Spontaneous and resonant lifting of the spin blockade in nanowire quantum dots
在最近的电偶极自旋共振实验的背景下，一个完整的数值描述的两个电子系统限制在窄纳米线量子点在振荡电场下的电荷和自旋动力学。我们发现，自旋轨道耦合的结果，解除自旋封锁的声子介导的弛豫提供的初始占据态的能量接近的基态。这导致来自三重态的阻断的抑制，其中自旋平行于外部磁场B极化。在较高的B，单重-三重基态跃迁后，一个新的通道解除泡利封锁打开，导致出现额外的共振线。计算得到的跃迁特征与最近的实验结果一致[S. M. Frolov等人，物理修订信函109，236805（2012）]。
2014-04-24 cond-mat.mes-hall
Spin and Orbital Spectroscopy in the Absence of Coulomb Blockade in Lead Telluride Nanowire Quantum Dots
我们研究了半导体碲化铅纳米线器件中的量子点。由于PbTe中双极输运的可及性，量子点可以被电子和空穴占据。由于PbTe的介电常数非常大，约为1000，我们没有观察到库仑阻塞，这通常会混淆轨道和自旋谱。我们提取大的和高度各向异性的有效朗德g因子，在20-44的范围内。库仑阻塞的存在允许直接读出，在零源极-漏极偏压下，高达600微电子伏的自旋轨道杂化能量。这些自旋性质使得最近合成的IV-VI族材料家族的成员PbTe纳米线作为量子技术（例如自旋和拓扑量子比特）的材料平台具有吸引力。
2022-05-22 cond-mat.mes-hall
Magnetic Field Evolution of Spin Blockade in Ge/Si Nanowire Double Quantum Dots
我们进行传输测量定义在Ge/Si核/壳纳米线的双量子点，并专注于泡利自旋封锁的制度，几十个孔占据每个点。我们通过漏电流的磁场依赖性来识别自旋阻塞。我们发现漏电流在零场时既有一个谷，又有一个峰。我们根据量子点参数（例如与引线的耦合、点间隧道耦合以及自旋轨道相互作用）来分析这种行为。我们发现了一个与$l_{\rm so}=500$ nm的自旋轨道相互作用的下界。我们还提取大的和各向异性的有效土地$\rm \acute{e}$ g-因子，较大的g-因子在垂直于纳米线轴的方向与以前的研究和实验，但与较大的值在这里报道。
2016-10-14 cond-mat.mes-hall
Measurements of the spin-orbit interaction and Landé g factor in a pure-phase InAs nanowire double quantum dot in the Pauli spin-blockade regime
我们演示了半导体纳米线双量子点中自旋轨道相互作用和Landég因子的直接测量。该设备是由一个单晶纯相InAs纳米线的硅/硅$_2$基板上的指状栅极阵列的顶部和测量进行泡利自旋封锁制度。结果表明，该双量子点具有$Δ_{ST}\sim 2.3$ meV的单重态-三重态能量分裂，$Δ_{SO}\sim 140$ $μ$ eV的强自旋轨道相互作用，以及$\sim 12.5$的大且强能级依赖的Landé g因子.这些结果表明，单晶纯相InAs纳米线是理想的半导体纳米结构的应用在量子信息技术。
2016-07-23 cond-mat.mes-hall
Coulomb blockade in open superconducting islands on InAs nanowires
该研究在InAs纳米线的开放铝超导岛中观测到库仑阻塞振荡，发现周期随栅压为2e或1e且磁场可诱导转变，揭示其与电子干涉导致的介观库仑阻塞相似。
2024-10-09 cond-mat.mes-hall
Anisotropic Pauli spin-blockade effect and spin-orbit interaction field in an InAs nanowire double quantum dot
报道了InAs纳米线双量子点器件中自旋轨道相互作用场的实验探测。在自旋封锁制度，通过双量子点的泄漏电流进行测量，并被用来提取自旋轨道相互作用和超精细相互作用对自旋态混合的影响。在有限磁场下，超精细相互作用引起的漏电流被抑制，自旋-轨道相互作用主导自旋态混合。我们观察到泄漏电流对外加磁场方向的依赖关系，并确定了自旋轨道相互作用场的方向。我们表明，自旋轨道场位于垂直于纳米线轴的方向，但具有明显的离衬底平面角。这是第一次，这种离衬底平面自旋轨道场在InAs纳米线已被检测到。这一结果对利用InAs纳米线构建自旋轨道量子比特和拓扑量子器件具有重要意义。
2018-03-20 cond-mat.mes-hall
On the single-particle-reduced entropy of a gated nanowire system in the Coulomb blockade regime
采用多组态自洽格林函数方法研究了纳米线场效应晶体管（NWFET）在库仑阻塞区的单粒子约化熵。假设系统的多体统计准备由相关自然轨道的斯莱特行列式的混合来描述，则单粒子约化熵可以解释为系统准备的混合程度的度量。考虑到InP基NWFET的实际情况，我们提出了一系列的平衡和非平衡态的电流-电压特性和熵图。从实验情况可知，可以识别少电子库仑充电效应的特征。此外，我们通过分析相应的电子组态说明了单粒子约化熵的意义。
2013-06-24 cond-mat.mes-hall
Individual charge traps in silicon nanowires: Measurements of location, spin and occupation number by Coulomb blockade spectroscopy
