4H-SiC 웨이퍼는 질소 공공(NV) 컬러 센터 연구에 사용할 수 있습니다. 웨이퍼에 대한 자세한 내용은 영업팀에 문의하세요.victorchan@powerwaywafer.com

1. 4H-SiC 양자 센싱 연구를 위한 배경

양자 얽힘 및 양자 간섭과 같은 양자 역학적 특성을 활용하는 고유한 능력을 갖춘 양자 감지 기술은 감지 정확도 및 감도 향상 측면에서 기존 센서를 능가할 수 있는 잠재력을 입증했습니다. 현미경, 위치 확인 시스템, 통신 기술 및 전자기장 센서를 포함하여 생물의학 및 지구물리학(광물 탐사 및 지진학 포함) 분야에서 막대한 응용 공간을 보유하고 있습니다. 또한 양자 감지 기술은 보안과 같은 응용 분야에 큰 영향을 미치는 약한 RF 신호를 감지하는 데 고유한 이점을 가지고 있습니다.

그러나 효율적인 양자 감지를 달성하려면 양자 상태의 준비, 작동 및 판독은 물론 양자 시스템과 환경 간의 상호 작용으로 인한 결맞음 문제와 같은 몇 가지 기술적 과제를 극복해야 합니다. 이러한 맥락에서 탄화규소는 기존 전자 회로와 호환되고 성숙한 산업 규모 생산 및 도핑 기술을 갖추고 있기 때문에 고유한 장점이 나타나기 시작했습니다.

 2.질소 공극 컬러 센터(Nitrogen Vacancy Color Center)의 SiC에서의 양자 감지 연구

최근 연구팀은 실리콘 카바이드의 질소 공극(NV) 색상 중심을 사용하여 약한 무선 주파수(RF) 신호를 실온에서 감지할 수 있는 혁신적인 양자 감지 방법을 제안했습니다. 연구팀은 우선 탄화규소의 NV 컬러 센터의 제로 포논 라인(ZPL), 일관성 시간, 이완 시간 등 핵심 매개변수에 대한 자세한 연구를 수행하고, 이러한 특성을 다이아몬드의 NV 컬러 센터의 해당 특성과 비교했습니다. 그들은 실리콘 카바이드의 NV 컬러 센터의 ZPL이 근적외선 범위에 위치하고 광섬유 통신 대역과 잘 일치한다는 것을 발견했습니다. 실리콘 카바이드에서 NV 컬러 센터의 일관성 시간은 핵 스핀 배스와 전자 잡음의 영향을 받지만 동적 디커플링 기술을 사용하면 일관성 시간을 크게 향상시킬 수 있습니다.

동적 디커플링 기술(XY8-N 펄스 시퀀스)을 도입하여 실리콘 카바이드의 NV 색상 중심 일관성 시간을 10배 연장하여 28.1 마이크로초에 도달하는 데 성공했습니다. 그 후, 그들은 상관 분광법을 사용하여 약 900kHz의 주파수에서 10kHz의 스펙트럼 분해능을 달성했습니다. 연구팀은 동기식 판독 기술을 추가로 채택하여 스펙트럼 분해능을 1000배 증가한 0.01kHz로 크게 향상시켰습니다.

그림 1 SiC 기반 양자 센싱의 상관 스펙트럼

이 발견은 특히 무선 주파수 신호의 정확한 감지에서 양자 감지 분야에 새로운 가능성을 제공합니다. 한편, 연구팀의 접근 방식은 양자 감지 플랫폼으로서 SiC 반도체의 새로운 길을 열었습니다.

자세한 내용은 이메일로 문의해 주세요.victorchan@powerwaywafer.com 과 powerwaymaterial@gmail.com.