Ingegnerizzazione delle interazioni difetto-fonone attraverso interfacce eterofase nelle membrane di carburo di silicio

Abstract degli autori

I difetti puntuali nei semiconduttori a largo bandgap offrono qubit di spin e qubit fotonici in una piattaforma allo stato solido, rendendoli componenti fondamentali per l’elaborazione dell’informazione quantistica, la comunicazione e il rilevamento. Sebbene questi sistemi presentino il notevole vantaggio di funzionare a temperatura ambiente, l’interazione intrinseca elettrone-fonone induce un’ampia emissione nelle bande laterali fononiche e transizioni deboli della linea a fonone zero, limitando la realizzazione di interfacce spin-fotone efficienti e di interazioni scalabili mediate da fotoni. Qui presentiamo un’interfaccia eterofase controllata, basata sulla tecnica dell’epitassia remota, come strategia per ingegnerizzare l’eterogeneità cristallina. Sebbene i difetti di impilamento siano considerati imperfezioni da eliminare, i nostri risultati mostrano invece che le interfacce tra fasi cristalline possono offrire un ulteriore grado di libertà per ingegnerizzare l’interazione difetto-fonone oltre le proprietà intrinseche di un singolo cristallo. Rispetto alle membrane di carburo di silicio (SiC) monofase 4H, il Vsi nel SiC con eterointerfaccia 3C/4H presenta un netto aumento delle transizioni ottiche a fonone zero, con una larghezza di riga a fonone zero notevolmente inferiore, pari a 4,71 meV, anche a temperatura ambiente. Questi risultati stabiliscono l’ingegnerizzazione delle interfacce eterofase come una via efficace per modulare le interazioni difetto-fonone e realizzare emettitori quantistici brillanti a temperatura ambiente, con transizioni ottiche a fonone zero potenziate.