Вышедшие номера
Home » Физика твердого тела » Год 2025, выпуск 1 » Статья стр. 114
<<<>>>
Изотопически модифицированный карбид кремния: полупроводниковая платформа для квантовых технологий
Мохов Е.Н.1, Нагалюк С.С. 1, Казарова О.П.1, Дорожкин С.И.1, Солтамов В.А.1
1Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН, Санкт-Петербург, Россия
Email: Mokhov@mail.ioffe.ru, siclab@mail.ioffe.ru
Поступила в редакцию: 20 ноября 2024 г.
В окончательной редакции: 25 ноября 2024 г.
Принята к печати: 26 ноября 2024 г.
Выставление онлайн: 11 февраля 2025 г.
PDF версия
Изложены тенденции и подходы к развитию материальной базы квантовых технологий на основе карбида кремния с использованием изотопной инженерии последнего. Приведен значительный обзор зарубежных научных проектов, направленных на исследования и разработку изотопно-модифицированного карбида кремния в качестве передовой высокотехнологичной базы квантовых технологий. Представлены результаты по характеризации изотопно-модифицированного 2'' (2 inch) 28SiC, полученного на базе ФТИ им. Иоффе, методом масс-спектрометрии вторичных ионов, оптической и микроволновой спектроскопии. Показано наличие в облученных изотопно-модифицированных кристаллах двух семейств оптически активных спиновых центров, а именно триплетных центров (S=1), таких как дивакансии (VSi-VC) и азотно-вакансионные (NV) дефекты, и квадруплетных центров (S=3/2), связанных с вакансией кремния в отрицательном зарядовом состоянии (VSi-), используемых в мировой практике для создания квантовых сенсоров, кубитов, и квантовых информационных технологий. Данные результаты открывают новые возможности по исследованию свойств оптически активных высокоспиновых центров в изотопно чистых матрицах карбида кремния. Ключевые слова: Карбид кремния, изотопная инженерия, вакансия кремния, дивакансия, NV-дефект, микроволновая спектроскопия.
  1. D. Awschalom, R. Hanson, J. Wrachtrup, B.B. Zhou, Nat. Photonics 12, 516-527 (2018)
  2. P.G. Baranov, H.J. von Bardeleben, F. Jelezko, J. Wrachtrup. Springer Series in Material Science. Springer, Heidelberg (2017)
  3. A. Bourassa, C.P. Anderson, K.C. Miao, et al. Nature Mater. 19, 1319-1325 (2020)
  4. V.A. Soltamov, C. Kasper, A.V. Poshakinskiy, A.N. Anisimov, E.N. Mokhov, A. Sperlich, S.A. Tarasenko, P.G. Baranov, G.V. Astakhov, V. Dyakonov. Nat. Commun. 10, 1678 (2019)
  5. I. Lekavicius, R.L. Myers-Ward, D.J. Pennachio, J.R. Hajzus, D.K. Gaskill, A.P. Purdy, A.L. Yeats, P.G. Brereton, E.R. Glaser, T.L. Reinecke, S.G. Carter, PRX Quantum 3, 010343 (2022)
  6. V.A. Soltamov, B.V. Yavkin, A.N. Anisimov, H. Singh, A.P. Bundakova, G.V. Mamin, S.B. Orlinskii, E.N. Mokhov, D. Suter, P.G. Baranov. Phys. Rev. B 103, 195201 (2021)
  7. URL: https://spinus-quantum.eu/ ссылка на электронный ресурс, содержащий краткие сведения о проекте SPINUS (2024)
  8. https://www.qrc-4-esp.eu/ ссылка на электронный ресурс, содержащий краткие сведения о проекте qrc-4-esp
  9. URL: https://quantera.eu/sicqurtech/ ссылка на электронный ресурс, содержащий краткие сведения о проекте SiCqurTech
  10. URL: https://q-next.org/about/ ссылка на электронный ресурс, содержащий краткие сведения о лаборатории Q-NEXT
  11. URL: https://www.ornl.gov/quantum/ ссылка на электронный ресурс, содержащий краткие сведения о лаборатории ORNL
  12. D. Simin, V.A. Soltamov, A.V. Poshakinskiy, A.N. Anisimov, R.A. Babunts, D.O. Tolmachev, E.N. Mokhov, M. Trupke, S.A. Tarasenko, A. Sperlich, P.G. Baranov, V. Dyakonov, G.V. Astakhov. Phys. Rev. X 6, 031014 (2016)
