硅中类 T 中心量子缺陷的发现
材料科学
2024-05-09 v1 量子物理
摘要
量子技术的发展将受益于高性能量子缺陷的研发，这些缺陷可作为单光子发射器或自旋-光子界面。鉴于硅具有有利的自旋浴和极高的可加工性，在硅中寻找此类量子缺陷尤为具有吸引力。尽管硅中的一些色心已开始涌现于量子应用，但仍有必要寻找和开发新型高性能量子发射体。通过搜索包含超过 22,000 种硅中带电复杂缺陷的高通量计算数据库，我们鉴定出了一系列由第 III 族元素与碳结合（(A-C)，其中 A=B, Al, Ga, In, Tl）并取代硅格位形成的缺陷。这些缺陷在结构、电子和化学性质上与硅中著名的 T 中心（(C-C-H)）类似，其光学性质主要由碳 轨道上的一个未配对电子决定。它们均在通信波段发射，且在计算辐射寿命或发射效率方面，其中一些色心表现出优于 T 中心的特性。我们还表明，合成氢化的类 T 中心缺陷随后进行脱氢退火步骤可能是一种有效的合成方法。所有类 T 中心缺陷均表现出比 T 中心更高的对称性，使其更容易与磁场对齐。我们的工作促进了对这一新型量子缺陷家族合成与控制的进一步研究，同时也展示了利用高通量计算筛选来发现新型复杂量子缺陷的方法。
引用
@article{arxiv.2405.05165,
title = {Discovery of T center-like quantum defects in silicon},
author = {Yihuang Xiong and Jiongzhi Zheng and Shay McBride and Xueyue Zhang and Sinéad M. Griffin and Geoffroy Hautier},
journal= {arXiv preprint arXiv:2405.05165},
year = {2024}
}