Intersubband magnetophonon resonances in quantum cascade structures
本文报道了GaAs/GaAlAs量子级联结构在高达62 T的磁场中的磁输运测量结果。我们在隧穿电流中观察到一种新颖的量子振荡现象，这种振荡在相互磁场中具有周期性。我们解释这些振荡作为子带间磁声子共振由于电子弛豫发射的单个光学或声学声子。我们的工作还提供了一个非光学的量子级联结构的子带间分离的原位测量。
2001-09-06 cond-mat.mes-hall
Reflection of Electrons during Tunneling and an Intersubband Polaron in the 2D Electron System of a Delta-Layer in GaAs
研究了Al- $δ$ -GaAs结构，其中观察到近表面δ掺杂层的二维电子系统的一个或多个子带的隧穿。观察到LO声子发射阈值处的电子反射。当一个新的子带参与隧穿过程时，以及当具有LO声子发射的二维系统中的电子的子带间跃迁被添加到单个子带内的非弹性隧穿时，这种现象发生。结果表明，在子带间极化子共振的条件下，反射过程占主导地位，在隧道进入δ层。然而，如果发生从δ层的隧穿，则当两个子带被占用时观察到反射过程。
2020-08-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Influence of Coulomb correlations on the quantum well intersubband absorption at low temperatures
本文提出了掺杂GaAs/ Al_{35} Ga_{65} As量子阱系统中包含电子基态关联的子带间吸收理论。研究了低温下载流子间的库仑相互作用对吸收谱的影响，发现基态关联使吸收谱的重正化和谱宽增加。在T = 1 K时，它的半高全宽增加到3倍。包含电子-声子散射强烈地降低了电子相关性的相对影响。
2010-07-12 cond-mat.mes-hall
Anisotropic splitting of intersubband spin plasmons in quantum wells with bulk and structural inversion asymmetry
在半导体异质结构中，体和结构反转不对称性和自旋轨道耦合诱导了价和导子带的k依赖自旋分裂，这可以被视为由动量依赖的晶体磁场引起的。本文研究了这些有效磁场对非对称n型GaAs/AlGaAs量子阱中子带间自旋动力学的影响。我们用线性响应理论计算了子带间自旋等离子体激元的色散。所谓的D 'yakonov-Perel'退相干机制对于集体子带间激发是不活跃的，即，晶体磁场不会导致自旋等离子体激元的退相干。相反，我们预测，在子带间自旋动力学的体和结构反转不对称的主要签名是一个三倍，各向异性分裂的自旋等离子体色散。指出了多体效应的重要性，讨论了用非弹性光散射进行实验观测的条件。
2003-07-05 cond-mat.mes-hall
Intersubband polaritons with spin-orbit interaction
研究了半导体微腔中非对称量子阱（AQW）中的子带间极化激元，并研究了自旋轨道相互作用（SOI）对子带间激发的影响. Rashba和Dresselhaus类型的自旋轨道相互作用消除了具有有限面内动量值的电子的自旋简并，并允许四种类型的子带间激发。当光学自旋翻转跃迁被抑制时，基元激发谱显示出基于自旋守恒跃迁的上、下和中极化激元分支的出现。有限光子动量的会计导致非零平均自旋投影的电子系综在第一激发子带下cw激发各向同性（Rashba）和各向异性（Rashba和Dresselhaus）SOI。我们预测了在长相干长度的系统中产生自旋电流的可能性。
2012-10-11 cond-mat.mes-hall
Optical intersubband properties of a core-shell semiconductor-topological insulator quantum dot described by $θ$-Electrodynamics
分析了在均匀外磁场作用下，同心嵌入核壳结构GaAs量子点单电子系统中的球形拓扑绝缘体的光学性质.在$θ$ -电动力学的有效框架下计算了拓扑绝缘体的磁电响应，该框架允许通过格林函数方法解析计算感生电势和感生磁势。在有效质量近似下构造了GaAs的哈密顿量，并采用拉格朗日网格法数值求解了相应的薛定谔方程。我们计算的总吸收系数和折射率的变化给出的非线性迭代密度矩阵形式主义到三阶。我们的研究结果表明，磁电材料的存在下，导致新的偶极跃迁，否则不允许。此外，发现当入射光偏振方向平行于外部磁场时，与垂直偏振相比，光子吸收增强。此外，我们报告了一个明显的蓝移的光学功能时，$θ$参数的值增加。这些结果可用于磁电极化率的间接实验测量，磁电极化率与QED精细结构常数$α$成正比。
2020-04-19 cond-mat.mes-hall
Microwave-Induced Magneto-Intersubband Scattering in a Square Lattice of Antidots
研究了微波辐射对周期为d = 0.8 μ m的GaAs量子阱反点晶格中电子低温磁输运的影响。它示出，由于在子带中的电子密度之间的显着差异，在所调查的反点晶格中的电阻的可伸缩性振荡观察到仅为第一子带。结果表明，在回旋共振条件下，微波辐照导致在主磁化率峰区域的逆磁场中形成周期性的电阻振荡。它是建立这些振荡的周期对应于磁子带间振荡的周期。所观察到的效果是由子带E1和E2中的电子加热之间的差异所引起的子带间散射率的增加来解释的。
2021-01-06 cond-mat.mes-hall
Millisecond spin-flip times of donor-bound electrons in GaAs
