Вышедшие номера
Home » Физика твердого тела » Год 2016, выпуск 12 » Статья стр. 2319
<<<>>>
Электронная структура и пространственное распределение спиновой плотности мелких доноров азота в кристаллической решетке SiC
DOI: 10.21883/ftt.2016.12.43849.208
Министерство образования и науки Российской Федераци, федеральные целевые программы, 14.604.21.0083 (RFMEFI60414X0083)
Музафарова М.В. 1, Ильин И.В. 1, Анисимов А.Н. 1, Мохов Е.Н. 1, Солтамов В.А. 1, Баранов П.Г. 1
1Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН, Санкт-Петербург, Россия
Email: pavel.baranov@mail.ioffe.ru
Поступила в редакцию: 24 мая 2016 г.
Выставление онлайн: 19 ноября 2016 г.
PDF версия
Открытие уникальных магнитооптических свойств спиновых центров в карбиде кремния, дающих возможность управлять спинами малых массивов центров атомарных размеров вплоть до одиночных центров при комнатных температурах, с использованием техники оптического детектирования магнитного резонанса, поставило ряд проблем, среди которых одной из основных является создание условий, при которых минимизируются эффекты спиновой релаксации. Как показали исследования свойств спиновых азотно-вакансионных центров в алмазе, основной вклад в спиновую релаксацию вносит взаимодействие с донорами азота, являющихся основной примесью в алмазе. В карбиде кремния существует подобная проблема, поскольку основной фоновой примесью также являются доноры азота. Задачей настоящей работы является исследование пространственного распределения спиновой плотности доноров азота в двух основных политипах карбида кремния 4H-SiC и 6H-SiC, с целью использования этой информации для минимизации взаимодействия доноров азота со спиновыми центрами в карбиде кремния. Проанализированы результаты исследований методами магнитного резонанса и установлено распределение спиновой плотности на ближайших координационных сферах донора азота, занимающего положение углерода в карбиде кремния. Делается вывод, что спиновые центры в политипе 4H-SiC, включающие вакансию кремния, могут быть более устойчивы к взаимодействиям с неспаренными донорными электронами, поскольку в этом случае электроны не локализуются на ближайшей к спиновому центру координационной сфере. Работа была поддержана Министерством образования и науки РФ соглашение N 14.604.21.0083 (RFMEFI60414X0083).
  1. A. Gruber, A. Drabenstedt, C. Tietz, L. Fleury, J. Wrachtrup, C. von Borczyskowski. Science 276, 2012 (1997)
  2. F. Jelezko, I. Popa, A. Gruber, C. Tietz, J. Wrachtrup, A. Nizovtsev, S. Kilin. Appl. Phys. Lett. 81, 2160 (2002)
  3. F. Jelezko, T. Gaebel, I. Popa, A. Gruber, J. Wrachtrup. Phys. Rev. Lett. 92, 076401 (2004)
  4. F. Jelezko, J. Wrachtrup. Phys. Status Solidi A 203, 3207 (2006)
  5. D.D. Awschalom, R. Epstein, R. Hanson. Sci. Am. 84-91 (2007)
  6. D. Di Vincenzo. Nature Mater. 9, 468 (2010)
  7. P.G. Baranov, I.V. Il'in, E.N. Mokhov, M.V. Muzafarova, S.B. Orlinskii, J. Schmidt. JETP Lett. 82, 441 (2005)
  8. P.G. Baranov, A.P. Bundakova, I.V. Borovykh, S.B. Orlinskii, R. Zondervan, J. Schmidt. JETP Lett. 86, 202 (2007)
  9. J.R. Weber, W.F. Koehl, J.B. Varley, A. Janotti, B.B. Buckley, C.G. Van de Walle, D.D. Awschalom. Proc. Nat. Acad. Sci. USA 107, 8513 (2010)
