金刚石中硅空位的快速光电电荷态转换

抽象的

金刚石中的IV族空位色心是极具潜力的自旋-光子界面，在光子量子技术领域具有巨大的应用前景。为了实现多量子比特器件的规模化应用，迫切需要可靠的方法来控制和稳定其电荷态。本文结合发光光谱和光电流光谱技术，对硅空位（SiV）系综的电荷态进行了操控。通过巧妙地选择施加于面内表面电极的局域势和激光激发波长，我们实现了光活性SiV⁻和暗态SiV²⁻之间电荷态的可控转换，转换速率高达兆赫兹级，对比度超过90%。我们观察到空穴俘获下SiV⁻的强光致发光，测量出暗态SiV²⁻到亮态SiV⁻的本征转换时间为36.4(67) ms，并展示了如何通过光泵浦将其强度提高10⁵倍。此外，我们还获得了此前未知的、对光电导有贡献的缺陷信息，表明存在替代氮和双空位。.