Electron Spin-Relaxation Times of Phosphorus Donors in Silicon
天然掺磷硅（Si：P）和同位素纯化的28 Si：P中施主电子自旋的脉冲电子顺磁共振测量显示出强烈的温度依赖性纵向弛豫时间T1，这是由于Orbach过程，Δ E = 126 K。在28 Si：P中，2脉冲回波衰减是指数的，横向弛豫（退相干）时间T2由高于~12 K的Orbach过程控制，并在较低温度下由瞬时扩散控制。不同脉冲转角的自旋回波实验表明，在7 K时，28 Si：P中孤立自旋的本征T2约为60 ms.
2003-03-01 cond-mat.mtrl-sci
Nuclear Spin Dynamics of Ionized Phosphorus Donors in Silicon
我们展示了在天然硅中的电离磷供体的核自旋的相干控制和电读出。通过将脉冲照明与相干电子自旋操纵相结合，我们选择性地根据其核自旋状态来选择性地掺杂施主，利用通过Si/SiO2界面处的自旋对的自旋依赖的复合过程。电离施主的核自旋相干时间为18 ms，比中性施主状态长两个数量级，使电离施主成为量子存储器的潜在资源。所提出的实验技术允许电离供体核自旋的光谱，增加电检测的电子核双共振的灵敏度超过两个数量级，并提供实验访问的平行电子自旋对的寿命。
2012-01-16 cond-mat.mtrl-sci
ENDOR study of nitrogen hyperfine and quadrupole tensors in vanadyl porphyrins of heavy crude oil
本文报道了天然原油中钒卟啉的顺磁性钒配合物VO ~（2+）的未配对电子与氮原子核~（14）N相互作用产生的脉冲电子-核双共振（ENDOR）谱。我们提供了详细的实验和理论表征的氮超精细和四极张量。
2017-01-28 astro-ph.EP cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Line Broadening and Decoherence of Electron Spins in Phosphorus-Doped Silicon Due to Environmental 29^Si Nuclear Spins
利用脉冲电子自旋共振技术，在8K下测量了掺磷硅单晶（f = 0.19% ≤ 99.2%）中29^Si同位素的浓度，系统地研究了环境29^Si核自旋对施主电子自旋的影响.作为f的函数的线宽示出了与理论分析的良好协议。我们还报道了施主电子自旋的相位记忆时间T_M依赖于f和相对于外磁场的晶轴。
2005-12-16 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
High-Field EPR/ENDOR of N/Be Centers for Defect Engineering in 6H-SiC
Institute of Physics, Kazan Federal University（喀山联邦大学物理研究所）；Ioffe Institute（约费研究所）；Higher School of Cybertechnology, Mathematics and Statistics, Plekhanov Russian University of Economics（普列汉诺夫俄罗斯经济大学网络技术与数学统计高等学院）
本研究通过高场EPR/ENDOR表征6H-SiC中氮/铍中心，明确其自旋特性与电子核相互作用，证实双杂质掺杂可保持晶格结构，为SiC缺陷工程及量子技术应用提供依据。
2026-07-31 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Lock-in detection for pulsed electrically detected magnetic resonance
我们表明，在脉冲电检测磁共振（pEDMR）信号调制结合锁定检测方案可以减少一个数量级的低频噪声水平，此外还消除了微波诱导的非共振背景。这是示范性地证明了在磷掺杂硅的自旋回波测量。信号的调制通过循环pEDMR中用于读出自旋状态的投影脉冲的相位来实现。
2011-11-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Time Constants of Spin-Dependent Recombination Processes
