4H-SiC中氧相关改型空位的高产工程与鉴定
量子物理
2026-05-22 v3
摘要
4H型硅碳化物（SiC）中的改型空位表现出在室温下增强的电荷稳定性和自旋可寻址性，因而具有量子应用的潜力。然而，这些空位的形成收率低且缺乏直接的结构鉴定，已成为制约进展的瓶颈。本文演示了一种可控的方法，通过氧离子植入实现4H-SiC中氧相关改型空位颜色中心的高产工程与鉴定。基于其独特的光学和自旋共振特征，我们在实验中解析了四种类型的改型空位。进一步地，通过测量同位素分辨的17O超精细相互作用，我们将其鉴定为氧-空位（OV）复合物的四个晶体结构配置。令人惊讶的是，单一OV中心占总缺陷 population的90%以上，表现出优于常规碳或氮植入工艺的更佳光学特性和自旋相干性。我们对这些OV中心的零光子线进行了表征，并揭示了其在温度下的自旋读出对比的不同行为。通过优化植入剂量和退火温度，我们实现了高密度的群集并观察到基底型缺陷不同取向相关的拉姆态振荡图案。这些结果为4H-SiC中这四种氧相关改型空位的可扩展工程提供了高产途径，并阐明了其原子结构，为固态量子技术打开了新的机遇。
引用
@article{arxiv.2511.22608,
title = {High-yield engineering and identification of oxygen-related modified divacancies in 4H-SiC},
author = {Qi-Cheng Hu and Ji-Yang Zhou and Shuo Ren and Zhen-Xuan He and Zhi-He Hao and Rui-Jian Liang and Wu-Xi Lin and Xiangru Han and Adam Gali and Jin-Shi Xu and Chuan-Feng Li and Guang-Can Guo},
journal= {arXiv preprint arXiv:2511.22608},
year = {2026}
}