Er 掺杂 Si 中中心形成的熔 quench 速率依赖性
应用物理
2025-10-21 v1
摘要
Er 掺杂硅（Er:Si）是可扩展平面量子存储（QM）应用的热门候选材料。Er 倾向于与 O 杂质配位，后续植入退火后通常形成多种 Er 中心。我们对浮点区 Si 植入 10^18 cm^-3 Er，并分别在 950℃下进行 10 分钟的快速熔 quench 退火，熔 quench 速率为 5、23、46、93、185 和 400℃/s。沿着熔 quench 速率函数追踪光致发光（PL）峰及其相关 Er 中心的演化。在所有样品中，共鉴定出五种不同的 Er 中心。两种中心——一种具有混合 Si 与 O 配位，另一种仅具有 Si 配位——均显示出 4I15/2 基态的完全分辨晶场分裂，并伴随 2至3 条 4I13/2 激发态的热线；两种中心的晶场参数拟合均与 C2v 对称性一致。混合 Si 与 O 配位的中心在熔 quench 速率 >185℃/s 时被抑制，而仅 Si 配位的中心随熔 quench 速率增加而逐渐增强，最高达到 400℃/s。这些结果表明，快速熔 quench 退火有潜力选择性地稳定单一的 Si 配位 Er 中心，这是 QM 应用所需的。
引用
@article{arxiv.2510.17779,
title = {Quench rate dependence of center formation in Er implanted Si},
author = {Mark A. Hughes and Huan Liu and Yaping Dan},
journal= {arXiv preprint arXiv:2510.17779},
year = {2025}
}
备注
includes supplementary information