Bistability of optically-induced nuclear spin orientation in quantum dots
我们证明了光泵半导体量子点中核自旋极化的双稳性是一个普遍的现象，在很宽的参数范围内。在实验中，这种双稳态通过电子塞曼分裂的滞后行为表现出来，作为泵浦功率或外部磁场的函数。此外，我们的理论预测，核极化可以强烈地影响点中的电荷动力学，导致平均点电荷的双稳态。
2007-05-01 cond-mat.mes-hall
Resonant Cooling of Nuclear Spins in Quantum Dots
我们建议在双量子点中使用自旋封锁机制来减少核自旋极化波动，类似于光学多普勒冷却。奥佛豪泽位移使电子能级进入和脱离共振，产生反馈来抑制波动。耦合到无序的核自旋背景是在这样的系统中的电子自旋测量中的噪声和失相的主要来源。估计数表明，波动减少10倍以上是可能的。
2007-05-15 cond-mat.mes-hall
Coulomb "blockade" of Nuclear Spin Relaxation in Quantum Dots
研究了量子点中电子与二维气体交换引起的自旋弛豫机制。我们发现，核自旋弛豫速率显着的影响，库仑阻塞，并可以控制的栅极电压。在强自旋-轨道耦合的情况下，弛豫速率在库仑阻塞谷处最大，而在弱自旋-轨道耦合的情况下，核自旋弛豫速率的最大值在库仑阻塞峰附近。
2002-05-24 cond-mat.mes-hall
Dynamic Nuclear Polarization in Double Quantum Dots
从理论上研究了GaAs双电子量子点中晶格核自旋的受控动态极化。三个制度的长期动力学，包括建立一个很大的差异在Overhauser领域的点，饱和的核极化过程与形成所谓的“暗态”，和消除的差异领域。我们发现，在不平等的点的情况下，建立的差场一般伴随着核极化过程，而几乎相同的点，建立的差场竞争与极化饱和在黑暗状态。差场的消除一般不对应于偏振过程的稳定稳态。
2010-06-06 cond-mat.mes-hall
Current-Induced Entanglement of Nuclear Spins in Quantum Dots
我们提出了一种在电流驱动下的量子点中核自旋的纠缠机制。这种情况与自旋阻挡区中的漏电流有关，在自旋阻挡区中，除非电子的自旋翻转，否则电子不能被传输。电流逐渐增加较大的总自旋的原子核的分量。核自旋之间的这种相关性显着提高了电子的自旋翻转率，从而提高了漏电流。当电子在量子点中的停留时间短于核自旋的退相时间T*_2时，电流的增强是可观察到的。
2004-08-07 cond-mat.mes-hall
Voltage-Selective Bi-directional Polarization and Coherent Rotation of Nuclear Spins in Quantum Dots
我们提出并证明了GaAs双量子点中主晶格的核自旋可以在两个相反方向中的任何一个方向上被强极化，即平行于或反平行于外磁场。通过调整器件的直流源极-漏极电压，可以简单地选择方向。这种核极化通过在泡利自旋封锁状态下重复控制的电子-核自旋散射来表现。极化核也可通过核磁共振（NMR）进行相干控制。这项工作证实了量子点中的核自旋确实是长寿命的量子态，其相干时间高达1 ms，并且可能是用于量子信息处理的有前途的资源，例如用于电子自旋量子比特的量子存储器。
2011-04-19 cond-mat.mes-hall
Electron and nuclear spin properties of the nanohole-filled GaAs/AlGaAs quantum dots
通过原位液滴蚀刻和纳米孔填充生长的GaAs/AlGaAs量子点提供了偏振纠缠和自旋光子界面所需的强电荷限制、光学效率和空间对称性的组合。在这里，我们研究这样的点的自旋特性。我们发现几乎为零的电子$g$ -因子（$g_e<0.05$），提供了一个电驱动的自旋控制方案的路线。核自旋环境的光学操纵证明与核自旋极化达到$60\%$实现。NMR光谱揭示了两种类型的量子点的结构，并产生了小幅度的残余应变$ε_b<0.02\%$，这仍然导致超过1000 s的长核自旋寿命。核自旋环境的稳定性对于量子信息处理中的应用是有利的。
2015-07-23 cond-mat.mes-hall
Nonequilibrium nuclear-electron spin dynamics in semiconductor quantum dots
我们研究了带电量子点中的自旋动力学，在这种情况下，驻留电子仅耦合到大约200个核自旋，并且由Overhauser场引起的电子自旋分裂不超过显着的光谱展宽。一个动态的核极化的形成，以及随后的衰减的偶极-偶极相互作用是直接解决的时间。由于不受固有非线性的限制，即使在高温下也能实现几乎完全的核极化。这些数据表明了核极化的非平衡模式，明显不同于体半导体的自旋温度概念
2007-06-19 cond-mat.mes-hall
Decoherence of coupled electron spins via nuclear spin dynamics in quantum dots
在双量子点中，两个电子自旋之间的交换相互作用重整化了核自旋池中成对翻转的激发能，这反过来又修改了非马尔可夫池动力学。由于能量重整化随量子点之间的Overhauser场失配而变化，因此由浴动力学产生的电子单重态-三重态退相干依赖于从系综中对核自旋态的采样，导致从单样本动力学中的指数退相干转变为系综平均下的幂律衰减。相反，对于不同的核自旋组态选择，一个点中单个电子自旋的退相干基本上是相同的。
