PAM-XIAMEN mampu memberikan anda wafer silikon untuk kajian optik, lebih lanjut sila rujukhttps://www.powerwaywafer.com/silicon-wafer.

Internet kuantum global memerlukan antara muka bahan fotonik jalur telekomunikasi yang tahan lama yang boleh dihasilkan secara besar-besaran. Rangkaian kuantum awal berdasarkan antara muka jirim foton yang memenuhi subset keperluan ini menggalakkan usaha untuk mencari alternatif berprestasi tinggi baharu. Silikon ialah subjek yang sesuai untuk teknologi kuantum keadaan pepejal skala komersial. Ia sudah pun menjadi platform termaju dalam industri fotonik dan mikroelektronik bersepadu global, dan mempunyai rekod pecahan bit kuantum putaran jangka panjang. Walaupun platform kuantum silikon mempunyai potensi yang besar, pengesanan optik antara muka putaran foton pada bahan berasaskan silikon masih sukar difahami.

1. Integrasi danOptikalCpenambahan T-Cmasuk ke dalamSikon

Pusat-T ialah pusat kerosakan sinaran dalam silikon, yang terdiri daripada dua atom karbon, satu atom hidrogen dan satu elektron tidak berpasangan (Rajah 1a). Pada 935.1 meV (1326 nm), terdapat peralihan optik garis fonon sifar (ZPL), dan pusat T ialah salah satu pusat kerosakan sinaran silikon yang diketahui yang memancarkan cahaya dalam jalur komunikasi inframerah dekat.

Pengukuran ensembel pusat T dalam isotop diperkaya 28Si mendedahkan jangka hayat keadaan teruja 940 ns dan lebar talian peralihan serendah 33 MHz. Keadaan dasar pusat-T mempunyai putaran bukan elektron dan putaran nuklear hidrogen berganding hiperhalus. Elektron keadaan dasar dan putaran nuklear hidrogen kedua-duanya berumur panjang, dengan masa koheren masing-masing lebih daripada 2.1 ms dan 1.1 s dalam 28Si. Dalam keadaan teruja optik bagi pengujaan terikat, dua elektron membentuk keadaan singlet, dan penurunan simetri kecacatan membahagikan keadaan lubang kepada dua keadaan berganda putaran, masing-masing berlabel TX0 dan TX1 (Rajah 1b). Di bawah tindakan medan magnet statik, TX0 ZPL berpecah kepada empat peralihan berkaitan putaran.

Kerja ini mula-mula menyediakan pusat-T dalam cip SOI standard industri. Seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 1c, fotoluminesensi pusat-T (PL) mendominasi spektrum sampel. Untuk mencapai resolusi spatial bagi satu pusat T, eksperimen telah dijalankan dalam lapisan peranti SOI buatan sendiri 4.3(3)K mikroskop confocal suhu rendah. Rajah 1d menunjukkan medan simulasi pemancar dipol di tengah mikroback, berorientasikan pada satah peranti. Kerja ini menganggarkan bahawa dalam SOI yang tidak dimodelkan, kekuatan ZPL meningkat sehingga 58 kali ganda berbanding dengan pusat.

Rajah 1 Integrasi dan gandingan optik pusat-T

2. Pusat Berasaskan Silikon

PLE confocal mendedahkan bukti bahawa satu pusat-T boleh ditangani. Kajian ini memilih sekumpulan micropucks dengan jejari 305 nm (Rajah 2a), dan kemudian mengukur spektrum PLE untuk setiap micropucks dalam julat 776μeV di sekitar pukal TX0 ZPL. Tiga contoh spektrum PLE tolakan tunggal ditunjukkan dalam Rajah 2b. Setiap spektrum PLE mengandungi sejumlah kecil (purata 1.1) resonans sempit yang diambil daripada taburan tidak seragam yang lebih besar.

Rajah 2c menunjukkan kedudukan dan lebar garisan puncak ZPL pusat-T dalam 144 retakan mikro dalam Rajah 2a. Taburan puncak ZPL disebabkan oleh perubahan dalam isotop tempatan dan persekitaran terikan bagi setiap kecacatan. Taburan tidak sekata ini mempunyai julat yang lebih luas dan diimbangi sedikit daripada SOI ZPL bukan grafik (seperti ditunjukkan Rajah 1c).

Kerja ini mendapati bahawa dalam bahan yang rosak teruk dan tidak dioptimumkan, jumlah penyebaran spektrum pusat pemilihan adalah kurang daripada 400 MHz. Pengoptimuman permukaan, kawalan elektrostatik, dan kerosakan suntikan yang lebih rendah semuanya telah terbukti dapat mengurangkan bunyi persekitaran dan penyebaran spektrum pusat warna lain dengan ketara, dan teknik serupa juga boleh digunakan pada sistem ini.

Rajah 2 Pusat berasaskan silikon

3. SilikonBasedSingleSpinOptikalIinisialisasi danReadout

Dalam Rajah 3a-c, kerja ini membentangkan spektrum PLE dwi warna bagi tiga pusat T yang diekstrak daripada buih mikro dengan jejari 305nm. Pemisahan ZPL setiap TX0 adalah berbeza, mencerminkan orientasi yang berbeza. T-center 1 mempunyai peralihan B dan C yang hampir merosot, dengan setiap laser secara bebas memacu pendarfluor berterusan.

Sebaliknya, peralihan B dan C bagi T-center 2 telah diselesaikan dengan baik di bawah pemisahan 1 GHz. Pendarfluor paling terang dijana oleh gabungan dua warna, di mana laser dinyahtunai dan masing-masing bergema dengan peralihan B dan C. Pemisahan BC bagi T-center 3 hanya 0.7 GHz, tetapi kedua-dua resonans AD masih diselesaikan dengan baik.

Selepas mengesahkan bahawa ini adalah putaran tunggal, langkah seterusnya bagi kerja ini ialah melakukan pemulaan optik dan bacaan keadaan putaran, dan mengukur jangka hayat putaran (T1). Urutan nadi optik yang ditunjukkan dalam Rajah 3f memproses peralihan B dan C bagi T-center 3. Apabila masa menunggu menghampiri 1 ms, jangka hayat sementara asimetri 0.85 (6) dan 1.2 (1) ms dijana untuk B (oren) dan denyut bacaan C (biru) masing-masing. Dalam kerja akan datang, lebih banyak kepupusan optik akan memanjangkan jangka hayat putaran yang boleh diukur.

Rajah 3 Pemulaan optik putaran tunggal dan bacaan

Kerja ini menyepadukan qubit putaran foton pusat T yang boleh dialamatkan secara individu ke dalam struktur fotonik silikon dan mencirikan peralihan optik berkaitan putaran mereka dalam jalur telekomunikasi. Pusat T bersepadu peranti dengan lebar talian optik jangka panjang sub 400 MHz di bawah 2.5 K telah diukur. Melalui pembangunan proses, kejuruteraan elektrostatik, dan kawalan dinamik, lebar talian optik jangka panjang bagi banyak pemancar telah dipertingkatkan. Pencapaian penyelidikan ini memberi peluang langsung untuk membina rangkaian maklumat kuantum jalur telekomunikasi bersepadu silikon.

Untuk maklumat lanjut, sila hubungi kami e-mel divictorchan@powerwaywafer.com dan powerwaymaterial@gmail.com.