PAM-XIAMEN kan leverera SiC epitaxialwafers för färgcentrumforskning, fler specifikationer kan du hitta ihttps://www.powerwaywafer.com/sic-wafer/sic-epitaxy.html. Har du frågor, vänligen kontakta säljteamet:victorchan@powerwaywafer.com.

Solid-state spin color center är ett viktigt system för bearbetning av kvantinformation, och dess fluorescensljusstyrka är en viktig parameter för praktiska kvanttillämpningar. Koppling med solid-state mikro/nanostrukturer för att uppnå fluorescensförbättring av spinncentra är en vanlig metod. Olika lösningar, inklusive bearbetning av solida infiltrerande linser, nanorods, bull eye-ringar, fotoniska kristallmikrohåligheter och fiberoptiska kaviteter har föreslagits och implementerats. Det finns dock fortfarande många utmanande frågor som måste lösas i denna riktning, såsom känsligheten hos färgcentrums spinnegenskaper för komplexa mikro/nanotillverkningsprocesser och svårigheten att anpassa färgcentra med mikro/nanostrukturer.

1. Förbättra fluorescens av SiC Spin Centers av Plasmons

Forskare använder plasmoner för att förbättra fluorescensen av spinncentra i kiselkarbid. Forskargruppen framställde SiC-tunna filmer med en tjocklek av cirka 10um genom processer som kemisk-mekanisk polering och använde jonimplantationsteknik för att förbereda nära ytan (ca 15 nm) dubbla vakansfärgcentra i filmerna. Därefter vändes den tunna filmen över och klistrades på en kiselskiva belagd med koplanära guldvågledare med användning av van der Waals-krafter. Detta gjorde det möjligt för avståndet mellan färgcentrum nära ytan och guldvågledaren att falla inom området för ytplasmoner, vilket därigenom förbättrade färgcentrumfluorescensen.

I tidigare arbete upptäckte forskargruppen först att ett enda dubbelvakans PL6-färgcenter i kiselkarbid har luminescensljusstyrka och spinnavläsningskontrast jämförbar med diamant NV-färgcenter vid rumstemperatur [Natl. Sci. Rev. 9, nwab122 (2022)]. I detta arbete användes ett objektiv med en numerisk bländare på 0,85, och förbättringseffekten av ytplasmoner användes för att uppnå en 7-faldig förbättring av ljusstyrkan hos ett enda PL6-färgcentrum; Med hjälp av en oljespegel med en numerisk bländare på 1,3 kan färgcentrumfluorescensen överstiga 1 miljon räkningar per sekund. Forskargruppen använde också reaktiv jonetsningsteknik för att reglera filmens tjocklek, noggrant kontrollera avståndet mellan färgcentrum nära ytan och den koplanära vågledaren och studera det optimala verkningsområdet. Förutom att generera ytplasmoner kan koplanära guldvågledare också användas för effektiv mikrovågsstrålning, vilket avsevärt förbättrar spinnmanipulationseffektiviteten. Jämfört med traditionella mikrovågsstrålningsmetoder ökar koplanära vågledare Rabi-frekvensen för ett enda PL6-färgcentrum med 14 gånger vid samma mikrovågseffekt. Den experimentella uppställningen och resultaten visas i Fig. 1.

Fig. 1 Experimentuppställning och resultatdiagram. (a) Schematiskt diagram av en anordning baserad på ytplasmonförstärkning; (b) Jämförelse av konfokala fluorescensskanningar med och utan förstärkta (vänster) regioner av plasmonresonans; (c) Jämförelse av mättad fluorescensräkning mellan ett enda PL6-färgcentrum förstärkt av plasmoner och ett oförbättrat enda PL6-färgcentrum i bulkmaterialet; d) Jämförelse av Rabi-oscillationsfrekvenser uppmätt med hjälp av guldvågledare och koppartrådar vid olika mikrovågseffekter.

2.Rsök påFluorescensEförbättringMekanismav Single SiC Spin Color Center

Forskargruppen genomförde också djupgående forskning om mekanismen för fluorescensförstärkning. Genom att använda en trenivåmodell för att passa autokorrelationsfunktionen och mäta livslängden för icke-resonant exciterad fluorescens, verifierade forskargruppen inte bara att ytplasmoner förbättrar fluorescensljusstyrkan genom att öka strålningsövergångshastigheten för färgcentrumets energinivå, utan fann också att den släckande effekten av ytplasmoner leder till en minskning av färgcentrumets fluorescensljusstyrka när driftavståndet gradvis minskar.

Detta arbete uppnår, för första gången, plasmonförstärkning av spinnfärgscentrumfluorescens nära ytan i SiC-tunna filmer. Framställningen av koplanära guldvågledare är enkel, utan behov av komplexa förbättringsstrukturer och inriktningsprocesser, och denna metod är också lämplig för fluorescensförbättring av andra spinncentra i kiselkarbid. Denna teknik kommer starkt att främja tillämpningen av SiC-material inom kvantområdet.

För mer information, vänligen kontakta oss maila påvictorchan@powerwaywafer.com och powerwaymaterial@gmail.com.