El nitruro de boro hexagonal (hBN) podría potencialmente reemplazar al diamante en la detección cuántica

Muévase sobre el diamante.

Debido a sus centros coherentes de nitrógeno vacante, su giro controlado, su sensibilidad a los campos magnéticos y su capacidad para utilizarse a temperatura ambiente, el diamante ha sido durante mucho tiempo el material preferido para la detección cuántica. No ha habido mucho interés en investigar sustitutos del diamante porque un material tan adecuado es sencillo de fabricar y escalar. Sin embargo, el diamante no es ideal para explorar sensores cuánticos y procesar información. Cuando los diamantes se vuelven demasiado pequeños, el defecto súper estable por el que son famosos comienza a desmoronarse. Hay un límite en el que un diamante se vuelve inútil.

El nitruro de boro hexagonal (hBN) ha ganado interés recientemente como defectos de espín para el procesamiento de información cuántica y la detección cuántica mediante un material en capas. Sin embargo, la vacante de boro puede existir en varios estados de carga en la red hBN, pero solo el estado −1 tiene fotoluminiscencia dependiente del espín y actúa como una interfaz espín-fotón.

Hasta ahora, la detección y la investigación de los otros estados acusados ​​han resultado difíciles. Esto era motivo de preocupación ya que el estado de carga es inestable y puede oscilar entre los estados -1 y 0, característico de los entornos para sensores y dispositivos cuánticos.

En un nuevo estudio, científicos de TMOS, el Centro de Excelencia ARC para Sistemas Metaópticos Transformativos, han desarrollado un método para estabilizar el estado -1 y un nuevo enfoque experimental para estudiar los estados de carga de defectos en la excitación óptica de la carcasa y la excitación electrónica concurrente. irradiación del haz.

Su estudio ha demostrado que el hBN podría sustituir al diamante como material preferencial para la detección cuántica y el procesamiento de información. Los científicos pudieron estabilizar los defectos atómicos que sustentan estas aplicaciones, lo que dio como resultado capas de hBN 2D que podrían integrarse en dispositivos donde los diamantes no pueden estar.

Los científicos han caracterizado este material y han encontrado varias características inusuales y fascinantes, pero la investigación sobre el hBN está todavía en sus primeras etapas.

El coautor principal Dominic Scognamiglio dice: "No existen otras publicaciones sobre el cambio de estado de carga, la manipulación o la estabilidad de las vacantes de boro, por lo que estamos dando el primer paso para llenar este vacío en la literatura y comprender mejor este material".

El investigador jefe Milos Toth dice: "La siguiente fase de esta investigación se centrará en mediciones de sondas de bomba que nos permitirán optimizar los defectos en hBN para aplicaciones en detección y fotónica cuántica integrada".

Los científicos desarrollaron una nueva configuración experimental que combinaba un microscopio fotoluminiscente confocal con un microscopio electrónico de barrido (SEM) para analizar los defectos de vacantes de boro en hBN. Como resultado, pudieron medir el defecto y controlar los estados de carga de los defectos de vacancia de boro utilizando un haz de electrones y microcircuitos eléctricos.

El coautor principal Angus Gale dice: “El enfoque es novedoso. Nos permite enfocar el láser en defectos de imágenes individuales en hBN mientras se manipulan mediante circuitos electrónicos y un haz de electrones. Esta modificación del microscopio es única; Fue increíblemente útil y simplificó significativamente nuestro flujo de trabajo”.

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