Color Centers Enabled by Direct Femto-Second Laser Writing in Wide Bandgap Semiconductors.
Color Centers Enabled by Direct Femto-Second Laser Writing in Wide Bandgap Semiconductors.
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DOI：
10.3390/nano11010072
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发表时间：
2020-12-31
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Juodkazis S
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Castelletto S;Maksimovic J;Katkus T;Ohshima T;Johnson BC;Juodkazis S
碳化硅中的色心与量子技术的应用相关，因为它们可以产生单光子源，或者可以用作自旋量子比特和量子传感应用。在这里，我们应用飞秒激光在碳化硅和氮化镓中写入，产生与空位相关的色心，产生从可见光到红外的光致发光。使用波长为515 nm的230ps脉冲激光，在碳化硅中产生了大量的硅空位缺陷阵列，在500 nm的共焦衍射限内具有很高的局域性，并且材料损伤最小。形成的色心数目与激光加工能量呈幂函数关系，表明色心是由光致电离产生的。这项工作突出了激光在用于量子应用的相关材料中制造色心阵列的简单性和灵活性。
Color centers in silicon carbide are relevant for applications in quantum technologies as they can produce single photon sources or can be used as spin qubits and in quantum sensing applications. Here, we have applied femtosecond laser writing in silicon carbide and gallium nitride to generate vacancy-related color centers, giving rise to photoluminescence from the visible to the infrared. Using a 515 nm wavelength 230 fs pulsed laser, we produce large arrays of silicon vacancy defects in silicon carbide with a high localization within the confocal diffraction limit of 500 nm and with minimal material damage. The number of color centers formed exhibited power-law scaling with the laser fabrication energy indicating that the color centers are created by photoinduced ionization. This work highlights the simplicity and flexibility of laser fabrication of color center arrays in relevant materials for quantum applications.
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