Resistively-detected NMR lineshapes in a local filling $ν< 1$ quantum Hall breakdown
电阻检测NMR（RDNMR）是一种独特的表征方法，能够对单个量子纳米结构（例如量子点接触（QPC））进行高灵敏度NMR检测。在许多研究中，我们使用动态核极化和RDNMR检测的量子霍尔击穿制度的本地QPC填充因子为1（$ν_{\rm{qpc}} = 1$）。然而，RDNMR信号的线形被证明是复杂的，仍然没有完全理解。在这里，我们系统地通过电流泵浦从$ν_{\rm{qpc}} = 1$电导平台附近一路向下到夹断点的核自旋，提供了一个明确的证据，即在最低朗道能级的两个边缘通道之间的自旋翻转散射仍然发生在收缩，即使它是接近夹断点（$G \approx 10^{-2}$ $2e^{2}/h$）。所收集的RDNMR谱揭示了两套区别的功能。首先，在一个强大的中间隧穿制度，我们观察到一个普通的电阻下降线型，但有趣的是，它的过渡频率如下蛇形图案，在QPC的电子密度的空间调制的指示。其次，在弱隧穿制度，频谱变成一个分散的线形，我们解释由于建立两套核自旋极化，在不同的电子自旋极化接触。
2021-11-11 cond-mat.mes-hall
Simultaneous Measurement of Resistively and Optically Detected Nuclear Magnetic Resonance in the $ν=2/3$ Fractional Quantum Hall Regime
我们观察到的核磁共振（NMR）的分数量子霍尔制度在朗道能级填充因子$ν=2/3$的纵向电阻和光致发光（PL）的同时测量。在$ν=2/3$的自旋相变点处施加一个巨大的电子流，可以诱导出动态的核自旋极化。从电阻和PL强度的变化获得的NMR光谱定性相同，即，骑士移位（自旋极化区）和零位移（自旋非极化区）的共振都观察到。观察到的PL强度的变化被解释为极化核自旋引起的trion散射的结果。我们的结论是，这两种检测方法探测几乎相同的本地现象。
2016-07-14 cond-mat.mes-hall
Resistively detected nuclear magnetic resonance via a single InSb two-dimensional electron gas at high temperature
本文报道了在高达4 K的高温下单个InSb二维电子气（2DEG）的连续探测核磁共振（RDNMR）。最简单的赝自旋量子霍尔铁磁体中115In的直流大电流触发RDNMR信号呈现峰谷线形，峰谷处的核弛豫时间T1不同，但几乎与温度无关。大塞曼，回旋，和交换能量尺度的InSb 2DEG有助于在高温下的RDNMR信号的持久性。
2011-04-11 cond-mat.mes-hall
Resistively detected NMR as a probe of the topological nature of conducting edge/surface states
具有强自旋轨道耦合的拓扑绝缘体（TI）的边缘或表面模式中的电子自旋由于电子自旋锁定于其动量而不能用微波直接操纵。通过对比，我们表明，一个基于磁共振检测核磁共振（RDNMR）的技术可以用来探测表面导电状态的螺旋性质。在这样的实验中，应用射频（RF）场来重新定向核自旋，然后通过超精细相互作用耦合到电子自旋。边界电子的自旋因此可以被调制，导致在核共振频率下电导的变化。在这里，我们证明了电导率是敏感的方向施加的磁场相对于螺旋度的电子。RDNMR信号对角度的这种依赖性探测了导电边缘或表面状态的性质。在量子霍尔制度中的3D TI的情况下，我们建立负责在RDNMR实验中的电导变化的主导机制是基于Overhauser场效应。我们的研究结果表明，使用RDNMR探测TI状态的相同物理基础也使我们能够使用核自旋的RF控制来相干地操纵拓扑保护状态，这可能对新一代设备有用。
2021-07-26 cond-mat.mes-hall quant-ph
NMR probing of the spin polarization of the nu=5/2 quantum Hall state
用电阻探测核磁共振测量As原子核的奈特位移和确定第二朗道能级分数量子霍尔态的电子自旋极化。我们表明，5/2状态是完全极化的实验误差范围内，从而证实了摩尔-里德理论的一个基本假设。我们测量电子加热下的射频激发，并表明，我们能够检测到NMR在电子温度下降到30 mK。
