您現在的位置是:首頁 >生活 > 2020-11-02 08:55:44 來源:
納米地震控制碳化硅的自旋中心
來自柏林的Paul-Drude-Institut,德累斯頓的Helmholtz-Zentrum和圣彼得堡的Ioffe Institute的研究人員已證明,利用彈性振動可以在室溫下控制SiC中光學活性色心的自旋態。它們顯示了聲誘導的自旋躍遷對自旋量化方向的非平凡依賴,這會導致手性自旋聲共振。這些發現對于在未來的量子電子設備中的應用很重要,并且最近發表在《物理評論快報》上。
固體中的色心是包含一個或多個捕獲電子的旋光晶體缺陷。對于量子技術的應用特別感興趣的是光學可尋址的色心,即,其電子自旋態可以選擇性地初始化和使用光讀出的晶格缺陷。除了初始化和讀出之外,還必須開發有效的方法來操縱其自旋狀態,從而控制存儲在其中的信息。盡管這通常是通過施加微波場來實現的,但另一種更有效的方法可能是使用機械振動。在用于實施基于應變的技術的不同材料中,
在《物理評論快報》(Physical Review Letters)中發表的最新著作中,Paul-Drude-InstitutfürFestkörperelektronik,Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf和Ioffe Institute的研究已經證明了利用彈性振動來控制光學活性色心的自旋狀態。室溫下碳化硅。在他們的研究中,作者使用SiC晶格的周期性調制來誘導硅空位中心的自旋能級之間的躍遷,硅空位中心是自旋S = 3/2的光學活性色心。對于未來的應用而言,特別重要的事實是,與大多數類似原子的光中心不同,在這種情況下,觀察到應變引起的效應需要將系統冷卻至非常低的溫度,此處報道的效應是在室溫下觀察到的。
為了將晶格振動耦合到硅空位中心,作者首先通過用質子輻照SiC選擇性地創建了這樣的中心。然后,他們制造了一個聲諧振器,用于激發SiC上的表面聲波(SAW)。聲表面波是局限于固體表面的彈性振動,類似于地震期間產生的地震波。當SAW的頻率與色心的共振頻率匹配時,陷在其中的電子可以利用SAW的能量在不同的自旋子能級之間跳躍。由于自旋-應變耦合的特殊性質,聲表面波可以在自旋態之間引起躍遷,磁量子數差為Δm=±1和Δm=±2,而微波感應的躍變被限制為Δm=±1。這樣可以實現對使用高頻振動自旋態,無需外部微波場。
此外,由于SAW應變場的固有對稱性與半整數自旋系統的特殊特性相結合,這種自旋躍遷的強度取決于SAW傳播和自旋量化方向之間的角度,可以通過一個外部磁場。此外,作者預測在行進的聲表面波下的手性自旋聲共振。這意味著,在某些實驗條件下,可以通過反轉磁場或SAW傳播方向來打開或關閉自旋躍遷。
這些發現將碳化硅確立為芯片上自旋光機械量子控制的高度有前途的混合平臺,可在室溫下實現工程相互作用。