Silicon carbide color centers
சிலிக்கான் கார்பைடு வண்ண மையங்கள் சிலிக்கான் கார்பைடின் படிக ஜாலகத்தில் உள்ள புள்ளி குறைபாடுகளாகும், அவை வண்ண மையங்கள் என்று அழைக்கப்படுகின்றன. இந்த வண்ண மையங்கள் பல பயன்பாடுகளைக் கொண்டுள்ளன, அவற்றில் சில ஃபோட்டோனிக்ஸ், குறைக்கடத்திகள் மற்றும் அளவியல் மற்றும் குவாண்டம் தகவல்தொடர்பு போன்ற குவாண்டம் பயன்பாடுகளில் உள்ளன. பொருட்களில் உள்ள குறைபாடுகள் ஏராளமான பயன்பாடுகளைக் கொண்டுள்ளன, ஆனால் சிலிக்கான் கார்பைடில் உள்ள குறைபாடுகள் அல்லது வண்ண மையங்கள் குறிப்பிடத்தக்கவை, இந்த வண்ண மையங்களின் பல முக்கிய பண்புகள் காரணமாகும். ஒரு பொருளாக சிலிக்கான் கார்பைடு இரண்டாவது வரிசை நேரியல் அல்லாத தன்மையையும், ஒளியியல் வெளிப்படைத்தன்மை மற்றும் குறைந்த இரண்டு ஃபோட்டான் உறிஞ்சுதலையும் கொண்டுள்ளது. நானோ ஃபேப்ரிகேஷன், ஒருங்கிணைந்த குவாண்டம் ஃபோட்டோனிக்ஸ் மற்றும் பெரிய அளவிலான செதில்களில் உள்ள குவாண்டம் அமைப்புகள் உட்பட பல விஷயங்களுக்கு சிலிக்கான் கார்பைடை ஒரு மாற்று தளமாக இது சாத்தியமாக்குகிறது. சிலிக்கான் கார்பைடு வண்ண மையங்களை உருவாக்குவதற்கு முக்கியமாக மூன்று முறைகள் உள்ளன. மின்னணு கதிர்வீச்சு, அயனி ஊசி மற்றும் ஃபெம்டோசெகண்ட் லேசர் எழுத்து ஆகியவை மூன்று முறைகள் ஆகும். மின்னணு கதிர்வீச்சு இந்த நுட்பம் அதிக அயனியாக்கம் செய்யும் எலக்ட்ரான் கற்றைக்கு பொருளை வெளிப்படுத்துவதன் மூலம் செயல்படுகிறது. இது பொருளிலேயே உள்ள எலக்ட்ரான்களைத் தட்டுகிறது, இது வண்ண மையங்களை (அல்லது குறைபாடுகளை) உருவாக்குகிறது. இருப்பினும், இந்த செயல்முறைக்கு அதிக அளவு ஆற்றல் தேவைப்படுகிறது, 9MeV பொதுவாக பெரும்பாலான பொருட்களில் ஆற்றலின் குறைந்த வரம்பாக இருக்கும். அயன் ஊசி அயன் ஊசி பொதுவாக ஊக்கமருந்து குறைக்கடத்திகளுக்கு பயன்படுத்தப்படுகிறது, ஆனால் இது வண்ண மையங்களை உருவாக்கவும் பயன்படுத்தப்படலாம். ஒரு அயனி முதலில் ஒரு குறிப்பிட்ட ஆற்றலுக்கு துரிதப்படுத்தப்படுகிறது, பொதுவாக MeV வரம்பில். இந்த அயனி பின்னர் பொருளுக்குள் துரிதப்படுத்தப்படுகிறது, பின்னர் அயனியை பொருளுக்குள் பொருத்துகிறது, பொருள் கலவையை மாற்றுகிறது, இது ஒரு வண்ண மையத்தை உருவாக்க முடியும். ஃபெம்டோசெகண்ட் லேசர் எழுத்து ஒரு நேரியல் அல்லாத லேசர் எழுத்து செயல்முறையைப் பயன்படுத்தி, பொருத்தமான பிறழ்வு திருத்தத்துடன், படிகத்தின் எந்த ஆழத்திலும் குறைபாடுகளை உருவாக்க முடியும். இந்த செயல்முறை சுழற்சி மற்றும் ஒளியியல் ஒத்திசைவு பண்புகளைப் பாதுகாக்கிறது. இது செயல்படும் விதம் ஃபெம்டோசெகண்ட் லேசர் செயல்முறையிலிருந்து மல்டிஃபோட்டான் அயனியாக்கம் ஆகும். குறைபாடுகளை உருவாக்கும் இந்த முறை சிலிக்கான் கார்பைடுக்கு மட்டுமல்ல, மற்ற பொருட்களுக்கும் வேலை செய்யும். குறைபாடுகளுக்கான பிற வகையான புனையமைப்பு நியூட்ரான் கதிர்வீச்சு, புரோட்டான் கதிர்வீச்சு மற்றும் மையப்படுத்தப்பட்ட சி