我们在高纯n-GaAs中观察到施主束缚电子的毫秒级自旋翻转弛豫时间。这是三个数量级以上，比以前报道的寿命在n-GaAs。自旋翻转时间被测量为磁场的函数，并且对于大于4 T的场表现出强的幂律依赖性。这一结果与先前报道的量子点中电子的理论和测量结果定性一致。
2006-10-18 cond-mat.mes-hall
Nucleus-mediated spin-flip transitions in GaAs quantum dots
GaAs量子点中的自旋翻转速率可能相当慢，因此打开了操纵量子点中自旋态的可能性。我们在这里提出的非弹性自旋翻转率介导的超精细相互作用与核的估计。在一般的假设下，核介导的速率与相应的非自旋翻转跃迁的声子弛豫速率成正比。在单重态-三重态激发态交叉附近，该速率可以被加速。小比例系数与量子点中的原子核数目成反比。我们将我们的结果与已知的$GaAs$量子点自旋翻转机制进行了比较。
2001-04-09 cond-mat.mes-hall
Interference of magnetointersubband and phonon-induced resistance oscillations in single GaAs quantum wells with two populated subbands
在大填充因子下，研究了具有两个布居子带的GaAs量子阱中的低温电子磁输运。磁子带间（MIS）和声声子诱导的耗散电阻振荡被发现是共存的，但相互干扰。实验表明，MIS振荡的振幅显着增强声子，声子散射和子带间电子跃迁之间的“建设性干涉”。量子振荡的温度阻尼被发现与相当大的电子-电子散射引起的朗道能级展宽有关。
2009-12-22 cond-mat.mes-hall
Nonpolar m-plane GaN/AlGaN heterostructures with intersubband transitions in the 5 to 10 THz band
本文评估了沉积在自支撑半绝缘GAN衬底上的非极性m面GAN/AlGaN多量子阱在1到10 THz频率范围内的子带间跃迁。量子阱被设计成包含两个受限的电子能级，与相邻的阱解耦。结构分析揭示了平面和规则的量子阱在两个垂直的面内方向，与高分辨率图像显示沿生长轴的障碍中的Al组合物的不均匀性。我们没有观察到外延工艺引入的扩展结构缺陷。低温子带间吸收从1.5至9太赫兹的演示，覆盖部分的7至10太赫兹波段禁止GaAs为基础的技术。
2015-10-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
The influence of anisotropic gate potentials on the phonon induced spin-flip rate in GaAs quantum dots
研究了各向异性轨道效应对量子点中声子诱导自旋翻转速率的电场可调性的影响。我们的研究表明，各向异性的栅极电位提高自旋翻转率，并降低了水平交叉点，以一个较低的量子点半径，由于抑制土地$\acute{e}$ g-因子向体晶体。在$10^4-10^6$ V/cm的范围内，声子诱导自旋翻转速率的电场可调谐性可以通过强的Dresselhaus自旋轨道耦合来操纵。这些结果可能有助于自旋为基础的固态量子计算机的发展，通过操纵声子诱导自旋翻转率通过自旋轨道耦合与各向异性的栅极电位的应用在一个制度中的g因子改变其符号。
2012-01-14 cond-mat.mes-hall
Intersubband polariton-polariton scattering in a dispersive microcavity
采用非共线泵浦-探测结构和相位稳定的中红外脉冲，直接在GaAs/AlGaAs量子阱色散腔的能带结构内研究了子带间极化激元的超快散射动力学.在~25 THz的频率和有限的面内动量$k_{||}$下选择性激发较低的极化激元，导致在$k_{||}=0$处出现探针反射率的窄带最大值。一个量子力学模型确定的基本微观过程作为受激相干极化激元-极化激元散射。这些结果标志着一个重要的里程碑，量子控制和玻色子激光在定制的极化激元系统在中红外和远红外。
2022-03-09 cond-mat.mes-hall physics.optics
Stimulated Raman spin coherence and spin-flip induced hole burning in charged GaAs quantum dots
相干非简并差分透射光谱中的高分辨率光谱烧孔（SHB）揭示了带负电荷量子点系综中的自旋-三振子动力学。在Voigt几何中，受激拉曼自旋相干在三子光谱空穴的顶部产生斯托克斯和反斯托克斯边带。在零失谐处的一个非常窄的尖峰的突出特征来自自旋布居脉动动力学。这些SHB功能确认相干电子自旋动力学在带电点，和线宽揭示自旋光谱扩散过程。
2008-03-12 cond-mat.mes-hall
Spin-orbit interaction in GaAs wells: From one to two subbands
我们研究了GaAs量子阱中的Rashba和Dresselhaus自旋轨道（SO）耦合，阱宽范围为$w$，允许电子占据从一个子带过渡到两个子带。通过进行详细的泊松-薛定谔自洽计算，我们确定了所有子带内和子带间的Rashba（$α_1$，$α_2$，$η$）和Dresselhaus（$β_1$，$β_2$，$Γ$）耦合强度。对于仅占据一个子带的相对窄的孔，我们的结果与Koralek \emph{et al.} [Nature \bfs{48}，610（2009）]的数据一致，即，Rashba耦合$α_1$基本上与$w$无关，这与线性Dresselhaus系数$β_1$的减小相反。当我们加宽阱使得第二子带也可以被填充时，我们观察到$α_2$减小而$α_1$增大，两者几乎与$w$成线性关系。有趣的是，我们发现在研究的参数范围内（即，非常不对称的井）$α_2$可以达到零并改变其符号，而$α_1$总是正的。在$w$的这种双占有状态中，$β_1$大部分是恒定的，而$β_2$随着$w$而降低（类似于单占有状态的$β_1$）。另一方面，子带间Rashba耦合强度$η$随着$w$而减小，而子带间Dresselhaus $Γ$几乎保持不变。我们还确定了持久的自旋螺旋对称点，在每个子带中的Rashba和重整化（由于立方校正）的线性Dresselhaus耦合是相等的，作为阱宽和掺杂不对称性的函数。我们的研究…
