The role of spin-flip assisted or orbital mixing tunneling on transport through strongly correlated multilevel quantum dot
利用从玻色子Kotliar-Ruckenstein方法（SBMFA）对N能级Anderson模型进行研究，比较了自旋和轨道守恒隧穿下的完全对称SU（N）Kondo共振与自旋、轨道和自旋-轨道混合引起的对称性破缺点的多体共振.由于轨道间或自旋翻转过程的结果，新的干涉路径出现，这表现在反键Dicke和键Kondo类共振的发生。找到了任意N时线性电导和线性温度热电势系数的解析表达式。
2020-09-29 cond-mat.mes-hall
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
Direct measurement of spin-flip rates in single-electron tunneling
本文通过输运方法直接测量单电子占据的InAs双量子点中的自旋翻转速率，并利用量子主方程解释自旋阻塞现象，为自旋信息处理提供关键参数。
2024-02-01 cond-mat.mes-hall
Shot noise in resonant tunneling through an interacting quantum dot with intradot spin-flip scattering
本文利用新近发展的依赖于偏压和温度的量子速率方程，研究了电子隧穿两个铁磁引线连接的相互作用量子点时的零频散粒噪声谱，其中两个自旋态之间可能存在自旋翻转散射.为此，对传统的产生-复合方法进行了推广，以适当地考虑电子态的相干叠加，即，非对角密度矩阵元素。我们的数值计算发现，Fano因子随着两个引线的极化的增加而增加，但随着点内自旋翻转散射的增加而减小。
2004-07-19 cond-mat.mes-hall
Theory of vibrationally assisted tunneling for hydroxyl monomer flipping on Cu(110)
为了描述振动介导的吸附物在表面上的构型变化，我们发展了一个新的理论来计算反应速率和途径。该方法使用的T矩阵来描述激发的振动态的电子的基板，吸附和隧道电子从扫描隧道探针。除了反应速率外，该理论还通过超越谐波近似和使用吸附质的全势能面来提供反应途径，该势能面包含对应于吸附质不同构型的局部极小值。为了描述该理论，我们再现了[T. Kumagai \textit{et al.}，Phys. Rev. B \textbf{79}，035423（2009）]，其中吸附的羟基（OH/OD）的氢/氘原子在$T = 6$ K下在Cu（110）表面上表现出两种等效构型之间的来回翻转。我们估计的势能面和反应势垒，$\sim$ 160毫电子伏，从DFT计算。计算的翻转过程产生于i）在低偏压下，氢隧穿通过势垒，ii）中间偏压下，隧穿电子激发振动，增加反应速率，尽管在势垒上的过程很少，以及iii）较高偏压下，泛音激发进一步增加反应速率。
2018-09-13 cond-mat.mes-hall
Effect of Interlayer Spin-Flip Tunneling for Interlayer Magnetoresistance in Multilayer Massless Dirac Fermion Systems
本文研究了α-（BEDT-TTF）_2I_3中层间自旋翻转隧穿对磁场作用下层间磁电阻的影响。与层间库仑相互作用相关的自旋翻转关联的平均场使层间自旋翻转隧穿成为可能。在非垂直层间自旋翻转隧穿的假设下，利用Kubo公式计算了层间磁电阻。层间磁电阻由正向负转变的交叉磁场被塞曼能量移动，与实验符合得很好。
2015-02-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Theory of box-model hyperfine couplings and transport signatures of long-range nuclear-spin coherence in a quantum-dot spin valve
