大规模 CVD 生长六方形硼氮烯中的缺陷工程：形成、光谱与自旋松弛动力学
材料科学
2025-03-31 v2
摘要
最近报道了诸多技术用于在剥离的六方形硼氮烯（hBN）中生成光学活性缺陷，这些缺陷具有变革性潜力，可用于量子光子器件。然而，在可扩展的 hBN 薄膜中实现按需生成理想缺陷类型仍是重大挑战。本文我们展示，悬挂的大面积 CVD 生长 hBN 中负硼空位缺陷（VB-）的形成强烈取决于 bombarding 粒子类型（离子、中子和电子）及辐照条件。与悬挂 hBN 不同，基片支撑的 hBN 缺陷形成更为复杂，由于基片会产生不可控的次级粒子，结果强烈依赖于 hBN 的厚度。我们通过关联光谱和光学探测磁共振特征来鉴别不同的缺陷类型，区分由轻离子和中子形成的硼空位与其他发射 650 nm 的光学活性缺陷（assigned to anti-site nitrogen vacancy, NBVN），并揭示了额外的暗参数态缺陷，这些缺陷影响自旋格林-斯坦德时间（T1）和零场分割参数，所有这些参数都严格取决于缺陷密度。这些结果凸显了在大规模 CVD 生长 hBN 中实现精确缺陷工程的潜力，为可扩展制造量子光子器件的实现指明了道路。
引用
@article{arxiv.2503.18894,
title = {Defect Engineering in Large-Scale CVD-Grown Hexagonal Boron Nitride: Formation, Spectroscopy, and Spin Relaxation Dynamics},
author = {Ivan V. Vlassiouk and Yueh-Chun Wu and Alexander Puretzky and Liangbo Liang and John Lasseter and Bogdan Dryzhakov and Ian Gallagher and Sujoy Ghosh and Nickolay Lavrik and Ondrej Dyck and Andrew R. Lupini and Marti Checa and Liam Collins and Huan Zhao and Farzana Likhi and Kai Xiao and Ilia Ivanov and David Glasgow and Alexander Tselev and Benjamin Lawrie and Sergei Smirnov and Steven Randolph},
journal= {arXiv preprint arXiv:2503.18894},
year = {2025}
}