本文利用脉冲电探测磁共振技术系统地研究了半导体中自旋相关复合过程的时间常数。时间编程的光激发和脉冲自旋操纵的组合允许我们直接测量电子的复合时间常数通过本地化的自旋对和自旋对形成的时间常数作为光激发强度的函数。利用电子核双共振，我们证明了自旋对形成的时间常数是由电子俘获过程决定的。基于这些时间常数，我们设计了一组速率方程，计算了谐振微波脉冲后的电流瞬态，并将结果与实验数据进行了比较。最后，我们批判性地讨论了不同的boxcar积分时间间隔通常用于分析脉冲EDMR实验上的时间常数的测定的影响。实验是在掺磷硅上进行的，其中通过由磷施主和Si/SiO2界面悬空键缺陷形成的自旋对来检测EDMR。
2013-07-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electron spin relaxations of phosphorus donors in bulk silicon under large electric field
通过电场调制施主电子波函数对于基于硅中施主自旋的量子计算架构至关重要。对于实际和可扩展的应用，基于施主的量子位必须在任何现实的实验条件下保持足够长的相干时间。在这里，我们提出了脉冲电子自旋共振研究的纵向$(T_1)$和横向$(T_2)$弛豫时间的磷施主在体硅与不同的电场强度，直到近雪崩击穿在约1.2 T的高磁场和约8 K的低温。我们发现，$T_1$弛豫时间显着减少下，由于电流的大电场，和$T_2$的影响，因为$T_1$过程可以占主导地位的退相干。此外，我们表明，硅中的磁阻效应可以被利用作为一种手段，以打击减少的相干时间。虽然量子位相干时间必须比量子门时间长得多，但是当量子位状态初始化依赖于热平衡时，可以发现电加速的$T_1$是有用的。
2020-03-26 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Host isotope mass effects on the hyperfine interaction of group-V donors in silicon
通过对同位素工程Si单晶的脉冲电子核双共振（ENDOR）谱研究，揭示了硅中V族施主的超精细相互作用受宿主同位素质量的影响.每个超精细分裂的P-31，As-75，Sb-121，Sb-123和Bi-209 ENDOR线进一步分裂成多个分量，其相对强度精确地匹配由于三种稳定同位素Si-28，Si-29和Si-30的随机占据而导致的四个最近邻位点中九种可能的平均Si质量的统计似然性。用P-31供体的进一步研究表明，分辨的ENDOR分量随体平均Si质量线性偏移。
2014-07-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
ESR measurements of phosphorus dimers in isotopically enriched 28Si silicon
硅中的掺杂剂已经使用光学和电子自旋共振（ESR）光谱学研究了几十年。最近，在同位素富集的28 Si中的掺杂剂的光谱中已经观察到新的特征，因为在这种材料中减少的不均匀线宽提高了光谱分辨率。考虑到这一点，我们测量ESR交换耦合磷二聚体在28 Si和报告两个结果。首先，一个新的精细结构中观察到的ESR谱所产生的状态混合的超精细耦合到31 P核，这是增强时的交换能量是可比的塞曼能量。这种精细结构使我们能够在光谱上解决两个单独的二聚体子系综，第一个与交换（J）耦合范围从2到7 GHz，第二个与J范围从6到60 GHz。接下来，使用0.35T下的脉冲ESR测量两种二聚体子系综的平均自旋弛豫时间T1和T2。T1和T2的二聚体的三重态之间的过渡被发现是相同的孤立的磷施主在28 Si的弛豫时间，与T2 = 4 ms在1.7 K的光谱扩散限制由于偶极相互作用与相邻的施主电子自旋。这一结果与理论预测一致，表明2 - 60 GHz的交换耦合在10 ms的时间尺度下不会限制体硅中的二聚体T1和T2。
2015-06-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Decoherence mechanisms of 209Bi donor electron spins in isotopically pure 28Si