2007-07-17 cond-mat.mes-hall
Fidelity of optically induced single-spin rotations in semiconductor quantum dots in the presence of nuclear spins
我们研究了核自旋对半导体量子点中单电子自旋光致旋转的影响。我们考虑了电子自旋态之间的拉曼型光学跃迁，并考虑了Overhauser场的附加效应。我们用微扰理论在奥弗豪泽场中解析地计算了核自旋存在下绕特征轴转动的平均量子数，直到二阶。此外，我们计算的保真度使用数值平均的核场分布，包括任意阶的超精细相互作用。
2013-07-23 cond-mat.mes-hall
Self-Polarization and Dynamical Cooling of Nuclear Spins in Double Quantum Dots
在自旋阻塞的电子输运机制下，预测了双量子点的自发核极化。当单重态和三重态电子能级被原子核的有效超精细场作用于电子而共振时，零极化态的不稳定性导致极化。核自旋一旦极化，就像一个冷水浴，将电子冷却到晶格（声子）温度以下。我们估计相关的时间尺度，并讨论观察这些现象所需的条件。
2010-08-20 cond-mat.mes-hall
Large nuclear spin polarization in gate-defined quantum dots using a single-domain nanomagnet
电子-核（超精细）相互作用是固态系统中自旋量子比特的核心。它可以是一个严重的退相干源，但也允许动态访问核自旋态。我们研究了一个双量子点暴露在芯片上的单畴纳米磁体，并表明其不均匀的磁场至关重要地修改复杂的核自旋动力学，使Overhauser场往往补偿外部磁场。这对极化核自旋系综是有益的。我们达到了~ 50%的核自旋极化，无与伦比的横向点，并解释我们的操纵技术，使用一个全面的速率方程模型。
2012-12-13 cond-mat.mes-hall
Electrically-Driven Reverse Overhauser Pumping of Nuclear Spins in Quantum Dots
我们提出了一种新的机制极化核自旋量子点，基于周期性调制的超精细耦合的电子自旋共振频率的电驱动。动态核极化的结果从共振激发，而不是超精细弛豫介导的热浴，因此是不受奥弗豪泽一样的细致平衡约束。这使得偏振方向与奥佛豪泽效应所预期的方向相反。电驱动和浴辅助机制的竞争可以在小于点中的电子限制半径的尺度上引起空间调制和极化的符号反转。讨论了GaAs量子点中观察到的反向欧沃豪泽极化的关系。
2007-10-04 cond-mat.mes-hall
Investigation of in-plane nuclear field formation in single self-assembled quantum dots
研究了In $_{0.75}$ Al $_{0.25}$ As/Al $_{0.3}$ Ga $_{0.7}$ As量子点中面内核场的形成机制。在同一个量子点样品中生长的多个单量子点在临界横向磁场处出现了宽度非常大的Hanle曲线和滞后行为。为了解释Hanle曲线中的异常现象，即垂直于光注入电子自旋极化方向的大核场的形成，我们在现有的动态核自旋极化唯象模型的基础上提出了一个新的模型.该模型包括核四极相互作用的影响和符号反转之间的面内和面外g-因子，模型计算成功地再现了所观察到的异常的汉勒曲线的特征。
2017-10-01 cond-mat.mes-hall
Nuclear Spin Dynamics in Double Quantum Dots: Fixed Points, Transients, and Intermittency
通过自旋阻塞量子点的传输提供了一种用于电控制和检测主体材料中的核自旋动力学的手段。虽然近年来这类实验越来越受欢迎，但从核自旋动力学的角度解释其结果仍然具有挑战性。在这里，我们指出了一个基本的过程中，核自旋动力学可以由电子散粒噪声驱动;快速电流波动产生慢得多的核极化动力学，这反过来又影响电子动力学通过Overhauser场。由此产生的极其缓慢的间歇性电流波动解释了先前未被理解的各种观察到的现象。
2011-08-10 cond-mat.mes-hall
Direct measurement of the hole-nuclear spin interaction in single quantum dots
我们利用InP/GaInP量子点中“亮"和”暗"激子态的光致发光光谱测量了价带空穴与沿样品生长轴极化的核自旋的超精细相互作用。空穴（C）和电子（A）的超精细常数之比为C/A~-0.11。在InP点中，自旋为1/2的磷核对空穴-核相互作用的贡献很小，这使我们能够在实验上确定自旋为9/2的铟核的C值为C_In~-5微电子伏。这个高的C值与最近的理论预测非常一致，并且表明在考虑基于空穴的自旋量子比特时必须考虑空穴-核自旋相互作用。
2010-08-26 cond-mat.mes-hall
Electronic structure of nuclear-spin-polarization-induced quantum dots
