From 9042a5cae36ce943c6d31f90720d139e3d353aba Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: chn Date: Tue, 20 Feb 2024 19:22:26 +0800 Subject: [PATCH] add note --- ...-temperature qubits in 4H silicon carbide.md | 41 +++++++++++++++++++ 1 file changed, 41 insertions(+) diff --git a/quantum information/Identification of Si-vacancy related room-temperature qubits in 4H silicon carbide.md b/quantum information/Identification of Si-vacancy related room-temperature qubits in 4H silicon carbide.md index 941a662..dc72b41 100644 --- a/quantum information/Identification of Si-vacancy related room-temperature qubits in 4H silicon carbide.md +++ b/quantum information/Identification of Si-vacancy related room-temperature qubits in 4H silicon carbide.md @@ -18,3 +18,44 @@ SiC 中 Si 空位有 3/2 自旋的基态和激发态，因此受到关注。 # 第二段 +这种缺陷的原子结构还有争议。 +有两种模型：一个是单个的带负电的 Si 空位，另一个是带负电的 Si 空位与一个不带电的 C 空位形成的复合缺陷。 +这两种模型都可以导致自旋基态的有限的 ZFS（zero-field splitting），但机理不同。 +对于前者，由于 Si 空位导致的晶格变形，使得它的对称性下降到 $C_{3v}$，本来就允许存在足够强的 ZFS。 +最近的一些理论分析支持这种看法。 +Mizuochi 等人通过分析 4H 中 V1-V2 和 6H 中 V1-V3 的信号的相似性， + 推断缺陷的结构应该是前者，并且位于 h 位点。 +对于后者，则假定 Si 空位没有导致晶格变形或者变形很小，因此可以认为对称性是 $T_d$，Si 空位本身不会导致 ZFS。 +对称性的降低是由于附近一个不带电的 C 空位与带电的 Si 空位耦合引起的。 +最近有使用 ENDOR（electron-nuclear double resonance）的实验，验证了 15R-SiC 中 V2 的结构是后者。 + +# 第三段 + +在本文中，我们通过第一性原理计算，确认 4H 中 V2 的第二种结构不会导致 ZFS，这与实验不一致。 +进一步，我们通过计算和实验（高精度 EPR 测量）确认第一种结构导致了 4H 中 V1 和 V2 的磁光耦合。 +第一个模型的许多其它计算结果也与实验一致，因此我们认为对于 4H 中 V1 和 V2，第一个模型是正确的。 +除此以外，我们还认为，室温下的 V2 量子位应该位于 k 点而不是 h 点，这与之前的结果不一致。 + +# 第四段 + +使用 VASP 计算，平面波截取到 420 eV，使用标准的 PAW 势。 +对于 ZPL 和超细张量的计算，使用 HSE06 杂化泛函（前人已经证明了这种方法的准确性）。 +在 ZPL 计算中，我们使用 PBE 泛函。 +根据前人的研究，其它材料的计算结果与实验有大约 16 MHz 的偏差。 +然而，结果非常灵敏地依赖于缺陷的具体位置，因此我们认为这种偏差是可以接受的。 +为了使得精度足够高，我们使用 1532 原子的模型，k 点只取在 gamma 点。 +在结构弛豫过程中，也使用 HSE06 泛函，但平面波只截取到 390 eV，并且使用力的收敛标准为 0.01 eV/A。 +超胞在 c 方向上的尺寸大约 30 Å + +# 第五段 + +高精度 EPR 实验是使用 Bruker X-band EPR spectrometer 来进行的。 +高纯半绝缘的大尺寸样品通过室温下 2 MeV 8e18 cm^-2 的离子注入来制备，并在 400 ℃ 下退火以去除间隙杂质的影响。 +EPR 实验在室温的暗室中进行。 + +# 第六段 + +我们对模型二做了高精度的计算。根据前人的结果，我们将 Si 和 C 空位放在不同的原子层。 +在模拟中，我们观测到了两者之间的耦合，得到了与单个缺陷明显不同的电子结构。 +在紧束缚图像中，单独的两者都各自有两个非简并能级 a_1 和一个二重简并能级 e。 +对于 Si 空位，一个 a1 和 e 在禁带中，e 的能量更高。