கதிர்கள் ஆகும். தற்போது, பயன்படுத்தப்படும் ஆற்றல் அல்லது செயல்முறையின் சிக்கலைக் குறைக்க முயற்சிக்க புதிய புனையமைப்பு முறைகளும் பரிசோதிக்கப்பட்டு வருகின்றன. புதிய முறைகளில் ஒன்று நானோ விநாடி லேசருடன் லேசர் எழுதும் முறையைப் பயன்படுத்துவதற்கான புதிய முறையாகும். குறைபாடுகளின் வகைகள் சிலிக்கான் கார்பைடில் பல வகையான குறைபாடுகள் உள்ளன, அவற்றில் சில கீழே பட்டியலிடப்பட்டுள்ளனஃ விஎஸ்ஐ (-) (டிவி 1-டிவி 3) விஎஸ்ஐவிசி (0) டிவி (0) கை 5 சிஏவி (கார்பன் எதிர்ப்பு தளம்-வெற்றிடம் ஜோடி) சிஐசி (டி 1) என்சிவிசி (-) மாற்றம் உலோக வண்ண மையங்கள்ஃ டிஐ (0) சிஆர் 3 + வி (-), வி (0) மோ (0) எர் 3 + ஆய்வுகள் டிவி 1 இல் ஒரு கியூபிடாக செய்யப்பட்டுள்ளன, இது டிவி 2 ஐ விட சிறந்த சுழல்-ஃபோட்டான் இடைமுகத்தை வழங்கியது. இருப்பினும், சமீபத்தில், ஒரு கியூபிடாக வி. எஸ். ஐ (-) இன் பங்கு முழுமையாக அடையாளம் காணப்பட்டுள்ளது. பயன்பாடுகள் ஃபோட்டோனிக்ஸ் சமீபத்தில், சிலிக்கான் கார்பைட்டில் உள்ள இந்த வண்ண மையங்கள் கிளாசிக்கல் அல்லாத ஒளி மூலங்களுக்கான சிறந்த ஒற்றை-ஃபோட்டான் உமிழ்ப்பாளர்களில் ஒன்றாக மாறுவதில் உறுதியைக் காட்டியுள்ளன. பாரம்பரியமாக, குறைக்கப்பட்ட லேசர்கள் ஒற்றை-ஃபோட்டான் மூலங்களுக்கு மாற்றாக உள்ளன. இது குவாண்டம் கிரிப்டோகிராஃபிக்கு வேலை செய்கிறது, ஆனால் அவை ஒரு பகுதி மாற்றாகும், இறுதியில் இது ஒற்றை-ஃபோட்டான் மூலங்களுக்கு மாற்றாக இல்லை, ஏனெனில் அவை ஒற்றை ஃபோட்டான்களை உற்பத்தி செய்யாது. பொதுவாக, ஒற்றை ஃபோட்டான்களை உருவாக்க இரண்டு முக்கிய முறைகள் உள்ளனஃ தன்னிச்சையான அளவுரு கீழ்-மாற்றம் மற்றும் எபிடாக்சியல் குவாண்டம் புள்ளிகள். தன்னிச்சையான அளவுரு கீழ்-மாற்றத்தில், ஒற்றை ஃபோட்டான்களை வினாடிக்கு 106 ஃபோட்டான்கள் என்ற விகிதத்தில் உற்பத்தி செய்யலாம். இந்த அணுகுமுறையின் குறைபாடு என்னவென்றால், தேவைக்கேற்ப ஒற்றை ஃபோட்டான்களை உருவாக்க எந்த வழியும் இல்லை. இது இந்த வகை தலைமுறையை நடைமுறையில் பயன்படுத்துவதை கடினமாக்குகிறது. எபிடாக்சியல் குவாண்டம் புள்ளிகள் மின் உந்துதலின் கீழ் வைக்கப்படும்போது விதிவிலக்காக ஒற்றை ஃபோட்டான்களை உருவாக்குகின்றன. இருப்பினும் இது மிகக் குறைந்த வெப்பநிலையில் செயல்படுகிறது, இது இந்த பயன்பாடுகளை நடைமுறையில் சோதனைகளில் செய்வது கடினமாக்குகிறது. சிலிக்கான் கார்பைடு, வைரங்கள் மற்றும் பிற தொடர்புடைய பொருட்களில் உள்ள வண்ண மையங்கள் ஒளியியல் மற்றும் மின் உந்துதலின் கீழ் செயல்படக்கூடிய அதிக வெப்பநிலை காரணமாக மற்ற இரண்டு பாரம்பரிய அணுகுமுறைகளை விட மிகவும் நடைமுறைக்குரியதாக இருக்கும். குறைக்கடத்திகள் சிலிக்கான் கார்பைடு ஏற்கனவே குறைக்கடத்தி தொழிலில் பயன்படுத்தப்பட்டு வருகிறது, ஏனெனில் இது நிரப்பு உலோக-ஆக்சைடு-குறைக்கடத்தி இணக்கமான பொருட்கள் என்று அழைக்கப்படும் பொருட்களின் குடும்பத்தைச் சேர்ந்தது, அதே போல் உயர்தர ஒற்றை படிக செதில்களை