Spin and valley-orbit splittings in SiGe/Si heterostructures
采用紧束缚方法计算了SiGe/Si/SiGe量子阱中的自旋和谷轨分裂。根据对称性的考虑，在微观上证明了具有奇数个Si原子平面的理想量子阱中电子态的自旋分裂的存在。自旋分裂随量子阱宽度振荡，这些振荡与电子波从界面的谷间反射有关。结果表明，所研究的分裂可以有效地描述一个扩展的自旋函数的方法，考虑到自旋和谷依赖的界面混合。所得结果为SiGe/Si/SiGe量子阱中电子自旋弛豫时间的实验测量提供了理论依据。
2006-01-23 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall
Valley effects on the fractions in an ultrahigh mobility SiGe/Si/SiGe two-dimensional electron system
在超净强相互作用双谷SiGe/Si/SiGe二维电子系统中，观察到量子数为$p=1$、2、3、4和6的复合费米子的量子霍尔效应对应的纵向电阻极小值. $p=3$的最小值在低于一定的电子密度时消失，尽管$p=2$和$p=4$周围的最小值在明显较低的密度下仍然存在。此外，发现在填充因子$ν=3/5$处的电阻最小值的起始与磁场的倾斜角无关。这些令人惊讶的结果表明具有不同谷指数的复合费米子的量子能级的交叉或合并，这揭示了分数的谷效应。
2021-04-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Measurement of valley splitting in high-symmetry Si/SiGe quantum dots
我们已经证明了在Si/SiGe和InGaAs中的少电子量子点，占据数从N = 0可控。这些显示出高度的空间对称性和可识别的外壳结构。磁谱测量表明，两种Si基器件在低磁场下都具有N =2的单重基态，从而提高了双谷简并度。这两个器件中的谷分裂分别为120和270 μeV，表明在我们的异质结构中存在原子级尖锐的界面。
2011-04-13 cond-mat.mes-hall
Energy spectra of three electrons in Si/SiGe single and vertically coupled double quantum dots
我们研究了Si/SiGe单量子点和垂直耦合双量子点中的三电子能谱，其中明确地考虑了塞曼分裂、自旋轨道耦合、谷耦合和电子-电子库仑相互作用等相关效应。在没有磁场的情况下，我们在单量子点中的结果与Borselli { \em et al.} [Appl. Phys. Lett. { \bf 98}，123118（2011）]。我们确定的自旋和谷配置的基态在实验情况下，并给出了一个完整的相图般的图片的基态配置相对于点的大小和谷分裂。我们还明确地调查了三电子的能量谱的纯谷配置和混合磁场在法拉第和Voigt配置。我们发现，通过调节磁场和/或量子点的大小，基态可以在二重态和四重态之间切换。由于自旋轨道耦合，三电子能谱在不同自旋态之间呈现出许多反交叉点，这些反交叉点将有利于自旋操纵。我们发现，可以忽略不计的小谷间库仑相互作用可以导致磁场无关的四重态的混合谷配置的三电子能谱的简并。此外，我们还研究了垂直耦合双量子点中的势垒宽度和势垒高度依赖关系。与单量子点的情况类似，观察到了反交叉行为和四重态-二重态简并。
2011-11-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Engineering Ge profiles in Si/SiGe heterostructures for increased valley splitting
本文提出通过在Si/SiGe异质结构中生长具有宽界面的薄量子阱来增加电子波函数与Ge原子的重叠，从而在保持低无序环境的同时平均提高谷分裂，并推动量子点自旋量子比特的实验实现。
2025-05-28 cond-mat.mes-hall
Density-driven scattering and valley splitting in undoped Si/SiGe two-dimensional electron system
针对无掺杂Si-SiGe二维电子气中谷分裂影响量子位性能的问题，通过低温磁输运测量研究散射机制与谷分裂规律，明确不同密度下的散射主导因素及磁场、载流子加热的影响，为硅基量子器件发展提供关键支撑。
2025-10-28 cond-mat.mes-hall
Statistical characterization of valley coupling in Si/SiGe quantum dots via $g$-factor measurements near a valley vortex
University of Wisconsin-Madison（威斯康星大学麦迪逊分校）；University of New South Wales（新南威尔士大学）
本文针对Si/SiGe量子点中谷耦合高估问题，提出利用g因子测量结合谷相位的新方法，为自旋量子比特探测提供了可实验实现的新工具。