铋（209 Bi）是硅中最深的V族施主，并且具有最极端的特性，例如9/2核自旋和1.5GHz超精细耦合。与更常见的磷供体相比，这些导致Si：Bi供体电子自旋量子位的几个潜在优势。先前对Si：Bi的研究已经使用天然硅进行，其中线宽和电子自旋相干时间受到29 Si杂质的存在的限制。用电子自旋共振（ESR）和电子核双共振（ENDOR）方法研究了同位素纯28 Si中209 Bi的结构。ESR和ENDOR线宽，跃迁概率和相干时间的理解方面的自旋哈密顿参数显示依赖于场和MI的209 Bi核自旋。我们探索各种退相干机制适用于施主电子自旋，测量相干时间高达700 ms，在1.7 K在X波段，可比28 Si：P的相干时间，我们测量密切遵循计算的场灵敏度的过渡频率，提供了一个强大的动机，探索“时钟”的过渡，相干寿命可以进一步提高。
2012-09-13 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Initializing, manipulating and storing quantum information with bismuth dopants in silicon
利用自旋进行量子数据存储和处理的先决条件是长的自旋相干时间。硅（Si：P）中的磷掺杂剂已被青睐作为这种自旋的主体，因为测量的电子自旋相干时间（T2）比固态中的任何其他电子自旋都长：在7 K下为14 ms。较重的杂质如硅中的铋（Si：Bi）可以与Si：P结合使用，用于需要两个单独可寻址的自旋物质的量子信息提议。然而，是否纳入的溶解度低得多的Bi到Si导致破坏相干的缺陷物种的问题还没有得到解决。在这里，我们表明，涉及Si：Bi的方案确实是可行的，因为电子自旋相干时间T2在10 K超过1 ms。我们极化了Si：Bi电子并超极化了209 Bi的I=9/2核自旋，用脉冲磁共振操纵两者。较大的核自旋意味着Si：Bi掺杂剂提供20维希尔伯特空间，而不是I=1/2 Si：P掺杂剂的四维希尔伯特空间。
2010-04-20 cond-mat.mtrl-sci
Analysis of quantum coherence in bismuth-doped silicon: a system of strongly coupled spin qubits
人们越来越关注铋掺杂硅（Si：Bi）作为使用磷掺杂硅（Si：P）的基于硅的量子信息处理（QIP）的充分研究的提议的替代物。在这里，我们专注于其强烈的超精细耦合的影响。特别是，我们详细分析的制度，最近的脉冲磁共振实验已经证明了潜在的数量级加速在量子门利用电子顺磁共振（EPR）禁止在高场的过渡。我们还提出了计算使用的现象学马尔可夫模型的电子自旋的退相干由于高斯时间磁场扰动的主方程。该模型量化了被识别为$df/dB=0$区域的某些“最佳工作点”的优点，其中$f$是过渡频率，其以频率最小值和最大值的形式出现。我们表明，在这样的区域，由于电子自旋的相互作用，在$z$方向（通常是绝热）的波动磁场的退相被完全删除。
2012-07-04 cond-mat.mtrl-sci physics.atom-ph quant-ph
Isotopic enrichment of silicon by high fluence $^{28}$Si$^-$ ion implantation
硅-28（$^{28}$ Si）的“半导体真空”中的自旋由于其长的相干时间而成为合适的量子位候选者。需要同位素纯化的$^{28}$ Si衬底来限制由来自周围$^{29}$ Si核自旋（I=1/2）的磁扰动引起的退相干路径，所述周围的$^{29}$以4.67%的丰度存在于天然Si（nat Si）中。我们用高注量$^{28}$ Si $^-$离子注入溅射法对自然Si表面层进行了同位素富集。用脉冲电子自旋共振测量了磷（P）施主注入到一个这样的$^{28}$ Si层中，该层具有约3000 ppm的$^{29}$ Si，通过以4 × 10^18 cm^-2的能量密度注入30 keV的$^{28}$ Si $^-$离子产生，证实了施主在退火时的成功激活。哈恩回波信号的单指数衰减指示$^{29}$ Si的耗尽。提取T2 = 285 +/- 14 us的相干时间，其长于在类似掺杂浓度下在天然Si中获得的相干时间，并且可以通过在未来降低P浓度来增加。通过采用45 keV $^{28}$ Si $^-$注入的一对一离子溅射来改善同位素富集。在此能量下，将注量为2.63 x 10^18 cm^-2的$^{28}$ Si $^-$离子注入到天然Si中，形成约100 nm厚的同位素富集表面层;适合为注入近表面区域的施主量子位提供足够体积的$^{28}$ Si。我们观察到$^{29}$ Si的耗尽至250 p…
2020-09-18 cond-mat.mtrl-sci