2012-01-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
NMR Evidence for Spin Canting in a Bilayer nu = 2 Quantum Hall System
利用电流抽运核磁共振技术研究了双层量子霍尔系统中电子自旋态在总朗道能级填充因子nu =2时的变化。测量的奈特位移，KS，75砷核揭示了连续变化的面外电子自旋极化之间的近满和零的密度不平衡的函数。核自旋弛豫测量表明，在平面自旋组件的并发发展。这些结果提供了直接的信息，在这个系统中的自旋配置，并包括强有力的证据，自旋倾斜建议由以前的实验。
2007-07-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Dynamic Nuclear Polarization and Nuclear Magnetic Resonance in the Simplest Pseudospin Quantum Hall Ferromagnet
本文研究了倾斜磁场作用下具有大g因子的InSb二维电子气中最简单的赝自旋量子霍尔铁磁体的动态核极化。在大电流下，DNP引起的QHF的电阻尖峰的幅度变化使得能够观察到具有九个四极分裂的高核自旋同位素115 In的连续检测的核磁共振。我们的结果证明了域结构在DNP过程中的重要性。在这个QHF的核自旋弛豫时间T1是相对较短的（~ 120 s），几乎与温度无关。
2010-12-24 cond-mat.mes-hall
NMR Tracing of Hyperfine-Mediated Nuclear Spin Diffusion in Fractional Quantum Hall Domain Phases
我们在$ν= 2/3$上提出了分数量子霍尔畴相核自旋极化的增强扩散。电驱动畴壁运动介导的电阻检测NMR被用作局部核极化的探针，表现出泵浦依赖的信号饱和行为。这表明，一个相对均匀的极化分布，甚至传播到远离钉扎中心的域壁的地方。我们将此归因于这样一个事实，即附近的畴壁泵核极化迅速扩散到域中的核经验骑士场在可比的水平。核扩散的异常增强可以解释在间接的超精细介导的相互作用的核自旋的域。
2016-05-23 cond-mat.mes-hall
Individual Mechanisms of Nuclear Spin Decoherence in a Nanoscale GaAs NMR Device
我们利用间接探测的核磁共振（NMR）研究了纳米GaAs器件中核自旋的退相干。我们演示了如何自旋回波技术可以修改为我们的系统，这是拉比型相干振荡的阻尼相比。通过选择性地解耦核-核和电子-核自旋，我们确定由于个别机制，即不同或类似核素之间的直接或间接偶极耦合和电子-核自旋耦合的退相干率。结果表明，Ga和As之间由传导电子介导的间接偶极耦合贡献最大，而它们之间的直接偶极耦合贡献最小，反映了As-Ga键与外加磁场之间的魔角条件.
2005-10-12 cond-mat.mes-hall
Evidence for Skyrmion crystallization from NMR relaxation experiments
本文用核磁共振技术探测了GaAs/AlGaAs量子阱中的二维电子气。自旋-晶格弛豫速率$(1/T_{1})$在第一朗道能级被电子几乎完全填充时提取。发现$^{75}$ As的核自旋随着$T\to 0$和当与$R_{xx}\simeq 0$发生良好发展的量子霍尔态时更有效地弛豫。结果表明，核自旋弛豫与局域化之间存在着显著的相关性。这表明，磁基态接近完全填充的第一朗道能级可能包含拓扑自旋织构的晶格，即Skyrmion晶体。
2005-01-01 cond-mat.mes-hall
RD-NMR spectra of the crystal states of the two-dimensional electron gas in a quantizing magnetic field
二维电子气在量子化磁场作用下的输运实验发现了多种均匀和非均匀相，如Laughlin液体、Wigner、Bubble和Skyrme晶体以及量子霍尔条纹态.光泵核磁共振（OP-NMR）在研究具有奇异自旋结构的电子固体（如Skyrme晶体）的磁化和动力学方面也非常有用。最近，它已被证明，一个相关的技术，连续检测的核磁共振（RD-NMR），可以是一个很好的工具来研究的拓扑结构的电子固体在分数和整数量子霍尔制度。本文从理论上计算了二维电子气各晶相的RD-NMR谱线形状，并研究了它们的自旋密度和织构与NMR谱的关系。这使我们能够评估RD-NMR区分各种晶体状态的能力。
