应变对硅空位中心自旋光学动力学的诱导性修改用于集成量子技术
量子物理
2026-04-20 v1
摘要
硅空位 (VSi) 中心在 4H 硅碳中已成为一种高度有前景的半导体量子技术平台，由于其优异的自旋和光学特性以及工业级、兼容 CMOS 的材料。随着这些缺陷越来越多地集成到实际量子器件中，它们不可避免地会遇到晶格应变。然而，尽管应变对其他固体缺陷（如金刚石中的 NV 中心）的影响已为人所熟知，但其对关键 VSi 自旋动力学（如初始化保真度和态寿命）的具体影响仍然鲜有探索。本文通过设计完全光学脉冲序列并纳入有效自旋 3/2 应变哈密顿量来分析，来填补这一关键性空白。这种结合方法允许我们隔离轴向和横向应变贡献，系统性地表征其对 metastable 态转换速率的影响。具体而言，我们发现应变显著降低了从能量最低的 metastable 态到基态四重态的转换速率，导致光子发射减少。基于第一性原理计算，我们的发现提供了对 VSi 自旋-应变动力学的更深入理解，为在现实、易受应变影响的环境中部署这些中心提供了至关重要的见解。
引用
@article{arxiv.2604.16194,
title = {Strain-induced modification of spin-optical dynamics in silicon vacancy centers for integrated quantum technologies},
author = {Maximilian Hollendonner and Fedor Dzmitryevich Hrunski and Daniel Scheller and Kim Ullerich and Shravan Kumar Parthasarathy and Wolfgang Knolle and Maximilian Schober and Mirjam Neubauer and Durga Bhaktavatsala Rao Dasari and Michel Bockstedte and Roland Nagy},
journal= {arXiv preprint arXiv:2604.16194},
year = {2026}
}