ガウス音響学による炭化ケイ素におけるスピンフォノン相互作用の研究

ガウス音響学による炭化ケイ素におけるスピンフォノン相互作用の研究

PAM-XIAMEN はさまざまな研究向けに SiC 基板を提供できます。追加情報は次のサイトでご覧いただけます。https://www.powerwaywafer.com/sic-wafer/sic-wafer-substrate.html.

ハイブリッド量子システムは、長距離伝送のための量子光子、情報記憶のためのスピン挙動、計算のためのマイクロ波超伝導回路など、さまざまな形式の実践に量子情報を利用できます。 ハイブリッド量子システムでは、光学的活性欠陥スピンと機械的共振器との間の量子情報のコヒーレントな交換により、光子をマイクロ波周波数フォノンに結合するための経路が提供される。 最近の研究では、SiC の光学的に活性な欠陥スピン (中性二重空孔など) は長寿命のスピン状態を持ち、さまざまな量子制御に使用でき、量子もつれプロトコルと互換性のあるスピン光子界面をサポートできることが示されています。 重要なことは、SiC は現在、高品質の微小電気機械システム (MEMS) を製造するための成熟した製造プロセスをサポートしている圧電材料であるということです。 単一スピン、ひずみ調整、コヒーレントセンシングにおけるダイヤモンドの窒素空孔中心での機械的駆動挙動など、同様の欠陥系における結合スピンに関する機械的研究は進歩しているが、SiC の欠陥は依然として問題を解決するためのより良い選択肢である。機械材料における強いスピンフォノン結合の問題。

ハイブリッド スピン メカニカル システムは、量子レジスタとセンサーを統合するための優れたプラットフォームを提供します。 このシステムを効果的に作成および制御するには、さまざまなスピンおよび機械コンポーネントとそれらの相互作用を包括的に理解する必要があります。 現時点では、SiC 点欠陥材料は高品質の機械集積共振器の有力な候補であり、SiC を使用して作製されたウェハスケール材料のスピンレジスタは、長寿命、低損失などの特性を備えていることが多い。

研究者らは、X線回折イメージング技術を使用して特徴付けされたSiC上の表面弾性波のガウス集束を実証し、ナノスケールの空間分解能で直接的なひずみ振幅情報を提供しました。 研究者らは、非経験的計算を使用して、C3v 対称性を持つ SiC 材料のさまざまな欠陥に対するより完全なスピンひずみ結合図を提供し、スピン機械結合デバイスの開発を促進する上でせん断ひずみの重要性を明らかにしました。 同時に、研究者らは、非マイクロ波磁場下での音響常磁性共鳴の完全な光学的検出、ならびに機械的に駆動されるオートラータウンズ分割および磁気禁断ラビ振動を実証した。 上記の実験結果は、3 準位スピン系の完全なひずみを制御するための基礎を提供します。

図1 ひずみ集束用ガウスSAW共振器

図 1 ひずみ集束用のガウス SAW 共振器: AlNでスパッタリングされた4H-SiC基板上でのSAWデバイス製造の幾何学的図。 b. ガウス SAW 共振器の音響焦点の光学顕微鏡写真。赤い線は波の面外変位を示します。 c. 回転実験における単一ポートの反射振幅 (青) と位相 (赤) の測定。 デ&エ。 ガウスSAW共振器に似た機械的モード。

図2 SiCにおける音響常磁性共鳴の光学的検出

図 2 SiC における音響常磁性共鳴の光学的検出: a. エネルギーレベル図; b. 上: 磁場変調中のポンププローブシーケンス。 下: 電気励起によって空洞共振がオンまたはオフになったときの 30K でのフォトルミネッセンス (PL) コントラスト。 c. 共鳴の積分フォトルミネッセンスコントラストとSAW共振器の横方向の位置との間の関数関係。

図 3 kk 回転アンサンブルのコヒーレントな機械的駆動

図 3 kk 回転アンサンブルのコヒーレントな機械的駆動: a. 磁気ドライブと電気機械ドライブのダブルバイト基底状態図。 b. 30 K の温度での kk 回転アンサンブルの Autler Townes 測定。 c. オートラー タウンズ (AT) の分割から得られる機械的遷移率は、駆動力値の平方根に線形的に適合します。 d. 機械的に駆動されるラビ振動のパルス シーケンス。 e. 機械駆動のラビ振動はそれぞれ約 400、100、25 mW です。

図4 空間マッピングによる機械的スピン駆動速度と欠陥の比較

図 4 空間マッピングの機械的スピン駆動速度と欠陥の比較: a. kk-1 サブクラスの Autler Townes 分割は、水平位置 x=0 の関数としてプロットされます。 b. 機械的変形率は、y=0 における長手方向の位置の関数としてプロットされます。 c. COMSOL Multiphysics によってモデル化された SAW のひずみ。 d. 異なるマイクロ波周波数での kk、hh、および PL6 の Autler Townes 分割の測定。

詳細については、メールでお問い合わせください。victorchan@powerwaywafer.compowerwaymaterial@gmail.com.

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