2015-02-05 cond-mat.mes-hall
Optical nonlinearity due to intersubband transitions in semiconductor quantum wells
我们计算了子带间跃迁对三阶非线性光学极化率的贡献，非共振和共振三次谐波的$χ^{(3)}(ω,ω,ω)$以及非线性折射和吸收的$χ^{(3)}(ω,-ω,ω)$.作为例子，我们考虑InAs/AlSb和GaAs/GaAlAs量子阱。有限的势垒高度，能带nonparabolicity，和高载流子浓度的影响。结果表明，量子限制，而不是带的非抛物性，是负责高值的非共振$χ^{(3)}_{zzzz}$。对于入射波长在10.6 $μ$ m附近的三次谐波产生和双光子吸收，获得了非常高的$χ^{(3)}_{zzzz}$值。强度依赖性的折射率和吸收系数也讨论了强度远高于饱和强度。有效介质理论被用来考虑集体效应。
1999-12-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Collective intersubband transitions in quantum wells: a comparative density-functional study
我们用含时（电流）密度泛函理论研究了GaAs/AlGaAs量子阱中两个最低子带之间的集体跃迁。我们专注于两个系统的实验结果是可用的：一个宽的单和一个窄的不对称双井。目的是计算仅通过电子-电子相互作用阻尼的集体电子模式的频率和线宽。由于朗道阻尼在这里是无效的，占主导地位的阻尼机制涉及动态交换相关效应，如多对生产。为了捕捉这些效应，人们必须超越广泛使用的绝热局域密度近似（ALDA），并包括延迟。我们进行了比较研究属于这一类的两种方法：由格罗斯和科恩的动态扩展的ALDA，和最近的方法，将交换和相关性超出ALDA的粘弹性应力在电子液体。我们发现，前者的方法是更强大的：它执行类似的强烈不同程度的集体的电子运动。量子阱的结果比较合理的实验，对过阻尼的趋势。相比之下，粘弹性的方法是优越的系统中的电子动力学主要是集体的，但打破了，如果当地的速度场变化太快，在一个单电子的行为，如隧道通过势垒的情况下。
1998-06-21 cond-mat.mes-hall
Intersubband spin-density excitations in quantum wells with Rashba spin splitting
在反转非对称半导体中，自旋-轨道耦合引起价带和导带的k依赖性自旋分裂，这是体结构和异质结构中自旋退相干的众所周知的原因。因此，在器件应用中操纵非平衡自旋相干性需要理解价带和导带自旋分裂如何影响载流子自旋动力学。本文研究了量子阱中集体子带间自旋密度激发（SDES）的退相干机制的相关性。线性自旋密度矩阵响应的密度泛函形式主义，描述了在量子阱的子带，可能是非抛物线和自旋分裂由于体或结构反转不对称（Rashba效应）的导带中的SDES。作为一个例子，我们考虑一个40 nm的GaAs/AlGaAs量子阱，包括Rashba自旋分裂的导子带。我们发现一个耦合和波矢依赖分裂的纵向和横向的SDES。然而，由于动力学交换和关联产生的集体效应，SDES的退相干不是由子带自旋分裂决定的。
2002-06-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Pauli blockade of the electron spin flip in bulk GaAs
利用强光抽运下的时间分辨光学取向，实验测定了非掺杂GaAs中电子自旋翻转时间（t_sf）与k的关系。当电子动能从2变化到30 meV时，t_sf单调减小一个数量级以上。在所报道的实验的高激发密度和低温下，导带电子的主要自旋翻转机制是Bir-Aronov-Pikus。通过蒙特卡罗模拟，我们证明了相空间填充效应导致自旋翻转的阻塞，产生随激发密度增加的t_sf。这些效果得到的值t_sf高达30纳秒，在k=0，最长的报告自旋弛豫时间在未掺杂的GaAs在没有一个磁场。
2006-11-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Exchange instability of the two-dimensional electron gas in semiconductor quantum wells
当第一激发子带被电子占据时，在调制掺杂GaAs/AlGaAs单量子阱中形成的二维（2D）电子气经历一阶跃迁，因为费米能级通过施加直流电压被调谐成与激发子带共振。这种效果的直接证据是从低温光致发光光谱显示的子带间能量$E_{01}$突然重整化后的第一个激发子带的突然占领。密度泛函理论中的计算，其中处理的二维交换势{ \it确切}，表明这种电子系统的化学不稳定性主要是由{ \it intersubband}项的交换库仑相互作用。从温度依赖的测量的存在下，在$T_c = 35\pm 5$ K的临界点推断。
2001-06-22 cond-mat.mes-hall
Landau level spin diode in a GaAs two dimensional hole system
我们在GaAs二维空穴系统中制备了朗道能级自旋二极管，并对其进行了表征。我们使用空穴朗道能级自旋二极管探测空穴和核自旋之间的超精细耦合，发现没有可检测的净核极化，表明空穴-核自旋翻转过程被抑制了至少三个数量级相比，GaAs电子系统。
2014-06-16 cond-mat.mes-hall
