4H-SiC-skivor finns tillgängliga för kvävevakans (NV) färgcenterforskning. För mer waferinformation, vänligen kontakta vårt säljteam:victorchan@powerwaywafer.com

1. Bakgrund för Quantum Sensing Research på 4H-SiC

Kvantavkänningsteknologi, med sin unika förmåga att utnyttja kvantmekaniska egenskaper såsom kvantintrassling och kvantinterferens, har visat sin potential att överträffa klassiska sensorer för att förbättra avkänningsnoggrannheten och känsligheten. Den har enormt applikationsutrymme inom biomedicin och geofysik (inklusive mineralutforskning och seismologi), som täcker mikroskop, positioneringssystem, kommunikationsteknik och elektromagnetiska fältsensorer. Dessutom har kvantavkänningsteknologi unika fördelar när det gäller att detektera svaga RF-signaler, vilket har en djupgående inverkan på applikationerna, som säkerhet.

Men för att uppnå effektiv kvantavkänning måste vissa tekniska utmaningar övervinnas, såsom förberedelse, drift och avläsning av kvanttillstånd, såväl som dekoherensproblemet som orsakas av interaktionen mellan kvantsystem och miljön. I detta sammanhang har de unika fördelarna med kiselkarbid börjat dyka upp, eftersom den är kompatibel med konventionella elektroniska kretsar och har mogen industriell skalaproduktion och dopningsteknik.

 2.Quantum Sensing Research in SiC av Nitrogen Vacancy Color Center

Nyligen har ett forskarlag föreslagit en innovativ metod för kvantavkänning med användning av kvävevakans (NV) färgcentra i kiselkarbid, vilket gör att svaga radiofrekvenssignaler (RF) kan detekteras vid rumstemperatur. Forskargruppen genomförde först en detaljerad studie på nyckelparametrar som noll fononlinje (ZPL), koherenstid och relaxationstid för NV-färgcentra i kiselkarbid, och jämförde dessa egenskaper med motsvarande egenskaper hos NV-färgcentra i diamant. De fann att ZPL för NV-färgcentret i kiselkarbid ligger i det nära-infraröda området och har en bra matchning med det fiberoptiska kommunikationsbandet. Även om koherenstiden för NV-färgcentra i kiselkarbid påverkas av nukleärt spinnbad och elektroniskt brus, kan dess koherenstid förbättras avsevärt genom att använda dynamisk avkopplingsteknik.

Genom att introducera dynamisk avkopplingsteknik (XY8-N-pulssekvens) förlängde de framgångsrikt koherenstiden för NV-färgcentra i kiselkarbid med 10 gånger och nådde 28,1 mikrosekunder. Därefter använde de korrelationsspektroskopimetoder för att uppnå en spektral upplösning på 10 kHz vid en frekvens på cirka 900 kHz. Forskargruppen anammade vidare teknologi för synkron avläsning, vilket resulterade i en betydande förbättring av spektral upplösning, som ökade med 1000 gånger till 0,01 kHz.

Fig. 1 Korrelationsspektra för kvantavkänning baserat på SiC

Denna upptäckt ger nya möjligheter för kvantavkänning, särskilt inom den exakta detekteringen av radiofrekvenssignaler. Samtidigt har forskargruppens tillvägagångssätt också öppnat en ny väg för SiC-halvledare som en kvantavkänningsplattform.

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