PAM-XIAMEN은 컬러 센터 연구를 위한 SiC 에피택셜 웨이퍼를 공급할 수 있습니다. 자세한 사양은 다음에서 확인할 수 있습니다.https://www.powerwaywafer.com/sic-wafer/sic-epitaxy.html. 궁금한 점이 있으면 영업팀에 문의하세요.victorchan@powerwaywafer.com.
고체 스핀 컬러 센터는 양자 정보 처리를 위한 중요한 시스템이며, 형광 밝기는 실제 양자 응용에 중요한 매개 변수입니다. 스핀 중심의 형광 강화를 달성하기 위해 고체 마이크로/나노 구조와 결합하는 것이 일반적으로 사용되는 방법입니다. 고체 침투 렌즈, 나노막대, 황소 눈 고리, 광결정 미세공동, 광섬유 공동 처리를 포함한 다양한 솔루션이 제안되고 구현되었습니다. 그러나 복잡한 마이크로/나노 제조 공정에 대한 색상 중심 스핀 특성의 민감성, 색상 중심을 마이크로/나노 구조와 정렬하는 어려움 등 이 방향에서 해결해야 할 해결해야 할 문제가 여전히 많이 있습니다.
1. 플라즈몬에 의한 SiC 스핀 센터의 형광성 향상
연구자들은 탄화규소의 스핀 중심의 형광을 강화하기 위해 플라즈몬을 사용합니다. 연구팀은 화학기계적 연마 등의 공정을 통해 약 10um 두께의 SiC 박막을 준비하고, 이온주입 기술을 이용해 필름 내 표면 근처(약 15nm)의 이중공극 색중심을 마련했다. 이어서, 얇은 필름을 뒤집어서 반 데르 발스 힘을 사용하여 동일 평면의 금 도파관으로 코팅된 실리콘 웨이퍼 위에 붙였습니다. 이는 표면 근처 색상 중심과 금 도파관 사이의 거리가 표면 플라즈몬 범위 내에 들어가도록 허용하여 색상 중심 형광을 향상시킵니다.
이전 연구에서 연구 그룹은 실리콘 카바이드의 단일 이중 공석 PL6 색상 센터가 실온에서 다이아몬드 NV 색상 센터와 비슷한 발광 밝기 및 스핀 판독 대비를 갖는다는 것을 처음으로 발견했습니다[Natl. 과학. 개정 9, nwab122(2022)]. 이 연구에서는 개구수가 0.85인 대물렌즈를 사용했으며, 표면 플라즈몬의 강화 효과를 활용하여 단일 PL6 색상 중심의 밝기를 7배 향상시켰습니다. 또한 개구수가 1.3인 오일 미러를 사용하면 컬러 중심 형광이 초당 100만 카운트를 초과할 수 있습니다. 연구팀은 또 반응성 이온 식각 기술을 활용해 필름의 두께를 조절하고, 표면 근방 색 중심과 동일 평면 도파관 사이의 거리를 정확하게 제어해 최적의 작용 범위를 연구했다. 표면 플라즈몬을 생성하는 것 외에도 동일 평면의 금 도파관을 효율적인 마이크로파 방사에 사용하여 스핀 조작 효율성을 크게 향상시킬 수 있습니다. 기존의 마이크로파 방사 방법과 비교하여 동일 평면 도파관은 동일한 마이크로파 전력에서 단일 PL6 색상 센터의 Rabi 주파수를 14배 증가시킵니다. 실험 설정과 결과는 그림 1에 나와 있습니다.
그림 1 실험 설정 및 결과 다이어그램. (a) 표면 플라즈몬 강화에 기반한 장치의 개략도; (b) 플라즈몬 공명이 강화된(왼쪽) 영역이 있거나 없는 공초점 형광 스캔의 비교; (c) 플라즈몬에 의해 강화된 단일 PL6 색상 센터와 벌크 재료의 강화되지 않은 단일 PL6 색상 센터 간의 포화 형광 수의 비교; d) 서로 다른 마이크로파 전력에서 금 도파관과 구리선을 사용하여 측정된 라비 발진 주파수의 비교.
2.아르 자형연구하다플로리다형광E향상M메커니즘단일 SiC 스핀 컬러 센터의
연구팀은 형광 강화 메커니즘에 대해서도 심도 있는 연구를 진행했다. 연구팀은 자기상관함수를 맞추기 위한 3단계 모델을 이용하고 비공명 여기형광의 수명을 측정함으로써 표면 플라즈몬이 색중심 에너지 준위의 복사 전이율을 증가시켜 형광 휘도를 향상시키는 것을 확인했을 뿐만 아니라, 표면 플라즈몬의 소멸 효과는 작동 거리가 점차 감소함에 따라 색 중심의 형광 밝기가 감소한다는 것을 보여줍니다.
이 연구는 처음으로 SiC 박막에서 표면 스핀 색상 중심 형광 근처의 플라즈몬 향상을 달성했습니다. 동일 평면 금 도파관의 준비는 복잡한 강화 구조 및 정렬 공정이 필요 없이 간단하며, 이 방법은 탄화규소의 다른 스핀 센터의 형광 강화에도 적합합니다. 이 기술은 양자 분야에서 SiC 소재의 응용을 강력하게 촉진할 것입니다.
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