我们研究了二维电子气中的电子受非均匀核自旋极化约束的系统。该系统由具有非零核自旋的异质结构组成。我们表明，在这个系统中，电子可以被限制在一个点区域通过本地核自旋极化。核自旋极化诱导量子点具有有趣的性质，表明由于核自旋弛豫和扩散过程，电子能级具有时间依赖性。电子限制势是具有弛豫的扩散方程的解。对电子能级随时间变化的实验研究，将有助于获得更多有关固体中核自旋相互作用的信息。
2003-05-01 cond-mat.mes-hall
Hanle effect in (In,Ga)As quantum dots: Role of nuclear spin fluctuations
研究了（In，Ga）As量子点中核自旋涨落在电子对核自旋动态极化中的作用.研究了横向磁场中圆偏振光抽运（Hanle效应）光致发光的偏振特性。利用平行于光轴的弱附加磁场来控制核自旋冷却的效率和核自旋温度的符号。汉勒曲线的形状随着控制场的变化而发生了很大的变化，正如之前在体半导体和量子阱中所观察到的那样。然而，在平均核磁场（Overhauser场）作用下的标准核自旋冷却理论，在一定的控制场范围内，不能描述实验上的Hanle曲线。这个争议是解决考虑到由于有限数量的原子核的量子点的核自旋波动。我们提出了一个模型，描述了在核自旋涨落的随机Overhauser场中，电子自旋经历快速矢量旋进对核自旋系统的冷却。该模型使我们能够准确地描述测量的汉勒曲线，并确定所研究的量子点的电子-核自旋系统的参数。
2013-03-18 cond-mat.mes-hall
Quantum limit for nuclear spin polarization in semiconductor quantum dots
最近的一个实验[E。A. Chekhovich等人，物理修订版信函104，066804（2010）]已经证明，通过利用重空穴和三电子态之间的光学禁戒跃迁，可以在自组装量子点中实现高核自旋极化。然而，一个完全极化的状态并没有达到预期的经典速率方程。在这里，我们从理论上研究这个问题的帮助下的量子主方程，我们证明，一个完全极化的状态不能实现由于形成的核暗态。此外，我们发现最大偏振度依赖于量子点的结构特性。
2014-05-08 cond-mat.mes-hall
Dynamic nuclear polarization in InGaAs/GaAs and GaAs/AlGaAs quantum dots under non-resonant ultra-low power optical excitation
实验研究了InGaAs/GaAs和GaAs/AlGaAs两种中性半导体量子点的动态核自旋极化与非共振光激发功率的关系。我们表明，最近在InP/GaInP量子点中报道的通过光学禁戒（“暗”）激子态的二级复合的核自旋泵浦机制[Phys.Rev.B83，125318（2011）]与本工作中考虑的材料系统相关。在InGaAs/GaAs点中，这种核自旋极化机制特别明显，导致在光激发功率比使基态激子饱和所需的功率小~1000倍时实现的Overhauser位移高达~80微eV。在界面GaAs/AlGaAs点中在低功率光泵浦下观察到的Overhauser位移通常较小（高达~40微eV）。此外，在GaAs/AlGaAs中，我们观察到点到点的变化，甚至符号反转的Overhauser位移，这是由于暗-亮激子混合起源于电子-空穴交换相互作用的对称性降低的点。在超低功率光抽运下的核自旋极化度与共振光抽运或高功率圆偏振光的隙上抽运等技术所获得的结果相当。通过“暗"激子的二阶复合的动态核极化可能成为单量子点应用中的有用工具，其中需要操纵核自旋环境或电子自旋。
2013-06-03 cond-mat.mes-hall
Nuclear magnetization in gallium arsenide quantum dots at zero magnetic field
核自旋系统的光学和电学控制允许增强NMR应用和基于自旋的信息存储和处理的灵敏度。半导体中的动态核极化通常在稳定的外部磁场存在下实现。本文报道了无应变GaAs量子点在零磁场下核自旋的高效光抽运。单个光学注入的电子自旋与核自旋的强相互作用在原子核上充当稳定的有效磁场（奈特场）。我们光学调谐骑士场的振幅和方向。结合一个小的横向磁场，我们能够控制的纵向和横向分量的核自旋极化的晶格应变，即核四极效应的情况下，再现了我们的模型计算。
2013-09-05 cond-mat.mes-hall
Generating Entanglement and Squeezed States of Nuclear Spins in Quantum Dots
纠缠的产生和检测是量子控制领域中最受欢迎的两个目标。除了提供一种方法来探索量子力学的一些最特殊和最基本的方面，多体系统中的纠缠可以被用作一种工具，以减少标准量子极限以下的波动。对于自旋或类自旋系统，这种涨落的减少可以通过所谓的压缩态来实现。本文提出了一个在少电子量子点中实现核自旋态相干自旋压缩的方案。这项工作代表了量子点早期研究的一个重大转变，量子点早期研究通过涉及随机自旋翻转的反馈探索了经典的核极化分布“变窄”。相比之下，我们使用的核极化依赖的电子自旋共振（ESR），以提供一个非线性，产生一个非平凡的，面积保持，“扭曲”的动态，挤压和拉伸的核自旋维格纳分布，而不需要核自旋翻转。
2011-02-05 cond-mat.mes-hall
Self-sustaining dynamical nuclear polarization oscillations in quantum dots