Nondegenerate Two-Photon Absorption in GaAs/AlGaAs Multiple Quantum Well Waveguides
我们提出了飞秒泵浦探测测量的非简并（1960 $\,$ nm激发和1176- 1326 $\,$ nm探针）双光子吸收光谱的8 $\,$ nm GaAs/12 $\,$ nm Al $_{0.32}$ Ga $_{0.68}$ As量子阱波导。实验中，光脉冲与量子阱平面垂直和相切共偏振。的结果进行了比较，微扰计算的状态之间的过渡率由$\mathbf{k}\cdot\mathbf{p}$方法与8或14带的基础。我们发现理论和实验之间的正常偏振的良好协议，然后使用该模型来支持非简并双光子吸收的数量级增强的预测作为一个组成光子能量接近子带间共振。
2019-12-03 cond-mat.mes-hall physics.optics
Near-infrared intersubband photodetection in GaN/AlN nanowires
子带间光电子器件依赖于半导体异质结构中量子限制电子能级之间的跃迁，这使得能够在1-30 $μ$ m波长窗口中以皮秒响应时间进行红外（IR）光电探测。将纳米线作为活性介质可以实现对器件的电截面和光吸收截面的独立控制。此外，纳米线异质结构中的三维载流子限制为调整载流子弛豫时间开辟了新的可能性。然而，GaAs纳米线的结构缺陷和表面敏感性的产生，迄今阻碍了纳米线子带间器件的制备。在这里，我们报告的第一个演示子带间的光电探测在纳米线，使用GAN纳米线含有GAN/AlN超晶格吸收在1.55 $μ$ m。光谱光电流测量与8带k $\cdot$ p计算的电子结构的组合支持解释的结果，在这些极短的周期超晶格子带间的光电探测。我们观察到的光电流与入射照明功率的线性依赖关系，这证实了子带间过程的表面状态的不敏感性，并强调了具有大的表面体积比的架构是如何适合作为子带间光电探测器。我们的光电流特性的分析指出了路线的器件性能的改善。这是第一个基于纳米线的子带间光电探测器代表了一项技术突破，为强大的器件平台铺平了道路，该平台具有超快、超灵敏度光电探测器和具有更高热稳定性的高效量子级联发射器的潜力。
2019-01-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Spin orbit coupling at the level of a single electron
我们利用电子计数技术来区分自旋守恒的快速隧穿过程和一个较慢的过程，涉及自旋翻转的AlGaAs/GaAs基双量子点。通过研究两个点的点间隧道耦合的速率的依赖关系，我们发现，多达4%的隧穿事件发生自旋翻转相关的自旋轨道耦合在GaAs中。我们的测量在分辨隧穿事件是否伴随自旋翻转发生方面具有99%的保真度。
2015-12-16 cond-mat.mes-hall
Anisotropy and suppression of spin--orbit interaction in a GaAs double quantum dot
利用时间分辨电荷探测技术测量了GaAs基双量子点的自旋翻转隧穿速率。这样的过程发生在泡利自旋封锁制度与两个电子占据双量子点。本文提出了调整自旋翻转隧穿率的方法，一方面可以测量Rashba和Dresselhaus的自旋轨道系数。另一方面，它们可以以高开/关比打开和关闭SOI的效果。通过选择相对于晶轴的隧穿方向的对准，以及通过选择相对于自旋-轨道磁场的外部磁场的取向，来实现调谐。在接近1 kHz的隧道速率下实现了10 s的自旋寿命。
2017-09-14 cond-mat.mes-hall
Oscillator strengths of the intersubband electronic transitions in the multi-layered nano-antidots with hydrogenic impurity
在球对称介质连续模型和有效质量近似下，我们得到了多层量子反点（MLQAD）的薛定谔方程的精确解. MLQAD是纳米结构的半导体系统，其由球形核（例如$Ga_{1-x}Al_{x}As $）和涂覆的球形壳（例如$Ga_{1-y}Al_{y}As $）组成，因为整个反点嵌入在块体材料（例如$GaAs $）内。研究了电子能谱及其径向几率密度随纳米系统半径的变化关系。对有限和无限约束势（CP）以及壳层厚度不变的情况下，在不同半径下，从基态到两个第一允许激发态的子带间量子跃迁的振子强度进行了数值计算和分析.它表明，特别是，结合能和类氢杂质的MLQAD的振子强度的行为不同于单层量子反点（SLQAD）。对于具有有限核壳CP的MLQAD，杂质的态能量和振子强度被发现依赖于壳层厚度。在大的核半径和非常小的壳层厚度，我们的结果更接近于以前报道的SLQAD的相应值。
2013-01-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quenching of dynamic nuclear polarization by spin-orbit coupling in GaAs quantum dots
中心自旋问题是一个被广泛研究的量子退相干模型，其中电子自旋与核自旋池相互作用。当电子角动量转移到核自旋时，动态核极化（DNP）发生在中心自旋系统中，并且在基于自旋的量子信息处理中用于相干电子和核自旋控制。然而，限制DNP的机制仍然只有部分了解。在这里，我们表明，自旋轨道耦合淬灭DNP在GaAs双量子点，即使自旋轨道耦合在GaAs是弱的。利用Landau-Zener扫描，我们测量了电子自旋翻转概率对面内磁场的强度和方向的依赖性，使我们能够区分自旋轨道和超精细相互作用的影响。为了证实我们的解释，我们测量高带宽的电子自旋翻转概率的相关性，并获得与一个显着的自旋轨道贡献的结果一致。我们观察到，DNP淬火时，自旋轨道组件超过超精细，与理论模型一致。我们的研究结果揭示了中心自旋系统中自旋轨道和超精细相互作用之间令人惊讶的竞争。