  10. P.G. Baranov, A.P. Bundakova, A.A. Soltamova, S.B. Orlinskii, I.V. Borovykh, R. Zondervan, R. Verberk, J. Schmidt. Phys. Rev. B 83, 125203 (2011)
  11. A.G. Smart, Phys. Today 65, 10 (2012)
  12. W.F. Koehl, B.B. Buckley, F.J. Heremans, G. Calusine, D.D. Awschalom. Nature 479, 84 (2011)
  13. V.A. Soltamov, A.A. Soltamova, P.G. Baranov, I.I. Proskuryakov. Phys. Rev. Lett. 108, 226402 (2012)
  14. D. Riedel, F. Fuchs, H. Kraus, S. Vath, A. Sperlich, V. Dyakonov, A.A. Soltamova, P.G. Baranov, V.A. Ilyin, G.V. Astakhov. Phys. Rev. Lett. 109, 226402 (2012)
  15. F. Fuchs, V.A. Soltamov, S. Vath, P.G. Baranov, E.N. Mokhov, G.V. Astakhov, V. Dyakonov. Sci. Rep. 3, 1637 (2013)
  16. S. Castelletto, B. C. Johnson, A. Boretti. Adv. Opt. Mater. 1, 609 (2013)
  17. A.L. Falk, B.B. Buckley, G. Calusine, W.F. Koehl, V.V. Dobrovitski, A. Politi, C.A. Zorman, P.X.L. Feng, D.D. Awschalom. Nature Commun. 4, 1819 (2013)
  18. T.C. Hain, F. Fuchs, V.A. Soltamov, P.G. Baranov, G.V. Astakhov, T. Hertel, V. Dyakonov. J. Appl. Phys. 115, 133508 (2014)
  19. A. Muzha, F. Fuchs, N.V. Tarakina, D. Simin, M. Trupke, V.A. Soltamov, E.N. Mokhov, P.G. Baranov, V. Dyakonov, A. Krueger, G.V. Astakhov. Appl. Phys. Lett. 105, 243112 (2014)
  20. H. Kraus, V.A. Soltamov, D. Riedel, S. Vath, F. Fuchs, A. Sperlich, P.G. Baranov, V. Dyakonov, G.V. Astakhov. Nature Phys. 10, 157 (2014)
  21. P.V. Klimov, A.L. Falk, B.B. Buckley, D.D. Awschalom. Phys. Rev. Lett. 112, 087601 (2014)
  22. A.L. Falk, P.V. Klimov, B.B. Buckley, V. Ivady, I.A. Abrikosov, G. Calusine, W.F. Koehl, A. Gali, D.D. Awschalom. Phys. Rev. Lett. 112, 187601 (2014)
  23. H. Kraus, V.A. Soltamov, F. Fuchs, D. Simin, A. Sperlich, P.G. Baranov, G.V. Astakhov, V. Dyakonov. Sci. Rep. 4, 5303 (2014)
  24. V.A. Soltamov, B.V. Yavkin, D.O. Tolmachev, R.A. Babunts, A.G. Badalyan, V.Yu. Davydov, E.N. Mokhov, I.I. Proskuryakov, S.B. Orlinskii, P.G. Baranov. Phys. Rev. Lett. 115, 247602 (2015)
  25. A.L. Falk, P.V. Klimov, V. Ivady, K. Szasz, D.J. Christle, W.F. Koehl, A. Gali, D.D. Awschalom. Phys. Rev. Lett. 114, 247603 (2015)
  26. S.G. Carter, O.O. Soykal, P. Dev, S.E. Economou, E.R. Glaser. Phys. Rev. B 92, 161202 (2015)
  27. D. Simin, F. Fuchs, H. Kraus, A. Sperlich, P.G. Baranov, G.V. Astakhov, V. Dyakonov. Phys. Rev. Appl. 4, 014009 (2015)
  28. S.-Yu. Lee, M. Niethammer, J. Wrachtrup. Phys. Rev. B 92, 115201 (2015)
  29. D.J. Christle, A.L. Falk, P. Andrich, P.V. Klimov, J. Hassan, N.T. Son, E. Janzen, T. Ohshima, D.D. Awschalom. Nature Mater. 14, 160 (2015)
  30. M. Widmann, S.-Yu. Lee, T. Rendler, N.T. Son, H. Fedder, S. Paik, Li-Ping Yang, N. Zhao, S. Yang, I. Booker, A. Denisenko, M. Jamali, S. Ali Momenzadeh, I. Gerhardt, T. Ohshima, A. Gali, E. Janzen, J. Wrachtrup. Nature Mater. 14, 164 (2015)
  31. В.С. Вайнер, В.А. Ильин. ФТТ 23, 3659 (1981)
  32. G. Feher. Phys. Rev. 114, 1219 (1959)
  33. R.C. Fletcher, W.A. Yager, G.L. Pearson, F.R. Merritt. Phys. Rev. 95, 844 (1954)
  34. J.L. Ivey R.L. Mieher. Phys. Rev. B 11, 849 (1975)
  35. A.V. Duijn-Arnold, J. Mol, R. Verberk, J. Schmidt, E.N. Mokhov, P.G. Baranov. Phys. Rev. B 60, 15829 (1999)