我们从理论上分析了电子通过量子点自旋阀输运引起的相干核自旋动力学。量子点中电子与核自旋之间的超精细相互作用使得从铁磁或半金属注入的自旋极化电子的角动量在有限偏压下转移到核自旋系统。考虑到局部的核自旋退相过程可以防止系统陷入集体暗态，从而允许在长时间限制内建立大的核极化。在达到稳态后，随着核极化被反转，反转电压偏置引起瞬态电流响应。长程核自旋相干导致自旋翻转跃迁率的强烈增强（与核自旋数成正比），并通过类似于超辐射光发射的强烈电流爆发来揭示。到具有非相干自旋翻转的制度的交叉发生在相对长的时间尺度上，在单核自旋退相时间的量级上，其可以比超辐射电流爆发的时间尺度长得多。这一结论通过一般主方程得到了证实。对于两个限制制度（相干/非相干自旋翻转）的一般主方程恢复我们更简单的治疗的基础上速率方程，但也适用于在中间失相。在整个工作中，我们假设均匀的超精细耦合，产生最强的相干增强。我们提出了现实的战略，核壳纳米线的同位素调制和波函数工程的基础上，实现这种解析可解的“盒模型”的超精细耦合。
2015-06-18 cond-mat.mes-hall
Spin-flip scattering in time-dependent transport through a quantum dot: Enhanced spin-current and inverse tunneling magnetoresistance
研究了自旋翻转散射对磁性量子点中含时输运性质的影响。研究了系统的瞬态自旋动力学和稳态隧穿磁电阻效应。由于没有确定的自旋量子化轴，需要两分量旋量的时间传播。我们提出的数值结果中，电极被视为一维紧束缚线和宽带极限近似。在后一种情况下，我们推导出一个透明的解析公式的自旋分辨电流，并确定在不同的时间尺度阻尼的瞬态振荡。我们还发现了一个新的制度的TMR反转。对于任何给定的自旋翻转耦合强度，如果铁磁极化大于某个临界值，则TMR变为负值。最后，我们展示了如何充分的知识的瞬态响应允许通过适当地调整脉冲偏置的周期，以提高自旋电流。
2008-06-27 cond-mat.mes-hall
Spin-flip inelastic electron tunneling spectroscopy in atomic chains
本文从理论上研究了单原子磁链的自旋输运性质，重点研究了自旋翻转过程中I-V曲线的光谱特征。我们的计算是基于磁的s-d模型与电子输运处理的非平衡格林函数形式主义的水平。通过第一玻恩近似微扰引入非弹性自旋翻转散射过程，并推导出相关自能的表达式。然后应用计算方法描述了一维Mn原子链的I-V特性及其导数，并将计算结果与实验数据进行了比较。我们发现一个定性和定量的计算和实验电导谱之间的协议。值得注意的是，我们能够描述的I-V曲线中的自旋激发功能的相对强度，通过仔细分析的自旋跃迁的选择规则与原子链。
2011-03-14 cond-mat.mes-hall
Smearing of charge fluctuations in a grain by spin-flip assisted tunneling
我们研究了近藤机制下，通过小量子点耦合到铅上的颗粒（大量子点）的电荷涨落。我们发现，在这种设置中，电荷和自旋翻转的强纠缠可以导致稳定的SU（4）Kondo不动点，这大大模糊了已经在弱隧穿极限下的库仑阶梯行为。这种行为足够稳健，可以通过实验观察到。
2003-04-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
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
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
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
Analytical Solution of Electron Spin Decoherence Through Hyperfine Interaction in a Quantum Dot
解析求解了量子点中由于超精细相互作用引起的{ \it Non-Markovian}单电子自旋动力学。我们采用运动方程方法，辅以大场展开，发现由电子介导的虚核自旋触发器对横电子自旋关联函数的完全退相干有重要贡献.我们的结果表明，90%的核极化可以提高电子自旋$T_2$时间近两个数量级。在长时间极限内，在极化核和非极化核都存在的情况下，电子自旋关联函数具有非指数的$1/t^2$衰减。
