탄화규소(SiC)는 양자정보기술 분야에서 뜨거운 연구 소재다. 예를 들어, SiC의 결함 공극(실리콘 공극과 인접한 탄소 공극으로 구성, 이하 VV라고 함)은 삼중 바닥 상태와 성숙한 주재료 연구 기술의 장점을 포함하여 다이아몬드의 NV 중심의 많은 장점을 가지고 있습니다. 재료 결함의 위치는 원칙적으로 특정 표면이나 인터페이스에 위치할 수 있으며 결함의 존재 여부는 감지 응용 분야에 특히 중요합니다. 다른 시스템과의 통합 측면에서 스핀 결함과 광자 공동 사이의 연결은 양자 통신 응용의 핵심 특징인 광자와 광학적으로 주소 지정이 가능한 스핀 결함 사이의 상호 작용의 효과적인 수단으로 제안되었습니다. 예를 들어, 입방형 다형 탄화규소(3C SiC)는 고품질 인자로 광자 공동을 구성하고 재료에 VV 결함을 통합하는 데 사용되었습니다. 나노 구조와 재료의 효과적인 통합을 달성하기 위한 전제 조건은 표면과 계면 근처의 스핀 결함을 연구하고 이해하는 것입니다.

PAM-XIAMEN은 N 유형 3C-SiC 기판을 공급할 수 있으며 사양은 다음과 같습니다.https://www.powerwaywafer.com/3c-sic-wafer.html.

연구원들은 3C SiC의 표면 결함 공극 근처의 물리적 특성을 조사하기 위해 첫 번째 원리 계산을 사용했으며 다양한 재구성 및 종단이 있는 풍부한 실리콘(001) 표면을 고려했습니다. SiC(2×1) 표면 근처: H, VV는 벌크 결함에 비해 특성 변화가 거의 없는 안정적이고 탄성이 있는 스핀 결함입니다. 또한, 3C SiC의 스핀 결함(VSiVC)과 표면 재구성 및 –H, –OH, –F 및 산소 그룹 간의 기능적 관계에 대한 연구 결과는 3C SiC가 유망한 양자 응용 소재임을 나타냅니다.

그림 1. 실리콘이 풍부한 3C SiC(001) 표면의 원자 구조. (2×1):H 모델 측면도에서 볼 수 있듯이 결함의 전자 구조는 표면에 대한 근접성의 함수로 연구됩니다. L2는 고정 층에 가장 가까운 위치이고 L3은 결함의 중간에 있습니다. 모델이며 L6은 표면에 가장 가까운 위치입니다.

그림 2 PBE 및 HSE 기능을 사용하여 표면 실리콘이 풍부한 3C SiC(001) 평면의 L3에서 중성 이중 공극의 전자 구조를 계산합니다. 결과는 PBE 및 HSE 이론 수준에서 표면 단자의 모든 기능 경향이 동일함을 나타냅니다. 따라서 재구성된(2×1) 표면의 수소 원자 포화는 가장 유망한 표면 구조로 이어질 것입니다.

그림 3 PBE 기능 하에서 벌크 3C-SiC VV와 표면 근처 VV 사이의 에너지 차이(eV)

그림 4 (2×1) (001) 풍부 탄화규소 (2×1) 풍부 실리콘 표면의 표면 전자 친화도(EA) 계산

표면에 의해 발생하는 대칭 파괴를 고려할 때 ZFS(Zero Field Splitting) 텐서 구성 요소 값에 미치는 영향을 이해하는 것이 중요합니다. 표 2에서 이 기사는 (2×1) 모델(L3)의 중간에 위치한 4개의 서로 다른 표면 터미널에 대해 계산된 VV의 ZFS 구성 요소를 보고합니다. 제로 필드 분할의 E 구성요소는 표면을 기준으로 결함 위치에 상당한 민감도를 가지며, 이는 이 매개변수가 표면에 대한 결함 근접성을 나타내는 지표로 사용될 수 있음을 나타냅니다. 마지막으로, 부피 및 표면 DWF(Debye Waller Factor)에 대한 정성적 연구는 표면 DWF의 감소가 SiC 샘플의 변형 엔지니어링을 통해 완화될 수 있음을 나타냅니다.

그림 5 3C SiC 벌크 및 표면 종단이 다른 표면 근처 VV 접지 상태에 대한 ZFS(제로 필드 분할) 텐서의 계산 구성 요소 D 및 E

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