范德瓦尔斯晶体中本征自旋缺陷的室温初始化与读取
光学
2020-04-08 v1 材料科学
量子物理
摘要
宽禁带半导体中可光学寻址的自旋已成为探索基础量子现象的最突出平台之一。尽管包括金刚石和碳化硅在内的三维晶体中的若干候选体系已被广泛研究，在原子级薄二维材料中识别自旋相关过程一直难以实现。尽管 hBN 中可光学访问的自旋态在理论上已被预测，但尚未在实验上观测到。在此，采用严格的电子顺磁共振技术和光致发光光谱，我们识别了六方氮化硼中与特定缺陷——带负电的硼空位相关的荧光谱线，并确定了其自旋哈密顿量参数。我们表明该缺陷具有零场分裂为 3.5 GHz 的三重态基态，并确定该中心在室温下展现光探测磁共振。我们还展示了该中心在光泵浦下的自旋极化，导致自旋基态的光学诱导布居数反转，这是相干自旋操控方案的先决条件。我们的结果在推进二维 hBN 作为可扩展量子技术主要平台方面构成了飞跃，具有基于自旋的量子信息与传感应用的广泛潜力，正如我们对 hBN NV 金刚石杂化结构的 ODMR 研究所表明的。
引用
@article{arxiv.1906.03774,
title = {Room Temperature Initialisation and Readout of Intrinsic Spin Defects in a Van der Waals Crystal},
author = {Andreas Gottscholl and Mehran Kianinia and Victor Soltamov and Carlo Bradac and Christian Kasper and Klaus Krambrock and Andreas Sperlich and Milos Toth and Igor Aharonovich and Vladimir Dyakonov},
journal= {arXiv preprint arXiv:1906.03774},
year = {2020}
}