研究目的
研究分子束外延生长的28Si/SixGe1?x中栅控单量子点所呈现的强健且大幅度的谷分裂现象、其通过栅压的调控特性,以及不同磁场下的自旋弛豫机制。
研究成果
该研究在28Si/SixGe1?x栅控单量子点中展示了强大且显著的谷分裂效应,其可通过栅压调控。自旋弛豫时间T1在低磁场下超过1秒,而在高磁场下受限于谷热点和声子噪声。该发现为Si/SixGe1?x量子点中更高产率的自旋量子比特器件提供了广阔前景。
研究不足
该研究的局限性在于所使用的特定异质结构和器件配置可能无法推广至所有硅基量子点。在低磁场下分析自旋弛豫机制时,需要更多统计数据及更高磁场分辨率才能明确识别主要噪声源。
1:实验设计与方法选择:
本研究采用脉冲门控谱学和自旋弛豫时间T1的磁依赖性,在分子束外延生长的同位素纯化28Si/SixGe1?x材料中表征单电子自旋量子比特。通过改变栅极电压可实现量子点的横向位移,同时保持其尺寸和轨道能量不变。
2:样品选择与数据来源:
该器件是在含60ppm残余29Si的未掺杂28Si量子阱上,通过固态源分子束外延生长的集成纳米磁体的双量子点(DQD)。
3:实验设备与材料清单:
器件包含20纳米Al2O3绝缘层、电子束光刻制备的耗尽栅极,以及提供局部磁场梯度的钴纳米磁体。测量在牛津Triton稀释制冷机中进行,基温为40毫开尔文。
4:实验流程与操作步骤:
将器件调谐至单电子工作区,测量自旋弛豫时间T1随外磁场的变化关系。采用脉冲门控谱学表征器件,并通过分析自旋弛豫速率确定谷劈裂。
5:数据分析方法:
采用包含自旋-谷耦合和自旋-轨道耦合机制的速率方程拟合自旋弛豫速率,同时结合约翰逊噪声和声子噪声进行分析。
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