Création de qubits par irradiation aux ions lourds rapides dans les semiconducteurs à large bande interdite – QUWiS

On souhaite créer le défaut Zr en substitution à l'aluminium complexé à une lacune d'azote dans l'AlN prédit par DFT comme étant un défaut avec des caractéristiques de qubit mais n’ayant jamais été démontré expérimentalement.

Une étude expérimentale affirme avoir créé ce défaut, cependant nous avons réalisé que le pic e luminescence attribué à ce défaut est en réalité présent dans l’AlN non implanté Zr après recuit à 1050°C. L’implantation Zr avant recuit fait augmenter l’intensité du pic de photoluminescence, indiquant que la concentration de ce défaut peut être augmentée en augmentant la densité de défauts ponctuels par irradiation lacunes (potentiellement lacune de N ou de Ga ?). Il est en de même quand l'implantation est faite avec un gaz rare comme le krypton, montrant que le pic de luminescence n'est pas lié à un défaut complexe Zr.

Nous avons également tenter d'activer ce défaut par irradiation aux ions lourds rapides (SHI). Cependant, le résultat de l'irradiation SHI (luminescence) est similaire selon que l'implantation a été faite avec du Zr ou du Kr.

Cette absence de luminescence du défaut Zr attendu pourrait être lié au fait que les mesures ont été faites à température ambiante sur un dispositif dont la sensibilité n'est peut être pas suffisante. De nouvelles mesures sur les échantillons pré-implantés, recuits, irradiés aux SHI seront refaites quand le dispositif PL (ODMR) à 4K sera opérationnel.

En parallèle, nous avons étudié l'effet de la température d'irradiation ou de recuit sur les défauts créés par les SHI dans le GaN. Cela s'explique par le fait que nous souhaitons combiner recuit thermique et irradiation SHI pour activer les défauts qubits. Ainsi, nous avons étudié la guérison ou la multiplication des défauts telles que les traces d'ions SHI qui pourraient éteindre la luminescence des défauts visés comme qubits.

Dans les prochains mois, la fabrication d'un dispositif de luminescence à froid (4K) sera finalisée en interne comme prévu dans le projet. Cependant, à cause de la diminution du budget décidé par l'ANR, nous ne disposerons immédiatement des options ODMR. Nous nous contenterons de faire des mesures de PL à froid pour caractériser les défauts visés (complexe de Zr dans l'AlN et le GaN), et de les activer par irradiation aux ions lourds rapides.