Realization of an entangled photon-pair emitting device using silicon carbide semiconductor

使用碳化硅半导体实现纠缠光子对发射器件

基本信息

批准号：
22K18292
负责人：
土方泰斗
金额：
$ 16.56万
依托单位：
Saitama University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Research (Pioneering)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-06-30 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

第一原理計算を駆使して３準位系を有する表面SPSの欠陥構造を特定し，その形成エネルギーの計算から欠陥形成に適した酸化プロセスを構築していく．応募者らが過去に行った酸素関連欠陥の形成エネルギーの計算結果よると，最表面Siサイトに酸素が入った欠陥(OSi(1))は３準位系を有し，酸素化学ポテンシャルの高い領域で形成エネルギーが低いため，十分な酸素供給量を有する雰囲気（高圧酸素雰囲気下等）での酸化を行うことで優先的に形成されると予想される．本年度ではこのことを検証するため，酸素圧を変えて表面SPSを形成したいくつかの試料を用意し，それぞれの試料に対し多数の発光点の発光スペクトルを取得し、統計処理を行う．なお，PLスペクトルは可視域と赤外域の両方で取得し，３準位系SPS形成を検証する．なお，表面SPSの観察には研究室既存の共焦点蛍光顕微鏡を用いる．酸素圧を0.3－2atmまで変えて試料を作製し，それぞれの試料で多数の表面SPSと思われる発光点の発光スペクトルを測定したところ，0.3－1atmでは発光スペクトルに関しては特段の差異は見られなかったが，唯一2atmの場合で可視域でのスペクトル強度が弱いという結果が得られた．なお，PLマッピングや光子相関測定から得られる発光強度は他の圧力と遜色はないため，2atmでは今回観測しなかった長波長側で発光していたことが示唆される．このことは，第１原理計算によって指摘された３準位系SPS形成を裏付ける結果である．

通过充分利用第一性原理计算，我们将用三能级系统识别表面SPS的缺陷结构，并通过计算其形成能，构建适合缺陷形成的氧化过程。根据申请人过去进行的与氧有关的缺陷的形成能的计算结果，氧存在于最外层Si位点(OSi(1))的缺陷具有三能级系统并且具有高由于该区域的形成能较低，因此当在氧气供应充足的气氛（例如高压氧气气氛）中进行氧化时，预计会优先形成。今年，为了验证这一点，我们将制备多个通过改变氧压形成表面SPS的样品，从每个样品的大量发光点获得发射光谱，并进行统计处理。请注意，PL 光谱是在可见光和红外区域获取的，以验证三能级系统 SPS 的形成。实验室现有的共焦荧光显微镜将用于观察表面SPS。当我们制备具有0.3至2个大气压范围内的不同氧压的样品并测量每个样品上的许多表面SPS发光点的发射光谱时，我们发现0.3至1个大气压之间的发射光谱没有特别的差异。 2 atm的情况是可见光范围内的光谱强度较弱的结果。此外，由于从 PL 映射和光子相关测量获得的发射强度与其他压力下的发射强度相当，因此表明在 2 atm 时发射位于较长波长侧，而本研究中没有观察到这一点。这一结果支持了第一性原理计算所指出的三能级系统SPS的形成。