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Low temperature spectroscopy of vanadium defects in silicon carbide
Philipp Koller
Art der Arbeit
Masterarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Physik
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Masterstudium Physik
Betreuer*in
Markus Arndt
Mitbetreuer*in
Michael Trupke
DOI
10.25365/thesis.71476
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-29759.35465.816442-3
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Vanadiumdefekte in Siliziumkarbid werden aufgrund ihrer hellen optischen Übergänge im Telekom O-Band als vielversprechende Qubitkandidaten für Anwendungen in der Quantenkommunikation gehandelt. Diese Masterarbeit ist ein Teil der Bestrebungen, diese Annahmen zu überprüfen und tiefere Einblicke in die Spineigenschaften dieser Defekte zu gewähren. Durch optische Spektroskopie an Defektensembles bei sehr niedrigen Temperaturen konnte gezeigt werden, dass es möglich ist, den Elektronenspin optisch zu polarisieren, wobei Kontraste von über 90% erreicht wurden. Bei 100 mK wurde eine T1-Relaxationszeit des Elektronenspins von knapp einer halben Minute beobachtet. Vielversprechend für quantentechnologische Anwendungen ist ebenfalls, dass bei Temperaturen rund um ein Kelvin Relaxationszeiten im Sekundenbereich gemessen wurden. Darüber hinaus ist es gelungen, mithilfe von Zwei-Laser-Spektroskopie die komplexe Hyperfeinstruktur der Defekte sichtbar zu machen.
Abstract
(Englisch)
Vanadium in silicon carbide has been proposed as a platform for quantum communications due to its bright emission in the telecom O-band. However, several of the key properties for the application of this spin center as a qubit or quantum memory have not yet been characterized. In this thesis, the spin polarization, spin-lattice relaxation, and hyperfine structure of the vanadium center are examined using laser spectroscopy at cryogenic temperatures. It is demonstrated that optical polarization of the electron spin is possible, achieving contrasts in excess of 90%. At 100 mK, spin lattice relaxation times of over 20 seconds are observed, showing great promise for quantum memory applications. Further, a two-laser spectroscopy experiment is presented which reveals the defect’s rich hyperfine structure.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Deutsch)
Quanten Festkörper Spin Defekt T1 Qubit Vanadium Siliziumkarbid O-Band Spektroskopie
Schlagwörter
(Englisch)
quantum solid state spin defect T1 qubit vanadium silicon carbide O-band spectroscopy
Autor*innen
Philipp Koller
Haupttitel (Englisch)
Low temperature spectroscopy of vanadium defects in silicon carbide
Paralleltitel (Deutsch)
Tieftemperaturspektroskopie von Vanadiumdefekten in Siliziumkarbid
Publikationsjahr
2022
Umfangsangabe
iii, 71 Seiten : Illustrationen
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Markus Arndt
AC Nummer
AC16562775
Utheses ID
62741
Studienkennzahl
UA | 066 | 876 | |