2015-11-27 cond-mat.mes-hall
Gate-controlled nuclear magnetic resonance in an AlGaAs/GaAs quantum Hall device
本文研究了带有侧栅的AlGaAs/GaAs量子霍尔器件中的核磁共振（NMR）探测。电子和核自旋之间的超精细相互作用的强度通过使用侧栅极电压相对于极化核自旋调谐二维电子系统的位置来调制。在半导体器件中，通过门调谐技术系统地控制NMR频率。
2006-08-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nuclear spin population and its control toward initialization using an all-electrical sub-micron scale nuclear magnetic resonance device
我们利用全电核磁共振（NMR）装置研究了GaAs量子阱结构中的核自旋布居，并证明了它的初始化。在我们的设备中，核自旋动态极化在一个亚微米尺度的区域所定义的分裂门。在各种极化条件下的核自旋布居估计连续检测脉冲NMR谱。我们发现核自旋布居数是由电子自旋组态决定的。通过对强极化核自旋施加射频脉冲，我们证明了双量子比特有效纯态的产生，这是实现NMR量子计算的关键一步。
2007-02-05 cond-mat.mes-hall
Ultrafast Manipulation of Valley Pseudospin
自旋和赝自旋的相干操纵是现有和新兴量子技术的基础，包括NMR，量子通信和量子计算。谷极化，与简并的占用，但量子力学不同的谷在动量空间，非常类似于自旋极化，并已被提出作为未来的量子电子学的赝自旋载体。利用圆偏振光激发，在过渡金属二硫属化物（TMDC）单分子膜中产生了谷激子极化，并在光学和电学上进行了检测。此外，还从实验上证实了谷赝自旋相干的存在。然而，对这种山谷连贯性的操纵仍然遥不可及。在这里，我们展示了一个全光控制的谷相干性的赝磁场与光学斯塔克效应的装置。利用带隙以下的圆偏振光，在飞秒时间尺度上对单层WSe 2中的谷激子赝自旋进行了实验旋转。旋转的方向和速度都可以通过调节相反谷中激子的动态相位来光学操纵。这项研究完成了谷赝自旋的生成-操纵-检测范式，使二维材料中的激子平台能够控制固体中这种新颖的自由度。
2016-06-22 cond-mat.mes-hall
Pseudospin vortex-antivortex states with interwoven spin textures in double layer quantum Hall systems
最近强关联双层量子霍尔系统的实验强烈地表明，与通常的假设相反，电子自旋自由度在量子霍尔或在填充因子$ν=1.$处发生的可压缩态中并不完全冻结。这些实验暗示，在$ν=1$处的准粒子可以具有自旋和赝自旋织构，即它们可以是CP $^{3}$ skyrmion。使用一个微观的不受限制的Hartree-Fock近似，我们计算的几个晶体状态的能量与自旋，赝自旋和混合自旋赝自旋周围的$ν=1$纹理作为层间分离$d$的函数不同值的隧道（$Δ_{SAS}$），塞曼（$Δ_{Z}$），和偏压（$Δ_{b}$）的能量。我们发现，在这些参数的某些范围内，涉及到一定量的自旋去极化的晶体状态有较低的能量比完全自旋极化的晶体。我们研究了这种去极化依赖于$d,Δ_{SAS},Δ_{Z}$和$Δ_{b}$，并讨论了它是如何导致实验观察到的快速NMR弛豫速率。
2006-07-31 cond-mat.mes-hall
Unraveling the spin polarization of the v = 5/2 fractional quantum Hall state
填充因子v = 5/2的分数量子霍尔效应最近受到了密切关注，因为它可能具有服从非阿贝尔统计的准粒子激发，这是拓扑保护量子操作所寻求的属性。然而，它的微观起源仍然是未知的，和候选模型波函数包括那些不希望阿贝尔统计。在这里，我们报告的直接测量的电子自旋极化的v = 5/2 H状态使用间接检测的核磁共振（NMR）。我们发现这个系统是完全极化的，这明确地排除了最可能的阿贝尔竞争者，从而有力地支持v = 5/2的状态是非阿贝尔的。我们的测量揭示了一个本质上不同的性质的相互作用，在第一激发朗道水平的物理基础在v = 5/2。
