碳化硅色心自旋操控研究获重要进展 为基于碳化硅的量子器件提供发展新方向

日期:2021-07-12     来源:半导体产业网    
核心提示:近期,中国科学技术大学郭光灿院士团队在碳化硅色心自旋操控研究中取得重要进展。
近期,中国科学技术大学郭光灿院士团队在碳化硅色心自旋操控研究中取得重要进展。

 
中国科大消息显示,该团队李传锋、许金时等人与匈牙利魏格纳物理研究中心Adam Gali教授合作,在国际上首次实现了单个碳化硅双空位色心电子自旋在室温环境下的高对比度读出和相干操控。
 
该成果对发展基于碳化硅这种成熟半导体材料的量子信息技术具有重要意义。
 
据介绍,李传锋、许金时研究组利用之前所发展的离子注入制备碳化硅缺陷色心的技术[ACS Photonics 6, 1736-1743 (2019); PRL 124, 223601(2020)]制备了双空位色心阵列。进一步利用光探测磁共振技术在室温下实现单个双空位色心的自旋相干操控,并发现其中一类双空位色心(称为PL6)的自旋读出对比度为30%,而且单光子发光亮度每秒可达150k个计数。这两项重要指标相比碳化硅中硅空位色心均提升了一个数量级,第一次展现了碳化硅自旋色心在室温下具有与金刚石NV色心相媲美的优良性质,并且单色心电子自旋在室温下的相干时间长达23微秒。
 
此外,研究团队还实现了碳化硅色心中单个电子自旋与近邻核自旋的耦合与探测,为下一步构建基于碳化硅自旋色心体系的室温固态量子存储与可扩展的固态量子网络奠定基础。
 
由于高读出对比度和高单光子发光亮度在量子信息的许多应用中至关重要,该成果为基于碳化硅的量子器件开辟了一个新的发展方向。
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