2026-08-18 cond-mat.mes-hall quant-ph
Magnetic gradient free two axis control of a valley spin qubit in SiGe
SiGe量子点中的自旋是量子比特的有希望的候选者，但由于谷简并性也是具有挑战性的，谷简并性可能导致自旋退相干和弱自旋-轨道耦合。在这项工作中，我们证明了谷态可以作为一种资产，使双轴控制的单重态-三重态量子比特形成在一个双量子点，而无需施加磁场梯度。我们使用塞曼分裂三重态的磁场光谱测量每个点中的谷谱。基态之间的点间跃迁需要一个电子在谷之间翻转，这反过来又提供了两个点之间的g因子差$Δg$。该$Δg$用作有效的磁场梯度，并且允许量子位旋转，其速率随着外部磁场线性增加。我们测量了几个点间跃迁，发现这个谷引入$Δg$是普遍的和电调谐。这可以通过去除对难以设计的磁场梯度的要求来潜在地简化SiGe平台中的按比例放大量子信息处理。
2021-01-24 cond-mat.mes-hall quant-ph
Theory of Valley Splitting in Si/SiGe Spin-Qubits: Interplay of Strain, Resonances and Random Alloy Disorder
针对应变Si/SiGe量子阱中导带谷态简并导致的量子信息泄漏问题，本研究结合经验非局域赝势模型开发综合包络函数理论，分析合金无序、应变与谷态共振的相互作用，为优化外延剖面（如wiggle阱）增强谷分裂提供高效工具。
2025-07-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Practical Strategies for Enhancing the Valley Splitting in Si/SiGe Quantum Wells
本文针对 Si/SiGe 量子阱中谷劈裂不均匀问题，理论研究了界面展宽、原子台阶和锗浓度涨落的影响，并提出常规与非常规控制策略，为实现可扩展硅量子计算机中的量子比特均匀性提供了明确路径。
2024-01-11 cond-mat.mes-hall
Theory of valley-orbit coupling in a Si/SiGe quantum dot
研究了应变硅量子阱中量子点的电子态，同时考虑了谷和轨道物理。现实的几何形状被认为是，包括圆形和椭圆形的点的形状，平行和垂直的磁场，和（最重要的谷耦合）的量子阱界面远离结晶轴的小的局部倾斜。在没有倾斜的情况下，谷分裂只发生在具有相同轨道量子数的状态对之间。然而，在传统的硅异质结构中，倾斜是普遍存在的，导致谷轨道耦合。在这种情况下，“谷分裂”不再是一个定义明确的概念，量子位应用的价值量变成了基态能隙。对于用作量子比特的典型点，丰富的能谱出现，作为磁场、倾斜角和轨道量子数的函数。数值和解析解得到的基态间隙和基态和激发态之间的混合分数。这种混合可以导致Si自旋量子比特的谷散射、退相干和泄漏。
2010-03-29 cond-mat.mes-hall
Effects of Interface Steps on the Valley Orbit coupling in a Si/SiGe quantum dot
硅量子点的谷轨耦合是决定其适用于量子信息处理的关键参数。本文研究了硅量子点中界面台阶对电子谷轨耦合强度和相位的影响。在有效质量近似下，我们发现台阶的位置对决定Si/SiGe量子点中谷轨耦合的大小和相位都很重要.具体地说，我们的数值计算结果表明，谷轨道耦合的幅度可以被抑制高达75%的一个原子单层的步骤，其相位可以改变几乎$π$。当存在两个台阶时，谷轨耦合的最小值甚至可以接近于零。我们还阐明了外加磁场和高轨道态对谷轨道耦合的影响。总的来说，我们的研究结果说明了界面粗糙度如何影响硅中的谷轨道耦合，以及硅中的自旋量子比特如何受到影响。
2019-04-26 cond-mat.mes-hall quant-ph
Origin of giant valley splitting in silicon quantum wells induced by superlattice barriers
增强SiGe异质结构中的谷分裂是发展硅自旋量子比特的关键任务。复杂的SiGe异质结构，共享一个共同的特点，四个单层（4ML）Ge层旁边的硅量子阱（QW），已计算设计有巨大的谷分裂接近9 meV。然而，由于它们的复杂性，它们都没有被制造出来。在这里，我们显着简化了原来设计的复杂的SiGe异质结构，直接在Ge衬底上的Si量子阱，然后覆盖（Ge4Si4）n超晶格（SL）的障碍与VS上的小牺牲，因为它是从最大值8.7 meV减少到5.2 meV。即使是最小数量的周期（n = 1）也会产生1.6 meV的相当大的VS，这对于开发稳定的自旋量子比特来说足够大。我们还开发了一个有效的哈密顿模型，揭示了增强谷分裂（Ge4Si4）n SL障碍的微观物理。我们发现SL势垒的存在不仅没有增强VS，反而降低了VS，只有与Si量子阱谷态有极强耦合的（Ge_4Si_4）_n SL势垒才能显著增强VS.这些发现为实现足够大的VS奠定了坚实的理论基础.