2012-01-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Role of chiral quantum Hall edge states in nuclear spin polarization
基于量子霍尔铁磁体（QHF）中的动态核极化（DNP）的电阻检测NMR（RDNMR）是发现迷人的量子霍尔相的高灵敏度方法;然而，这种DNP的机制，特别是量子霍尔边缘态在其中的作用尚不清楚。在这里，我们证明了重要的，但以前未被认识到的手征边缘模式对核自旋极化的影响。并排比较的RDNMR信号从霍尔酒吧和Corbino磁盘配置，使我们能够区分体和边缘状态的贡献，在QHF的DNP。沿着手性边缘状态的单向电流流动使得极化对高温下的热波动具有鲁棒性，并且使得可以观察到RDNMR响应的互易性原理。这些发现有助于我们更好地理解QHF中复杂的NMR响应，这对RDNMR技术的发展具有重要意义。
2017-04-22 cond-mat.mes-hall
Nuclear magnetic resonance line shapes of Wigner crystals in $^{13}$C-enriched graphene
假设来自石墨烯的$^{13}$ C同位素富集层的核磁共振（NMR）信号可以足够强以进行测量，我们计算了预期在强磁场中石墨烯中发生的不同晶体基态的NMR谱线形状。我们首先表明，在非均匀的状态下，有，除了由于自旋超精细相互作用的频率偏移，从电子和原子核的轨道运动之间的耦合的第二个贡献同样重要。然后，我们表明，如果裸信号的线宽可以做得足够小，维格纳和气泡晶体具有线的形状，定性不同的均匀状态，在相同的密度，而晶体状态，有自旋或谷赝自旋纹理没有。最后，我们发现，一个相对较小的裸线宽值是足以洗出的NMR线形状的晶体状态的独特签名。
2017-05-23 cond-mat.mes-hall
Shot Noise Induced by Electron-nuclear Spin-flip Scattering in a Nonequilibrium Quantum Wire
研究了二维电子气中制备的非平衡量子线中与动态核极化相关的散粒噪声（非平衡电流涨落）。我们观察到量子阱的自旋极化电导量子化的整数量子霍尔制度崩溃时，量子阱的电压偏置被驱动到非平衡。通过对散粒噪声的测量，我们证明了量子阱中电子的自旋极化由于电子-核自旋翻转散射而被降低到$\sim 0.7$而不是1。这一结果得到了利用核磁共振进行量子阱奈特位移测量的支持。
2012-01-25 cond-mat.mes-hall
Knight shift detection using gate-induced decoupling of the hyperfine interaction in quantum Hall edge channels
本文提出了一种在量子霍尔边沟道中利用间接探测核磁共振（RDNMR）技术观测半导体纳米级奈特位移的方法。利用电子与核自旋之间的超精细相互作用的门诱导退耦，我们得到了有或没有电子-核自旋耦合的RDNMR谱。通过对这两种谱的比较，可以给出单个二维电子系统中在相关边缘通道之间区域动态极化的核自旋的Knight位移值，表明这种方法与常规NMR技术相比具有很高的灵敏度。
2006-07-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Landauer-Büttiker approach for hyperfine mediated electronic transport in the integer quantum Hall regime
量子霍尔系统中自旋极化的电子边缘态与宿主核动力学的相互作用呈现出丰富而非平凡的输运物理。在这里，我们开发了一种Landauer-Büttiker方法来理解在具有量子点接触的整数量子霍尔设置中观察到的各种实验特征。这里开发的方法需要通过超精细辅助的电子核自旋触发器过程引起的自旋分辨边间散射的唯象描述。提出了一个核自旋动力学和边态电子输运之间的自洽模拟框架，以深入研究核极化对电子输运的影响以及电子自旋极化对核自旋动力学的影响.特别是，我们表明，滞后注意到实验中的电导-电压跟踪，以及在检测到的NMR lineeshape的结果从电子输运和核极化演化之间缺乏准平衡。此外，我们提出了电路模型来模拟这种超精细介导的传输效应，以进一步促进对量子点接触周围发生的电子传输过程的清晰理解。最后，我们扩展了我们的模型来解释核能级四极分裂的影响，并描述了单光子和多光子过程中产生的电子输运特征。
2018-01-05 cond-mat.mes-hall
