Single-photon emitting devices have been identified as an important building block for applications in quantum information and quantum communication. They allow us to transduce and collect quantum information over a long distance via photons as so-called flying qubits. In addition, substrates like silicon carbide provide an excellent material platform for electronic devices. In this work, we combine these two features and show that one can drive single photon emitters within a silicon carbide p-i-n-diode. To achieve this, we specifically designed a lateral oriented diode. We find a variety of new color centers emitting non-classical lights in the visible and near-infrared range. One type of emitter can be electrically excited, demonstrating that silicon carbide can act as an ideal platform for electrically controllable single photon sources.
References
1.
H.
Bernien
, L.
Childress
, L.
Robledo
, M.
Markham
, D.
Twitchen
, and R.
Hanson
, Phys. Rev. Lett.
108
, 43604
(2012
).2.
A.
Sipahigil
, R. E.
Evans
, D. D.
Sukachev
, M. J.
Burek
, J.
Borregaard
, M. K.
Bhaskar
, C. T.
Nguyen
, J. L.
Pacheco
, H. A.
Atikian
, C.
Meuwly
, R. M.
Camacho
, F.
Jelezko
, E.
Bielejec
, H.
Park
, M.
Lončar
, and M. D.
Lukin
, Science
354
, 847
(2016
).3.
S.
Yang
, Y.
Wang
, D. D. B.
Rao
, T. H.
Tran
, A. S.
Momenzadeh
, M.
Markham
, D. J.
Twitchen
, P.
Wang
, W.
Yang
, R.
Stöhr
, P.
Neumann
, H.
Kosaka
, and J.
Wrachtrup
, Nat. Photonics
10
, 507
(2016
).4.
M.
Widmann
, S.-Y.
Lee
, T.
Rendler
, N. T.
Son
, H.
Fedder
, S.
Paik
, L.-P.
Yang
, N.
Zhao
, S.
Yang
, I.
Booker
, A.
Denisenko
, M.
Jamali
, S. A.
Momenzadeh
, I.
Gerhardt
, T.
Ohshima
, A.
Gali
, E.
Janzén
, and J.
Wrachtrup
, Nat. Mater.
14
, 164
(2015
).5.
F.
Fuchs
, B.
Stender
, M.
Trupke
, D.
Simin
, J.
Pflaum
, V.
Dyakonov
, and G. V.
Astakhov
, Nat. Commun.
6
, 7578
(2015
).6.
A. M.
Zaitsev
, Optical Properties of Diamond
(Springer
, 2001
).7.
S.-Y.
Lee
, M.
Widmann
, T.
Rendler
, M. W.
Doherty
, T. M.
Babinec
, S.
Yang
, M.
Eyer
, P.
Siyushev
, B. J. M.
Hausmann
, M.
Loncar
, Z.
Bodrog
, A.
Gali
, N. B.
Manson
, H.
Fedder
, and J.
Wrachtrup
, Nat. Nanotechnol.
8
, 487
(2013
).8.
I.
Aharonovich
, D.
Englund
, and M.
Toth
, Nat. Photonics
10
, 631
(2016
).9.
X.
Lin
, X.
Dai
, C.
Pu
, Y.
Deng
, Y.
Niu
, L.
Tong
, W.
Fang
, Y.
Jin
, and X.
Peng
, Nat. Commun.
8
, 1132
(2017
).10.
A.
Lohrmann
, S.
Pezzagna
, I.
Dobrinets
, P.
Spinicelli
, V.
Jacques
, J. F.
Roch
, J.
Meijer
, and A. M.
Zaitsev
, Appl. Phys. Lett.
99
, 251106
(2011
).11.
A. M.
Berhane
, S.
Choi
, H.
Kato
, T.
Makino
, N.
Mizuochi
, S.
Yamasaki
, and I.
Aharonovich
, Appl. Phys. Lett.
106
, 171102
(2015
).12.
C.
Uzan‐Saguy
, C.
Cytermann
, R.
Brener
, V.
Richter
, M.
Shaanan
, and R.
Kalish
, Appl. Phys. Lett.
67
, 1194
(1995
).13.
T.
Kimoto
and J. A.
Cooper
, Fundamentals of Silicon Carbide Technology: Growth, Characterization, Devices and Applications
(John Wiley & Sons
, Singapore
, 2014
).14.
A.
Lohrmann
, N.
Iwamoto
, Z.
Bodrog
, S.
Castelletto
, T.
Ohshima
, T. J.
Karle
, A.