2021-10-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin relaxation of two-dimensional holes in strained asymmetric SiGe quantum wells
我们分析了应变非对称SiGe量子阱中二维空穴谱的自旋分裂。基于Luttinger哈密顿量，我们得到了面内空穴波矢中三阶自旋分裂参数的表达式。发现SiGe量子阱的双轴应变是控制自旋分裂的关键参数。SiGe场效应晶体管结构的应用表明，典型的自旋分裂在室温下变化的情况下的硅量子阱沟道的几个meV的十分之一的几个meV的Ge对应物，并可以有效地修改由栅极控制的垂直限制电场的变化。分析还表明，对于充分非对称量子阱，自旋弛豫主要是由于自旋分裂相关的D 'yakonov-Perel'机制。在应变硅量子阱中，我们的估计表明，空穴自旋弛豫时间在室温下可以在一百皮秒的量级上，这表明这种结构也适合于p型自旋晶体管应用。
2004-08-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Enhanced intrinsic spin-orbit driving of a Loss-DiVincenzo qubit near the spin-valley hotspot in Si/SiGe
RWTH Aachen University（亚琛工业大学）；Forschungszentrum Jülich GmbH（于利希研究中心有限公司）；Helmholtz Nano Facility (HNF)（亥姆霍兹纳米设施）；IHP - Leibniz Institute for High Performance Microelectronics（高性能微电子莱布尼茨研究所）；ARQUE Systems GmbH（ARQUE系统有限公司）
本文在Si/SiGe自旋谷热点附近实现i-SOC驱动的Loss-DiVincenzo量子比特，观测到拉比频率增强及不对称性等特性，为完善自旋谷物理理论模型提供实验依据。
2026-08-25 cond-mat.mes-hall
Increasing valley splitting in Si/SiGe by practically achievable heterostructure profiles
Fakultät für Physik, Universität Regensburg（雷根斯堡大学物理学院）；ResQ Resonant Quantum Systems FlexCo（ResQ共振量子系统FlexCo公司）；RIKEN, Center for Quantum Computing (RQC)（理化学研究所量子计算中心）；Institute of Physics, Slovak Academy of Sciences（斯洛伐克科学院物理研究所）；Univ. Grenoble Alpes, CEA, IRIG-MEM-L Sim（格勒诺布尔阿尔卑斯大学法国原子能和替代能源委员会研究信息部模拟实验室）；Physics Department, King Fahd University of Petroleum and Minerals（法赫德国王石油矿产大学物理系）；Center for Advanced Quantum Computing, KFUPM（法赫德国王石油矿产大学先进量子计算中心）；Department of Physics, University of Basel（巴塞尔大学物理系）
研究通过非平凡Ge剖面增强Si/SiGe中谷分裂，提出谷间耦合作为点状杂质的背向散射，利用多重散射器的相位干涉提升谷分裂幅度，实验验证了异质结构生长方向Ge含量无需特定周期即可显著增强谷分裂。
2026-10-30 cond-mat.mes-hall
Valley transitions during spin shuttling in Si/SiGe heterostructures
University of Konstanz（康斯坦茨大学）
本文理论研究了Si/SiGe异质结构中自旋穿梭的谷动力学，发现特定速度下可抑制谷激发实现相干穿梭，并提出基于部分Landau-Zener模型的高效保真度提升策略。
2026-10-08 cond-mat.mes-hall quant-ph
Valley splitting of Si/SiGe heterostructures in tilted magnetic fields
本文研究了高质量Si/Si $_{1-x}$ Ge $_x$异质结构中二维电子在倾斜磁场作用下的谷分裂。对于我们研究中的所有样品，填充因子$ν=3$（$Δ_3$）处的谷分裂在符合角之前和之后显著不同，在符合角处能级在费米能级处交叉。在重合的两侧，观察到$Δ_3$对电子密度的线性密度依赖性，而这两种配置的斜率相差超过两倍。我们认为，屏蔽的库仑相互作用从低洼的填充水平，这也解释了所观察到的自旋相关的电阻率，是负责的大差异$Δ_3$之前和之后的重合。
2006-01-27 cond-mat.mes-hall
Direct measurement of electron intervalley relaxation in a Si/SiGe quantum dot
