Estudio teórico sobre vacantes cercanas a la superficie en 3C-SiC

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Estudio teórico sobre vacantes cercanas a la superficie en 3C-SiC

El carburo de silicio (SiC) es un material de investigación de moda en el campo de la tecnología de la información cuántica. Por ejemplo, las vacantes defectuosas en SiC (compuestas por vacantes de silicio y vacantes de carbono adyacentes, en lo sucesivo denominadas VV) tienen muchas ventajas de los centros NV en diamantes, incluidos estados fundamentales triples y la ventaja de una tecnología madura de investigación de materiales principales. La ubicación de los defectos del material puede, en principio, ubicarse en superficies o interfaces específicas, y la presencia de defectos es particularmente importante para aplicaciones de detección. En términos de integración con otros sistemas, la conexión entre defectos de espín y cavidades fotónicas se ha propuesto como un medio eficaz de interacción entre fotones y defectos de espín direccionables ópticamente, que es una característica clave de las aplicaciones de comunicación cuántica. Por ejemplo, se ha utilizado carburo de silicio politipo cúbico (3C SiC) para construir cavidades fotónicas con factores de alta calidad y conseguir la incorporación de defectos VV en el material. El requisito previo para lograr una integración eficaz de nanoestructuras y materiales es estudiar y comprender los defectos de espín cerca de la superficie y la interfaz.

PAM-XIAMEN puede suministrar sustrato N tipo 3C-SiC, con las especificaciones que se enumeran en:https://www.powerwaywafer.com/3c-sic-wafer.html.

Los investigadores utilizaron cálculos de primeros principios para investigar las propiedades físicas de las vacantes de defectos cercanas a la superficie en SiC 3C y consideraron superficies ricas en silicio (001) con diversas reconstrucciones y terminaciones. Cerca de la superficie de SiC (2×1): H, VV es un defecto de giro estable y elástico con poca variación en las características en comparación con los defectos en masa. Además, los resultados de la investigación sobre la relación funcional entre los defectos de espín (VSiVC) y la reconstrucción de la superficie y la terminación de – H, – OH, – F y grupos de oxígeno en 3C SiC indican que 3C SiC es un material de aplicación cuántica prometedor.

Fig. 1 Estructura atómica de la superficie 3C SiC (001) rica en silicio

Fig. 1 Estructura atómica de la superficie de 3C SiC (001) rica en silicio. (2×1): modelo H Como se muestra en la vista lateral, se estudia la estructura electrónica del defecto en función de su proximidad a la superficie: L2 es la posición más cercana a la capa fija, L3 está en el medio de la modelo, y L6 es la posición más cercana a la superficie.

Fig. 2 Cálculo de la estructura electrónica de la doble vacante neutra en L3 en el plano superficial 3C SiC (001) rico en silicio utilizando funcionales PBE y HSE

Fig. 2 Cálculo de la estructura electrónica de la doble vacante neutra en L3 en el plano superficial 3C SiC (001) rico en silicio utilizando funcionales PBE y HSE. Los resultados indican que en los niveles teóricos de PBE y HSE, todas las tendencias funcionales de los terminales de superficie son las mismas. Por lo tanto, la saturación de átomos de hidrógeno en la superficie reconstruida (2×1) conducirá a la estructura superficial más prometedora.

Fig. 3 Diferencia de energía (eV) entre 3C SiC VV a granel y VV cerca de la superficie bajo PBE funcional

Fig. 3 Diferencia de energía (eV) entre 3C-SiC VV a granel y VV cerca de la superficie bajo PBE funcional

Fig. 4 Cálculo de la afinidad electrónica superficial (EA) de (2x1) (001) carburo de silicio rico (2x1) superficie de silicio rico

Fig. 4 Cálculo de la afinidad electrónica superficial (EA) de (2×1) (001) carburo de silicio rico (2×1) superficie de silicio rico

Teniendo en cuenta la ruptura de simetría introducida por la superficie, es crucial comprender su impacto en los valores de los componentes del tensor de división de campo cero (ZFS). En la Tabla 2, este artículo informa los componentes ZFS calculados de VV para cuatro terminales de superficie diferentes ubicados en el medio del modelo (2×1) (L3). El componente E de la división de campo cero tiene una sensibilidad significativa a la posición de los defectos con respecto a la superficie, lo que indica que este parámetro puede usarse como un indicador de la proximidad del defecto a la superficie. Finalmente, los estudios cualitativos sobre el factor de Debye Waller (DWF) de volumen y superficie indican que la disminución en el DWF de superficie se puede aliviar mediante ingeniería de deformación de muestras de SiC.

Fig. 5 Componentes de cálculo D y E de los tensores de división de campo cero (ZFS) para estados fundamentales VV neutros cercanos a la superficie y en masa de SiC 3C con diferentes terminaciones de superficie

Fig. 5 Componentes de cálculo D y E de los tensores de división de campo cero (ZFS) para estados fundamentales VV neutros cercanos a la superficie y en masa de SiC 3C con diferentes terminaciones de superficie

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2024-04-23

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