利用原位离子计数在金刚石中实现单光子源确定性制备的研究

我们展示了一种原位计数离子注入实验，将离子数的误差降低至 5%，从而能够在宽带隙半导体中制造用于量子应用的高产率单光子发射器器件。典型的聚焦离子束注入依赖于已知束流电流并设置离子脉冲的脉冲长度来定义每个位置注入的离子数，本文称之为定时注入。该过程受泊松统计主导，导致在低注入离子数时误差较大。相反，我们使用原位检测来测量到达衬底的离子数，与定时注入相比，用于产生金刚石中单个光学活性硅空位（SiV）缺陷的注入离子数的误差降低为原来的二分之一。此外，通过注入后分析，我们可以进一步减小误差，与定时注入相比改善七倍，使我们能更好地估计注入 Si 到 SiV 的转化产率。我们通过光致发光光谱检测 SiV 发射器，确定每个位置的发射器数量，并计算产率为 2.98 + 0.21 / - 0.24 %。通过 Hanbury-Brown-Twiss 干涉测量进一步研究单光子发射器候选者，确认 82% 的位置表现出单光子发射统计。这种计数离子注入技术在与提高 SiV 激活产率的方法结合使用离子计数时，为 SiV 的确定性制备铺平了道路。