硅中非简并谷态的存在会极大地影响硅基异质结构中的电子动力学，导致电子自旋弛豫和自旋谷耦合。在固态自旋量子比特的背景下，重要的是要理解自旋和谷自由度之间的相互作用，以避免或减轻这些退相干机制。本文报道了在零磁场下，Si/SiGe量子点中从激发谷态到基态的弛豫现象。谷态读出是由谷依赖的隧穿效应，我们归因于谷轨道耦合的帮助。我们发现一个很长的谷间弛豫时间为12.0 $\pm$ 0.3毫秒，一个值，是未修改时，施加磁场。此外，我们将我们的研究结果与自旋弛豫时间进行比较，发现自旋谷“热点”弛豫比谷间弛豫慢大约四倍，与已建立的理论预测一致。这种技术的精度，从电子自旋读出通过能量相关的隧道，是一个间接的谷弛豫测量的改进，并可能是一个有用的探针的谷物理自旋和谷量子位实现。
2020-07-16 cond-mat.mes-hall quant-ph
g-factor theory of Si/SiGe quantum dots: spin-valley and giant renormalization effects
University of Wisconsin-Madison（威斯康星大学麦迪逊分校）
针对Si/SiGe量子点，构建了基于矩阵元的g因子理论，应用于摆动阱结构，发现g因子巨重整化及由自旋-谷耦合导致的O(1)抑制，为g因子工程开辟新途径。
2024-12-27 cond-mat.mes-hall quant-ph
Using a spin-triplet encoding to enhance shuttling fidelities in Si/SiGe quantum wells
University of Wisconsin-Madison（威斯康星大学麦迪逊分校）；National Institute of Standards and Technology（美国国家标准与技术研究院）；Joint Center for Quantum Information and Computer Science, University of Maryland（马里兰大学量子信息与计算科学联合中心）；School of Physics, University of New South Wales（新南威尔士大学物理学院）
本文提出基于谷单态的双电子量子比特编码，有效抑制Landau-Zener泄漏，通过谷分裂调控提升输运保真度，无需特殊调谐流程。
2026-05-12 cond-mat.mes-hall
Detuning Axis Pulsed Spectroscopy of Valley-Orbital States in Si/SiGe Quantum Dots
硅量子点量子位必须与低谷激发态竞争，低谷激发态是量子阱异质结构和无序的敏感函数;量化和最大化这些态的能量对于提高器件性能至关重要。我们描述了一种光谱方法，用于探测激发态在隔离的Si/SiGe双量子点使用标准基带脉冲技术，简化了多点设备中的能量谱的提取。我们使用这种方法来测量几十个谷激发态能量跨越多个晶片，量子点，和轨道状态，至关重要的评估谷分裂量子阱宽度和其他外延条件的依赖性。我们的研究结果表明，较窄的井可以有利于改善谷分裂，但这种效果可以混淆的生长和制造条件的变化。这些结果强调了谷分裂测量对于指导Si量子比特发展的重要性。
2021-02-26 cond-mat.mes-hall quant-ph
Spectroscopy of low-lying valley states in hot Si/SiGe quantum dots
University of California, Los Angeles（加州大学洛杉矶分校）；Center for Quantum Science and Engineering（量子科学与工程中心）；Department of Physics and Astronomy（物理与天文系）；Department of Electrical and Computer Engineering（电气与计算机工程系）
研究热 Si/SiGe 量子点中低能谷态，通过比较脉冲栅极光谱（PGS）和失谐轴光谱（DAPS）在 700 mK 温度下的性能，发现 DAPS 能分辨低至约 86 μeV 的谷分裂，优于 PGS，可在高温下有效提取谷分裂。
2026-07-14 cond-mat.mes-hall quant-ph
Towards Utilizing Scanning Gate Microscopy as a High-Resolution Probe of Valley Splitting in Si/SiGe Heterostructures
本文构建扫描栅显微镜静电与三维 Schrödinger-Poisson 耦合仿真，证明尖端诱导量子点可绝热移动并用于探测 Si/SiGe 界面缺陷引起的谷分裂空间变化。
2024-05-06 cond-mat.mes-hall quant-ph
Spin Splitting in Symmetrical SiGe Quantum Wells
分析了SiGe量子阱结构所有可能的点对称性下传导电子态的自旋分裂。特别注意的是去除自旋简并所造成的旋转反转不对称的两个金刚石晶格材料之间的（001）异质界面。的不对称性示出的结果在对称的SiGe量子阱中的Rashba和Dresselhaus类型的自旋分裂。自旋分裂的自旋弛豫的后果进行了讨论。
2003-10-09 cond-mat.mes-hall
Interface-Induced Electron Spin Splitting in SiGe Heterostructures
