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重いIV族元素を用いたダイヤモンド量子光源の光学特性を解明

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October, 11, 2021, 東京--東京工業大学 工学院 電気電子系の岩﨑孝之准教授と波多野睦子教授、物質・材料研究機構 国際ナノアーキテクトニクス研究拠点の谷口尚拠点長、産業技術総合研究所 機能材料コンピュテーショナルデザイン研究センターの宮本良之上級主任研究員らの共同研究グループは、固体量子光源として機能する、ダイヤモンド中の鉛-空孔(PbV)中心の高品質形成に成功し、その光学特性を世界で初めて明らかにした。

研究では、Pbイオンを注入したダイヤモンド基板を2,000℃以上で加熱処理をすることで、高品質なPbV中心を形成した。その光学特性評価により、PbV中心のゼロフォノン線の発光波長が550 nmおよび554 nmであることを明らかにした。こうしたことから、重いIV族元素であるPbを用いることでフォノンの影響を受けづらくなるため、IV族元素を用いた従来のダイヤモンド量子光源に比べて、高い温度で長いスピンコヒーレンス時間が期待できることが示された。

今後は、さらなる高品質化や、理想的な発光線幅の計測、長いスピンコヒーレンス時間の実証を通して、量子ネットワークへの応用が期待できる。

研究成果は、アメリカ化学会の「ACS Photonics」に掲載された。
(詳細は、https://www.titech.ac.jp)