锆离子注入诱导的氮化铝中量子发射体
光学
2024-08-08 v1 量子物理
摘要
将固态单光子源与代工兼容的光子平台集成，对于实用且可扩展的量子光子应用至关重要。本研究探讨了氮化铝（AlN）作为一种其特性非常适合集成片上光子学的材料，特别是由于AlN能够容纳与缺陷中心相关的单光子发射体。我们利用锆（Zr）和氪（Kr）重离子注入及热退火技术，对AlN中单光子发射体的产生及其光物理性质进行了全面研究。在理论预测的指导下，我们评估了Zr离子产生可光学寻址自旋缺陷的潜力，并采用Kr离子作为替代方法，旨在产生晶格缺陷而不引入化学掺杂效应。在532 nm激发波长下，我们发现对于Zr和Kr离子，离子注入诱导的单光子发射体主要与AlN晶格中的空位型缺陷相关。发射体密度随离子通量增加而增加，并且存在一个最佳值，可在低AlN背景荧光下获得高密度发射体。此外，在较短的405 nm激发波长下，注入Zr的AlN展现出孤立的点状发射体，这可能与基于Zr的缺陷复合体有关。本研究为理解重离子注入在氮化铝中诱导的单光子发射体的形成和性质提供了重要见解，有助于推动用于片上量子光子应用的氮化铝平台的发展。
引用
@article{arxiv.2401.14631,
title = {Quantum Emitters in Aluminum Nitride Induced by Zirconium Ion Implantation},
author = {Alexander Senichev and Zachariah O. Martin and Yongqiang Wang and Owen M. Matthiessen and Alexei Lagutchev and Han Htoon and Alexandra Boltasseva and Vladimir M. Shalaev},
journal= {arXiv preprint arXiv:2401.14631},
year = {2024}
}
备注
The following article has been submitted to APL Quantum. After it is published, it will be found at AIP Publishing/APL Quantum