对自旋阻塞的双量子点的早期实验揭示了在存在静态（dc）源极-漏极偏置的情况下令人惊讶的鲁棒的大幅度电流振荡[参见例如K.奥诺，S. Tarucha，Phys. Rev. Lett. 92，256803（2004）]。实验证据有力地表明，动态核极化起着核心作用，但其机制仍然是一个谜。在这里，我们介绍了一个最小的，虽然现实的耦合电子和核自旋动力学模型，支持强大的自持振荡。我们的机制依赖于一个核自旋模拟的隧穿磁阻现象（自旋相关的隧穿率在一个不均匀的Overhauser场的存在下）和核自旋扩散，这支配核极化的空间分布的动力学。在实验中观察到的极长的振荡周期（高达数百秒），以及垂直和横向量子点结构之间的现象学差异，自然解释了所提出的框架。
2012-09-13 cond-mat.mes-hall
Quadrupolar induced suppression of nuclear spin bath fluctuations in self-assembled quantum dots
量子逻辑门（量子比特）中由于与周围环境相互作用而产生的退相干是量子信息技术实际实现的主要障碍。对于固态电子自旋量子比特，与核自旋的相互作用是主要问题。电子退相干的一个特别的、可理解的来源来自核自旋浴的退相干，由核-核偶极相互作用驱动。由于其多体性质，核退相干很难预测，特别是对于一类重要的应变纳米结构，其中核四极效应具有显着但很大程度上未知的影响。本文报道了对单个应变InGaAs/GaAs量子点核自旋池相干性的直接测量：核自旋回波相干时间T2在1.2 - 4.5 ms之间，基于这些T2值，我们证明了四极相互作用使应变量子点中的核涨落比晶格匹配的GaAs/AlGaAs结构慢得多。由于镓和铟合金化的原子无序效应，这种波动抑制对于砷核特别强。我们的研究结果表明，四极效应可以帮助解决设计可扩展的量子计算硬件的长期挑战：III-V族半导体自旋量子位可以被设计为具有无噪声的核自旋浴（以前只能在核自旋0半导体中实现，其中量子位网络互连和缩放具有挑战性）。
2014-03-21 cond-mat.mes-hall
Nuclear magnetic resonance spectroscopy of nonequilibrium steady states in quantum dots
量子点系综中局域电子自旋的光致极化由于与周围核自旋的相互作用而发生退相。尽管有这种失相，量子点中的自旋可以通过施加周期性激光脉冲来控制以相干地响应，从而导致在每个脉冲之前自旋极化的恢复。这种效应，称为自旋锁模，强烈依赖于一个新兴的选择，某些极化的核自旋浴被驱动到一个稳定的状态，远离平衡。我们研究了In $_x$ Ga $_{1-x}$ As量子点中的核组成对这种非平衡行为的影响，并证明了核磁共振（NMR）在磁场依赖性的恢复振幅中表现为非常尖锐的极小值。这暗示了一种新型的核磁共振光谱学。
2022-04-07 cond-mat.mes-hall
Bistability of the Nuclear Polarisation created through optical pumping in InGaAs Quantum Dots
我们表明，在单个InGaAs量子点中的电子自旋的光泵浦导致强的核极化，我们通过0和4T之间的磁光致发光实验中的Overhauser位移（OHS）测量。我们发现一个强烈的非单调依赖的OHS上施加的磁场，与中间磁场的最大核极化40%。我们观察到，OHS是更大的反平行于外场的核场比在平行配置。发现了OHS对光注入电子自旋极化依赖的双稳性，并利用一个基于简单微扰方法的模型定性地解释了我们的所有发现。
2006-10-13 cond-mat.mes-hall
Nuclear spin effects in negatively charged InP quantum dots
研究了圆偏振光产生的动态核极化（DNP）和量子点（QD）中平均核自旋涨落对单负电荷InP QD中电子自旋取向的影响.根据光致发光的负圆偏振与外加纵向磁场的关系，估算了DNP引起的几mT的超精细场B_N和核自旋涨落（NSF）引起的几十mT的有效磁场B_f。估计NSF的寿命约为1微秒。
2006-08-02 cond-mat.mes-hall
Nuclear spin induced oscillatory current in spin-blocked quantum dots
研究了GaAs基双量子点中电子自旋与核自旋的超精细耦合，在自旋封锁区，电子的传导主要被泡利效应所阻断，除非双量子点中的电子自旋状态发生改变.流过双点的电流示出了在一定的DC磁场范围内具有长达200秒的周期的时间依赖性振荡。振荡行为显着减少的应用程序的交流磁场的频率可以诱导核磁共振为71 Ga和69 Ga，分别。提出了一种可能的核自旋极化机制，由于超精细触发器散射。
2003-09-02 cond-mat.mes-hall
Reconstruction of nuclear quadrupole interaction in (In,Ga)As/GaAs quantum dots observed by transmission electron microscopy
通过高分辨率透射电子显微镜对退火的（In，Ga）As/GaAs量子点进行了微观研究。从显微图像中提取了（In，Ga）As合金的Cauchy-Green应变张量分量分布和化学成分。图像处理允许在各个原子柱处重建应变诱导的电场梯度，从而提取核四极相互作用的幅度和不对称参数。核磁共振吸收光谱分析的电场梯度和静态磁场的平行和横向相互取向。
