通过改变 MOCVD 生长温度调控氮化硼中碳相关自旋缺陷
材料科学
2024-04-06 v1
摘要
精确磁场传感的一种常用方案是利用半导体中的自旋活性缺陷，金刚石中的 NV 色心即为突出例子。然而，金刚石的三维特性限制了缺陷与样品可达到的接近程度。二维氮化硼可容纳自旋活性缺陷，能用于克服这些限制。本工作中，我们研究了使用金属有机化学气相沉积（MOCVD）在 700 °C 至 1200 °C 温度范围内生长的 sp² 键合氮化硼层的自旋性质。通过电子自旋共振（ESR），我们展示了所生长层具有自旋性质，并将其归因于碳相关缺陷。在光致发光和傅里叶变换红外光谱的支持下，我们区分了三种不同机制：(i) 低温生长，无 ESR 信号；(ii) 中温生长，具有强 ESR 信号和大量自旋缺陷；(iii) 高温生长，ESR 信号较弱且自旋缺陷数量较少。观察到的效应可通过额外的退火步骤进一步增强。我们的研究展示了无需任何离子或中子辐照即内禀含有自旋缺陷的晶圆级氮化硼，可用于自旋存储器或磁场探测器。
引用
@article{arxiv.2403.15346,
title = {Manipulating carbon related spin defects in boron nitride by changing the MOCVD growth temperature},
author = {Jakub Iwański and Jakub Kierdaszuk and Arkadiusz Ciesielski and Johannes Binder and Aneta Drabińska and Andrzej Wysmołek},
journal= {arXiv preprint arXiv:2403.15346},
year = {2024}
}