我们研究了硅纳米线中量子点的库仑阻塞谱中的反常现象。这些异常归因于与器件中的电荷陷阱的静电相互作用。一个简单的模型再现这些异常准确，我们展示了如何的陷阱的电容矩阵可以从形状的异常。从这些电容矩阵，我们推断，陷阱位于附近或内部的导线。根据不同掺杂水平的线中异常的出现，我们推断大多数陷阱是砷掺杂态。在某些情况下，异常伴随着随机电报信号，这允许对陷阱的占用进行时间分辨监测。陷阱态的自旋通过塞曼位移确定。
2006-03-24 cond-mat.mes-hall
Imaging Electrical Conduction through InAs Nanowires
我们展示了如何扫描探针显微镜（SPM）可以用来成像电子流通过InAs纳米线，阐明纳米线器件的物理在当地的规模。一个带电的SPM尖端被用作可移动的栅极。纳米线电导与尖端位置的图像在空间上映射在液体He温度下的InAs纳米线的电导。在没有尖端存在的情况下，电导与背栅电压的曲线图显示了库仑阻塞峰的复杂图案。纳米线电导的图像识别了沿着纳米线定位的多个量子点-每个点被对应于库仑阻塞峰的一系列同心环包围。图像定位点并提供有关其大小的信息。单个量子点周围的环相互干扰，就像串联的多个量子点的库仑阻塞峰一样。通过这种方式，SPM针尖可以通过调整单个点的电荷状态来探测复杂的多点系统。纳米线由金属催化剂颗粒生长，直径约为80 nm，长度为2 - 3 μ m。
2006-10-18 cond-mat.mes-hall
Theory of Coulomb blockaded transport in realistic Majorana nanowires
拓扑超导纳米线的库仑阻塞输运提供了一个机会，以探测在两个终端的几何系统的两端的状态的本地化。此外，它提供了一种检查远离引线的子间隙状态的方法。同时，库仑阻塞输运是很难分析的，因为问题的相互作用的性质所产生的非微扰库仑相互作用的现象固有的。在这里，我们表明，库仑阻塞运输可以模拟在相同的复杂程度的量子点接触隧穿，已被常规用于介观物理，以了解纳米线实验，我们认为该制度的隧穿率低于纳米线的平衡率。这个假设导致我们的隧道电导，我们用来研究各种功能的纳米线，如Andreev束缚态，自能，和软间隙的广义梅尔-Wingreen公式。我们预计，我们的理论将提供一个路线来解释库仑阻塞运输的混合马约拉纳系统所产生的功能的纳米线，如Andreev束缚态和软间隙。
2021-08-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
In situ tuning of dynamical Coulomb blockade on Andreev bound states in hybrid nanowire devices
针对固定环境中动力学库仑阻塞强度不可调的问题，研究人员设计出可栅极原位调控DCB强度的InAs-Al混合纳米线片上电路，观测到安德列夫零能态的电导峰转变，为零能态相互作用强度的原位调控提供了新途径。
2023-12-13 cond-mat.mes-hall
Dispersively detected Pauli Spin-Blockade in a Silicon Nanowire Field-Effect Transistor
本文在硅纳米线场效应晶体管双量子点中，利用栅极射频反射法实现色散读出，观测到泡利自旋阻塞并测得145 μeV谷-轨道劈裂，展示了CMOS技术用于单态-三重态量子比特的潜力。
2015-05-01 cond-mat.mes-hall
Quantum transport in GaN/AlN double-barrier heterostructure nanowires
研究了AlN双势垒对n-i-GAN纳米线电子输运的影响。纳米线生长无催化剂，等离子体辅助分子束外延，使突然的GAN/AlN界面以及纵向n型掺杂调制。在低温下，n-i-GAN纳米线的输运主要受库仑阻塞效应的影响。载流子被限制在未掺杂的中间区域，形成特征长度为~100 nm的单个或多个岛。两个AlN隧道势垒的结合导致在其间的GAN阱内发生限制。在6 nm厚的阱和2 nm厚的势垒的情况下，我们观察到具有离散能态的单量子点中库仑阻塞输运的特征签名。对于较窄的阱和势垒，库仑阻塞效应不起重要作用，而通过受限量子能级的共振隧穿的开始伴随着负微分电阻，直到~150 K。
2010-05-20 cond-mat.mes-hall
Coulomb blockade and Bloch oscillations in superconducting Ti nanowires
准一维超导沟道中的量子涨落导致由$2π$引起的序参量的相位的自发变化，或者称为量子相位滑移（QPS），其表现为远低于薄超导纳米线的临界温度的有限电阻和微小超导纳米环中的持续电流的抑制。在这里，我们报告的实验证据表明，在电流偏置的超导纳米线相同的量子点过程是负责的绝缘状态-库仑阻塞。当暴露于RF辐射时，内部布洛赫振荡可以与外部RF驱动同步，导致在I-V特性上形成量化电流阶跃。这种效应源于约瑟夫森结和超导纳米线之间的量子对偶性--QPS结（QPSJ）。
2012-09-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Dichotomy in short superconducting nanowires: thermal phase slippage vs. Coulomb blockade
准一维超导体或纳米线随着其直径的缩小而呈现出向非超导状态的转变。我们目前的测量超短纳米线（~40-190 nm长）在这个量子跃迁附近。所有处于超导相的导线的性质，即使是那些接近转变的导线，也可以用热激活的相位滑移来解释。纳米线在非超导相的行为符合介观正常金属导体相干输运的库仑阻塞理论。由此得出结论，量子跃迁发生在两个阶段之间：“真正的超导相”和“绝缘相”。没有发现中间的“金属”相。
2006-11-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Andreev reflection versus Coulomb blockade in hybrid semiconductor nanowire devices
