Local vibrational modes of Si vacancy spin qubits in SiC

量子位元 声子 激发态 凝聚态物理 空位缺陷 自旋(空气动力学) 量子计算机 旋转 光致发光 材料科学 分子物理学 原子物理学 物理 量子 光电子学 量子力学 热力学
作者
Zhongxia Shang,Arsalan Hashemi,Yonder Berencén,Hannu‐Pekka Komsa,Paul Erhart,Shengqiang Zhou,M. Helm,Arkady V. Krasheninnikov,G. V. Astakhov
出处
期刊:Physical review [American Physical Society]
卷期号:101 (14) 被引量:29
标识
DOI:10.1103/physrevb.101.144109
摘要

Silicon carbide is a very promising platform for quantum applications because of extraordinary spin and optical properties of point defects in this technologically-friendly material. These properties are strongly influenced by crystal vibrations, but the exact relationship between them and the behavior of spin qubits is not fully investigated. We uncover the local vibrational modes of the Si vacancy spin qubits in as-grown 4H-SiC. We apply the resonant microwave field to isolate the contribution from one particular type of defects, the so-called V2 center, and observe the zero-phonon line together with seven equally-separated phonon replicas. Furthermore, we present first-principles calculations of the photoluminescence lineshape, which are in excellent agreement with our experimental data. To boost up the calculation accuracy and decrease the computation time, we extract the force constants using machine learning algorithms. This allows us to identify dominant modes in the lattice vibrations coupled to an excited electron during optical emission in the Si vacancy. The resonance phonon energy of 36 meV and the Debye-Waller factor of about 6% are obtained. We establish experimentally that the activation energy of the optically-induced spin polarization is given by the local vibrational energy. Our findings give insight into the coupling of electronic states to vibrational modes in SiC spin qubits, which is essential to predict their spin, optical, mechanical and thermal properties. The approach described can be applied to a large variety of spin defects with spectrally overlapped contributions in SiC as well as in other 3D and 2D materials.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
jack发布了新的文献求助10
刚刚
1秒前
cheng完成签到,获得积分10
1秒前
手机打卡开不开完成签到,获得积分10
1秒前
1秒前
坚强的钥匙完成签到,获得积分10
2秒前
2秒前
了一李完成签到,获得积分10
2秒前
2秒前
Jason完成签到,获得积分10
2秒前
合适觅荷发布了新的文献求助10
2秒前
不死鸟发布了新的文献求助30
2秒前
3秒前
hjhj发布了新的文献求助10
3秒前
xuan发布了新的文献求助10
3秒前
xl完成签到,获得积分10
4秒前
4秒前
fhgosdfh完成签到 ,获得积分10
4秒前
伶俐的如松完成签到,获得积分10
4秒前
辛勤月饼完成签到,获得积分10
5秒前
leo完成签到,获得积分10
5秒前
ddddd发布了新的文献求助10
6秒前
bluesky应助雪汇奶砖采纳,获得10
6秒前
无限丸子完成签到,获得积分20
6秒前
DGFR完成签到,获得积分10
6秒前
阿欢完成签到,获得积分10
7秒前
7秒前
7秒前
Aurora完成签到,获得积分10
7秒前
赵赵给赵赵的求助进行了留言
7秒前
7秒前
7秒前
留胡子的如花完成签到,获得积分10
8秒前
赵永鹏完成签到,获得积分10
8秒前
9秒前
菠萝汁发布了新的文献求助20
9秒前
无限丸子发布了新的文献求助20
10秒前
江南逢李龟年完成签到,获得积分10
11秒前
光芒万丈发布了新的文献求助10
11秒前
领导范儿应助坚强百褶裙采纳,获得10
11秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Handbook of pharmaceutical excipients, Ninth edition 5000
Aerospace Standards Index - 2026 ASIN2026 3000
Polymorphism and polytypism in crystals 1000
Signals, Systems, and Signal Processing 610
Discrete-Time Signals and Systems 610
T/SNFSOC 0002—2025 独居石精矿碱法冶炼工艺技术标准 600
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 纳米技术 有机化学 物理 生物化学 化学工程 计算机科学 复合材料 内科学 催化作用 光电子学 物理化学 电极 冶金 遗传学 细胞生物学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6043522
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 7806800
关于积分的说明 16240738
捐赠科研通 5189292
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2776883
邀请新用户注册赠送积分活动 1759902
关于科研通互助平台的介绍 1643374