உருவாக்குவதில் அதன் நம்பகத்தன்மை. வரையறையின்படி குறைக்கடத்திகள் ஏற்கனவே புள்ளி குறைபாடுகளைக் கொண்டிருப்பதால், சில ஒற்றை-ஃபோட்டான் மூலங்கள் போன்ற நோக்கங்களுக்காகப் பயன்படுத்தப்படலாம். சிலிக்கான் கார்பைடு வண்ண மையங்களின் குவாண்டம் பண்புகள் ஒற்றை குறைபாடு மட்டத்தில் ஆய்வு செய்யப்படும்போது, ஒற்றை உமிழ்ப்பாளர்களை தனிமைப்படுத்தலாம். இதன் விளைவாக, குவாண்டம் குறியாக்க நெறிமுறைகளில் பயன்பாடுகளுக்கு சிலிக்கான் கார்பைடு வண்ண மையங்களைப் பயன்படுத்தலாம். இதற்கு ஒரு எடுத்துக்காட்டு 2014 ஆம் ஆண்டில் வைரங்களில் உள்ள நைட்ரஜன்-வெற்றிட மையங்கள் பற்றிய ஆய்வாகும், அவை சிலிக்கான் கார்பைடில் உள்ள வண்ண மையங்களைப் போலவே உள்ளன, இது வைரங்களில் நைட்ரஜன்-வெற்றிடங்கள் எவ்வாறு வண்ண மையங்களாக இருந்தன என்பதற்கான புதுமையான முடிவுகளைக் காட்டியது, அவை ஒளிரும் அசுத்தங்களாகும், அவை பல பயன்பாடுகளைக் கொண்டுள்ளன எலக்ட்ரான் சுழற்சி நிலைக்கும் ஒற்றை ஃபோட்டான் குவாண்டம் நிலைக்கும் இடையிலான குவாண்டம் சிக்கல் இரண்டு நிபந்தனைகளை பூர்த்தி செய்யும் போது நிகழ்கிறதுஃ ஒற்றை ஃபோட்டானின் குவாண்டம் நிலை சிலிக்கான் கார்பைடு வண்ண மையங்களின் எலக்ட்ரான் சுழற்சி நிலையத்துடன் தொடர்புபடுத்தப்படலாம் இந்த தொடர்பு வண்ண மையங்களில் அருகிலுள்ள அணு சுழல்களில் சேமிக்க முடியும் இந்த குவாண்டம் சிக்கல் குவாண்டம் நெட்வொர்க்குகளை உருவாக்க அனுமதிக்கிறது, இது குவாண்டம் தகவல்தொடர்புகள், குவாண்டம் நினைவகம் மற்றும் அளவியல் ஆகியவற்றிற்கு வழிவகுக்கிறது. குவாண்டம் சென்சிங் வண்ண மையங்கள் முதன்முதலில் ஒரு உற்சாகமான நிலைக்கு கொண்டு வரப்படும்போது, ஒரு ஃபோட்டான் சிதைவிலிருந்து உற்சாகமான நிலையில் இருந்து தரை நிலைகளுக்கு வெளியேற்றப்படலாம். இந்த ஃபோட்டான் பின்னர் நிலையான மற்றும் மாறுபட்ட காந்தப்புலங்களின் பிற ஆதாரங்களுடன் தொடர்பு கொள்ளலாம். இதன் விளைவாக, சுழற்சி மாற்றம் அதிர்வெண் மற்றும் ஒத்திசைவு நேரம் மாற்றப்படுகின்றன, பின்னர் இந்த விளைவு குவாண்டம் உணர்தலில் பயன்படுத்தப்படுகிறது. வைர வண்ண மையங்களுடனான ஒப்பீடு வண்ண மைய ஆராய்ச்சியின் பெரும்பகுதி முதலில் சிலிக்கான் கார்பைடிற்குப் பதிலாக வைரத்தைப் பயன்படுத்தி செய்யப்பட்டது. ஒப்பிடுகையில், வைரத்தில் உள்ள நைட்ரஜன்-வேக்கன்சி சிலிக்கான் கார்பைட்டில் உள்ள வேக்கன்சிக்கு ஒத்த குவாண்டம் பண்புகளைக் கொண்டுள்ளது. வைரத்தின் காலியிடமானது சிலிக்கான் கார்பைடை விட சிறந்த குவாண்டம் பண்புகளைக் கொண்டுள்ளது, ஆனால் சிலிக்கான் கார்பைடு மற்றும் அதன் வண்ண மையங்களின் முக்கிய நன்மைகளில் ஒன்று வைரத்துடன் ஒப்பிடும்போது அளவிடுதல் மற்றும் உற்பத்தியின் அதிக எளிமை ஆகும். கூடுதலாக, வைர வண்ண மைய உற்பத்தியின் போது சாத்தியமான கதிர்வீச்சின் போது கிராஃபிடைசேஷன் போன்ற உற்பத்தியில் சிக்கல்களால் சிலிக்கான் கார்பைடு பாதிக்கப்படுவதில்லை. குறிப்புகள் விக்கிப்பீடியா மாணவர் நிரல் படிகவியல் குறைபாடுகள்