半导体纳米线为研究量子输运现象和超导电性提供了一个很有前途的低维系统。在这里，我们调查之间的竞争库仑阻塞效应，Andreev反射，和量子干涉，在InAs和InP纳米线连接到铝基超导电极。我们比较了三种极限情况下，根据隧道耦合强度和特征库仑相互作用能。对于弱耦合和大的充电能量，观察到负微分电导作为一个直接后果的BCS态密度的铅。对于中等耦合和小于超导能隙的充电能量，电流-电压特性由Andreev反射控制，库仑阻塞仅在零偏压附近产生影响。对于几乎理想的接触coherencies和可忽略不计的充电能量，我们观察到普遍的电导波动，其幅度增强由于Andreev反射在接触。
2008-05-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Andreev reflection enhanced single hole tunneling in Ge/Si core/shell nanowire quantum dot
实验研究了具有两个超导引线的Ge/Si核/壳纳米线器件在库仑阻塞区的电输运性质。首次在库仑阻塞振荡峰出现的栅压处观察到了异常的零场磁导峰。许多证据表明这是由于Andreev反射增强的相位相干单空穴隧穿通过量子点，它可以被外部磁场抑制而不破坏电极中的超导态。
2010-05-27 cond-mat.mes-hall
Suppression of Coulomb blockade peaks by electronic correlations in InAs nanowires
我们对一维InAs量子线进行了电子输运测量。在充分无序的线中，输运由库仑阻塞主导，并且电导可以通过嵌入在两个一维Luttinger液体线之间的量子点的隧穿来很好地描述。与以前在其他材料系统中的实验相反，在我们的系统中，峰谷之间的电导差随着几个连续峰的温度降低而减小。理论上，这种现象只会发生在Luttinger相互作用参数g < 1/2的强相互作用系统中;我们发现InAs线的g值约为0.4。这些强相关性的可能机制进行了讨论。
2015-07-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Proposed Detection of the Topological Phase in Ring-Shaped Semiconductor-Superconductor Nanowires Using Coulomb Blockade Transport
在超导体-超导体混合结构中，拓扑相变是化学势或磁场强度的函数。我们发现，这种转变的签名可以观察到非线性库仑阻塞通过环形结构的传输。特别是，对于一个固定的电子宇称的环，中性激发光谱的通量周期性的变化，从通常的h/2 e周期性的特征h/e周期性时，调谐系统从拓扑平凡的非平凡的阶段。我们将h/e周期性与最近预测的穿过由两个拓扑超导体形成的结的约瑟夫森电流的4π周期性联系起来。
2012-12-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Conductance of a superconducting Coulomb blockaded Majorana nanowire
在外加磁场的作用下，自旋轨道耦合的超导（SC）近似一维（1D）纳米线可以发生拓扑量子相变，在纳米线的末端产生零能拓扑马约拉纳束缚态（MBSs）.在这种情况下，有前途的实验平台之一是库仑封锁岛，其中通过测量两端电导，原则上可以研究MBS属性。从理论上研究了有限温度下单电子在超导库仑阻塞纳米线中的隧穿输运，得到了一般的电导方程。通过考虑所有可能的情况下，只有MBS存在于纳米线的两端，我们计算的纳米线电导的磁场，温度和栅极电压的函数。在最简单的一维拓扑SC模型中，由两个导线端部的MBS重叠引起的电导峰间距（OCPS）的振荡随着磁场的增加而表现出增加的振荡幅度（与没有库仑阻塞的理论一致，与最近的实验观察不一致）。我们开发了一个广义的有限温度主方程理论，不仅包括在纳米线的多个子带，但也有可能在非拓扑制度的普通Andreev束缚态。包括所有四个影响（温度，多子带，Andreev束缚态，和MBSs）提供了一个完整的图片的隧道传输特性。基于这个完整的理论，我们确实得到OCPS的振幅随磁场的增加而减少，与最近的实验结果定性一致，但这只发生在相当高的温度与多子带占用和Andreev束缚态和MBSs的存在下。
2017-08-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Robustness of Topological Order in Semiconductor-Superconductor Nanowires in the Coulomb Blockade Regime
半导体-超导体混合系统是在固态器件中实现Majorana费米子和拓扑序，即拓扑保护简并的有希望的候选者。我们发现，拓扑秩序是镜像的激发光谱，可以观察到通过一个环形纳米线的非线性库仑阻塞输运。特别地，在拓扑平凡相位中，激励谱几乎与磁通量无关，但在非平凡相位中获得特征$h/e$磁通量周期性。平凡和非平凡相位之间的过渡反映在激发间隙的关闭和重新打开。我们表明，签名的拓扑顺序是强大的对几何形状的细节，静电无序，和额外的子带的存在，只依赖于纳米线的拓扑结构和存在的超导能隙。最后，我们证明了非平凡相位的相干长度比平凡相位的相干长度长得多。这打开了用超导纳米颗粒涂覆纳米线的可能性，从而显著降低由于库珀对的共隧穿引起的电流，并在不破坏超导能隙的情况下增强库仑充电能量。
2013-09-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Coulomb-blockade-controlled single-electron point source
