Identification of Optically Active Quartet Spin Centers Based on a Si Vacancy in SiC Promising for Quantum Technologies

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Optically active (bright) and optically inactive (dark) quartet S = 3/2 spin color centers including a negatively charged Si vacancy have been identified in silicon carbide using high-frequency electron nuclear double resonance on the nuclei of the 13C isotope, enhanced by a tenfold increase in its content. The alignment of populations of spin levels is optically induced in a bright center promising for quantum technologies, whereas the populations of spin levels in a dark center, which is an isolated negatively charged Si vacancy V-Si, correspond to a Boltzmann distribution and do not change under optical excitation.

About the authors

R. A. Babunts

Ioffe Institute

Email: yulia.uspenskaya@mail.ioffe.ru
194021, St. Petersburg, Russia

Yu. A. Uspenskaya

Ioffe Institute

Email: yulia.uspenskaya@mail.ioffe.ru
194021, St. Petersburg, Russia

A. P. Bundakova

Ioffe Institute

Email: yulia.uspenskaya@mail.ioffe.ru
194021, St. Petersburg, Russia

G. V. Mamin

Kazan Federal University

Email: yulia.uspenskaya@mail.ioffe.ru
420008, Kazan, Russia

E. N. Mokhov

Ioffe Institute

Email: yulia.uspenskaya@mail.ioffe.ru
194021, St. Petersburg, Russia

P. G. Baranov

Ioffe Institute

Author for correspondence.
Email: yulia.uspenskaya@mail.ioffe.ru
194021, St. Petersburg, Russia

References

  1. P.G. Baranov, I.V. Il'in, E.N. Mokhov, M.V. Muzafarova, S.B. Orlinskii, and J. Schmidt, JETP Lett. 82, 441 (2005).
  2. P.G. Baranov, A.P. Bundakova, I.V. Borovykh, S.B. Orlinskii, R. Zondervan, and J. Schmidt, JETP Lett. 86, 202 (2007).
  3. P.G. Baranov, A.P. Bundakova, A.A. Soltamova, S.B. Orlinskii, I.V. Borovykh, R. Zondervan, R. Verberk, and J. Schmidt, Phys. Rev. B 83, 125203 (2011).
  4. W. F. Koehl, B. B. Buckley, F. J. Heremans, G. Calusine, and D.D. Awschalom, Nature 479, 84 (2011).
  5. V.A. Soltamov, A.A. Soltamova, P.G. Baranov, and I. I. Proskuryakov, Phys. Rev. Lett. 108, 226402 (2012).
  6. D. Riedel, F. Fuchs, H. Kraus, S. V¨ath, A. Sperlich, V. Dyakonov, A.A. Soltamova, P.G. Baranov, V.A. Ilyin, and G.V. Astakhov, Phys. Rev. Lett. 109, 226402 (2012).
  7. H. Kraus, V.A. Soltamov, D. Riedel, S. V¨ath, F. Fuchs, A. Sperlich, P.G. Baranov, V. Dyakonov, and G.V. Astakhov, Nat. Phys. 10, 157 (2014).
  8. V.A. Soltamov, B.V. Yavkin, D.O. Tolmachev, R.A. Babunts, A.G. Badalyan, V.Yu. Davydov, E.N. Mokhov, I. I. Proskuryakov, S.B. Orlinskii, and P.G. Baranov, Phys. Rev. Lett. 115, 247602 (2015).
  9. 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. Janzıen, and J. Wrachtrup, Nat. Mater. 14, 164 (2015).
  10. C. J. Cochrane, J. Blacksberg, M.A. Anders, and P.M. Lenahan, Sci. Rep. 6, 37077 (2016).
  11. P.G. Baranov, H.-J. von Bardeleben, F. Jelezko, and J. Wrachtrup, Magnetic Resonance of Semiconductors and Their Nanostructures: Basic and Advanced Applications, Springer Series in Materials Science, Springer-Verlag GmbH Austria (2017), v. 253, ch. 6.
  12. S.A. Tarasenko, A.V. Poshakinskiy, D. Simin, V.A. Soltamov, E.N. Mokhov, P.G. Baranov, V. Dyakonov, and G.V. Astakhov, Phys. Status Solidi B 255, 1700258 (2018).
  13. 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, and V. Dyakonov, Nat. Commun. 10, 678 (2019).
  14. Р.А. Бабунц, Ю.А. Успенская, А.С. Гурин, А.П. Бундакова, Г.В. Мамин, А.Н. Анисимов, Е.Н. Мохов, П. Г. Баранов, Письма в ЖЭТФ 116(7), 481 (2022)
  15. JETP Lett. 116(7), 485 (2022).
  16. Р.А. Бабунц, Ю.А. Успенская, А.П. Бундакова, Г.В. Мамин, А.Н. Анисимов, П.Г. Баранов, Письма в ЖЭТФ 11(11), 763 (2022)
  17. JETP Lett. 116(11), 785 (2022).
  18. V.A. Soltamov, B.V. Yavkin, G.V. Mamin, S.B. Orlinskii, I.D. Breev, A.P. Bundakova, R.A. Babunts, A.N. Anisimov, and P.G. Baranov, Phys. Rev. B 104, 125205 (2021).
  19. V. Ivady, J. Davidsson, N.T. Son, T. Ohshima, I. Abrikosov, and A. Gali, Phys. Rev. B 96, 161114(R) (2017).
  20. T. Wimbauer, B.K. Meyer, A. Hofstaetter, A. Scharmann, and H. Overhof, Phys. Rev. B 56, 7384 (1997).
  21. S.B. Orlinski, J. Schmidt, E.N. Mokhov, and P.G. Baranov, Phys. Rev. B 67, 125207 (2003).
  22. A. Csore, N.T. Son, and A. Gali, Phys. Rev. B 104, 035207 (2021).
  23. П. Г. Баранов, Р.А. Бабунц, А.А. Солтамова, В.А. Солтамов, А.П. Бундакова, Активный материал для мазера с оптической накачкой и мазер с оптической накачкой, Патент РФ #2523744, тип: Изобретение, Приоритет изобретения 24.08.2012, Зарегистрировано в Госреестре 28.05.2014.
  24. A. Gruber, A. Dr¨abenstedt, C. Tietz, L. Fleury, J. Wrachtrup, and C. von Borczyskowski, Science 276, 2012 (1997).
  25. A. Drabenstedt, L. Fleury, C. Tietz, F. Jelezko, S. Kilin, A. Nizovtzev, and J.Wrachtrup, Phys. Rev. B 60, 11503 (1999).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2023 Российская академия наук

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».