나노기술 및 정책 정보

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독일 베를린 연구소(Paul-Drude-Institut in Berlin), 헬름홀쯔 연구소(the Helmholtz-Zentrum in Dresden)와 러시아의 로페 연구소(Ioffe Institute in St. Petersburg)의 공동연구팀이 탄성진동을 사용하여 실온에서 SiC의 광학 활성색상 중심(optically active color center)의 스핀상태를 조작하는 것을 시연했음. 연구팀은 음향적으로 유도된 스핀전이가 스핀 양자화 방향에 중요한 의존성을 보여주며, 이는 키랄 스핀-음향 공명으로 이어질 수 있음. 이러한 발견은 미래의 양자전자장치에 적용하는 데 중요함. 고체의 색상 중심은 하나 이상의 갇힌 전자를 포함하는 광학활성 결정학적 결함임. 양자기술의 응용분야에서 특히 관심을 끄는 것은 광학적으로 주소를 지정할 수 있는 컬러 센터, 즉, 전자스핀 상태를 선택적으로 초기화하고 빛을 사용하여 판독할 수는 격자결함임. 초기화 및 판독 외에도 스핀상태 및 저장된 정보를 조작하는 효율적인 방법을 개발해야함. 이것은 일반적으로 마이크로파 장을 적용하여 실현되지만, 대안적이고 더 효율적인 방법은 기계적 진동을 사용하는 것임. 이러한 변형 기반기술을 구현할 다양한 재료 중에서 SiC는 진동에 대한 초고감도를 가진 나노전자 기계시스템용으로 견고한 재료라고 주목받고 있으며, 또한 고도로 결맞는(highly-coherent) 광학활성 색상센터를 호스팅함.

연구팀은 SiC 결정격자의 주기적인 변조를 사용하여 스핀 S = 3 / 2 인 광학활성 색상 중심인 실리콘-공극 중심의 스핀 수준 사이의 전환을 유도하였음. 미래의 응용 분야에서 특히 중요한 점은 변형 유도효과를 관찰하기 위해 시스템을 매우 낮은 온도로 냉각해야하는 것과는 달리 이번에 보고된 효과가 실온에서 관찰된 것임.

본 연구 성과는 ‘Physical Review Letters’ (“Anisotropic Spin-Acoustic Resonance in Silicon Carbide at Room Temperature”) 지에 게재됨.