4H–silicon carbide (SiC) shows the capability of hosting a large number of promising emitters for quantum technology. However, due to its high refractive index, the collection of photoluminescence emission is compromised for further applications. Here, we demonstrate a scalable approach of manufacturing solid-immersion lenses (SILs) on 4H–SiC. The procedure results in SILs with high effective NA. The fluorescence collection efficiency of single quantum emitters under the SILs shows 3.4 times enhancement confirmed by confocal microscopy of individual .
References
1.
L.-P.
Yang
, C.
Burk
, M.
Widmann
, S.-Y.
Lee
, J.
Wrachtrup
, and N.
Zhao
, Phys. Rev. B
90
, 241203
(2014
).2.
M.
Atatüre
, D.
Englund
, N.
Vamivakas
, S.-Y.
Lee
, and J.
Wrachtrup
, Nat. Rev. Mater.
3
, 38
(2018
).3.
F.
Fuchs
, B.
Stender
, M.
Trupke
, D.
Simin
, J.
Pflaum
, V.
Dyakonov
, and G.
Astakhov
, Nat. Commun.
6
, 7578
(2015
).4.
P. G.
Baranov
, A. P.
Bundakova
, A. A.
Soltamova
, S. B.
Orlinskii
, I. V.
Borovykh
, R.
Zondervan
, R.
Verberk
, and J.
Schmidt
, Phys. Rev. B
83
, 125203
(2011
).5.
M.
Widmann
, S.-Y.
Lee
, T.
Rendler
, N. T.
Son
, H.
Fedder
, S.
Paik
, L.-P.
Yang
, N.
Zhao
, S.
Yang
, I.
Booker
et al, Nat. Mater.
14
, 164
(2015
).6.
A.
Sipahigil
, M. L.
Goldman
, E.
Togan
, Y.
Chu
, M.
Markham
, D. J.
Twitchen
, A. S.
Zibrov
, A.
Kubanek
, and M. D.
Lukin
, Phys. Rev. Lett.
108
, 143601
(2012
).7.
L.
Marseglia
, J.
Hadden
, A.
Stanley-Clarke
, J.
Harrison
, B.
Patton
, Y.-L.
Ho
, B.
Naydenov
, F.
Jelezko
, J.
Meijer
, P.
Dolan
et al, Appl. Phys. Lett.
98
, 133107
(2011
).8.
J.
Hadden
, J.
Harrison
, A.
Stanley-Clarke
, L.
Marseglia
, Y.-L.
Ho
, B.
Patton
, J.
O'Brien
, and J.
Rarity
, Appl. Phys. Lett.
97
, 241901
(2010
).9.
P.
Siyushev
, K.
Xia
, R.
Reuter
, M.
Jamali
, N.
Zhao
, N.
Yang
, C.
Duan
, N.
Kukharchyk
, A.
Wieck
, R.
Kolesov
et al, Nat. Commun.
5
, 3895
(2014
).10.
K.
Xia
, R.
Kolesov
, Y.
Wang
, P.
Siyushev
, R.
Reuter
, T.
Kornher
, N.
Kukharchyk
, A. D.
Wieck
, B.
Villa
, S.
Yang
et al, Phys. Rev. Lett.
115
, 093602
(2015
).11.
M.
Jamali
, I.
Gerhardt
, M.
Rezai
, K.
Frenner
, H.
Fedder
, and J.
Wrachtrup
, Rev. Sci. Instrum.
85
, 123703
(2014
).12.
R.
Menzel
, T.
Bachmann
, W.
Wesch
, and H.
Hobert
, J. Vac. Sci. Technol., B
16
, 540
(1998
).13.
M.
Gschrey
, A.
Thoma
, P.
Schnauber
, M.
Seifried
, R.
Schmidt
, B.
Wohlfeil
, L.
Krüger
, J.-H.
Schulze
, T.
Heindel
, S.
Burger
et al, Nat. Commun.
6
(1
), 7662
(2015
).14.
M.
Radulaski
, M.
Widmann
, M.
Niethammer
, J. L.
Zhang
, S.-Y.
Lee
, T.
Rendler
, K. G.
Lagoudakis
, N. T.
Son
, E.
Janzen
, T.
Ohshima
et al, Nano Lett.
17
, 1782
(2017
).15.
A.
Asadollahbaik
, S.
Thiele
, K.
Weber
, A.
Kumar
, J.
Drozella
, F.
Sterl
, A. M.
Herkommer
, H.
Giessen
, and J.
Fick
, ACS Photonics
7
(1
), 88
–97
(2019
).16.
S.
Thiele
and A.
Herkommer
, in Optical Fabrication and Testing
(Optical Society of America
, 2014
).17.
T.-F.
Zhu
, J.
Fu
, W.
Wang
, F.
Wen
, J.
Zhang
, R.
Bu
, M.
Ma
, and H.-X.
Wang
, Opt. Express
25
, 1185
(2017
).18.
M. A.
Toukhy
, M.
Puanescu
, and S.
Meyer
, Proc. SPIE
7639
, 763911
(2010
).19.
H.
Lee
, D.
Kim
, Y.
Sung
, and G.
Yeom
, Thin Solid Films
475
, 318
(2005
).20.
C.
Lee
, E.
Gu
, M.
Dawson
, I.
Friel
, and G.
Scarsbrook
, Diamond Relat. Mater.
17
, 1292
(2008
).21.
E.
Sörman
, N.
Son
, W.
Chen
, O.
Kordina
, C.
Hallin
, and E.
Janzén
, Phys. Rev. B
61
, 2613
(2000
).22.
E.
Janzén
, A.
Gali
, P.
Carlsson
, A.
Gällström
, B.
Magnusson
, and N. T.
Son
, Physica B
404
, 4354
(2009
).23.
R.
Brouri
, A.
Beveratos
, J.-P.
Poizat
, and P.
Grangier
, Opt. Lett.
25
, 1294
(2000
).24.
N. H.
Wan
, B. J.
Shields
, D.
Kim
, S.
Mouradian
, B.
Lienhard
, M.
Walsh
, H.
Bakhru
, T.
Schroüder
, and D.
Englund
, Nano Lett.
18
, 2787
(2018
).25.
J.
Wang
, Y.
Zhou
, X.
Zhang
, F.
Liu
, Y.
Li
, K.
Li
, Z.
Liu
, G.
Wang
, and W.
Gao
, Phys. Rev. Appl.
7
, 064021
(2017
).26.
R.
Nagy
, M.
Niethammer
, M.
Widmann
, Y.-C.
Chen
, P.
Udvarhelyi
, C.
Bonato
, J. U.
Hassan
, R.
Karhu
, I. G.
Ivanov
, N. T.
Son
et al, Nat. Commun.
10
(1
), 1954
(2019
).27.
B.
Diler
, S. J.
Whiteley
, C. P.
Anderson
, G.
Wolfowicz
, M. E.
Wesson
, E. S.
Bielejec
, F. J.
Heremans
, and D.
Awschalom
, preprint arXiv:1909.08778 (2019
).28.
A.
Bogucki
, Ł.
Zinkiewicz
, M.
Grzeszczyk
, W.
Pacuski
, K.
Nogajewski
, T.
Kazimierczuk
, A.
Rodek
, J.
Suffczyński
, K.
Watanabe
, T.
Taniguchi
et al, Light: Sci. Appl.
9
(1
), 48
(2020
).© 2020 Author(s).
2020
Author(s)
You do not currently have access to this content.