2015-02-18 cond-mat.mes-hall
Artificial Gauge Field and Quantum Spin Hall States in a Conventional Two-dimensional Electron Gas
在Born-Oppemheimer近似下，我们将自旋轨道耦合系统中的总电子哈密顿量分解为慢轨道运动和快带间跃迁过程。我们发现，快速运动诱导规范场慢轨道运动，垂直于电子动量，诱导拓扑相。从这个一般设计原理出发，我们提出了一种在抛物线渐变GaAs/In $_{x}$ Ga $_{1-x}$ As/GaAs量子阱中产生人工规范场和拓扑相的理论。通过调整反点晶格的刻蚀深度和周期，叠加势引起的能带折叠导致了能带的形成和相邻子带之间的能带反转。子带间的自旋轨道相互作用打开了相当大的非平凡的迷你间隙，并导致许多对螺旋边缘状态在这些间隙。
2015-04-24 cond-mat.mes-hall
Manipulation of single electron spin in a GaAs quantum dot through the application of geometric phases: The Feynman disentangling technique
在2DEG中电定义的量子点中的单个电子的自旋可以通过在施加的栅极电势的影响下在2D平面中的闭环中动态地移动量子点来操纵。在本文中，我们提出的解析表达式和数值模拟的自旋翻转概率在绝热演化过程中存在的Rashba和Dresselhaus线性自旋轨道相互作用。我们使用Feynman退纠缠技术来确定非阿贝尔Berry相位，并找到了三种特殊情况下的精确解析表达式：（i）纯Rashba自旋-轨道耦合，（ii）纯Dresselhause线性自旋-轨道耦合，（iii）Rashba和Dresselhaus自旋-轨道耦合的混合物具有相同的强度。对于混合的Rashba和Dresselhaus自旋轨道耦合与不等的强度，我们得到的模拟结果，通过数值求解的Riccati方程起源于解开的过程。我们发现混合自旋-轨道耦合的自旋翻转几率一般大于纯Rashba情形和纯Dresselhaus情形的自旋翻转几率，并且只有当Rashba和Dresselhaus自旋-轨道耦合对称混合时才发生完全的自旋翻转.
2011-10-24 cond-mat.mes-hall
Spin-flip transitions between Zeeman sublevels in semiconductor quantum dots
我们研究了GaAs电子量子点中塞曼子能级间的自旋翻转跃迁。几种不同的机制，起源于自旋轨道耦合被证明是负责这样的过程。结果表明，局域在量子点中的电子的自旋晶格弛豫比自由电子的自旋晶格弛豫要小得多。由于其他几种机制的自旋翻转率无关的自旋轨道相互作用的估计。
2001-07-02 cond-mat.mes-hall
Intersubband electric dipole spin resonance in transition metal dichalcogenide heterobilayers
L. D. Landau Institute for Theoretical Physics（列夫·朗道理论物理研究所）；Ioffe Institute（约费研究所）
研究了过渡金属二硫化物异双层中电偶极子自旋共振现象，通过分析对称性发现异双层的降低对称性使电场能够耦合传导带自旋亚带，提出了光学选择规则，并揭示了自旋轨道耦合诱导的布洛赫态混合机制，导致非零动量矩阵元和有效哈密顿量中的自旋依赖项，即拉沙效应，且电偶极子自旋翻转速率远高于磁偶极子自旋翻转速率。
2026-05-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Tunneling and nonlinear transport in a vertically coupled GaAs/AlGaAs double quantum wire system
我们报道了独立接触垂直耦合量子线系统中的低维隧穿。这种纳米结构是在高质量的GaAs/AlGaAs平行双量子阱异质结构中制备的。使用一种新的倒装芯片技术，使顶部和底部分裂栅极对齐，以形成低维收缩在每个独立接触的量子阱，我们明确地控制子带占用的个别电线。除了预期的2D-2D隧穿结果之外，我们还发现了与1D量子线相关的其他隧穿特征。
2004-11-10 cond-mat.mes-hall
Hyperfine-mediated transitions between a Zeeman split doublet in GaAs quantum dots: The role of the internal field
研究了GaAs量子点中最低轨道能级塞曼分裂自旋态之间的超精细介导跃迁速率。我们把超精细哈密顿量分成两部分，一部分是轨道态的对角部分，另一部分是不同轨道的混合部分。对角线部分产生有效（内部）磁场，除了外部磁场之外，该磁场还确定塞曼分裂。量子点中的自旋翻转跃迁是由伴随着声子发射的轨道混合部分引起的。我们评估的速率为不同的制度，所施加的磁场和温度。当外加磁场足够低时，我们得到的速率大于自旋轨道相关速率。
2002-02-14 cond-mat.mes-hall
Hole spin-flip transitions in a self-assembled quantum dot
在这项工作中，我们研究了单个自组装InGaAs/GaAs量子点中的空穴自旋翻转跃迁。我们使用8带$kp$模型找到了空穴波函数，并计算了基态塞曼二重态的声子辅助自旋弛豫速率。我们系统地研究了各种混合物和直接自旋声子机制引起的过渡率的重要性。我们表明，双轴和剪切应变构成主导的自旋混合耦合机制。然后，我们证明了如果量子点被应变减小层覆盖，空穴自旋寿命可以增加。最后，我们证明了自旋弛豫可以用一个有效的模型来描述。
2020-02-08 cond-mat.mes-hall