  36. W.J. Choyke, L. Patrick. Phys. Rev. 127, 1868-1877 (1962); W.J. Choyke, D.R. Hamilton, L. Patrick. Phys. Rev. 133, A1163 (1964)
  37. P.J. Colwell, M.V. Klein. Phys. Rev. B 6, 498 (1972)
  38. H.H. Woodbury, G.W. Ludwig. Phys. Rev. 124, 1083 (1961); G.W. Ludwig, H.H. Woodbury. Solid State Phys. 13, 223 (1962)
  39. G.E.G. Hardeman, G.B. Gerritsen. Phys. Rev. Lett. 20, 623 (1966)
  40. L. Patrick. Phys. Rev. B 5, 2198 (1972); L. Patrick. Phys. Rev. 138, A1477 (1965)
  41. E.N. Kalabukhova, N.N. Kabdin, S.N. Lukin. Sov. Phys. Solid State 29, 8 (1987)
  42. S. Greulich-Weber, M. Feege, J.-M. Spaeth, E.N. Kalabukhova, S.N. Lukin, E.N. Mokhov. Solid State Commun. 93, 393 (1995)
  43. S. Greulich-Weber. Phys. Status Solidi A 162, 95 (1997)
  44. W. Kohn, J.M. Luttinger. Phys. Rev. 97, 1721 (1955)
  45. W. Kohn. In: Solid State Phys. / Ed. by F. Seitz D. Turnbull. Academic Press Inc., N. Y. (1957). V. 5. 257-320
  46. A.V. Duijn-Arnold, R. Zondervan, J. Schmidt, P.G. Baranov, E.N. Mokhov. Phys. Rev. B 64, 085206 (2001)
  47. K. Szasz, X.T. Trinh, N.T. Son, E. Janzen, A. Gali. J. Appl. Phys. 115, 073705 (2014)
  48. N.T. Son, E. Janzen, J. Isoya, S. Yamasaki. Phys. Rev. B 70, 193207 (2004)
  49. D.V. Savchenko, E.N. Kalabukhova, V.S. Kiselev, J. Hoentsch, A. Poppl. Phys. Status Solidi B 246, 1908 (2009)
  50. D.V. Savchenko, E.N. Kalabukhova, A. Poppl, B.D. Shanina. Phys. Status Solidi B 249, 2167 (2012)
  51. P.G. Baranov, B.Ya. Ber, O.N. Godisov, I.V. Il'in, A.N. Ionov, E.N. Mokhov, M.V. Muzafarova, A.K. Kaliteevskii, M.A. Kaliteevskii, P.S. Kop'ev. Phys. Solid State 47, 2219 (2005); ФТТ 47, 12, 2127 (2005)
  52. N.T. Son, J. Isoya, T. Umeda, I.G. Ivanov, A. Henry, T. Ohshima, E. Janzen. Appl. Magn. Res. 39, 49 (2010)
  53. J.-M. Spaeth, J.R. Niklas, R.H. Bartram. Structural Analysis of Point Defect in Solids. Springer Ser. Solid State Sci. 43. Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, N. Y. (1992)
  54. E.N. Kalabukhova, S.N. Lukin, W.C. Mitchel. Mater. Sci. Forum 433-436, 499 (2003)
  55. N.T. Son, J. Isoya, S. Yamasaki, E. Janzen. In: Book of Abstracts of the 5th Eur. Conf. Silicon Carbide Rel. Mater., Bolonga, Italy (2004). (CNR-IMM, Area Della Ricerca, Bologna, 2004)
  56. J.R. Morton, K.F. Preston. J. Magn. Res. 30, 377 (1978)
  57. W.V. Smith, P.P. Sorokin, I.L. Gelles, G.J. Lasher. Phys. Rev. 115, 1546 (1959)
  58. K.L. Brower. Phys. Rev. Lett. 44, 1627 (1980)
  59. K. Murakami, H. Kuribayashi, K. Masuda. Phys. Rev. B 38, 1589 (1988)
  60. R.P. Messmer, G.D. Watkins. Phys. Rev. B 7, 2568 (1973)
  61. G.G. DeLeo, W.B. Fowler, G.D. Watkins. Phys. Rev. B 29, 3193 (1984)
  62. S.T. Pantelides, W.A. Harrison, F. Yndurain. Phys. Rev. B 34, 6038 (1986)
  63. F.G. Anderson. Phys. Rev. B 39, 5392 (1989).

Подсчитывается количество просмотров абстрактов ("html" на диаграммах) и полных версий статей ("pdf"). Просмотры с одинаковых IP-адресов засчитываются, если происходят с интервалом не менее 2-х часов.

Дата начала обработки статистических данных - 27 января 2016 г.

Учредители

Издатель

© 2024 Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук
Powered by webapplicationthemes.com - High quality HTML Theme