2006-07-23 cond-mat.mes-hall
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
Effect of transverse anisotropy on inelastic tunneling spectroscopy of atomic-scale magnetic chains
从理论上研究了横向磁各向异性对自旋反转辅助隧穿原子自旋链的影响。利用唯象方法和一级微扰理论，我们解析地计算了非弹性隧穿电流、微分电导和原子自旋跃迁率。我们预测出现额外的步骤中的微分电导和显着增加的自旋翻转转变率，在低电压下的横向各向异性能和纵向各向异性能和交换能的总和的比例平方。我们的研究结果提供了直观的定量洞察中所发挥的作用，横向各向异性的非弹性隧穿光谱的原子链，可以观察到在现实的实验条件下。
2017-05-10 cond-mat.mes-hall
NMR of a single nuclear spin detected by a scanning tunneling microscope
本文提出利用STM偏置电压切换使分子在顺磁与抗磁态间共存，通过分析ESR超精细强度功率谱实现单个核自旋的NMR探测，并在多种分子中观测到化学位移。
2024-03-30 cond-mat.mes-hall
Tunnel junction of helical edge states: Determining and controlling spin-preserving and spin-flipping processes through transconductance
当在二维量子自旋霍尔系统中实现收缩时，螺旋边缘态之间的电子隧穿通过时间反转对称性所允许的两种类型的通道发生，即自旋保持（{p}）隧穿过程和自旋翻转（{f}）隧穿过程。确定和控制这两个通道的影响是至关重要的螺旋边缘态在自旋电子学中的应用。我们表明，尽管描述这两个过程的哈密顿项不交换，相关的4-终端设置的散射矩阵条目总是分解成产品的p-项和f-项的贡献。这样的因式分解提供了一种有效的方式，以通过双折射测量来确定与两个过程中的每一个相关的透射系数$T_p$和$T_f$。此外，这些传输系数也被发现是独立控制的两个栅极电压施加在结的适当组合。这一结果适用于任意剖面的隧穿振幅，包括在隧道区中的无序，使我们能够讨论隧道结的有限长度的影响，和空间调制的幅度和相位的隧穿振幅。
2014-01-21 cond-mat.mes-hall
Spin flip scattering in magnetic junctions
本文研究了磁电极结中电子隧穿自旋翻转的过程。发现：i）磁性杂质提供增加电阻和降低磁阻的贡献，其在低温下饱和。电导在高电场下增加。ii）磁振子辅助的隧穿将磁阻降低为$T^{3/2}$，并导致对电阻的非欧姆贡献，其为$V^{3/2}$，iii）如果界面具有与本体不同的磁性质，则可能出现的表面反铁磁振子分别对磁阻和电阻产生$T^2$和$V^2$贡献，以及iv）库仑阻塞效应可以增强磁阻，当传输由共隧穿过程主导时。
1997-12-05 cond-mat.mes-hall
Determining the electronic triplet-singlet transition probability in double quantum dots: Analogy with the double slit experiment
我们采用初等测量方法计算了双量子点中由超精细相互作用引起的电子三重态-单重态跃迁。我们展示了超精细相互作用和核反作用过程（触发器）的局部特征是如何消除三重态-单重态跃迁几率的相消干涉的。正是这种抵消作用将超精细相互作用与混合三重态和单重态本征态的各向异性磁场区分开来。
2010-02-22 cond-mat.mes-hall
Andreev reflection resonant tunneling through a precessing spin
