PAM-XIAMEN может поставлять эпитаксиальные пластины SiC для исследований в центрах окраски. Дополнительные характеристики можно найти в разделеhttps://www.powerwaywafer.com/sic-wafer/sic-epitaxy.html. По любым вопросам обращайтесь в отдел продаж:victorchan@powerwaywafer.com.

Твердотельный спиновый центр окраски является важной системой для обработки квантовой информации, а яркость его флуоресценции является важным параметром для практических квантовых приложений. Соединение с твердотельными микро/наноструктурами для усиления флуоресценции спиновых центров является широко используемым методом. Были предложены и реализованы различные решения, включая обработку твердых проникающих линз, наностержней, колец «бычий глаз», фотонно-кристаллических микрополостей и волоконно-оптических полостей. Однако в этом направлении еще предстоит решить множество сложных проблем, таких как восприимчивость свойств вращения центров окраски к сложным процессам изготовления микро/нано, а также сложность совмещения центров окраски с микро/наноструктурами.

1. Усиление флуоресценции спиновых центров SiC плазмонами.

Исследователи используют плазмоны для усиления флуоресценции спиновых центров карбида кремния. Исследовательская группа подготовила тонкие пленки SiC толщиной около 10 мкм с помощью таких процессов, как химико-механическая полировка, и использовала технологию ионной имплантации для подготовки приповерхностных (около 15 нм) центров окраски с двойной вакансией в пленках. Впоследствии тонкая пленка была перевернута и наклеена на кремниевую пластину, покрытую копланарными золотыми волноводами, с использованием сил Ван-дер-Ваальса. Это позволило расстоянию между приповерхностным центром окраски и золотым волноводом попасть в диапазон поверхностных плазмонов, тем самым усилив флуоресценцию центра окраски.

В предыдущей работе исследовательская группа впервые обнаружила, что центр окраски PL6 с одной двойной вакансией в карбиде кремния имеет яркость люминесценции и контрастность считывания спина, сравнимые с центрами окраски алмаза NV при комнатной температуре [Natl. наук. Ред. 9, nwab122 (2022)]. В данной работе использовался объектив с числовой апертурой 0,85, а эффект усиления поверхностных плазмонов позволил добиться 7-кратного усиления яркости одного центра окраски PL6; Далее при использовании масляного зеркала с числовой апертурой 1,3 флуоресценция центра окраски может превышать 1 миллион отсчетов в секунду. Исследовательская группа также использовала технологию реактивного ионного травления для регулирования толщины пленки, точного контроля расстояния между приповерхностным центром окраски и копланарным волноводом и изучения оптимального диапазона действия. Помимо генерации поверхностных плазмонов, копланарные золотые волноводы также можно использовать для эффективного микроволнового излучения, что значительно повышает эффективность манипуляций со спином. По сравнению с традиционными методами СВЧ-излучения копланарные волноводы увеличивают частоту Раби одного центра окраски PL6 в 14 раз при той же мощности СВЧ. Экспериментальная установка и результаты представлены на рис. 1.

Рис. 1. Экспериментальная установка и диаграмма результатов. (а) Принципиальная схема устройства, основанного на усилении поверхностных плазмонов; (б) Сравнение конфокальных флуоресцентных сканирований с усиленными (слева) областями плазмонного резонанса и без них; (c) Сравнение показателей насыщенной флуоресценции между одним центром окраски PL6, усиленным плазмонами, и неусиленным одиночным центром окраски PL6 в сыпучем материале; г) Сравнение частот колебаний Раби, измеренных с использованием золотых волноводов и медных проводов при различных мощностях СВЧ.

2.рисследованиеФлоридасвечениеEулучшениеMустойЦентра окраски Single SiC Spin

Исследовательская группа также провела углубленное исследование механизма усиления флуоресценции. Используя трехуровневую модель для соответствия автокорреляционной функции и измеряя время жизни нерезонансной возбужденной флуоресценции, исследовательская группа не только подтвердила, что поверхностные плазмоны увеличивают яркость флуоресценции за счет увеличения скорости радиационного перехода энергетического уровня центра окраски, но также обнаружили что тушащее действие поверхностных плазмонов приводит к уменьшению яркости флуоресценции центра окраски по мере постепенного уменьшения рабочего расстояния.

В этой работе впервые достигнуто плазмонное усиление флуоресценции приповерхностных спиновых центров окраски в тонких пленках SiC. Приготовление копланарных золотых волноводов просто, без необходимости создания сложных структур усиления и процессов выравнивания, и этот метод также подходит для усиления флуоресценции других спиновых центров в карбиде кремния. Эта технология будет активно способствовать применению материалов SiC в квантовой области.

Для получения дополнительной информации, пожалуйста, свяжитесь с нами по электронной почте по адресуvictorchan@powerwaywafer.com и powerwaymaterial@gmail.com.