Dominant role of the shear strain induced admixture in spin-flip processes in self-assembled quantum dots
在包络函数近似下，采用8带kp理论，研究了InAs/GaAs自组装量子点中单个电子的自旋反转弛豫过程.我们表明，自旋弛豫的主要通道是对称破缺剪切应变引起的自旋混合物，它可以映射到导带（有效质量）Hamilton中具有相似结构且相长干涉的两个有效自旋-声子项上。与在较大的无应变点中主导自旋弛豫的Dresselhaus耦合不同，剪切应变贡献不能由哈密顿量中的唯一标准项来建模，而是依赖于量子点中的实际应变分布。
2018-07-09 cond-mat.mes-hall
Spin relaxation in semiconductor quantum dots
我们研究了GaAs量子点中自旋反转的物理过程.我们已经计算了不同的机制，这是相关的自旋-轨道耦合，并导致自旋翻转过程中的电子在点的非弹性弛豫与无磁场的速率。我们已经表明，零维字符的问题时，电子波函数是本地化在所有方向上导致冻结的最有效的自旋翻转机制有关的情况下，在基本晶胞和异质界面的反转中心，因此，异常低的自旋翻转率。
1999-07-23 cond-mat.mes-hall
Nuclear spin diffusion in the central spin system of a GaAs/AlGaAs quantum dot
本文通过实验证明GaAs/AlGaAs量子点中电子自旋会加速核自旋扩散而非形成Knight场梯度势垒，并将高磁场下的加速归因于电子自旋翻转涨落，测得核自旋寿命为1-10秒，为量子信息存储与处理提供了可行时间窗口。
2022-08-03 cond-mat.mes-hall
Electron g-factor determined for quantum dot circuit fabricated from (110)-oriented GaAs quantum well
半导体量子点电路的衬底取向的选择提供了定制自旋电子学性质的机会，例如用于特定功能的g因子。在这封信中，我们演示了一个由（110）取向GaAs量子阱制作的少电子双量子点电路的工作。我们估计面内电子g因子从增强的点间隧穿（泄漏）电流接近零磁场的配置文件。由于泡利不相容而导致的自旋阻断可以阻断点间隧穿。然而，由于电子自旋状态和主体材料的核自旋之间的超精细相互作用介导的自旋触发器过程，这种阻断变得不活跃。对于平行于方向[11（bar）0]的磁场，g因子的绝对值约为0.1，比由广泛使用的标准（001）GaAs衬底上生长的材料制成的可比电路的g因子低约四倍，并且与通过纯光学手段确定的在（110）GaAs衬底上生长的量子阱结构的报告值一致。
2021-11-14 cond-mat.mes-hall
Collective neutral excitations as sensitive probe for the quality of 2D charge carrier systems in ultra-pure GaAs quantum wells
本文利用共振非弹性光散射观测到超纯GaAs量子阱中二维电子系统的极窄集体子带间激发，发现其线宽与迁移率缺乏直接相关性，提出将其作为表征分数量子霍尔效应研究的灵敏探针。
2025-03-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Ultrafast shift and rectification photocurrents in GaAs quantum wells: Excitation intensity dependence and the importance of bandmixing
采用基于14带${\mathbf k} \cdot {\mathbf p}$模型的多子带半导体Bloch方程的微观方法，计算了GaAs量子阱在飞秒激光脉冲激发下光电流的时间动力学.这种方法提供了一个透明的带间，子带间和带内激发的描述，完全包括所有的共振以及非共振激发，并对待光-物质相互作用的非微扰。对于线性极化激发，光电流包含来自移位和整流电流的贡献。我们数值计算和分析这些电流产生的飞秒激光脉冲激发[110]和[111]取向的GaAs量子阱。结果表明，经常采用的微扰$χ^{(2)}$的方法打破了峰值场大于约10 kV/cm和非微扰效应导致的位移和整流电流的峰值的减少和时间振荡，起源于拉比flopping。特别是，我们发现一个复杂的振荡光子能量的位移和整流电流的大小的依赖关系。我们的模拟表明，这种依赖性是重空穴和轻空穴价带之间混合的结果。这是一个令人惊讶的发现，因为能带混合对光电流强度的影响甚至比吸收系数更大。对于[110]取向的GaAs量子阱，计算的光子能量依赖性与实验结果进行了比较，得到了很好的一致性，这验证了我们的理论方法。
2016-06-22 cond-mat.mes-hall physics.optics
Electron spin-flip correlations due to nuclear dynamics in driven GaAs double dots
我们目前的实验数据和相关理论的相关性在一系列的实验中，涉及重复的朗道-齐纳扫描通过一个单重态和自旋对齐的三重态的交叉点在GaAs双量子点包含两个传导电子，这是加载在单重态之前，每次扫描后，最终的自旋被记录。这里报道的实验测量时间尺度从4 $μ$ s到2 ms的相关性。当磁场在一个方向上对齐，使得自旋轨道耦合不能导致自旋翻转，相关谱具有突出的峰值集中在零频率和在原子核的拉莫尔频率的差异，在频率无关的背景之上。当自旋轨道场是相关的，有额外的峰值，集中在个别物种的频率。忽略高频电荷噪声的影响的理论模型正确地预测了观察到的峰的位置，并给出了与频率无关的背景的大小的合理准确的预测，但给出的峰面积比观察到的面积大两倍或更多。所观察到的峰宽与基于核退相时间的60 $μ$ s量级的预测大致一致。然而，有额外的重量在最低的观测频率，这表明存在的残余相关性的规模为2毫秒。我们推测这些差异的来源。