分析了SiGe量子阱结构所有可能的点对称性下传导电子态的自旋分裂。特别注意的是去除自旋简并所造成的旋转反转不对称的两个金刚石晶格材料之间的（001）异质界面。讨论了自旋分裂对电子自旋弛豫时间的影响。
2003-02-14 cond-mat.mes-hall
Fabrication, characterization and mechanical loading of Si/SiGe membranes for spin qubit devices
Forschungszentrum Jülich GmbH（于利希研究中心）；RWTH Aachen University（亚琛工业大学）；Universität Regensburg（雷根斯堡大学）；Helmholtz Nano Facility (HNF)（亥姆霍兹纳米设施）；ARQUE Systems GmbH（ARQUE系统有限公司）
本文提出了一种基于Si/SiGe膜的自旋量子比特穿梭装置，用于研究间隔谷散射机制并优化谷分裂分布。
2026-01-28 cond-mat.mes-hall
Electric dipole spin resonance in systems with a valley dependent g-factor
在本理论研究中，我们定性和定量地研究了单个Si/SiGe量子点在磁场梯度存在下的电偶极自旋共振（EDSR），由铁磁体产生。我们模拟的情况下，通过施加振荡电场，诱导实空间振荡的量子点内的电子自旋态的控制。我们的研究目标之一是提出一个微观理论的谷依赖$g$ -因子在Si/SiGe量子点和研究如何谷弛豫结合谷依赖$g$ -因子导致一种新的电子自旋退相机制。此外，我们还讨论了Si/SiGe量子点中自旋弛豫和谷弛豫的相互作用。我们的研究结果表明，由于谷弛豫，电子自旋退相，并且与最近的实验研究一致[Nature Nanotechnology 9，666-670（2014）]。
2016-03-09 cond-mat.mes-hall
Omnidirectional shuttling to avoid valley excitations in Si/SiGe quantum wells
ELTE Eötvös Loránd University（匈牙利罗兰大学）；University of Wisconsin-Madison（威斯康星大学麦迪逊分校）
本文提出利用二维穿梭器避免Si/SiGe量子阱中谷激发，实现高保真度量子比特互联与通信。
2026-02-23 cond-mat.mes-hall quant-ph
Anisotropic spin-valley coupling in SiMOS and Si/SiGe quantum dots
Sandia National Laboratories（桑迪亚国家实验室）
研究SiMOS和Si/SiGe量子点中自旋-谷耦合的各向异性，通过外部磁场方向和强度测量，揭示两种材料系统中自旋-谷耦合的差异及优化方案。
2026-05-07 cond-mat.mes-hall quant-ph
Valley Splitting Correlations Across a Silicon Quantum Well Containing Germanium
Argonne National Laboratory（阿贡国家实验室）；University of Chicago（芝加哥大学）；University of Wisconsin-Madison（威斯康星大学麦迪逊分校）；Intel Corporation（英特尔公司）
本研究通过在SiGe/Si/SiGe异质结中制造1D量子点阵列，观察到谷分裂在不同长度尺度上的相关性，揭示了合金无序主导的谷能分裂机制，为可扩展量子器件设计提供了介观理解。
2026-02-04 cond-mat.mes-hall quant-ph
Coupling conduction-band valleys in SiGe heterostructures via shear strain and Ge concentration oscillations
针对SiGe异质结构中导带谷耦合增强的难题，提出利用剪切应变诱导布里渊区折叠的二阶耦合过程，使长波长结构实现短波长Ge浓度振荡的优势，且可通过常规技术制造，助力可扩展量子计算。
2024-05-31 cond-mat.mes-hall quant-ph
Valley splittings in Si/SiGe quantum dots with a germanium spike in the silicon well
硅锗异质结构已经成功地承载了量子点量子比特，但是两个最低谷态的本征近简并性对高保真度量子计算构成了障碍。我们提出了一种修改的Si/SiGe异质结构的量子阱内的锗浓度的尖峰，以增加谷分裂。异质结生长的化学气相沉积和磁谱进行栅极定义的量子点上测量的激发态光谱。我们证明了一个大的和广泛的可调谷分裂作为施加的垂直电场和横向点限制的函数。我们进一步调查的锗尖峰的作用，通过紧束缚模拟在单电子点，并显示了强大的倍增谷分裂时，尖峰存在，相比标准（无尖峰）异质结构。这种倍增效应几乎与电场、尖峰的锗含量和尖峰位置无关。尽管异质结构发生了剧烈的变化，但稳定的、可调谐的量子点的实验证据为未来的异质结构修改提供了基础。
2021-04-16 cond-mat.mes-hall quant-ph
Charge-noise resilience of two-electron quantum dots in Si/SiGe heterostructures
