4H-SiC ウェーハは窒素空孔 (NV) カラーセンター研究に利用できます。 ウェーハの詳細については、当社の営業チームまでお問い合わせください。victorchan@powerwaywafer.com

1. 4H-SiCの量子センシング研究の背景

量子センシング技術は、量子もつれや量子干渉などの量子力学特性を利用する独自の能力を備えており、センシング精度と感度の向上において古典的なセンサーを超える可能性があることが実証されています。 生物医学および地球物理学 (鉱物探査や地震学を含む) の分野に膨大な応用範囲があり、顕微鏡、測位システム、通信技術、電磁場センサーをカバーしています。 さらに、量子センシング技術には、弱い RF 信号の検出において独自の利点があり、セキュリティなどのアプリケーションに大きな影響を与えます。

ただし、効率的な量子センシングを実現するには、量子状態の準備、操作、読み出しや、量子システムと環境の間の相互作用によって引き起こされるデコヒーレンス問題など、いくつかの技術的課題を克服する必要があります。 これに関連して、炭化ケイ素は従来の電子回路と互換性があり、成熟した工業規模の生産およびドーピング技術を備えているため、炭化ケイ素の独自の利点が現れ始めています。

 2。窒素空孔カラーセンターによるSiCの量子センシング研究

最近、研究チームは、炭化ケイ素の窒素空孔（NV）色中心を使用した革新的な量子センシング方法を提案しました。これにより、室温で微弱な無線周波数（RF）信号を検出できるようになります。 研究チームはまず、炭化ケイ素のNVカラーセンターのゼロフォノン線(ZPL)、コヒーレンス時間、緩和時間などの主要なパラメータについて詳細な研究を実施し、これらの特性をダイヤモンドのNVカラーセンターの対応する特性と比較しました。 彼らは、炭化ケイ素の NV カラーセンターの ZPL が近赤外線範囲にあり、光ファイバー通信帯域とよく一致していることを発見しました。 炭化ケイ素の NV カラーセンターのコヒーレンス時間は核スピンバスと電子ノイズの影響を受けますが、そのコヒーレンス時間は動的デカップリング技術を使用することで大幅に改善できます。

ダイナミック デカップリング技術 (XY8-N パルス シーケンス) を導入することにより、炭化ケイ素の NV カラーセンターのコヒーレンス時間を 10 倍に延長し、28.1 マイクロ秒に達することに成功しました。 その後、相関分光法を使用して、約 900 kHz の周波数で 10 kHz のスペクトル分解能を達成しました。 研究チームはさらに同期読み出し技術を採用し、その結果スペクトル分解能が大幅に向上し、1000倍の0.01kHzまで増加しました。

図1 SiCを用いた量子センシングの相関スペクトル

この発見は、特に無線周波数信号の正確な検出において、量子センシングの分野に新たな可能性をもたらします。 一方、研究チームのアプローチは、量子センシングプラットフォームとしてのSiC半導体の新たな道も切り開いた。

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