2016-08-13 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall quant-ph
A quantitative study of spin-flip co-tunneling transport in a quantum dot
我们报告详细的运输测量量子点在自旋翻转共隧穿制度，和微观理论的数据进行定量比较。量子点是通过GaAs/AlGaAs异质结构的横向选通来制备的，并且在面内塞曼场的存在下测量电导。我们专注于在偏置电压超过塞曼阈值的非线性电导值的比率，该制度允许自旋翻转的点，低于塞曼阈值，当自旋翻转的点是大力禁止。在三种不同的奇占据点状态下得到的数据与理论值吻合得很好，不需要调整参数。我们还比较了理论结果的预测的现象学形式以前用于分析非线性共隧穿电导，特别是异质结构的g-因子的测定，并找到两者之间的良好协议。
2012-07-30 cond-mat.mes-hall
Optical orientation of Mn^2+ ions in GaAs
本文报道了在弱纵向磁场（B <= 100 mT）作用下Mn ^2+在GaAs中的光学取向。使用自旋翻转拉曼散射光谱直接评估25%的锰自旋极化。Mn^2+的动态极化是由于与光学取向的导带电子的s-d交换相互作用而发生的。时间分辨光致发光揭示了非平凡的电子自旋动力学，其中取向的Mn^2+离子倾向于稳定电子自旋。
2010-10-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
The Role of Spin-Flip Collisions in a Dark Exciton Condensate
我们发现低温下GaAs耦合量子阱中形成了由暗激子组成的玻色-爱因斯坦凝聚体。我们发现，冷凝物延伸超过数百微米，远远超出了光激发区域，并仅限于台面的边界。我们发现，凝聚密度是由自旋翻转碰撞激子之间，暗激子转换成明亮的。在低温下抑制该过程产生密度积累，表现为激子发射线的温度依赖性蓝移。面内磁场下的测量使我们能够优先修改亮激子密度，并确定它们在系统动力学中的作用。我们发现它们与凝聚态的相互作用导致了凝聚态的耗尽。我们提出了一个简单的速率方程模型，很好地再现了所观察到的温度，功率和磁场的激子密度的依赖性。
2022-08-17 cond-mat.mes-hall
Exchange interaction-driven dynamic nuclear polarization in Mn-doped InGaAs/GaAs quantum dots
我们研究了单个自组装InGaAs/GaAs量子点中的光自旋取向和动态核极化（DNP），其中Mn原子是一种磁性杂质，为中性受主A $^0$提供了有效的自旋$J=1$。我们发现在这种量子点中光生电子的自旋可以通过准共振圆极化激发有效地取向。然而，对于通过补偿与A $^0$的交换相互作用$Δ_e$的磁场而准简并的电子自旋能级，由于交换的各向异性部分而存在完全去极化。尽管如此，在大多数研究的量子点中，自旋极化的光电子产生明显的DNP，其随着纵向磁场而生长，直到临界场，在临界场处其突然消失。对于某些量子点，在不同的磁场下观察到这种DNP序列的几个副本。这种惊人的行为定性讨论的结果，不同的交换相互作用所经历的电子，驱动DNP率通过电子-核自旋触发器的能量成本。
2016-10-10 cond-mat.mes-hall
Optically Pumped NMR Measurements of the Electron Spin Polarization in GaAs Quantum Wells near Landau Level Filling Factor nu=1/3
利用光泵核磁共振技术测量了两种不同电子掺杂的多量子阱样品中Ga-71核的奈特位移。这些数据是电子自旋极化的第一次直接测量，P（nu，T）=<Sz（nu，T）>/max<Sz>，接近nu=1/3。nu=1/3时的P（T）数据探测了分数量子霍尔铁磁体的中性自旋翻转激发。此外，饱和P（nu）在nu=1/3的两侧下降，即使在Btot=12特斯拉的场中也是如此。所观察到的退极化是相当小的，与平均约0.1自旋翻转每个准空穴（或准粒子），这似乎是不符合目前的理论理解的nu=1/3附近的ECOHE的值。
1998-07-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Mechanical Flip-Chip for Ultra-High Electron Mobility Devices
静电门对于基于高迁移率二维电子气（2DEG）的器件的物理学是至关重要的，因为它们允许在选定区域中耗尽电子。这种场效应选通使得能够制造各种各样的器件，例如量子点接触（QPC）、电子干涉仪和量子点。为了制造这些栅极，通常在2DEG材料上进行处理，这在许多情况下对其电子迁移率有害。在这里，我们提出了一种替代工艺，除了欧姆接触之外，该工艺不需要对2DEG材料进行任何处理。这种方法依赖于处理单独的晶片，然后以倒装芯片方式将其机械安装在2DEG材料上。这种技术被证明是成功的GaAs/AlGaAs材料上的量子点接触与中等和超高的电子迁移率。
2015-03-17 cond-mat.mes-hall
Spin Hot Spots in Single-Electron GaAs-based Quantum Dots
数值计算了弱耦合双量子点中单电子的自旋弛豫。声子辅助自旋翻转是允许的线性和立方自旋轨道耦合和核自旋的存在。该速率被计算为点间耦合、磁场强度和取向以及点偏置的函数。在面内磁场中，由于自旋-轨道相互作用的各向异性，速率相对于磁场取向是强各向异性的。核自旋的影响可以忽略不计。在面外场中，由于自旋轨道耦合的选择规则，核自旋起着更重要的作用。我们的理论显示出与[Srinivasa等人，PRL 110，196803（2013）]，使我们能够提取该实验中线性自旋轨道相互作用强度的信息。我们估计它们对应于大约5-15 $μ$ m的自旋轨道长度。
