I wafer 4H-SiC sono disponibili per la ricerca del centro colore sui posti vacanti di azoto (NV). Per ulteriori informazioni sui wafer, contatta il nostro team di vendita:victorchan@powerwaywafer.com
1. Contesto per la ricerca sul rilevamento quantistico su 4H-SiC
La tecnologia di rilevamento quantistico, con la sua capacità unica di utilizzare proprietà quantomeccaniche come l’entanglement quantistico e l’interferenza quantistica, ha dimostrato il suo potenziale per superare i sensori classici nel migliorare l’accuratezza e la sensibilità del rilevamento. Ha un enorme spazio di applicazione nei campi della biomedicina e della geofisica (comprese l'esplorazione mineraria e la sismologia), coprendo microscopi, sistemi di posizionamento, tecnologia di comunicazione e sensori di campo elettromagnetico. Inoltre, la tecnologia di rilevamento quantistico presenta vantaggi unici nel rilevamento di segnali RF deboli, che hanno un profondo impatto sulle applicazioni, come la sicurezza.
Tuttavia, per ottenere un rilevamento quantistico efficiente, è necessario superare alcune sfide tecniche, come la preparazione, il funzionamento e la lettura degli stati quantistici, nonché il problema della decoerenza causato dall’interazione tra i sistemi quantistici e l’ambiente. In questo contesto, hanno cominciato ad emergere i vantaggi unici del carburo di silicio, poiché è compatibile con i circuiti elettronici convenzionali e dispone di una produzione su scala industriale e di una tecnologia di drogaggio mature.
2.Ricerca sul rilevamento quantistico nel SiC condotta dal Nitrogen Vacancy Color Center
Recentemente, un gruppo di ricerca ha proposto un metodo innovativo per il rilevamento quantistico utilizzando centri di colore di posti vacanti di azoto (NV) nel carburo di silicio, consentendo di rilevare segnali deboli in radiofrequenza (RF) a temperatura ambiente. Il gruppo di ricerca ha innanzitutto condotto uno studio dettagliato su parametri chiave come la linea zero fononica (ZPL), il tempo di coerenza e il tempo di rilassamento dei centri di colore NV nel carburo di silicio, e ha confrontato queste caratteristiche con le caratteristiche corrispondenti dei centri di colore NV nel diamante. Hanno scoperto che lo ZPL del centro colore NV nel carburo di silicio si trova nella gamma del vicino infrarosso e ha una buona corrispondenza con la banda di comunicazione in fibra ottica. Sebbene il tempo di coerenza dei centri di colore NV nel carburo di silicio sia influenzato dal bagno di centrifugazione nucleare e dal rumore elettronico, il suo tempo di coerenza può essere significativamente migliorato utilizzando la tecnologia di disaccoppiamento dinamico.
Introducendo la tecnologia di disaccoppiamento dinamico (sequenza di impulsi XY8-N), hanno esteso con successo di 10 volte il tempo di coerenza dei centri di colore NV nel carburo di silicio, raggiungendo 28,1 microsecondi. Successivamente, hanno utilizzato metodi di spettroscopia di correlazione per ottenere una risoluzione spettrale di 10 kHz a una frequenza di circa 900 kHz. Il gruppo di ricerca ha ulteriormente adottato la tecnologia di lettura sincrona, con conseguente miglioramento significativo della risoluzione spettrale, aumentando di 1000 volte fino a 0,01 kHz.
Fig. 1 Spettri di correlazione del rilevamento quantistico basato su SiC
Questa scoperta offre nuove possibilità per il campo del rilevamento quantistico, in particolare nel rilevamento preciso dei segnali a radiofrequenza. Nel frattempo, l'approccio del gruppo di ricerca ha anche aperto una nuova strada per i semiconduttori SiC come piattaforma di rilevamento quantistico.
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