库仑阻塞是物理学中的基本现象，其使得能够将单个电子一个接一个地转移到电隔离的纳米结构（例如纳米线或量子点）中，从而产生单个电子源。固态单电子源是当今量子信息处理和单电子学新兴技术的关键组成部分。此外，自由电子量子光学的先进研究和电子显微镜的发展需要真空中的自由电子的点源，这可以在单个电子水平上进行控制。然而，到目前为止，单电子真空枪还没有在实践中实现。要解决的问题包括形成稳定的尖形异质结发射极和在时间和能量域控制释放的电子。在这里，我们克服了这些挑战，通过创建一个场发射（FE）电子源的基础上，碳纳米线耦合到一个超尖锐的金刚石尖端的隧道结。利用能谱，我们直接观察到在室温和FE电流高达1 $μ$ A的纳米线中的电子费米能级的库仑振荡。我们发现，振荡被抑制在高FE电流无论是焦耳加热或由于高隧穿电阻，取决于纳米线充电时间，范围从约25 fs到1 ps。我们预计，引入的碳单电子源与激光诱导门控的组合是非常有前途的相干超短自由电子束的低能量电子全息和超快电子或X射线成像和光谱学的兴趣的创建。
2020-05-05 cond-mat.mes-hall
Time scales for Majorana manipulation using Coulomb blockade in gate-controlled superconducting nanowires
我们数值计算的低能谱的门控超导拓扑纳米线分割成两个岛，每个约瑟夫森耦合到一个大块超导体。该装置可以容纳两对Majorana束缚态，为Majorana融合规则的检验提供了一个平台。我们分析之间的交叉（i）一个电荷占主导地位的制度，可用于初始化和读出的马约拉纳束缚态，（ii）一个单岛制度占主导地位的岛间马约拉纳耦合，（iii）约瑟夫森等离子体激元制度的大耦合到散装超导体，和（iv）一个制度的四个马约拉纳束缚态允许拓扑保护马约拉纳操纵。从能量谱中，我们得到了最近提出的融合规则测试协议的时间尺度的保守估计[arXiv：1511.05153]。我们还分析了分支纳米线结构的基本马约拉纳编织操作所需的步骤。
2016-06-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Electronic transport in double-nanowire superconducting islands with multiple terminals
我们表征原位生长的平行纳米线桥超导岛。磁场和温度依赖性的库仑阻塞峰测量跨不同对的纳米线端部是一致的子带隙状态扩展的混合平行纳米线岛。作为门可调，可通过多个终端和免费的准粒子中毒，这些纳米线显示承诺的实施几个建议，依赖于并行纳米线平台。
2022-03-17 cond-mat.mes-hall
Magnetoconductance, Quantum Hall Effect, and Coulomb Blockade in Topological Insulator Nanocones
通过圆柱形拓扑绝缘体（TI）纳米线的磁输运是由量子限制和几何（Aharonov-Bohm和Berry）相之间的相互作用。在这里，我们认为，更广泛的类TI纳米线具有不同的半径-其中一个均匀的同轴磁场诱导一个不同的Aharonov-Bohm通量，产生一个非平凡的质量一样的潜力沿线-是通过研究其最简单的成员，一个TI nanocone。这种纳米锥允许观察有趣的介观传输现象：虽然在垂直磁场的电导是量子化的，由于高阶拓扑铰链状态，它显示了共振传输通过狄拉克朗道能级在同轴磁场。此外，它可以作为一个量子磁瓶，限制表面狄拉克电子，并导致一个主要的相互作用为主的库仑阻塞型制度。我们数值计算表明，上述效果发生的实验可访问的系统大小和磁场的值，这表明TI nanocone结可以作为狄拉克电子光学设置的积木。
2020-03-31 cond-mat.mes-hall
Coulomb blockade of field emission from nanoscale conductors
从理论上描述了弱耦合到阴极的纳米级物体的电子场发射。结果表明，由于单电子充电导致场发射有效电场突变，场发射电流呈阶梯状增加。的电流-电压特性的详细考虑进行了由金属球形颗粒在阴极附近的纳米团簇建模，并为阴极表面上生长的圆柱形硅纳米线。
2007-04-03 cond-mat.mes-hall
Coulomb blockade and quantum confinement in field electron emission from heterostructured nanotips
研究了金刚石纳米尖上自组装的量子点和纳米线异质结发射体的场电子发射机制，该机制包括库仑阻塞效应和量子限制效应.发射电子的总能量分布显示出归因于量子限制发射极的离散电子态的多个峰，其中相应的能级由于库仑阻塞而作为施加电压的函数振荡。FE的电流-电压特性表现出修改后的库仑阶梯，随着电压的增加，额外的步骤变得更加明显。实验观察到的行为与基于量子点中的库仑阻塞模型结合尖端FE理论的数值模拟是一致的。
2020-10-05 cond-mat.mes-hall
Investigations of local electronic transport in InAs nanowires by scanning gate microscopy at helium temperatures
在目前的文件中，一组实验致力于调查的本地电子输运在未掺杂的InAs纳米线在氦温度下的带电原子力显微镜针尖的存在下。研究了无缺陷和具有内部隧穿势垒的纳米线。在系统中的各种载体浓度和接触线界面的不透明度下进行测量。详细研究了整个体系的库仑阻塞机制，包括负微分电导率。与开放接触的情况下，一个隧道势垒和未分割的导线也得到解决。特别注意最近观察到的准周期驻波。
2014-05-30 cond-mat.mes-hall
Suppression of spin relaxation in an InAs nanowire double quantum dot