2015-08-31 cond-mat.mes-hall
Fast Electrical Control of Single Electron Spins in Quantum Dots with Vanishing Influence from Nuclear Spins
我们展示了非均匀磁场下的快速普适电自旋操纵。当快Rabi频率高达127 MHz时，我们离开了强核自旋影响的常规区域，并观察到自旋翻转保真度> 96%，在谱-时域中观察到明显的人字形Rabi图案，并且自旋共振线宽受Rabi频率限制，而不是受退相速率限制。此外，我们通过直接控制自旋相位来建立高达54 MHz的快速z旋转。我们的研究结果将大大促进断层扫描和量子点中电子自旋的纠错。
2014-11-25 cond-mat.mes-hall
Hyperfine interaction dominated dynamics of nuclear spins in self-assembled quantum dots
我们测量了自组装量子点在5特斯拉的磁场中的核自旋动力学，并确定了两种不同的机制负责的Overhauser场的衰减。我们属性的温度无关的衰变持续约100秒的点内扩散引起的超精细介导的间接核自旋相互作用。此外，我们观察到一个门电压和温度依赖的衰变源于共隧穿介导的核自旋翻转过程。通过调整栅电压和降低电子温度到~200毫开尔文，我们将相应的衰减时间延长到~30小时。我们的测量结果表明，利用单个自组装量子点探索中心自旋模型的量子动力学的可能性。
2011-04-06 cond-mat.mes-hall
Anomalous Hanle Effect in Quantum Dots : Evidence for Strong Dynamical Nuclear Polarization in Transverse Magnetic Field
Hanle效应在自旋相关现象的研究中是普遍存在的，并已被用于确定半导体中的自旋寿命、旋进和输运。在这里，我们报告了一个实验观察到的异常Hanle效应在个人自组装InAs/GaAs量子点，我们发现，一个相当大的光产生的电子自旋极化可以保持在高达1 T的横向领域，直到它突然崩溃。Hanle曲线的显著加宽~20倍及其在磁扫描方向反转时的双稳性指向一种新的动态核自旋极化机制，其中有效核磁场补偿横向施加的场。这种解释进一步支持的实际电子塞曼分裂的测量表现出突然增加的汉勒曲线崩溃。强非均匀四极相互作用典型的应变量子点可能发挥关键作用，在极化核自旋垂直于光学注入自旋取向。
2009-10-09 cond-mat.mes-hall
Spin beats in the photoluminescence polarization dynamics of charged excitons in InP/(In,Ga)P quantum dots in presence of nuclear quadrupole interaction
研究了磁场作用下InP/In $_{0.48}$ Ga $_{0.52}$ P量子点中带正电（X $^{+}$）和带负电（X $^{-}$）激子的自旋动力学.我们发现，所研究的系统的一个特征是核四极相互作用的存在下，这导致稳定的核和电子自旋的量子点在零外部磁场。详细地，核四极相互作用导致沿着四极轴的奥弗豪泽场的钉扎，该四极轴靠近异质结构的生长轴。只有当驻留电子被限制在量子点中时，即对于X $^{-}$ trion光激发，才观察到核效应。X $^{-}$和X $^{+}$ trion对光致发光的贡献以及四极相互作用的存在显著地影响Voigt磁场中的光学取向的动力学。在动态核自旋极化的光致发光极化的时间演化的情况下，拟合的形式描述的电子自旋弛豫在“冻结”的核场波动。在大于60 mT的较大外磁场中，理论与实验符合较好。
2019-08-12 cond-mat.mes-hall
Ultra long spin decoherence times in graphene quantum dots with a small number of nuclear spins
我们研究了石墨烯量子点中电子自旋的动力学，该量子点通过各向异性超精细相互作用与少于10个核自旋的浴相互作用。由于石墨烯量子点的制造取得了实质性进展，因此考虑这样少量的核自旋是实验相关的。这种选择使我们能够使用精确对角化来计算电子自旋的长期平均值及其退相干时间。我们研究了自旋观测量对核自旋初态和核自旋在量子点中位置的依赖性。此外，我们分析了自旋量子化轴相对于石墨烯平面的不同取向的超精细相互作用的各向异性的影响。有趣的是，我们预测显着的长退相干时间超过10毫秒的限制几个核自旋。
2014-01-08 cond-mat.mes-hall
Hole - Nuclear Spin Interaction in Quantum Dots
利用泵浦-探测光致圆二色性和时间分辨光致发光实验测量了p型掺杂InAs/GaAs量子点中载流子的自旋动力学。我们发现，空穴自旋退相是由空穴和核自旋之间的超精细相互作用控制的。在没有外部磁场的情况下，我们发现一个特征的空穴自旋退相时间为15 ns，与我们的计算的基础上的偶极-偶极耦合的孔和量子点核。最后，我们证明了一个小的外部磁场，通常为10 mT，而不是200 mT的情况下的电子，淬火的超精细孔自旋退相。
2008-07-22 cond-mat.mes-hall