本文研究了旋进自旋与普通金属导线和超导导线耦合时的Andreev反射共振隧穿。利用非平衡格林函数方法，得到了零温下AR电导随化学势和自旋旋进方位角的变化关系式。研究发现，当局域自旋在弱外磁场中以Larmor频率$ω_l$进动时，AR隧穿电导仅在频率$2ω_l$处出现振荡. AR电导振荡的幅度随着自旋翻转隧穿耦合的增加而增大。研究还表明，隧穿势垒中的自旋-轨道相互作用是AR电导振荡的关键。研究了自旋轨道相互作用引起的自旋翻转隧穿耦合和局域自旋旋进对AR电导共振行为的影响。
2004-09-11 cond-mat.mes-hall
Universal Scaling of Hyperfine-Induced Electron Spin Echo Decay
核自旋晶格中局域电子自旋的退相干是量子计算机潜在固态实现中的一个重要问题。我们证明，即使在高场，虚拟电子自旋翻转过程中，仅仅由于超精细相互作用可以导致复杂的核自旋动力学。这些动力学，反过来，可以导致单电子自旋相位波动和退相干。我们发现，自旋回波脉冲序列可以使这些核动力学过程几乎完全逆转，但只会使可见度损失很小，从而抑制了超精细相互作用对T_2过程的贡献。对于小系统，我们提出了数值证据，这表明了一个普遍的缩放的可见度损失的大小，只依赖于系统的非均匀线宽和磁场。
2005-07-18 cond-mat.mes-hall
Equation-of-motion treatment of hyperfine interaction in a quantum dot
半导体纳米结构中的孤立电子自旋是固态量子计算机中很有希望的量子比特候选者，在过去的两年里，单自旋的研究取得了令人瞩目的实验进展。本文解析求解了量子点中由于与周围原子核的非均匀超精细耦合而引起的{ \it Non-Markovian}单电子自旋动力学。我们使用运动方程方法辅助一个完整的量子力学处理大的领域扩展。我们恢复了完全极化核的精确解。通过考虑由电子介导的虚核自旋触发器，它在Overhauser场（核场）中产生电子自旋的涨落，我们发现部分极化核自旋组态的横向电子自旋关联函数的衰减幅度是单位阶，而不是以前研究中得到的$\text{O}(1/N)$（$N$是点中的核数）.我们发现，完整的振幅衰减可以理解的关联函数的频谱加宽附近的电子自旋拉比频率的核自旋触发器。我们的结果表明，90%的核极化可以提高电子自旋$T_2$时间超过一个数量级的某些参数制度。在较长的时间限制内，在极化核和非极化核的存在下，横向电子自旋关联函数的包络具有非指数的$1/t^2$衰减。
2006-08-24 cond-mat.mes-hall
Tunneling conductance of a metal-semiconductor heterostructure with Rashba effect
本文从理论上研究了具有Rashba自旋轨道耦合的金属-半导体混合结构的面内隧穿谱。我们发现电导谱中两个不同特征之间的能量间隔可以用来测量半导体的Rashba能量。我们还考虑了改变界面处自旋守恒和自旋翻转散射的概率对整体电导的影响。令人惊讶的是，在某些条件下，界面散射概率的增加实际上可以导致电导增加。特别地，在隧穿机制中，自旋翻转散射概率的增加增强了电导。研究还发现，界面散射对金属电导的自旋极化有很大影响，而对半导体电导的自旋极化影响不大。
2008-05-28 cond-mat.mes-hall
Tunnel magnetoresistance in organic spin valves in the regime of multi-step tunneling
本文分析了自旋阀模型，其中磁化电极之间的电子输运是由于多步隧穿。受最近有机自旋阀实验的启发，我们假设在输运过程中的自旋记忆损失是由于随机超精细场作用于电子，而它等待下一个隧穿步骤。令人惊讶的是，我们确定的三步配置的网站，隧道磁阻（TMR）是负的，这表明电极的反平行磁化的电阻小于平行磁化。我们分析了这些配置的相位体积相对于现场超精细领域的幅度和相对取向。TMR的符号反转效应完全是由于自旋翻转振幅在每个位置上的干扰，它不会出现在普遍接受的自旋输运概率描述中。多步非弹性隧穿的另一个特征是电子在最近的邻居之间弹跳，同时等待“硬”跳跃。我们证明，这种反弹，是绝对无关紧要的电流传导，可以强烈影响自旋记忆损失。这种效应也是干扰源。
2013-08-17 cond-mat.mes-hall