研究了InAs纳米线中顶栅双量子点的三重态-单重态弛豫。在泡利自旋封锁制度，泄漏电流可以主要归因于自旋弛豫。而在弱和强点间耦合弛豫是由两个单独的机制，在中间耦合和有限的磁场的弛豫强烈减少。此外，我们还观察到自旋非守恒电流随磁场变化的特征双稳性。我们提出了一个模型，其中这些功能解释的极化核自旋之间的相互作用，超精细和自旋轨道介导的松弛。
2007-01-03 cond-mat.mes-hall
Transport through a Majorana island: strong tunneling regime
在存在Rashba自旋轨道耦合的情况下，磁场可以驱动邻近纳米线进入拓扑超导相。我们研究了这种纳米线在库仑阻塞机制下的输运性质。与拓扑超导性相关的Majorana模式显着修改传输，并导致通过纳米线的单电子相干传输-拓扑超导性的非局部签名。在这项工作中，我们专注于强杂交的马约拉纳模式与正常的铅的情况下。在两个正常引线接触的纳米线中，由杂化引起的Majorana零能态的加宽与充电能量竞争，导致库仑阻塞的相当大的修改。计算了纳米线两端电导随栅电压、结传输系数、几何电容和诱导超导能隙的变化关系。
2017-01-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Quantum charge diffusion in underdamped Josephson junctions and superconducting nanowires
在欠阻尼极限下研究了量子涨落对约瑟夫森结和超导纳米线电流-电压特性的影响。量子涨落引起库仑阻塞和超电流分支之间的跃迁，并且在高电阻环境的情况下可以显著地修改电流-电压特性的形状。由于相荷对偶性，我们的结果可以直接推广到相反的过阻尼极限。
2008-08-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Anisotropic Pauli spin blockade in hole quantum dots
我们目前的测量栅极定义的双量子点在锗硅核壳纳米线，我们调整到一个制度，可见壳填充在两个点。我们观察到泡利自旋封锁，并可以分配在低磁场的自旋翻转共隧穿，我们测量的各向异性相关的各向异性g因子的强测得的漏电流。在更高的磁场下，我们看到由（1，1）-单线态和（2，0）-三线态之间的自旋轨道耦合引起的漏电流的特征。考虑到这些各向异性的自旋翻转机制，我们可以选择具有最长自旋寿命的磁场方向用于改进的自旋轨道量子比特。
2016-07-30 cond-mat.mes-hall quant-ph
Interference and parity blockade in transport through a Majorana box
马约拉纳盒--两个拓扑超导纳米线通过一个平凡的超导体耦合在一起--是旨在演示非阿贝尔物理的设备以及拓扑量子计算机架构的构建模块。我们从理论上研究通过马约拉纳盒的电荷传输，并表明，电流可以被阻止时，两个马约拉纳夫妇到同一铅，固定他们的奇偶校验。与自旋量子比特中的泡利自旋封锁直接类似，这种奇偶校验封锁可以用于快速和高保真的量子比特初始化和读出，以及用于基于电流的退相干时间测量。此外，我们证明了运输可以区分一个干净的马约拉纳盒和一个无序的盒子与额外的不必要的马约拉纳或Andreev绑定状态。
2022-05-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Heat rectification effect of serially coupled quantum dots
在库仑阻塞条件下，研究了镶嵌在金属电极上的纳米线中的串联耦合量子点（SCQD）的非线性热电特性。我们证明了SCQD的电子热流在电子库仑相互作用显著的非对称结构中表现出方向依赖性行为（热整流）。计算了纳米线的声子热导率，并利用声子热导率估算了纳米线的声子热流。最后，我们讨论了如何减少声子热流，以便在低温区（$\approx 3 K$）的SCQD结系统中观察到电子热整流行为。
2013-07-13 cond-mat.mes-hall
Evaluation of a gate capacitance in the sub-aF range for a chemical field-effect transistor with a silicon nanowire channel
场效应晶体管（FET）沟道长度和宽度为几十纳米，其栅电容的评估是传感器应用的关键点。然而，在aF范围内或更小的电容的实验和精确评估是极其困难的。在这里，我们报告的提取的电容下降到0.55 aF的硅FET与纳米级线通道，其宽度和长度分别为15和50 nm。该提取可以通过使用四种测量的组合来实现：双栅极调制的电流特性，由单个电子的俘获和脱陷引起的随机电报信号噪声，电介质的极化噪声，以及低温下显示库仑阻塞的电流特性。这样一个小的栅极电容的提取，使我们能够评估电子迁移率在纳米级线使用的FET的电流特性的经典模型。
2011-01-21 cond-mat.mes-hall
Field Tuning the G-Factor in InAs Nanowire Double Quantum Dots
研究了磁场和电场对双电子InAs纳米线双量子点中自旋g因子的影响。自旋敏感的测量是通过监测在泡利封锁制度的泄漏电流。单自旋的旋转使用电偶极自旋共振驱动。从自旋共振条件中提取g因子作为磁场方向的函数，从而可以确定完整的g张量。电场和磁场调谐可用于最大化g因子差异，并且在某些情况下完全抑制EDSR响应，从而允许选择性单自旋控制。
2012-03-21 cond-mat.mes-hall quant-ph
Spectroscopic Visualization of a Robust Electronic Response of Semiconducting Nanowires to Deposition of Superconducting Islands
