Spin-active color centers in silicon carbide for telecom-compatible quantum technologies

Het onderzoek beschreven in dit proefschrift is erop gericht kleurencentrumdefecten in siliciumcarbide met interessante eigenschappen te identificeren en karakteriseren. Deze experimenten waren volledig optisch, waarbij we lasers gebruikten met instelbare golflengtes. Mogelijke toepassingen voor deze defectsystem bestaan in bijvoorbeeld kwantumcommunicatie op lange afstand en (bio) sensors. We ontdekten dat ensembles van molybdeen vervuilingsatomen in SiC de geschikte elektronische en magnetische eigenschappen voor dergelijke qubit toepassingen hebben. Daarbij hebben we spinrelaxatietijden van langer dan secondes gemeten op lage temperaturen. We onderzochten ook het optreden van electromagnetically induced transparency (EIT) in divacancy defect ensembles. Dit kwantumfysische fenomeen zou het mogelijk maken om enkele fotonen op te slaan in een materiaal. In vaste stoffen treedt echter vaak een spreiding op van de waarden van bepaalde materiaaleigenschappen. Deze inhomogeniteiten verhinderen normaal gesproken het tot stand komen van EIT. Wij bestudeerden juist hoe dit probleem succesvol uit de weg te gaan is. Verder hebben we onder de loep genomen of SiC in te zetten is als platform voor geïntegreerde optische toepassingen die gemakkelijk te combineren zijn met de bestaande halfgeleiderarchitectuur. Om dit te bereiken hebben we een nieuwe structuur gemaakt van een kristallijne golfgeleider van siliciumcarbide. Hierbij maakten we gebruik van lagen met verschillende elektronische dotering om zichtbaar en infrarood licht in te sluiten in het materiaal.