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 toimittajatLoippo, Teemu; Kanniainen, Antti; Muhonen, Juha T.

Lehti tai sarjaPhysical Review Materials

ISSN2476-0455

eISSN2475-9953

Julkaisuvuosi2023

Ilmestymispäivä31.01.2023

Volyymi7

Lehden numero1

Artikkelinumero016202

KustantajaAmerican Physical Society (APS)

JulkaisumaaYhdysvallat (USA)

Julkaisun kielienglanti

DOIhttps://doi.org/10.1103/PhysRevMaterials.7.016202

Julkaisun avoin saatavuusEi 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-asiasanatpuolijohteetpiidouppaus (puolijohdetekniikka)fosforimikrorakenteetspin (kvanttimekaniikka)fotoniikkaoptoelektroniikkakvantti-informaatio


Liittyvät organisaatiot

JYU-yksiköt:


Hankkeet, joissa julkaisu on tehty


OKM-raportointiKyllä

VIRTA-lähetysvuosi2023

JUFO-taso2


Viimeisin päivitys 2024-12-10 klo 15:46