高压下 Group-IV--空位中心在金刚石中的磁光性质
量子物理
2026-02-12 v3 材料科学
摘要
近年来,负电荷的 Group-IV--空位缺陷（标记为 G4V(-) 或 G4V 中心）在量子信息处理中引起了广泛关注。本研究在最高可达 180 GPa 的高压缩水平压力下,考察了 G4V 中心的磁光性质。利用平面波超胞密度泛函理论计算了电子基态和激发态的轨道分裂以及超精细张量,提供了独特的特征,用于唯一界定这些缺陷。为此,我们发展了一种理论方法,用于计算受 Jahn--Teller 效应影响的电子态的超精细张量。我们发现,零光子线能随水平压力而增加,从 SiV(-) 到 PbV(-) 的变形势能呈递增。相反,我们计算的光电离阈值表明,PbV(-)-基量子传感器只能工作至 32 GPa,而 SiV(-)、GeV(-) 和 PbV(-) 在 180 GPa 时仍保持光稳定性。我们还发现电子基态和激发态的轨道分裂随压力而增大。通过理论框架解释了与掺杂原子超精细细结构相关的光学跃迁,该框架在无应变条件下复现了现有实验数据。我们指出,超精细能级对磁场的依赖性很弱,压力增加导致光学跃迁位于更长的波长。最后,我们估算了在不同温度范围内, G4V 中心在随压力增加下的自旋相干时间。
引用
@article{arxiv.2408.10407,
title = {Magneto-optical properties of Group-IV--vacancy centers in diamond upon hydrostatic pressure},
author = {Meysam Mohseni and Lukas Razinkovas and Vytautas Žalandauskas and Gergő Thiering and Adam Gali},
journal= {arXiv preprint arXiv:2408.10407},
year = {2026}
}
备注
23 pages, 8 figures, 12 tables