在半导体纳米线和超导岛混合系统中Majorana端模的可视化和表征方面取得了重大进展之后，人们非常关注半导体和超导体之间掩埋界面处的电子结构的研究。该界面的性质和占据该界面的电子波函数的结构决定了其中感应的超导态的功能和拓扑性质。在这里，我们研究这个掩埋接口进行光谱映射的超导铝岛外延生长在砷化铟纳米线。我们发现意外的鲁棒性的混合系统的铝岛的直接接触不会导致任何变化的化学势的纳米线，也不会引起显着的能带弯曲在其附近。我们把这归因于表面态的存在，绑定到纳米线的小平面。在铝沉积之前也存在于裸纳米线中的这种表面状态钉扎费米能级，从而使纳米线对表面扰动有弹性。铝岛进一步显示库仑阻塞间隙和峰，其表示在InAs-Al界面处形成电阻性隧穿势垒。在低能量下，我们确定了一个潜在的能量势垒，进一步抑制通过界面的透射率。在裸露的半导体中，在表面态和积累层之间存在相应的势垒，以保持电荷中性。我们的观察阐明了InAs-Al界面的电阻性质和接近超导性的能力之间的微妙的相互作用，并调整超导体-超导体混合纳米线的化学势。
2019-11-18 cond-mat.mes-hall
Triplet-blockaded Josephson supercurrent in double quantum dots
在半导体纳米结构中产生的串联双量子点为研究双电子自旋量子态提供了一个通用的平台，它可以通过静电门控和外部磁场进行调谐。在这项工作中，我们直接测量了带有超导引线的InAs纳米线双量子点相邻电荷态之间的超电流反转，与理论模型非常一致。在偶电荷宇称区，我们观察到随着磁场的增加而出现的超导阻塞，对应于自旋单重态到三重态的跃迁。我们的研究结果表明，直接自旋超导转换，超导等效的泡利自旋封锁。这种效应可以在耦合自旋系统和超导电路的量子态的混合量子架构中利用。
2021-01-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Quantum Interference in Silicon 1D Quasi-Ballistic Junctionless Nanowire Field Effect Transistors
我们研究了8 nm直径的Si无结纳米线场效应晶体管的低温输运与一个环绕式栅极和两个不同的激活掺杂浓度的自顶向下技术制造。首先，我们从器件中提取器件几何形状的本征栅极电容，该器件在13 mK下显示出库仑阻塞，在6 V的栅极电压范围内具有超过500个库仑峰，表明在整个纳米线沟道中形成了单个岛。在另外两个器件中，掺杂Si：P $4\times10^{19}\,\text{cm}^{-3}$和$2\times10^{20}\,\text{cm}^{-3}$，我们观察到量子干涉，并使用提取的栅极耦合来确定主导能量尺度和相应的平均自由路径。对于较高掺杂的器件，分析产生$4\pm2\,\text{nm}$的平均自由程，其在平均掺杂剂间距的量级上，并且表明在未活化或活化的掺杂剂上的散射。对于具有$4\times10^{19}\,\text{cm}^{-3}$的活化掺杂剂密度的器件，量子干涉效应表明$10\pm2\,\text{nm}$的平均自由程，其与纳米线宽度相当，因此是准弹道输运。通用电导波动的温度依赖性分析表明，在低于1.9 K的温度下，纳米线长度以上的相干长度，以及在更高温度下，来自1D电子-电子相互作用的退相干。的迁移率是有限的散射杂质，而不是预期的表面粗糙度散射的纳米线直径更大或可比的费米波长。因此，我们的测量提供了洞察的性能限制，从占主导地位的散射和退相机制，在技术相关的硅器件的几何…
2018-02-20 cond-mat.mes-hall
Full parity phase diagram of a proximitized nanowire island
测量了InSb-Al混合岛的库仑阻塞电导振荡的电荷周期性随栅电压和平行磁场的变化。周期性在磁场的栅极相关值$B^*$处从$2e$改变到$1e$，在增加栅极电压时从高极限减小到低极限。在两个限制之间的栅极电压区域，我们的数值模拟表明是最有前途的定位马约拉纳零模式，我们观察到相关的峰值间距和高度的振荡。对于正栅极电压，具有低$2e$转变是由于非拓扑状态的存在，由于磁场的轨道效应，非拓扑状态的能量快速分散到充电能量以下。我们的测量结果表明，作为定义未来拓扑量子位的先决条件，仔细探索整个可用的相空间的邻近纳米线的重要性。
2021-08-03 cond-mat.mes-hall
Observation of Majorana Fermions in a Nb-InSb Nanowire-Nb Hybrid Quantum Device
报道了在Nb-InSb纳米线量子点-Nb杂化系统中观察到的Majorana费米子激发。InSb纳米线量子点通过弱肖特基势垒形成在两个Nb接触之间，因此处于与接触的强耦合的状态。由于邻近效应，被超导体Nb接触覆盖的InSb纳米线段变成具有超导能隙$Δ^*$的超导体。当外加磁场大于InSb纳米线的塞曼能为$E_z\sim Δ^*$的临界值时，整个InSb纳米线处于非平凡的拓扑超导相，支持一对Majorana费米子，库珀对可以通过Majorana费米子态在超导体Nb接触之间传输.当外加磁场大于第二临界值时，系统将发生向平凡拓扑超导相的转变，这种输运过程将被抑制。在我们的实验中已经观察到了这种物理场景。我们已经发现，我们的混合器件的零偏压电导测量显示在准粒子库仑阻塞区域的施加磁场的范围内的电导平台。
2012-04-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Design and operation of CMOS-compatible electron pumps fabricated with optical lithography