谷自由度为硅自旋量子比特带来了挑战和机遇。单重态-三重态的一个重要考虑因素是存在两个不同的三重态，由谷与轨道激发组成。在这里，我们表明，这两个三重峰都存在于典型的操作制度，但只有谷激发三重峰提供本征保护电荷噪声。我们进一步表明，这种保护自然产生的点与更强的限制。这些结果揭示了硅基多电子量子比特的固有优势。
2021-05-25 cond-mat.mes-hall quant-ph
Spin-orbit splittings in Si/SiGe quantum wells
本文计算了Si/SiGe量子阱中自旋轨道耦合引起的子带能级分裂随波矢的变化。我们首先使用的有效质量的方法，分裂参数化分离的贡献Rashba和Dresselhaus条款。然后，我们通过拟合使用定量纳米电子建模工具NEMO-3D获得的紧束缚数值结果来确定参数。在数值模拟中，我们将相关参数描述为外加电场和阱宽的函数。对于硅膜，我们发现体Rashba参数是线性的领域，$α= α^1E_z$与$α^1 \simeq 2\times$ 10 $^{-5}$ nm $^{-2}$。对自旋轨道分裂的主要贡献来自Dresselhaus型项，并且典型的平坦SiGe/Si/SiGe量子阱的幅度可以高达1 $μ$ eV。
2009-08-17 cond-mat.mes-hall
Exact Multi-Valley Envelope Function Theory of Valley Splitting in Si/SiGe Nanostructures
Weierstrass Institute for Applied Analysis and Stochastics (WIAS)（魏尔斯特拉斯应用分析与随机性研究所）
本文提出一种精确的多谷包络函数模型，通过结合Burt-Foreman型理论和布里渊区谷扇分解，解决传统局部包络函数理论在原子级界面和工程化Ge浓度分布下的局限性，恢复了能量参考的不变性。
2026-02-16 cond-mat.mes-hall math-ph math.MP
Electric field effect on electron spin splitting in SiGe/Si quantum wells
从理论上研究了电场对SiGe量子阱自旋分裂的影响。在有效的$sp^3d^5s^*$紧束缚模型中进行谷分裂和自旋分裂的微观计算。分裂振荡的量子阱宽度的函数，由于谷间反射的电子波的接口。根据对称性的考虑，额外的电场诱导的条款出现在电子自旋相关的哈密顿量。在较低的电场下，分裂振荡被抑制。紧束缚计算已被分析使用的包络函数方法扩展到非对称量子阱。
2007-12-21 cond-mat.mes-hall
Dispersive readout of valley splittings in cavity-coupled silicon quantum dots
体硅的能带结构具有六重谷简并。Si/SiGe量子阱系统中的应变部分地提升了谷简并，但是设置两个最低谷的分裂的材料因素仍在深入研究中。提出了一种精确测量超导微波谐振器中Si/SiGe双量子点谷分裂的方法。我们发现双量子点能级谱中的低谷态导致了腔传输中容易观察到的特征。这些特征产生半导体双量子点的微观能级结构的“指纹”，提供谷分裂和谷间耦合率的有用信息。
2016-07-29 cond-mat.mes-hall
Singlet-triplet relaxation in SiGe/Si/SiGe double quantum dots
研究了在外加磁场作用下，双电子SiGe/Si/SiGe双量子点在Faraday和Voigt组态下，由于电子-声子散射辅助的自旋-轨道耦合引起的单重态-三重态弛豫.通过显式地考虑电子-电子库仑相互作用和界面散射引起的谷分裂，我们采用精确对角化方法得到了能谱和本征态。然后我们用费米黄金法则计算了弛豫率。我们发现通过改变外加磁场和点间距可以有效地调节跃迁速率。特别是在反交叉点附近，转变率显示出有趣的特征。我们还研究了跃迁率与电场的关系，发现跃迁率几乎与电场无关。这在自旋操纵中是非常重要的，因为在通过电场将量子位配置从$(1,1)$改变为$(2,0)$期间，寿命几乎保持相同。
2011-04-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin-orbit enhancement in Si/SiGe heterostructures with oscillating Ge concentration
我们发现，Ge浓度振荡的量子阱区域内的Si/SiGe异质结构可以显着提高低能量导带谷的自旋轨道耦合。具体地说，我们发现，在量子阱区中的平均Ge浓度为$\bar{n}_{\text{Ge}} = 5\%$的$λ= 1.57~\text{nm}$附近的Ge振荡波长，在所有物理相关的电场强度下，诱导Dresselhaus自旋轨道耦合，这比在没有Ge浓度振荡的常规Si/SiGe异质结构中发现的大一个数量级。这种增强是由Ge浓度振荡产生的波函数卫星峰在动量空间中距离每个谷$2 π/λ$，然后通过Dresselhaus自旋轨道耦合耦合到相对的谷。我们的研究结果表明，增强的自旋轨道耦合可以使快速自旋操纵硅量子点内使用电偶极自旋共振在没有微磁体。事实上，我们的计算产生拉比频率$Ω_{\text{Rabi}}/B > 500~\text{MHz/T}$附近的最佳Ge振荡波长$λ= 1.57~\text{nm}$。