  13. F.F. Murzakhanov, Yu.A. Uspenskaya, E.N. Mokhov, O.P. Kazarova, V.V. Kozlovskii, V.A. Soltamov. Phys. SolidState 66, 4, 537-541 (2024)
  14. F.F. Murzakhanov, M.A. Sadovnikova, G.V. Maminetal. JETP Lett. 119, 593-598 (2024)
  15. V.S. Vainer, V.A. Il'in. Sov. Phys. Solid State 23, 2126 (1981)
  16. Р.А. Бабунц, Ю.А. Успенская, А.С. Гурин, А.П. Бундакова, Г.В. Мамин, А.Н. Анисимов, Е.Н. Мохов, П.Г. Баранов. JETPLett. 116, 7, 485-492 (2022)
  17. P.G. Baranov, A.P. Bundakova, A.A. Soltamova, S.B. Orlinskii, I.V. Borovykh, R. Zondervan, R. Verberk, J. Schmidt. Phys. Rev. B 83, 125203 (2011)
  18. V.A. Soltamov, D.O. Tolmachev, I.V. Il'in, G.V. Astakhov, V.V. Dyakonov, A.A. Soltamova, P.G. Baranov. Phys. Solid State 57, 891-899 (2015)
  19. V.A. Soltamov, A.A. Soltamova, P.G. Baranov, I.I. Proskuryakov. Phys. Rev. Lett. 108, 226402 (2012).
  20. D.J. Christle, P.V. Klimov, C.F. de las Casas, K. Szasz, V. Ivady, V. Jokubavicius, J.U. Hassan, M. Syvajarvi, W.F. Koehl, T. Ohshima, N.T. Son, E. Janzen, A. Gali, D.D. Awschalom. Phys. Rev. X 7, 021046 (2017)
  21. H. Kraus, V.A. Soltamov, D. Riedel, S. Vath, F. Fuchs, A. Sperlich, P.G. Baranov, V. Dyakonov, G.V. Astakhov. Nature Phys. 10, 157-162 (2014)
  22. A. Gottscholl, M. Wagenhofer, V. Baianov, V. Dyakonov, A. Sperlich. arXiv:2312.08251 (2023)
  23. M. Widmann, S.-Y. Lee, T. Rendler, N.T. Son, H. Fedder, S. Paik, L.-P. Yang, N. Zhao, S. Yang, I. Booker, A. Denisenko, M. Jamali, S.A. Momenzadeh, I. Gerhardt, T. Ohshima, A. Gali, E. Janzen \& J. Wrachtrup. Nature Mater. 14, 164-168 (2015)
  24. Z. Mu, S.A. Zargaleh, H.J. von Bardeleben, J.E. Froch, M. Nonahal, H. Cai, X. Yang, J. Yang, X. Li, I. Aharonovich, W. Gao. Nano Lett. 20, 8, 6142-6147 (2020)
  25. C. Babin, R. Stohr, N. Morioka, T. Linkewitz, T. Steidl, R. Wornle, D. Liu, E. Hesselmeier, V. Vorobyov, A. Denisenko, M. Hentschel, C. Gobert, P. Berwian, G.V. Astakhov, W. Knolle, S. Majety, P. Saha, M. Radulaski, N.T. Son, J. Ul-Hassan, F. Kaiser, J. Wrachtrup. NatureMater. 21, 67-73 (2022)
  26. T. Biktagirov, W. Gero Schmidt, U. Gerstmann, B. Yavkin, S. Orlinskii, P. Baranov, V. Dyakonov, V. Soltamov. Phys. Rev. B 98, 195204 (2018)
  27. Kh. Khazen, H.J. von Bardeleben, S.A. Zargaleh, J.L. Cantin, Mu Zhao, W. Gao, T. Biktagirov, U. Gerstmann. Phys. Rev. B 100, 205202 (2019)
  28. A.L. Falk, B.B. Buckley, G. Calusine, W.F. Koehl, V.V. Dobrovitski, A. Politi, C.A. Zorman, P.X.-L. Feng, D.D. Awschalom. Nat. Commun. 4, 1819 (2013)
  29. P.G. Baranov, I.V. Il'in, E.N. Mokhov, M.V. Muzafarova, S.B. Orlinskii, J. Schmidt. JETP Lett. 82, 441 (2005)
  30. J. Davidsson, V. Ivady, R. Armiento, T. Ohshima, N.T. Son, A. Gali, I.A. Abrikosov. Appl. Phys. Lett. 114, 112107 (2019)
  31. Yu.A. Vodakov, E.N. Mokhov, M.G. Ramm, A.D. Roenkov. Krist. Tech. 14, 729 (1979)
  32. W.E. Carlos, N.Y. Garces, E.R. Glaser, M.A. Fanton. Phys. Rev. B 74, 235201 (2006)
  33. N.V. Abrosimov, D.G. Aref'ev, P. Becker, H. Bettin, A.D. Bulanov, M.F. Churbanov, S.V. Filimonov, V.A. Gavva, O.N. Godisov, A.V. Gusev, T.V. Kotereva, D. Nietzold, M. Peters, A.M. Potapov, H-J. Pohl, A. Pramann, H. Riemann, P-T. Scheel, R. Stosch, S. Wundrack, S. Zakel. Metrologia 54, 599 (2017)
  34. Из истории ФТИ им. Иоффе. Выпуск 4. Борис Павлович Константинов (к 100-летию со дня рождения). --- СПб: Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе, 2010.

Учредители

Издатель

© 2025 Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук
Powered by webapplicationthemes.com - High quality HTML Theme