Nuclear spin effects in singly negatively charged InP quantum dots
报道了单负电荷InP量子点中电子自旋极化的核自旋效应的实验研究。利用抽运-探测光致发光测量微秒量级的电子自旋弛豫，估算了超精细电子场中核自旋Larmor进动的时间周期$T_{N}$.我们发现在$T \approx 5$ K下，在消失的外部磁场下，$T_{N}$是$\sim 1$ $μ$ s。从时间积分测量的电子自旋极化作为一个功能的纵向施加磁场在$T \approx 5$ K，我们发现，欧弗豪泽场出现由于动态核极化与激发功率线性增加，虽然其幅度保持小于10 mT的最高激发功率（50 mW）在这些实验中使用。核自旋冻结涨落的有效磁场为15 mT，与激发功率无关。
2007-02-03 cond-mat.mes-hall
Persistent narrowing of nuclear-spin fluctuations in InAs quantum dots using laser excitation
我们证明了抑制核自旋涨落的InAs量子点和测量的自旋窄化效应的时间尺度。通过用两个连续波二极管激光器初始化几十毫秒，通过空穴辅助的动态核极化反馈机制抑制了核自旋的波动。波动变窄的状态持续在黑暗中（没有光照明）远远超过一秒，即使在存在变化的电子电荷和自旋极化。使用相干暗态光谱直接测量电子自旋相干时间（T2*）的增强。通过将自旋量子比特操作与核自旋的时间镇定分离，该方法比自旋回波相干恢复或动态解耦方案简单得多。
2012-03-21 cond-mat.mes-hall
Measurement of the spin temperature of optically cooled nuclei and GaAs hyperfine constants in GaAs/AlGaAs quantum dots
电子和核自旋的深度冷却相当于实现接近100%的偏振度，并且是固态量子信息技术中的关键要求。虽然金刚石和SiC中的单个核自旋的极化达到99%或更高，但量子点中的核的极化被限制在60-65%。理论模型将这种限制归因于相干“暗”核自旋态的形成，但缺乏实验验证，特别是由于偏振度测量的准确性差。在这里，我们测量GaAs/AlGaAs量子点的核极化与高精度使用一种新的方法，使操纵核自旋状态的射频脉冲。观察到高达80%的偏振-迄今为止量子点光学冷却的最高报道。该值仍然不受核相干效应的限制。相反，我们发现，光学冷却的核很好地描述在一个经典的自旋温度框架。我们的研究结果为量子点电子自旋量子比特的进一步发展开辟了一条道路，其中介观核自旋系综的深度冷却用于实现长量子比特相干性。此外，GaAs超精细材料常数在这里首次实验测量。
2017-01-10 cond-mat.mes-hall
Quantum Dynamics of Electron-Nuclei Coupled System in Quantum Dots
我们研究了量子点中电子-核耦合系统的动力学。电子自旋测量结果的聚束和条件概率的复活是核自旋记忆的显著特征。其基本机制是核自旋态的压缩和连续电子自旋测量之间的相关性。此外，我们提出了一个仅依靠电子自旋测量制备和探测核自旋叠加态的建议。对于非极化的、完全随机的核自旋态，人们仍然可以跟踪量子干涉效应。我们讨论了单量子点和双量子点上电子自旋的实现方案。
2006-11-13 cond-mat.mes-hall
Hyperfine coupling of hole and nuclear spins in symmetric GaAs quantum dots
在自组装的III-V族半导体量子点中，价空穴具有比传导电子更长的自旋相干时间，这是由于它们与核自旋浴波动的耦合较弱。延长空穴自旋稳定性依赖于更好地理解空穴与核自旋超精细耦合，我们在对称的（111）GaAs/AlGaAs液滴点中在实验和理论上都解决了这一问题。在沿生长轴施加的磁场中，我们通过带正电荷的trion X $^+$ Zeeman和Overhauser分裂产生了很强的核自旋极化。四个清晰分辨的光致发光线的观察-（111）纳米系统的独特属性-使我们能够分别测量电子和空穴对Overhauser位移的贡献。发现空穴的超精细相互作用比电子弱约5倍。我们的理论表明，这个比例不仅取决于固有的材料特性，而且还取决于点的形状和载流子通过重空穴混合，工程的机会，通过调整点的大小和形状的空穴核自旋相互作用的限制。
2016-03-09 cond-mat.mes-hall
Nuclear State Preparation via Landau-Zener-Stueckelberg transitions in Double Quantum Dots
我们从理论上模拟了一种增加双量子点中双自旋量子比特相干时间的核子态制备方案。两个电子系统反复调整整个单重态-三重态的水平-反交叉与交替缓慢和快速扫描的外部偏置电压。利用Landau-Zener-Stueckelberg模型，我们发现除了一个小的核极化对电子自旋相干性的微弱影响外，慢扫描只是部分绝热的，导致弱的核自旋测量和核态窄化，从而破坏了电子自旋相干性.这解决了最近的一个实验[D. J. Reilly等人，Science 321，817（2008）.]。基于我们对弱测量的描述，我们模拟了一个每个点有n=200个核自旋的系统。在n中缩放指示对于较大的n的更强的影响。
2009-06-04 cond-mat.mes-hall