2023-01-16 cond-mat.mes-hall
Optimization of Si/SiGe Heterostructures for Large and Robust Valley Splitting in Silicon Qubits
Weierstrass Institute for Applied Analysis and Stochastics (WIAS)（魏茨塞克应用分析与随机过程研究所）；RWTH Aachen University（亚琛工业大学）；Forschungszentrum Jülich（于利希研究中心）；Institute of Quantum Information（量子信息研究所）；ARQUE Systems GmbH（ARQUE系统有限公司）
本研究提出了一种新的Si/SiGe异质结构设计，通过优化Ge浓度分布来实现大且稳定的谷分裂，为可调量子比特工程提供新方法。
2026-08-25 cond-mat.mes-hall math.OC physics.app-ph
Strategies for enhancing spin-shuttling fidelities in Si/SiGe quantum wells with random-alloy disorder
本文针对Si/SiGe量子点中合金无序导致的低谷劈裂问题，提出通过调整异质结构、电场、穿梭速度、量子点形状尺寸及路径等策略，将自旋穿梭不保真度降低几个数量级，从而满足纠错需求。
2024-10-03 cond-mat.mes-hall
The effects of alloy disorder on strongly-driven flopping mode qubits in Si/SiGe
University of Wisconsin-Madison（威斯康星大学麦迪逊分校）；Laboratory for Physical Sciences（物理科学实验室）；Department of Physics, University of Maryland（马里兰大学物理系）；School of Physics, University of New South Wales（新南威尔士大学物理学院）
研究合金无序和电荷噪声对Si/SiGe中拍频模式自旋量子比特性能的影响，通过优化脉冲和谷配置实现高保真度操作。
2026-05-15 cond-mat.mes-hall
Valley splitting depending on the size and location of a silicon quantum dot
本文利用有效质量方法研究 SiGe/Si/SiGe 异质结构中硅量子点尺寸和位置对谷劈裂的影响，发现量子点尺寸可增强谷劈裂、诱导无序主导到确定性增强的转变，并降低谷劈裂变异性，对电荷/自旋穿梭具有意义。
2023-10-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Smooth velocity shuttling for suppressing valley excitations in disordered Si/SiGe quantum dots
Research and Development Group, Hitachi, Ltd.（日立有限公司研发集团）
针对硅量子点中谷激发导致的自旋退相干问题，提出基于Tukey窗的平滑速度穿梭协议，通过映射到信号处理窗函数设计，有效抑制速度谱高频旁瓣，数值模拟表明在中低无序度下显著降低平均自旋保真度损失。
2026-06-18 cond-mat.mes-hall quant-ph
Optical absorption in highly-strained Ge/SiGe quantum wells: the role of Γ-to-Δ scattering
本文报道了在Si（0.22）Ge（0.78）虚衬底上生长的Ge/SiGe多量子阱异质结构中的量子限制斯塔克效应的观测结果。由于Ge量子阱层与虚衬底的晶格失配引起的大的压应变导致直接吸收边的蓝移，以及导带谷的应变诱导分裂导致的Γ谷散射寿命的降低。通过计算应变Ge/SiGe半导体异质结构中的Γ-to-L和Γ-to-Δ散射率，从理论上研究了应变Ge/SiGe半导体异质结构中的Γ-谷载流子寿命。这些散射率被用来确定激子峰的寿命加宽和模拟吸收光谱中的间接吸收，这与测量的吸收光谱与系统不同的尺寸的量子阱结构进行比较。我们发现，在压缩应变Ge量子阱中，Γ-到-Δ散射是显著的，在本文报道的高应变结构中，Γ-谷电子寿命小于50 fs，其中Γ-到-Δ散射约占总散射率的一半。
2013-02-28 cond-mat.mes-hall quant-ph
Tunable singlet-triplet splitting in a few-electron Si/SiGe quantum dot
我们测量了Si/SiGe量子点的激发态光谱作为面内磁场的函数，并确定了在有效的双电子制度的最低三个本征态的自旋。单重态-三重态分裂是描述自旋量子比特的一个重要参数，我们从数据中提取了这种分裂。我们发现它是可调的点，这是通过改变两个栅极电压的设备的相对两侧实现的横向位移。我们目前的计算显示的数据是一致的光谱中的第一个激发态的点是一个谷轨道状态。
2011-12-11 cond-mat.mes-hall
Electron-electron scattering effect on spin relaxation in multi-valley nanostructures
