PAM-XIAMEN può fornire wafer epitassiali SiC per la ricerca dei centri colore, ulteriori specifiche sono disponibili inhttps://www.powerwaywafer.com/sic-wafer/sic-epitaxy.html. Per qualsiasi domanda, contattare il team di vendita:victorchan@powerwaywafer.com.
Il centro del colore di spin a stato solido è un sistema importante per l’elaborazione delle informazioni quantistiche e la sua luminosità della fluorescenza è un parametro importante per le applicazioni quantistiche pratiche. L'accoppiamento con micro/nanostrutture allo stato solido per ottenere un miglioramento della fluorescenza dei centri di spin è un metodo comunemente utilizzato. Sono state proposte e implementate varie soluzioni, tra cui l'elaborazione di lenti solide infiltranti, nanobarre, anelli bull eye, microcavità di cristalli fotonici e cavità di fibre ottiche. Tuttavia, ci sono ancora molte questioni impegnative da affrontare in questa direzione, come la suscettibilità delle proprietà di spin del centro del colore a complessi processi di micro/nanofabbricazione e la difficoltà nell’allineare i centri del colore con le micro/nanostrutture.
1. Miglioramento della fluorescenza dei centri di spin SiC da parte dei plasmoni
I ricercatori utilizzano i plasmoni per migliorare la fluorescenza dei centri di spin nel carburo di silicio. Il gruppo di ricerca ha preparato film sottili di SiC con uno spessore di circa 10 um attraverso processi come la lucidatura chimico-meccanica e ha utilizzato la tecnologia di impiantazione ionica per preparare centri di colore a doppia vacanza vicino alla superficie (circa 15 nm) nei film. Successivamente, il film sottile è stato capovolto e incollato su un wafer di silicio rivestito con guide d'onda dorate complanari utilizzando le forze di van der Waals. Ciò ha consentito alla distanza tra il centro del colore della superficie vicina e la guida d'onda dorata di rientrare nell'intervallo dei plasmoni di superficie, migliorando così la fluorescenza del centro del colore.
Nel lavoro precedente, il gruppo di ricerca ha scoperto per la prima volta che un singolo centro di colore PL6 a doppia vacanza nel carburo di silicio ha una luminosità della luminescenza e un contrasto di lettura dello spin paragonabili ai centri di colore NV del diamante a temperatura ambiente [Natl. Sci. Rev. 9, nwab122 (2022)]. In questo lavoro è stato utilizzato un obiettivo con un'apertura numerica di 0,85 e l'effetto di potenziamento dei plasmoni di superficie è stato utilizzato per ottenere un miglioramento di 7 volte della luminosità di un singolo centro di colore PL6; Utilizzando inoltre uno specchio ad olio con un'apertura numerica di 1,3, la fluorescenza del centro colore può superare 1 milione di conteggi al secondo. Il team di ricerca ha inoltre utilizzato la tecnologia dell’attacco ionico reattivo per regolare lo spessore della pellicola, controllando accuratamente la distanza tra il centro del colore della superficie vicina e la guida d’onda complanare e studiando il raggio d’azione ottimale. Oltre a generare plasmoni di superficie, le guide d'onda d'oro complanari possono essere utilizzate anche per un'efficiente radiazione a microonde, migliorando notevolmente l'efficienza della manipolazione dello spin. Rispetto ai tradizionali metodi di radiazione a microonde, le guide d'onda complanari aumentano la frequenza Rabi di un singolo centro di colore PL6 di 14 volte alla stessa potenza delle microonde. La configurazione sperimentale e i risultati sono mostrati in Fig. 1.
Fig. 1 Configurazione sperimentale e diagramma dei risultati. (a) Diagramma schematico di un dispositivo basato sul potenziamento del plasmone di superficie; (b) Confronto di scansioni di fluorescenza confocale con e senza regioni potenziate (a sinistra) di risonanza plasmonica; (c) Confronto dei conteggi di fluorescenza satura tra un singolo centro di colore PL6 potenziato dai plasmoni e un singolo centro di colore PL6 non potenziato nel materiale sfuso; d) Confronto delle frequenze di oscillazione di Rabi misurate utilizzando guide d'onda d'oro e fili di rame a diverse potenze delle microonde.
2.Recerca suFloridauorescenzaEmiglioramentoMmeccanismodel centro colore Spin SiC singolo
Il gruppo di ricerca ha inoltre condotto una ricerca approfondita sul meccanismo di potenziamento della fluorescenza. Utilizzando un modello a tre livelli per adattare la funzione di autocorrelazione e misurando la durata della fluorescenza eccitata non risonante, il gruppo di ricerca non solo ha verificato che i plasmoni di superficie migliorano la luminosità della fluorescenza aumentando la velocità di transizione della radiazione del livello energetico del centro di colore, ma ha anche scoperto che l'effetto di spegnimento dei plasmoni di superficie porta ad una diminuzione della luminosità della fluorescenza del centro del colore man mano che la distanza operativa diminuisce gradualmente.
Questo lavoro ottiene, per la prima volta, l'aumento del plasmone della fluorescenza del centro di colore dello spin vicino alla superficie nei film sottili di SiC. La preparazione di guide d'onda in oro complanari è semplice, senza la necessità di strutture di miglioramento complesse e processi di allineamento, e questo metodo è adatto anche per il miglioramento della fluorescenza di altri centri di spin nel carburo di silicio. Questa tecnologia promuoverà fortemente l’applicazione dei materiali SiC in campo quantistico.
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