Generation of arbitrary polarized single-photons by injection of spin electric current to a silicon carbide MOS device

通过向碳化硅 MOS 器件注入自旋电流生成任意偏振单光子

• 批准号: 22H01517
• 负责人: 土方 泰斗
• 金额: $ 11.4万
• 依托单位: Saitama University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H01517/
• 关键词: 炭化ケイ素(SiC); 単一光子源; スピン電流; 偏光; MOS界面; 単一光子源(SPS); スピン電流注入; 円偏光; 炭化ケイ素

SiC基板の熱酸化によってMOS界面に表面単一光子源(SPS)を形成し，酸化温度などの酸化条件を最適化する．なお，SPSの評価にはフォトルミネッセンス(PL)測定に加え，光子相関測定における単一光子純度および生成レートを指標に用いた．また，既存の共焦点蛍光顕微鏡(CFM)に偏光解析システムを導入し，各表面SPSの偏光特性データを取得していく．以上の計画を踏まえ実験を行った結果，通常の六方晶表面に表面SPSを形成した場合，面に平行な偏光方向を有する直線偏光の発光が観測され，その偏光角は基板の結合軸と平行であった．また，多数の表面SPSの偏光特性を調査したところ，互いに120°異なる基板３回対称構造に起因した３種類の偏光角を持つSPSがそれぞれ1/3の出現率で観測された．このことは，表面SPSが最表面原子のバックボンドに形成される複合欠陥であり，表面ボンドよりもバックボンドに形成され易いことを示唆している．実験的に同定された表面SPSに対して，詳細な物性値を第１原理計算により求め，SiC/酸化膜界面と表面SPSのモデル化を実施した．その結果，酸素ポテンシャルエネルギーが小さくなるほどSi置換酸素(O_Si)ができ易く，逆にそれが大きくなるほどO_Cができ易くなる事がわかった．また，発光準位の計算結果より，この二つの点欠陥が最もエネルギー的に安定した構造であり，表面SPSの構造として有力候補であることが示唆された．SiC MOS界面へのスピン注入を目指し，Niを磁化膜として採用し，既にSiC低抵抗n型オーミック接合で実績のあるNi/SiC接合を形成した．このような電極構造を有したデバイスを作製し，スピンバルブ測定を行い，スピン偏極電流を評価した．その結果，期待通りのスピン電流注入に伴うデバイス内部の電界は現れなかった．

Thermal acidification of the SiC substrate involves the formation of the MOS interface and the surface single photon source (SPS), and the acidification temperature and acidification conditions are optimized.なお, SPS's evaluation of にはフォトルミネッセンス (PL) measurement に加え, Photon correlation measurement, single photon purity, and photon purity generation index. Therefore, the existing confocal light micromirror (CFM) and the polarization analysis system were introduced, and the polarization characteristics of the SPS on each surface were obtained. As a result of the above plan, usually the hexagonal crystal surface and the SPS surface are formed, and the surface is flat. The horizontal polarization direction is the same as the linear polarization, the light is measured, and the polarization angle is the bonding axis of the substrate, and the parallel axis is parallel.また、Investigation of polarization characteristics of most surface SPSしたところ、mutual 120°different substrate ３対It is said that the origin of the structure is the polarization angle of the 3 types of SPS, the occurrence rate of 1/3 is measured, and the polarization angle is measured.このことは, surface SPS が the most surface atoms のバックボンドに formed される compound deficiencyであり, surface ボンドよりもバックボンドに form されeasy いことをshows している.実験's に同定されたsurface SPSに対して, detailed なphysical property value を1st principle calculation により め, SiC/acidified film interface とsurface SPS のモデル化を実した. As a result, the acid element ポテンシャルエネルギーが小さくなるほどSi replaces the acid element (O_S i) ができ易く, inverse にそれが大きくなるほどO_C ができeasy くなる事がわかった． The calculated result of the light level is the most stable one.したstructure であり, the surface SPS のstructure として is a strong candidate であることがshows instigation された． The SiC MOS interface is implanted and the Ni magnetized film is used, and the SiC low-resistance n-type silicone joint is formed and the Ni/SiC joint is formed.このようなelectrode structure has したデバイスを production し, スピンバルブmeasurement を line い, スピン bias current を evaluation 価した. As a result, we are looking forward to the current injection of the current into the electric field inside the うデバイス.