Van der Waals材料GeS$_2$中自旋缺陷的实验观察
量子物理
2024-10-25 v1
摘要
自旋缺陷在原子薄两维（2D）材料中引起广泛关注，如六方硼氮化物（hBN），其潜在的量子应用为亮眼。层状宿主材料不仅促进了与光电子器件的无缝集成，也使得与按需功能性质的异质结构形成可能。此外，其原子厚度使其特别适用于传感器应用。然而，hBN中自旋缺陷的短相干时间限制了其在需要长相干时间的量子应用。一个主要原因是硼和氮原子均具有非零核自旋。本文介绍另一种2D材料锗二硫化物（-GeS），其具有宽带隙且潜在无核自旋晶格。这使得其成为具有长相干时间自旋缺陷的理想宿主材料。我们的发现表明，单晶-GeS中存在超过两种不同的自旋缺陷类型。一种类型缺陷在5 K和室温下成功实现了相干控制，其相干时间可达数十微秒，约为hBN中负电硼空位（V）的100倍，满足 metropolitan 量子网络等需长相干时间的量子应用的最低阈值。我们初步推断所观察到的光学信号来自取代缺陷。结合前期理论预测，我们相信通过优化晶格质量，相干时间可进一步提高，表明-GeS是实现长相干时间自旋的有前景的宿主材料。
引用
@article{arxiv.2410.18892,
title = {Experimental observation of spin defects in van der Waals material GeS$_2$},
author = {W. Liu and S. Li and N. -J. Guo and X. -D. Zeng and L. -K. Xie and J. -Y. Liu and Y. -H. Ma and Y. -Q. Wu and Y. -T. Wang and Z. -A. Wang and J. -M. Ren and C. Ao and J. -S. Xu and J. -S. Tang and A. Gali and C. -F. Li and G. -C. Guo},
journal= {arXiv preprint arXiv:2410.18892},
year = {2024}
}
备注
8 pages, 5 figures