Interplay of spin-orbit and hyperfine interactions in dynamical nuclear polarization in semiconductor quantum dots
本文从理论上研究了$(S)$ -$(T_+)$三重态反交叉附近的双电子半导体双量子点中自旋轨道相互作用和超精细相互作用对动态核极化的影响。研究中的方案的目标是通过动态地将极化从电子自旋转移到核自旋来延长单线态$(S)$ -三线态$(T_0)$量子比特退相干时间$T_2^{*}$。这种极化转移是通过使电子自旋在$S-T_+$反交叉上循环来实现的。在这里，我们调查，定量和定性，如何超精细介导的动态极化转移的Rashba和Dresselhaus自旋轨道相互作用的影响。除了$T_2^*$，我们还确定了单重态返回概率$P_s$，这是一个可以在实验中测量的量。我们的研究结果表明，自旋轨道相互作用建立了一种机制，可以在相反的方向上的超精细介导的核自旋极化相比，核自旋。在具有相对强的自旋-轨道耦合的材料中，自旋-轨道和超精细介导的核自旋极化的这种相互作用防止了$S-T_0$量子位退相干时间$T_2^{*}$的任何显著增加。
2014-08-28 cond-mat.mes-hall
Nuclear spin dynamics and Zeno effect in quantum dots and defect centers
我们分析了由于超精细相互作用（核磁共振中的“J耦合”）而导致核自旋之间电子介导耦合的量子点和具有束缚电子的缺陷中心的核自旋动力学。我们的分析表明，由原子核产生的Overhauser场在电子的位置具有短时间动力学的时间平方的初始核自旋状态没有横向相干。二次短时行为允许通过一系列投影测量（量子芝诺效应）延长Overhauser场的寿命。我们分析了实现这种效果对测量重复率和测量精度的要求。此外，我们计算了有效电子塞曼分裂大于超精细耦合强度的Overhauser场的长时间行为，并发现，无论是在戴森级数展开和广义主方程方法，对于具有足够平滑极化的核自旋系统，电子-仅介导的相互作用仅导致奥弗豪泽场的部分衰减，衰减量为与电子相互作用的核自旋的倒数。
2008-02-18 cond-mat.mes-hall
Shielding of external magnetic field by dynamic nuclear polarization in (In,Ga)As quantum dots
采用周期性光激发，研究了单电荷（In，Ga）As/GaAs量子点系综中电子-核自旋耦合系统的动力学行为.结合电子-核相互作用，高度重复的激发使我们能够在横向外部磁场中将电子自旋锁定到磁共振中。将场扫描到更高的值，由于动态核极化，锁定导致显著强度的有效的“抗磁”响应，其至少部分地屏蔽QD电子免受外部场的影响，并且甚至可以保持内部磁场恒定到1.3 T场变化。我们通过一个依赖于磁场的极化率的核，从我们提出了一个策略，通过光激发和电子跃迁之间的失谐，除了调整磁场的影响模型。
2021-08-10 cond-mat.mes-hall
Nuclear frequency focusing in periodically pulsed semiconductor quantum dots described by infinite classical central spin models
半导体量子点中电子自旋的相干性由于其与周围同位素中的核自旋浴的相互作用而衰减。这种效应可以通过使系统经受外部磁场和通过施加光脉冲来减小。通过长串中的重复脉冲，自旋进动可以与脉冲周期$T_\text{R}$同步。这驱使核自旋池进入远离平衡的状态，导致核频率聚焦。在本文中，我们使用Phys. Rev. B $\textbf{96}$，054415（2017）中介绍的有效经典方法来描述和分析这种核聚焦。其依赖于有效浴的大小和外部磁场阐明在一个全面的研究。我们发现，脉冲的特性以及核塞曼效应的影响的行为决定性的。
2018-07-17 cond-mat.mes-hall
Dynamical Self-Quenching of Spin Pumping into Double Quantum Dots
核自旋极化可以通过单重态-三重态反交叉的多个朗道-齐纳通道被泵入自旋阻塞量子点。通过数值模拟包含近似$10^7$核自旋的真实系统在$10^5$扫描过程中，我们揭示了一种动力学自猝灭机制，这种机制导致在稳态泵浦下核极化的快速饱和。这是由核自旋场的屏蔽引起的。在具有中等自旋轨道耦合的系统中，自猝灭也屏蔽了自旋轨道相互作用。该机制是通用的，并且在中等噪声下保持稳健。我们的发现解释了实验中达到的低偏振水平，并呼吁开发新的协议，打破自猝灭的限制。
2012-12-11 cond-mat.mes-hall
Nuclear Spin Switch in Semiconductor Quantum Dots
我们表明，通过照射InGaAs/GaAs自组装量子点与圆偏振光，原子的原子核构成的点可以被驱动到一个阈值制度，在其中无论是一个阈值样的增强或减少的本地核场可以产生高达3特斯拉通过改变光的强度。这种核自旋“开关”的激发功率阈值被发现依赖于外部磁场和电场。开关所示产生的强反馈的核自旋极化的动力学自旋转移从电子到原子核的点。
2006-09-15 cond-mat.mes-hall
P-shell carriers assisted dynamic nuclear spin polarization in single quantum dots at zero external magnetic field