Gali
, S.
Prawer
, J. C.
McCallum
, and B. C.
Johnson
, Nat. Commun.
6
, 7783
(2015
).15.
D. J.
Christle
, P. V.
Klimov
, C. F.
Casas
, K.
Szász
, V.
Ivády
, V.
Jokubavicius
, M.
Syväjärvi
, W. F.
Koehl
, T.
Ohshima
, and N. T.
Son
, Phys. Rev. X
7
, 021046
(2017
).16.
R.
Nagy
, M.
Widmann
, M.
Niethammer
, D. B. R.
Dasari
, I.
Gerhardt
, Ö. O.
Soykal
, M.
Radulaski
, T.
Ohshima
, J.
Vučković
, N. T.
Son
, I. G.
Ivanov
, S. E.
Economou
, C.
Bonato
, S.-Y.
Lee
, and J.
Wrachtrup
, Phys. Rev. Appl.
9
, 34022
(2018
).17.
A. L.
Falk
, P. V.
Klimov
, B. B.
Buckley
, V.
Ivády
, I. A.
Abrikosov
, G.
Calusine
, W. F.
Koehl
, Á.
Gali
, and D. D.
Awschalom
, Phys. Rev. Lett.
112
, 187601
(2014
).18.
Y.
Abe
, T.
Umeda
, M.
Okamoto
, R.
Kosugi
, S.
Harada
, M.
Haruyama
, W.
Kada
, O.
Hanaizumi
, S.
Onoda
, and T.
Ohshima
, Appl. Phys. Lett.
112
, 31105
(2018
).19.
B.
Lienhard
, T.
Schröder
, S.
Mouradian
, F.
Dolde
, T. T.
Tran
, I.
Aharonovich
, and D. R.
Englund
, Optica
3
, 768
(2016
).20.
A.
Lohrmann
, S.
Castelletto
, J. R.
Klein
, T.
Ohshima
, M.
Bosi
, M.
Negri
, D. W. M.
Lau
, B. C.
Gibson
, S.
Prawer
, J. C.
McCallum
, and B. C.
Johnson
, Appl. Phys. Lett.
108
, 021107
(2016
).21.
S.
Sato
, T.
Honda
, T.
Makino
, Y.
Hijikata
, S.-Y.
Lee
, and T.
Ohshima
, “Room temperature electrical control of single photon sources at 4H-SiC surface
,” ACS Photonics
(published online).22.
I. A.
Khramtsov
, A. A.
Vyshnevyy
, and D. Y.
Fedyanin
, npj Quantum Inf.
4
, 15
(2018
).23.
R.
Karhu
, E. Ö.
Sveinbjörnsson
, I. G.
Ivanov
, B.
Magnusson
, and J. U.
Hassan
, “CVD growth and properties of vanadium doped semi-insulating on-axis 4H-SiC epilayers
” (unpublished).24.
Y.
Negoro
, K.
Katsumoto
, T.
Kimoto
, and H.
Matsunami
, J. Appl. Phys.
96
, 224
(2004
).25.
R. H.
Brown
and R. Q.
Twiss
, Philos. Mag. Ser. 7
45
, 663
(1954
).26.
I.
Aharonovich
, S.
Castelletto
, D. A.
Simpson
, A. D.
Greentree
, and S.
Prawer
, Phys. Rev. A
81
, 43813
(2010
).27.
A.
Beveratos
, S.
Kühn
, R.
Brouri
, T.
Gacoin
, J. P.
Poizat
, and P.
Grangier
, Eur. Phys. J. D
18
, 191
(2002
).28.
S.
Castelletto
, B. C.
Johnson
, V.
Ivády
, N.
Stavrias
, T.
Umeda
, A.
Gali
, and T.
Ohshima
, Nat. Mater.
13
, 151
(2014
).29.
T.
Gaebel
, I.
Popa
, A.
Gruber
, M.
Domhan
, F.
Jelezko
, and J.
Wrachtrup
, New J. Phys.
6
, 98
(2004
).30.
C.
Kurtsiefer
, S.
Mayer
, P.
Zarda
, and H.
Weinfurter
, Phys. Rev. Lett.
85
, 290
(2000
).31.
S.
Choi
, A. M.
Berhane
, A.
Gentle
, C.
Ton-That
, M. R.
Phillips
, and I.
Aharonovich
, ACS Appl. Mater. Interfaces
7
, 5619
(2015
).© 2018 Author(s).
2018
Author(s)
You do not currently have access to this content.