本文发展了多谷量子阱中电子-电子碰撞对Dyakonov-Perel自旋弛豫影响的理论。结果表明，控制自旋弛豫的电子-电子散射速率不同于单谷系统。该理论被应用到Si/SiGe（001）生长的量子阱中，其中两个谷同时被自由载流子填充。计算并讨论了自旋弛豫速率随温度、电子浓度和谷轨道分裂的变化关系。我们证明了在很宽的温度范围内，电子-电子碰撞可以控制高质量Si/SiGe量子阱中的自旋弛豫。
2009-06-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Conductance Quantization in Schottky-gated Si/SiGe Quantum Point Contacts
我们报道了肖特基栅强限制Si/SiGe量子点接触（QPC）的制备和电子输运特性。在零磁场和T= 450 mK时，QPC电导作为门电压的函数，以e^2/h为单位进行量化，表明通过似乎缺乏自旋和谷简并的1D模式的输运。
2006-09-06 cond-mat.mes-hall
Investigation of Mobility Limiting Mechanisms in Undoped Si/SiGe Heterostructures
我们进行详细的磁输运的二维电子气（2DEG）在未掺杂的Si/SiGe异质结构中形成的研究，以确定在这个日益重要的材料系统中的电子迁移率限制机制。通过分析来自26个具有不同异质结生长轮廓的晶片的数据，我们观察到Si量子阱中的背景氧浓度与最大迁移率之间的强相关性。最高质量的晶片支持2DEG，其迁移率为160，000 cm^2/Vs，密度为2.17 x 10^11/cm^2，并在临界密度为0.46 x 10^11/cm^2时表现出金属到绝缘体的转变。在1.8 T的磁场下，我们提取了约150微eV的谷分裂。这些结果表明，未掺杂的Si/SiGe异质结构适合于制备少电子量子点。
2015-03-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Silicon-Germanium Heterostructures with Enhanced Valley Splitting for Spin Qubits
University of California, Los Angeles（加州大学洛杉矶分校）；University at Buffalo, SUNY（纽约州立大学布法罗分校）
研究旨在增强硅锗异质结构的谷分裂以用于自旋量子比特。通过结合一维紧束缚理论的器件尺度模拟及非传统设计方法，将谷分裂推至1到5毫电子伏特，为可扩展硅/硅锗自旋量子比特器件发展提供路径，有望解决谷分裂问题。
2026-07-13 cond-mat.mes-hall quant-ph
Conductance quantization in etched Si/SiGe quantum point contacts
我们通过刻蚀Si/SiGe异质结构制造了强限制的肖特基栅量子点接触，并观察到了有趣的电导量子化，单位约为1 e2/h。非线性电导测量进行耗尽的量子点接触在固定的模式能量分离。我们报告的证据形成的半1 e2/h平台，支持的猜测，绝热传输发生通过1D模式与完全删除谷和自旋简并。
2006-06-21 cond-mat.mes-hall
Microwave-frequency scanning gate microscopy of a Si/SiGe double quantum dot
传统的量子输运方法可以提供量子点中自旋、轨道和谷态的定量信息，但往往缺乏空间分辨率。另一方面，扫描隧道显微镜提供了局部电子态密度的精细空间分辨率，但通常以牺牲速度为代价。工作相结合的空间分辨率和能量灵敏度的扫描探针显微镜与微波测量的速度，我们耦合的金属探针尖的Si/SiGe双量子点，是集成了本地电荷检测器。我们首先证明了直流偏置的尖端可以用来改变双点的电荷占有率。然后，我们通过扫描尖端施加微波激发来驱动双点中的光子辅助隧穿跃迁。我们从光子辅助隧穿共振条件的频率和失谐依赖性推断出双点能级图。这些测量使我们能够分辨出$\sim$ 65 $μ$ eV的激发态，这是与Si/SiGe中典型的谷分裂一致的能量尺度。这种方法的未来扩展可能允许Si器件中谷分裂的空间映射，这对于基于自旋的量子处理器至关重要。
2022-03-11 cond-mat.mes-hall quant-ph
Intervalley splitting and intersubband transitions in n-type Si/SiGe quantum wells: pseudopotential vs. effective mass calculation
低维Si/SiGe异质结构中导带态之间的谷间混合引起名义上简并能级之间的分裂。采用对称双谷有效质量近似和经验赝势方法计算了不同类型量子阱中的电子态。这两种方法之间的一个相当好的协议被发现，前者是更快的计算。分裂除了是阱宽的振荡函数外，几乎与面内波矢无关，是界面梯度大小的增函数。虽然该模型是定义为对称的包络电位，它被证明是保持合理的准确性略有不对称的结构，如双量子阱，使它可以接受的多层子带间光学器件的模拟。在这两种近似下研究了子带间的光学跃迁，结果表明，在大多数情况下，谷分裂会导致线宽加宽，尽管在极端条件下可能会产生跃迁线双峰。
2009-07-24 cond-mat.mes-hall
