确定性且可扩展的单4H-SiC自旋缺陷与靶心腔耦合

碳化硅(SiC)因其能容纳具有固态光子接口、寿命长且可光学寻址的色心而成为备受关注的量子材料。4H-SiCOI(绝缘体上碳化硅)的CMOS兼容性使其成为集成量子光子器件与电路的理想平台。然而,在该平台上实现单自旋缺陷与高性能光子微腔的确定性集成始终是核心挑战。该研究团队展示了在4H-SiCOI平台上将PL4系综缺陷与单PL6自旋缺陷确定性、可扩展地耦合至单片牛眼微腔的方法。通过调控腔共振,实现了PL4系综缺陷零声子线(ZPL)强度40倍的增强,对应约5.0的珀塞尔因子。对于确定性耦合的单PL6缺陷,观测到饱和光子计数率提升三倍,证实了单光子发射,并通过光学探测磁共振(ODMR)、共振激发和拉比振荡实现了自旋态的相干操控。这些突破为开发可扩展的高性能碳化硅基量子光子电路奠定了可行路径。

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