我们报告CMOS兼容的量子化电流源（电子泵）制造的纳米线（NW）上300毫米SOI晶片。与其他基于Al、GaAs或Si的金属或半导体泵不同，制造不依赖于电子束光刻。该结构由纳米线上串联的两个栅极组成，与SOI纳米线工艺的唯一区别在于长（40 nm）的氮化物间隔物。结果，单个硅化岛在栅极之间被隔离，并且由于该岛的小尺寸和电容，在低温下传输由库仑阻塞主导。操作和性能相当于电子束光刻的设备被证明在非绝热泵浦制度，泵浦频率高达300 MHz。我们还确定和模型签名的电荷陷阱影响电荷泵在绝热制度。在接近28FDSOI技术的过程中，量化电流参考的可用性可能会引发这些泵的新应用，并允许将它们与低温CMOS电路共同集成，例如在新兴的量子比特接口领域。
2016-12-30 cond-mat.mes-hall
Evidence of Andreev blockade in a double quantum dot coupled to a superconductor
我们设计并研究了一个能够进入电子输运阻断机制的实验系统，在该机制中，位于电流路径上的自旋三重态被禁止进入自旋单重态超导体。为了稳定三重态，双量子点在InAs纳米线中的超导引线附近静电地产生。这些点随机地充满了两种自旋的电子。超导引线是分子束外延生长的铝壳。外壳在一段导线上被蚀刻掉，为双点和普通金属金引线腾出空间。最靠近正常铅的量子点呈现库仑菱形，最靠近超导铅的量子点呈现Andreev束缚态和诱导能隙。实验观测结果与Andreev阻塞的理论模型相比是有利的，之所以这样命名是因为三重态双点配置抑制了Andreev反射。所观察到的泄漏电流可以通过有限的温度来解释。我们观察到预测的四能级简并点的高电流和一个周期性的电导模式控制的占领正常点。随着温度和磁场的增加，奇偶输运不对称性被解除。这种阻塞现象可以用来研究超导体的自旋结构。它还可以在利用Andreev或Majorana状态的量子计算设备中找到实用性。
2021-02-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Enhanced current noise correlations in a Coulomb-Majorana device
嵌套在拓扑纳米线中的马约拉纳束缚态（MBSs）被预测在MBSs之间存在有限能量分裂的情况下表现出非局域关联。然而，在实验中尚未检测到非局部相关的信号。一个可能的原因是，能量分裂太弱，严重影响许多系统参数。在这里，我们研究的充电能量引起的非局域关联的混合装置的MBS和量子点。假设纳米线的主机的MBSs接近一个介观超导岛具有有限的充电能量。纳米线的每一端通过具有谐振能级的量子点耦合到一个引线。由于超导磁悬浮岛的非定域性和动态库仑阻塞效应的相互作用，器件表现出负微分电导和巨大的超泊松散粒噪声.当岛与大块超导体强耦合时，通过调整点能级，在小铅化学势下的电流互相关为负。相反，在非马约拉纳设置中，互相关总是正的。该差异可以提供MBS存在的签名。
2016-06-23 cond-mat.mes-hall
Theory of magnetotransport in shaped topological insulator nanowires
我们表明，形状的拓扑绝缘体（TI）纳米线，即，使其横截面半径沿导线长度变化，可以被调谐到一些不同的运输制度时，沉浸在一个均匀的同轴磁场。这与广泛研究的具有恒定横截面的管状纳米线形成对比，并且是由于狄拉克表面载流子的磁约束。在平坦的2D系统中，这样的限制需要非均匀磁场，而对于标准尺寸的成形纳米线，$B\sim\,1$ T量级的均匀场就足够了。我们把最近的工作[Kozlovsky等人，物理修订版信函124，126804（2020）]中，并将其扩展到更广泛的背景中，以处理具有任意径向轮廓的轴对称线几何形状。哑铃形TI纳米线被用作通过收缩传输的范例，并且被示出为可调谐成五种不同的传输机制：（i）电导阶跃，（ii）共振传输，（iii）电流抑制，（iv）库仑阻塞，以及（v）通过三重量子点传输。通过调制同轴磁场的强度来实现状态之间的切换，并且不需要导线横截面的严格轴对称。因此，它应该是可观察到的TI纳米线制造可用的实验技术。
2020-10-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Insulating, metallic and superconducting behavior in a single nanowire
在具有减小的维度的系统中，量子涨落对电子传导具有强烈的影响，即使在非常低的温度下。在超导体中，这是特别有趣的，因为超导电子的相干态与这些波动强烈相互作用，因此是研究它们的敏感工具。在本文中，我们报告的超导纳米线在量子相位滑移制度的全面测量。使用本征电迁移过程中，我们已经开发出一种方法来降低光刻制造的高电阻纳米线的电阻在原位和小的连续步骤。在低温下，我们观察到临界（库仑）封锁电压和超导临界电流，取决于纳米线的正常状态电阻，与理论模型吻合良好。在这两个制度之间，我们发现一个连续的过渡显示出非线性金属的行为。所报道的本征电迁移技术并不限于低温，因为我们发现在室温下也有跨越三个数量级的电阻的类似变化。除了超导量子线路之外，这种降低电阻的技术也可以应用于现代电子电路。
2020-06-11 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Superconducting insulators and localization of Cooper pairs
电子器件和电路的快速小型化要求对纳米尺度上的波动现象有深刻的理解。超导纳米线--作为这种器件的重要组成部分--可能会严重地受到波动的影响，这种波动往往会破坏长程序并抑制超导性。特别是，量子相位滑移（QPS）在低温下扩散可能会将准一维超导体变成电阻器或绝缘体。在这里，我们介绍了一个物理概念的量子点控制的本地化的库珀对，甚至可能发生在均匀的纳米线没有任何电介质的障碍是一个基本的表现在超导体中的通量-电荷的二元性。我们证明-实验和理论-在“绝缘”状态的深处，这种纳米线实际上表现出非平凡的叠加超导性和弱库仑阻塞的库珀对产生的量子隧穿磁通量穿过导线。
