PAM-XIAMEN peut fournir des plaquettes épitaxiales SiC pour la recherche sur les centres de couleurs. Vous trouverez plus de spécifications danshttps://www.powerwaywafer.com/sic-wafer/sic-epitaxy.html. Pour toute question, veuillez contacter l'équipe commerciale :victorchan@powerwaywafer.com.
Le centre de couleur de spin à l'état solide est un système important pour le traitement de l'information quantique, et sa luminosité de fluorescence est un paramètre important pour les applications quantiques pratiques. Le couplage avec des micro/nanostructures à l’état solide pour obtenir une amélioration de la fluorescence des centres de spin est une méthode couramment utilisée. Diverses solutions, notamment le traitement de lentilles infiltrantes solides, de nanotiges, d'anneaux de taureau, de microcavités à cristaux photoniques et de cavités à fibres optiques, ont été proposées et mises en œuvre. Cependant, il reste encore de nombreux problèmes à résoudre dans cette direction, tels que la sensibilité des propriétés de rotation des centres de couleur aux processus de fabrication micro/nano complexes, et la difficulté d'aligner les centres de couleur avec les structures micro/nano.
1. Amélioration de la fluorescence des centres de spin SiC par Plasmons
Les chercheurs utilisent des plasmons pour améliorer la fluorescence des centres de spin du carbure de silicium. Le groupe de recherche a préparé des films minces de SiC d'une épaisseur d'environ 10 µm grâce à des processus tels que le polissage chimico-mécanique, et a utilisé la technologie d'implantation ionique pour préparer des centres de couleur à double vacance près de la surface (environ 15 nm) dans les films. Par la suite, le film mince a été retourné et collé sur une plaquette de silicium recouverte de guides d’ondes coplanaires en or en utilisant les forces de Van der Waals. Cela a permis à la distance entre le centre de couleur proche de la surface et le guide d'onde en or de se situer dans la plage des plasmons de surface, améliorant ainsi la fluorescence du centre de couleur.
Dans des travaux antérieurs, le groupe de recherche a découvert pour la première fois qu’un centre de couleur PL6 à double vacance unique en carbure de silicium avait une luminosité de luminescence et un contraste de lecture de spin comparables aux centres de couleur diamant NV à température ambiante [Natl. Sci. Rév.9, nwab122 (2022)]. Dans ce travail, un objectif avec une ouverture numérique de 0,85 a été utilisé et l'effet d'amélioration des plasmons de surface a été utilisé pour obtenir une amélioration par 7 de la luminosité d'un seul centre de couleur PL6 ; En utilisant en outre un miroir à huile avec une ouverture numérique de 1,3, la fluorescence du centre de couleur peut dépasser 1 million de coups par seconde. L’équipe de recherche a également utilisé la technologie de gravure ionique réactive pour réguler l’épaisseur du film, en contrôlant avec précision la distance entre le centre de couleur proche de la surface et le guide d’ondes coplanaire, et en étudiant la plage d’action optimale. En plus de générer des plasmons de surface, les guides d’ondes coplanaires en or peuvent également être utilisés pour un rayonnement micro-ondes efficace, améliorant ainsi considérablement l’efficacité de la manipulation de spin. Par rapport aux méthodes traditionnelles de rayonnement micro-ondes, les guides d’ondes coplanaires augmentent de 14 fois la fréquence Rabi d’un seul centre de couleur PL6 pour la même puissance micro-ondes. La configuration expérimentale et les résultats sont présentés sur la figure 1.
Fig. 1 Configuration expérimentale et diagramme des résultats. (a) Diagramme schématique d'un dispositif basé sur l'amélioration des plasmons de surface ; (b) Comparaison des analyses de fluorescence confocale avec et sans régions améliorées (à gauche) de résonance plasmonique ; (c) Comparaison des comptes de fluorescence saturée entre un seul centre de couleur PL6 amélioré par des plasmons et un seul centre de couleur PL6 non amélioré dans le matériau en vrac ; d) Comparaison des fréquences d'oscillation Rabi mesurées à l'aide de guides d'ondes en or et de fils de cuivre à différentes puissances micro-ondes.
2.R.recherche surFlfluorescenceEaméliorationMmécanismede Single SiC Spin Color Center
Le groupe de recherche a également mené des recherches approfondies sur le mécanisme d’amélioration de la fluorescence. En utilisant un modèle à trois niveaux pour adapter la fonction d'autocorrélation et en mesurant la durée de vie de la fluorescence excitée non résonante, le groupe de recherche a non seulement vérifié que les plasmons de surface améliorent la luminosité de la fluorescence en augmentant le taux de transition de rayonnement du niveau d'énergie du centre de couleur, mais a également découvert que l'effet d'extinction des plasmons de surface entraîne une diminution de la luminosité de fluorescence du centre de couleur à mesure que la distance de fonctionnement diminue progressivement.
Ce travail permet, pour la première fois, d'améliorer par les plasmons la fluorescence du centre de couleur de spin proche de la surface dans des films minces de SiC. La préparation de guides d'ondes coplanaires en or est simple, sans nécessiter de structures d'amélioration ni de processus d'alignement complexes, et cette méthode convient également à l'amélioration de la fluorescence d'autres centres de spin dans le carbure de silicium. Cette technologie favorisera fortement l’application des matériaux SiC dans le domaine quantique.
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