单4H-SiC自旋缺陷向 Bullseye 腔体的确定性可扩展耦合
量子物理
2025-08-01 v1
摘要
硅碳化物（SiC）因其能够承载长寿命、可光学诱导的颜色中心且具有固态光子接口而受到广泛关注。4H-SiCOI（硅碳化物垂直于绝缘层）的CMOS兼容性使其成为集成量子光子器件和电路的理想平台。然而,将单一自旋缺陷确定性地耦合到该平台上的高性能光子腔体一直是关键挑战。本工作展示了将 ensemble（PL4）和单一 PL6 自旋缺陷确定性耦合到4H-SiCOI平台上的单体 Bullseye 腔体。通过调谐腔体共振,我们实现了 ensemble PL4 缺陷零光子线（ZPL）强度提升约40倍,对应Purcell因子约为5.0。对于确定性耦合的单一 PL6 缺陷,我们观察到饱和光子计数率提升三倍,确认了单光子发射,并通过光学探测磁共振（ODMR）、共振激发和拉比振荡实现了自旋态的相干控制。这些进展为开发可扩展的高性能基于SiC的量子光子电路奠定了可行路径。
关键词
引用
@article{arxiv.2507.23258,
title = {Deterministic and Scalable Coupling of Single 4H-SiC Spin Defects into Bullseye Cavities},
author = {Tongyuan Bao and Qi Luo and Ailun Yi and Yingjie Li and Haibo Hu and Xin Ou and Yu Zhou and Qinghai Song},
journal= {arXiv preprint arXiv:2507.23258},
year = {2025}
}