包含金刚石硅空位色心的混合 IV 族纳米光子结构
材料科学
2016-04-20 v2 光学
量子物理
摘要
我们展示了一种构建基于 IV 族半导体的量子光子结构的新方法，该结构包含金刚石中带负电的硅空位（SiV）色心作为量子发射体。通过在碳化硅（3C 或 4H 多型）衬底上生长纳米和微米金刚石，并随后利用这些金刚石晶体作为图案转移的硬掩模，实现了混合 SiC/金刚石结构。SiV 色心在金刚石由分子金刚石种子（金刚烷）合成过程中被掺入，无需离子注入或退火。我们证明，相同的生长技术可用于在高纯度块状金刚石顶部生长一层受控掺杂 SiV 的金刚石层，随后我们在其中制备了包含高质量 SiV 中心的纳米柱阵列。扫描共聚焦光致发光测量揭示了所有制备结构在室温和低温（5 K）下均具有光学活性的 SiV 谱线，特别是全金刚石纳米柱阵列的 SiV 谱线具有极窄的线宽和小的非均匀展宽，这是量子计算的关键要求。在低温（5 K）下，我们在这些结构中观察到块状金刚石中 SiV 中心的典型特征，与双 lambda 结构一致。这些结果表明，高质量色心可以通过合成方式掺入纳米光子结构中，其性质与块状金刚石中的相当，从而为经典和量子信息处理的应用开辟了机会。
引用
@article{arxiv.1509.01617,
title = {Hybrid Group IV Nanophotonic Structures Incorporating Diamond Silicon-Vacancy Color Centers},
author = {Jingyuan Linda Zhang and Hitoshi Ishiwata and Thomas M. Babinec and Marina Radulaski and Kai Müller and Konstantinos G. Lagoudakis and Constantin Dory and Jeremy Dahl and Robert Edgington and Veronique Soulière and Gabriel Ferro and Andrey A. Fokin and Peter R. Schreiner and Zhi-Xun Shen and Nicholas A. Melosh and Jelena Vučković},
journal= {arXiv preprint arXiv:1509.01617},
year = {2016}
}