Disentangling the effects of spin-orbit and hyperfine interactions on spin blockade
我们在InAs纳米线双量子点中实现了少电子区。自旋封锁观察到的前两个半满轨道，其中的运输周期被三重态和单重态之间的禁戒跃迁中断。自旋封锁的部分解除解释自旋轨道和超精细机制，使三重态到单重态的过渡。通过一个简单的传输模型，在很宽的范围内的点间耦合和隧穿率的铅的测量是很好地再现。这使我们能够分离和量化自旋轨道和超精细相互作用的贡献。
2010-02-10 cond-mat.mes-hall
Resonant tunneling and quantum interference of a two-spin system in silicon tunnel FETs
本研究通过电输运测量和干涉法研究硅隧道场效应晶体管中双自旋系统的共振隧穿，揭示了非零磁场下两类隧穿通道共存并测得其速率，为硅基量子比特的全电相干操控提供了支撑。
2023-11-06 cond-mat.mes-hall
Hyperfine-induced dephasing in three-electron spin qubits
我们计算了三电子纯交换量子比特与核超精细场相互作用的纯退相时间。在$S=S_z=1/2$自旋子空间内，我们推导出了$(1,1,1)$电荷区和通过隧穿耦合的相邻电荷扇区中的退相时间的公式。在二阶近似下考虑了核场和隧穿效应。的解析解准确地再现了完整的问题的数值评估，并与现有的实验数据相比，我们发现，失相时间更长，但在相同的时间尺度为单自旋。我们的分析也适用于谐振交换（RX），始终在线交换（AEON）和混合量子比特。
2017-06-02 cond-mat.mes-hall quant-ph
Spin-flip scattering selection in a controlled molecular junction
一个简单的具有磁各向异性的双层分子，二茂镍，附着在低温扫描隧道显微镜的金属尖端。在Cu（100）表面的存在下，费米能附近的电导由自旋翻转散射控制，其性质由隧穿势垒厚度决定。的分子尖端表现出非弹性自旋翻转散射的隧道制度，而在接触制度的近藤基态是稳定的零偏置电导引起的数量级的变化。第一原理计算表明，镍茂可逆开关从自旋1到1/2之间的两个运输制度。
2017-05-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Thermal electron spin flip in quantum dots
我们研究了半导体量子点中电子自旋的热致自旋翻转。这种有趣的效应源于塞曼耦合到外部磁场和超精细相互作用与周围的核自旋之间的有趣的相互作用。通过考虑一个极小模型，我们解释了驱动这种自旋翻转的主要机制，并分析了其依赖于外部磁场的强度，核自旋的数量和电子和核塞曼能量的比例，分别。最后，我们表明，这个极小模型可以应用到实验相关的量子点在III-V异质结构，在那里我们明确地预测自旋翻转发生的温度。
2015-07-15 cond-mat.mes-hall
Hybridization and spin decoherence in heavy-hole quantum dots
本文从理论上研究了束缚在无应变III-V族半导体量子点中的重空穴与窄核自旋池相互作用的自旋动力学。我们表明，能带杂交导致的指数衰减的空穴自旋叠加由于超精细介导的核对翻转，和一致的单空穴自旋退相干时间T2可以通过改变外部参数调谐在许多数量级。特别是，我们表明，在实验条件下，有可能抑制超精细介导的核对翻转过程如此强烈，空穴自旋量子点可能会超出“最终限制”设置的超精细相互作用，这是存在于其他自旋量子位候选系统。
2010-12-15 cond-mat.mes-hall quant-ph
Exchange interaction and tunneling induced transparency in coupled quantum dots