在量子点中重复注入自旋极化载流子导致核自旋的极化，这一过程称为动态核自旋极化（DNP）。在这里，我们报告的第一个观察p壳层载体辅助DNP在单个量子点在零外部磁场。通过使用量子点的单电荷激子态的Overhauser位移测量的核场继续增加，即使在s壳层中的载流子数量饱和之后。这也伴随着核自旋建立时间的突然增加，因为p壳层的发射超过了s壳层的发射。我们把观察到的p-壳层电子强烈地改变了量子点中的核自旋动力学，基于电子与核自旋系统之间耦合的速率方程模型的数值模拟结果支持了这一点。具有p壳层载体的DNP可以为进一步控制量子点中的核自旋极化程度开辟途径。
2016-01-15 cond-mat.mes-hall
Electron-electron interaction mediated indirect coupling of electron and magnetic ion or nuclear spins in self-assembled quantum dots
在这里，我们表明存在的间接耦合的电子和磁或核离子自旋的自组装量子点介导的电子-电子相互作用。在点的中心放置单个局域自旋，只有占据零角动量态的电子的自旋直接耦合到局域自旋。当考虑电子-电子相互作用时，占据有限角动量轨道的电子与局域自旋相互作用。这种有效的相互作用是使用精确对角化的微观哈密顿量作为电子壳层的数量，壳层间距，和各向异性的电子Mn交换相互作用的函数。通过调节量子点的参数，可以将有效相互作用设计为铁磁或反铁磁。
2014-05-20 cond-mat.mes-hall
General theory of feedback control of a nuclear spin ensemble in quantum dots
本文提出了量子点在连续波泵浦下电子和空穴驱动的非平衡核自旋动力学的微观理论。我们显示的相关动力学的核自旋系综和电子和/或空穴在光激发下作为一个量子反馈回路和调查的动力学的许多核自旋作为一个非线性集体运动。这产生了三个可观察到的效果：（i）滞后，（ii）锁定（避免）泵的吸收强度（从）自然共振，和（iii）抑制（放大）弱极化核自旋的波动，导致延长（缩短）电子自旋相干时间。构造了一个单一的非线性反馈函数作为量子反馈回路中核场算符的“测量”，它决定了上述三种效应的不同结果，这取决于反馈是负的还是正的。一般理论也有助于透视现有的关于核自旋浴中单电子自旋问题的各种理论。
2013-07-03 cond-mat.mes-hall
Dynamical nuclear spin polarization induced by electronic current through double quantum dots
我们分析了在自旋封锁机制下相干耦合双量子点中电子输运的自旋弛豫。特别是，我们重点关注超精细相互作用作为自旋弛豫机制。我们特别注意了由电子流引起的动态核自旋极化对核环境的影响。讨论了在不同的超精细耦合强度和点间隧穿强度下，电子流和感生核自旋极化随外加磁场的变化规律。我们考虑到，对于每个磁场，所有的超精细介导的自旋弛豫过程来自不同的相反的自旋水平的方法。我们发现，作为外部磁场的函数的电流示出了一个峰值或一个谷，并且从电流谷到电流峰值的行为的过渡是通过减少超精细耦合或通过增加点间隧穿强度获得的。我们给出了一个物理图像之间的相互作用的电子隧穿双量子点和自旋翻转过程由于核环境。
2011-04-08 cond-mat.mes-hall
Nuclear magnetic resonances in (In,Ga)As/GaAs quantum dots studied by resonant optical pumping
研究了（In，Ga）As/GaAs量子点在不同温度下退火后的光致发光极化随外加磁场的变化（Hanle曲线）。在这些依赖关系中，由于具有调制圆偏振的光激发的全光核磁共振（NMR），出现了显著的共振特征。与偏振调制同步的附加射频场的应用强烈地修改了NMR特征。共振可以与不同的核自旋状态之间的转换分裂的应变诱导梯度的晶体场和外部施加的磁场。建立了一个模拟应变量子点中核自旋四极分裂和塞曼分裂的理论模型。与实验的比较使我们能够唯一地识别所观察到的共振。核磁共振的大幅增宽归因于量子点体积内四极分裂的变化，该模型很好地描述了这一点。
2014-03-11 cond-mat.mes-hall
Dynamic nuclear spin polarization in self-assembled quantum dots under zero magnetic field
研究了In $_{0.75}$ Al $_{0.25}$ As/Al $_{0.3}$ Ga $_{0.7}$ As量子点的零场动态核自旋极化。即使在没有任何外部磁场的情况下，由圆偏振光激发的正三电子也产生了高达$\sim$ 0.8 T的Overhauser场.从光致发光谱的激发功率和圆偏振度的依赖关系，揭示了在零外磁场下，光致发光谱的光致发光谱中，光致此外，我们还发现核的去极化率随纵向磁场的增大而减小，这似乎是由于核自旋的四极相互作用的影响所引起的。此外，描述耦合的电子-核自旋系统的动力学的关键参数，电子g因子和Overhauser场的波动，在一个典型的单InAlAs量子点进行了评估。
2017-03-17 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
