4H-SiC 中缺陷电荷态的光学开关

我们演示了 4H-SiC 中亮态和暗态带电双空位缺陷之间的光诱导切换。光致发光激发和时间分辨光致发光测量揭示了此类电荷转换的激发条件。对于低于 ~1.3 eV（高于 ~950 nm）的能量，光致发光 (PL) 被抑制了两个数量级以上。在存在能量较高的再泵浦激光且其时间平均强度小于激发场 0.1% 的情况下，PL 得以恢复。在 2.33 eV (532 nm) 的再泵浦下，PL 迅速增加，时间常数约为 30 $\mu$s。相比之下，当关闭再泵浦时，PL 首先在 ~100-200 $\mu$s 内下降，随后是持续几秒的更慢衰减。我们将这些效应归因于两种不同电荷态之间的转换。在低于 1.3 eV 的能量水平激发下，V$_{Si}$V$_C$$^0$ 转换为暗电荷态。能量高于 1.3 eV 的再泵浦激光可以激发该带电态并恢复明亮的中性态。这种光诱导的电荷开关可能导致电荷态波动，但也可用于长期数据存储或基于核自旋的量子存储器。