A1 Alkuperäisartikkeli tieteellisessä aikakauslehdessä
Strain effects in phosphorus bound exciton transitions in silicon (2023)
Loippo, T., Kanniainen, A., & Muhonen, J. T. (2023). Strain effects in phosphorus bound exciton transitions in silicon. Physical Review Materials, 7(1), Article 016202. https://doi.org/10.1103/PhysRevMaterials.7.016202
JYU-tekijät tai -toimittajat
Julkaisun tiedot
Julkaisun kaikki tekijät tai toimittajat: Loippo, Teemu; Kanniainen, Antti; Muhonen, Juha T.
Lehti tai sarja: Physical Review Materials
ISSN: 2476-0455
eISSN: 2475-9953
Julkaisuvuosi: 2023
Ilmestymispäivä: 31.01.2023
Volyymi: 7
Lehden numero: 1
Artikkelinumero: 016202
Kustantaja: American Physical Society (APS)
Julkaisumaa: Yhdysvallat (USA)
Julkaisun kieli: englanti
DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevMaterials.7.016202
Julkaisun avoin saatavuus: Ei avoin
Julkaisukanavan avoin saatavuus:
Julkaisu on rinnakkaistallennettu (JYX): https://jyx.jyu.fi/handle/123456789/85974
Tiivistelmä
Donor spin states in silicon are a promising candidate for quantum information processing. One possible donor spin readout mechanism is the bound exciton transition that can be excited optically and creates an electrical signal when it decays. This transition has been extensively studied in the bulk, but in order to scale towards localized spin readout, microfabricated structures are needed for detection. As these electrodes will inevitably cause strain in the silicon lattice, it will be crucial to understand how strain affects the exciton transitions. Here we study the phosphorus donor bound exciton transitions in silicon using hybrid electro-optical readout with microfabricated electrodes. We observe a significant zero-field splitting as well as mixing of the hole states due to strain. We can model these effects assuming the known asymmetry of the hole g factors and the Pikus-Bir Hamiltonian describing the strain. In addition, we describe the temperature, laser power, and light polarization dependence of the transitions. Importantly, the hole mixing should not prevent donor electron spin readout, and using our measured parameters and numerical simulations, we anticipate that hybrid spin readout on a silicon-on-insulator platform should be possible, allowing integration into silicon photonics platforms.
YSO-asiasanat: puolijohteet; pii; douppaus (puolijohdetekniikka); fosfori; mikrorakenteet; spin (kvanttimekaniikka); fotoniikka; optoelektroniikka; kvantti-informaatio
Liittyvät organisaatiot
Hankkeet, joissa julkaisu on tehty
- Optomechanical quantum bus for spins in silicon
- Muhonen, Juha
- Euroopan komissio
- Spintilojen optinen lukeminen piissä
- Muhonen, Juha
- Suomen Akatemia
OKM-raportointi: Kyllä
VIRTA-lähetysvuosi: 2023
JUFO-taso: 2