2021-07-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Insulating State of a Quasi-1-Dimensional Superconductor
准一维超导体中的量子涨落，也称为量子相位滑移（QPS），引起了人们的极大关注。研究表明，这种现象能够抑制超窄超导纳米线在低温T<<Tc下的零电阻率，并抑制微小纳米环中的持续电流。在量子点态下，超导纳米线与约瑟夫森结是对偶的。在嵌入高阻抗环境中的极窄超导纳米线的特定情况下，这种二元性会导致一个直观上有争议的结果：超导体进入绝缘状态。在这里，我们的实验证明，这种线的I-V特性确实显示库仑阻塞，这消失的应用程序的临界磁场和/或以上的临界温度证明该效果与超导性。该系统可以看作是一个传统的约瑟夫森结链的动态等效。
2013-11-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Supercurrent parity-meter in a nanowire Cooper-pair transistor
我们研究了一种库珀对晶体管，它是由InSb-Al混合纳米线中的两个约瑟夫森弱连接包围一个超导岛而实现的。当纳米线受到磁场作用时，超导岛中会出现孤立的子带隙能级，并且由于库仑阻塞，通过库珀对的相干共隧穿来介导超电流。我们表明，从这样的共同隧穿事件产生的超电流的展品，为低到中等的磁场，相位偏移，歧视偶数和奇数电荷基态上的超导岛。值得注意的是，这种相位偏移持续当一个subgap状态接近零能量，并根据理论上的考虑，允许宇称测量subgap状态的超导干涉。在一系列新的实验中，这种超导宇称测量可以提供一种替代方法，用于操纵和保护存储在超导岛的隔离子带能级中的量子信息。
2021-07-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con physics.app-ph
Rashba splitting of Cooper pairs
我们从理论上研究了两个超导导线之间的弱连接的性质，该弱连接具有由电场引起的强Rashba自旋轨道耦合的非超导纳米线的形式。在库仑阻塞制度的单电子隧穿，我们发现，这样一个弱链接作为一个“自旋分裂”的自旋态的库珀对隧道通过链接，在一定程度上取决于电场的方向。我们表明，约瑟夫森电流是敏感的两个传输通道之间的干扰，其中一个是一个库珀对的两个成员的自旋被保存和一个他们都被翻转。因此，电流是自旋-轨道相互作用强度和纳米线弯曲角度（机械弯曲时）的周期函数;由于应变诱导的自旋-轨道耦合，出现了相同的效果。相比之下，没有自旋-轨道诱导的干涉效应可以影响通过连接两个正常金属的单个弱连接的电流。
2016-05-27 cond-mat.mes-hall
Strong spin-orbit interaction and $g$-factor renormalization of hole spins in Ge/Si nanowire quantum dots
自旋-轨道相互作用是自旋量子比特量子计算、拓扑非平凡态研究以及自旋电子学中各种应用的核心。Ge/Si核/壳纳米线中的空穴自旋经历了自旋-轨道相互作用，这种相互作用被预测为既强又电可调，使它们成为这些领域研究的特别有前途的平台。通过测量自旋阻塞输运机制中的自旋混合跃迁，实验确定了Ge/Si纳米线中双量子点内空穴自旋的自旋-轨道相互作用强度.我们发现一个非常短的自旋轨道长度为$\sim$ 65 nm，相当于量子点长度和点间距离。我们还观察到一个大的轨道效应的所施加的磁场上的空穴状态，导致在一个大的磁场依赖的自旋混合跃迁能量。引人注目的是，与这些轨道效应一起，强的自旋-轨道相互作用导致$g$ -因子与磁场的显著增强。所展示的大的自旋-轨道相互作用强度与在该材料系统中预测的直接Rashba自旋-轨道相互作用一致，并且有望实现自旋量子位的超快Rabi振荡和有效的量子位-量子位相互作用，同时也为研究Majorana零模提供了一个合适的平台。
2020-07-08 cond-mat.mes-hall quant-ph
Anisotropic g-Factor and Spin-Orbit Field in a Ge Hut Wire Double Quantum Dot
纳米线中的空穴由于其强的自旋-轨道相互作用，在构建Majorana零模和操纵自旋-轨道量子比特中起着重要的作用，近年来引起了人们的广泛关注。在这里，从双点的自旋阻塞机制中的强各向异性漏电流，我们提取了完整的g张量，并发现自旋轨道场与纳米线的轴成59°的方位角。自旋-轨道场的方向表明沿纳米线存在很强的自旋-轨道相互作用，这可能源于Ge hut线中的界面反转不对称性。我们还证明了两种不同的自旋弛豫机制的Ge hut线双点中的空穴：自旋翻转cotunneling的铅，和自旋轨道的双点内的相互作用。这些结果有助于建立基于Ge的量子处理器的可行性。
2021-05-18 cond-mat.mes-hall quant-ph
Evidence for spin-polarized bound states in semiconductor-superconductor-ferromagnetic insulator islands
我们报告的库仑阻塞输运的半导体InAs纳米线与外延超导铝和铁磁绝缘体EuS重叠方面的研究。通过实验和理论模型的比较，我们将奇偶偏置谱中的共隧穿特征与自旋极化的Andreev能级联系起来。结果与零场自旋分裂超过诱导的超导能隙是一致的。亚能隙态的能量可以通过静电门在零的两侧进行调节。
2022-02-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Indexing current-voltage characteristics using a hash function
提出一种基于局部敏感哈希（LSH）的电流-电压特性索引方法，为相似器件分配邻近度数值，将冗长数据替换为哈希ID，有效简化大量晶体管器件的识别与管理。
2025-02-20 cond-mat.mes-hall
