوى الجهاز. يقدر هذا العمل أنه في SOI غير النموذجية، تزداد قوة ZPL بما يصل إلى 58 مرة مقارنة بالمركز.
الشكل 1: التكامل والاقتران البصري لمركز T
2. مركز قائم على السيليكون
يكشف PLE متحد البؤر عن دليل على أنه يمكن معالجة مركز T واحد. اختارت هذه الدراسة مجموعة من الأكياس الصغيرة يبلغ نصف قطرها 305 نانومتر (الشكل 2 أ)، ثم قامت بقياس طيف PLE لكل جزيئات صغيرة ضمن نطاق 776 ميكرو فولت حول الجزء الأكبر من TX0 ZPL. يظهر الشكل 2 ب ثلاثة أمثلة لأطياف PLE أحادية الدفع. يحتوي كل طيف PLE على كمية صغيرة (بمتوسط 1.1) من الرنينات الضيقة المأخوذة من توزيعات أكبر غير موحدة.
يوضح الشكل 2 ج موضع وعرض خط ذروة T-center ZPL في 144 شقوقًا صغيرة في الشكل 2 أ. يحدث توزيع قمم ZPL بسبب التغيرات في النظائر المحلية وبيئة الضغط لكل عيب. يحتوي هذا التوزيع غير المتكافئ على نطاق أوسع ويتم إزاحته قليلاً عن SOI ZPL غير الرسومية (كما هو موضح في الشكل 1 ج).
وجد هذا العمل أنه في المواد المتضررة بشدة وغير المحسنة، يكون إجمالي الانتشار الطيفي لمركز الاختيار أقل من 400 ميجاهرتز. لقد ثبت أن تحسين السطح والتحكم الكهروستاتيكي وتقليل تلف الحقن يقلل بشكل كبير من الضوضاء البيئية والانتشار الطيفي لمراكز الألوان الأخرى، ويمكن أيضًا تطبيق تقنيات مماثلة على هذا النظام.
الشكل 2: مركز قائم على السيليكون
3. السيليكونBasedSingleSدبوسOpticalIالتهيئة وRedout
في الشكل 3 أ-ج، يعرض هذا العمل أطياف PLE مزدوجة اللون لثلاثة مراكز T مستخرجة من الفقاعات الدقيقة بنصف قطر 305 نانومتر. يختلف تقسيم ZPL لكل TX0، مما يعكس اتجاهات مختلفة. يحتوي T-center 1 تقريبًا على تحولات B وC، حيث يقود كل ليزر بشكل مستقل مضانًا مستمرًا.
في المقابل، تم حل التحولات B وC لـ T-center 2 جيدًا في ظل تقسيم 1 جيجا هرتز. يتم إنشاء ألمع مضان من خلال مزيج من لونين، حيث يتم فصل الليزر ويتردد صداه مع التحولات B وC، على التوالي. يبلغ تقسيم BC لـ T-center 3 0.7 جيجا هرتز فقط، لكن رنين AD لا يزال يتم حلهما جيدًا.
بعد التأكد من أن هذه الدورات فردية، فإن الخطوة التالية من هذا العمل هي إجراء التهيئة البصرية وقراءة حالة الدوران، وقياس عمر الدوران (T1). قام تسلسل النبض البصري الموضح في الشكل 3f بمعالجة التحولات B وC لمركز T 3. عندما يقترب وقت الانتظار من 1 مللي ثانية، يتم إنشاء عمر عابر غير متماثل قدره 0.85 (6) و1.2 (1) مللي ثانية لـ B (برتقالي) وC (الأزرق) نبضات القراءة، على التوالي. في العمل المستقبلي، سيؤدي المزيد من الانقراض البصري إلى إطالة عمر الدوران القابل للقياس.
الشكل 3: التهيئة والقراءة البصرية ذات الدوران الفردي
يدمج هذا العمل البتات الكمومية ذات الدوران الفوتون T-center القابلة للتوجيه بشكل فردي في الهياكل الضوئية السيليكونية ويميز التحولات البصرية المرتبطة بالدوران في نطاق الاتصالات. تم قياس جهاز متكامل T-center مع عرض خط بصري طويل المدى بتردد 400 ميجاهرتز أقل من 2.5 كيلو. من خلال تطوير العملية، والهندسة الكهروستاتيكية، والتحكم الديناميكي، تم تحسين عرض الخط البصري طويل المدى للعديد من الباعثات. يوفر هذا الإنجاز البحثي فرصة مباشرة لبناء شبكة معلومات كمومية متكاملة لنطاق الاتصالات السلكية واللاسلكية.
لمزيد من المعلومات، يرجى الاتصال بنا على البريد الإلكترونيvictorchan@powerwaywafer.com و powerwaymaterial@gmail.com.