2013-09-16 cond-mat.mes-hall
Electrically tunable dynamic nuclear spin polarization in GaAs quantum dots at zero magnetic field
在III-V族半导体纳米结构中，电子和核自旋动力学强烈耦合。这两种自旋系统都可以用光学方法控制。核自旋动力学已被广泛研究，但对初始化机制知之甚少。在这里，我们研究了生长在111 A衬底上的电荷可调GaAs点中载流子和核自旋的光泵浦。我们证明了带正电荷的激子X $^+$态跃迁在零磁场下的动态核极化（DNP）。我们通过改变所施加的偏置电压V $_g$在幅度和符号上调谐DNP。100 mV量级的$Δ$ V $_g$的变化将奥弗豪泽分裂（核自旋极化）从-30 $μ$ eV（-22%）改变到+10 $μ$ eV（+7%），尽管X $^+$光致发光极化在该电压范围内不改变符号。这表明，吸收的结构和能量弛豫向X $^+$基态可能提供有利的情况下，有效的电子-核自旋触发器，产生DNP在第一个几十ps的X $^+$寿命是数百ps的顺序。在Hanle实验中进一步证实了DNP的电压控制。
2018-03-27 cond-mat.mes-hall
Derivation of Electron Spin Relaxation Rate by Electron-Phonon Interaction Using a New Diagram Method
本文用一种新的弹簧圈图方法导出了电子-声子系统的电子自旋弛豫速率公式。结果适当地包含了电子和声子的分布函数。因此，所有的自旋翻转和守恒过程都从微观的角度得到了解释，并从该图中获得了固体中电子自旋量子动力学的物理见解。光子和声子根据自旋翻转和守恒过程进行分类。利用该公式计算了GaAs中的电子自旋弛豫速率。通过与实验结果的比较，得到了弛豫速率的温度依赖性。
2014-02-17 cond-mat.mes-hall
Light absorption coefficient of an ordered array of spherical quantum dot chains
我们考虑了GaAs/Al $_{x}$ Ga $_{1-x}$ As半导体系统中一维球形量子点链阵列的子带间电子跃迁。由这些跃迁引起的吸收系数的计算依赖于入射光的频率和偏振和费米能级的位置，和温度。我们建立了两个最大值的吸收系数在吸收带的边缘的存在。结果表明，吸收系数在$s$ -，$p$ -类子带之间的区域的中心处达到最大值，并随温度略有变化。线偏振光波入射到链上的方向从垂直到平行的变化导致吸收带急剧变窄。结果表明，随着量子点半径的减小，吸收带宽增大。分析了GaAs/Al $_{x}$ Ga $_{1-x}$ As超晶格的吸收系数与基体中铝浓度的关系。
2017-06-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Phonon-mediated spin dynamics in a two-electron double quantum dot under a phonon temperature gradient
Institute of Industrial Science, The University of Tokyo（东京大学工业科学研究所）；Center for Emergent Materials Science (CEMS), RIKEN（理化学研究所新兴材料科学中心）；RIKEN Center for Quantum Computing (RQC), RIKEN（理化学研究所量子计算中心）；Pure and Applied Sciences, University of Tsukuba（筑波大学自然系统工学研究科）
研究了在双量子点中，受声子温度梯度影响的声子介导自旋翻转过程，通过电子-声子相互作用和自旋轨道相互作用，量化计算了自旋翻转率和自旋态占据概率，与之前的实验结果一致，为理解自旋相关的热力学物理提供了理论基础。
2023-03-10 cond-mat.mes-hall
Full Counting Statistics of Spin-Flip/Conserving Charge Transitions in Pauli-Spin Blockade
研究了GaAs双量子点在Pauli自旋阻塞区的自旋守恒和自旋翻转电荷跃迁的全计数统计。本文提出了一个理论模型来计算所有自旋守恒和自旋翻转隧道速率，并证明了FCS和等待时间分布之间的基本关系。我们观察到的宇称效应和尾结构的显着特点，在所构建的FCS中，不出现在泊松分布，并分别源于自旋简并和共存的慢，快跃迁。这一研究对于阐明量子系统中自旋相关的和其它复杂的跃迁动力学具有潜在的意义。
2019-09-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Hyperfine interaction mediated exciton spin relaxation in (In,Ga)As quantum dots
利用双色泵浦-探测光谱研究了（In，Ga）As/GaAs量子点中暗激子和亮激子在外加磁场中的布居动力学。在法拉第几何中施加场并且在T<20 K时，暗激子在十纳秒时间尺度上衰减，除非磁场诱导与亮激子状态的共振。在这些交叉点，它们的有效寿命由于电子或空穴的自旋翻转而急剧缩短，通过自旋翻转，暗激子被转换为亮激子。由于准弹性的字符，我们属性的起源，这些翻转超精细相互作用的晶格核。我们比较了激子自旋弛豫时间在两个共振，发现自旋翻转涉及一个电子是大约25倍快于一个空穴。温度的升高导致暗激子寿命的显著的非单调减少。在这里声子介导的自旋翻转由于自旋轨道相互作用逐渐变得更加重要。
2012-05-07 cond-mat.mes-hall