研究了偏振激光相干驱动下量子点分子的光学响应。我们的描述包括各向同性和各向异性交换相互作用引起的激子能级分裂。我们认为介导的空穴隧穿状态之间具有相同的总角动量和明亮和黑暗的激子状态之间的点间跃迁，允许在分子中的点之间的自旋翻转跳跃。使用现实的实验参数，我们表明，激子态耦合隧穿表现出丰富的和可控的光学响应。我们表明，通过适当的控制的外部电场和光的偏振，隧道耦合建立了一个有效的破坏性量子干涉路径，在吸收光谱中创建一个透明窗口，每当适当的对称性状态混合的载流子隧道。我们探索相关的参数空间，允许在实验中探测这种现象。受控变化的应用领域和激光失谐将允许在这样的系统中的自旋保持和自旋翻转跳跃振幅的光学表征，通过测量隧道诱导的透明窗口的宽度。
2014-05-05 cond-mat.mes-hall
Spin flip locking by the tunneling and relaxation in a driven double quantum dot with spin-orbit coupling
针对具有自旋轨道耦合的受驱双量子点系统，研究发现坐标与自旋通道的弛豫速率差异可实现自旋翻转锁定，该效应在宽参数范围及高次分谐波下均存在，为自旋量子比特操控提供了新机制。
2025-02-24 cond-mat.mes-hall quant-ph
Anisotropic hyperfine interaction of surface-adsorbed single atoms
电子和核自旋之间的超精细相互作用已经广泛应用于材料科学、有机化学和结构生物学中，作为通过空间识别核自旋的局部化学环境的灵敏探针。随着核自旋的确定，超精细相互作用的各向同性和各向异性分量反过来提供了对顺磁中心电子基态性质的独特见解。然而，传统的超精细相互作用的系综测量平均在宏观数量的自旋与不同的几何位置和核同位素。在这里，我们使用扫描隧道显微镜（STM）结合电子自旋共振（ESR）测量MgO/Ag（100）上氢化钛（Ti）原子的超精细光谱，从而确定在单原子水平上的各向同性和各向异性超精细相互作用。通过结合矢量场ESR光谱与STM为基础的原子操纵，我们表征了完整的超精细张量的个别Ti-47和Ti-49原子，并确定显着的空间各向异性的超精细相互作用的同位素时，它们被吸附在低对称性的结合位点。密度泛函理论的计算表明，大的超精细各向异性来自于基态电子自旋密度的高度各向异性分布。我们的工作突出了ESR-STM使能的单原子超精细光谱作为揭示基态电子结构和具有纳米电子伏分辨率的原子尺度化学环境的强大工具的力量。
2022-07-14 cond-mat.mes-hall
Experimental Determination of a Single Atom Ground State Orbital through Hyperfine Anisotropy
从历史上看，电子自旋共振（ESR）提供了很好的洞察电子，磁性和化学结构的样品托管自旋中心。特别是，电子和核自旋之间的超精细相互作用产生了这些中心的有价值的结构信息。近年来，ESR和扫描隧道显微镜（ESR-STM）的组合已经允许获得这样的信息上的单个自旋中心的磁性原子结合在表面上，同时还提供了有关的结合位点的空间信息。本文通过在矢量磁场中的测量，对MgO/Ag（001）表面单个钛原子的超精细分裂进行了全角度相关的研究。我们观察到强烈的各向异性的g因子和超精细张量。结合超精细分裂的结果与从STM图像和一个基本的点电荷模型获得的结合位点的对称性，使我们能够预测的形状的电子基态配置的钛原子。这种方法仅依赖于实验值，为表面自旋中心的电子结构分析开辟了新的途径。
2022-07-14 cond-mat.mes-hall
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
Trends in the hyperfine interactions of magnetic adatoms on thin insulating layers
核自旋是量子信息技术的潜在候选者之一。最近的一项突破使得能够利用扫描隧道显微镜（STM）在单个原子内原子地解决它们与电子自旋的相互作用，即所谓的超精细相互作用。有趣的是，只有少数物种在两层厚的MgO上实现了这一点。在这里，我们系统地量化从第一性原理的超精细相互作用的整个系列的3d过渡吸附原子沉积在不同厚度的MgO，氟化钠，氯化钠，h-BN和铜$_2$ N膜。我们确定了最大的超精细相互作用的adatom-substrate复合物，并揭示了主要的趋势和例外。我们揭示了核心机制在发挥作用，如相互作用的局部键合几何形状和化学性质的薄膜，引发高和低自旋状态之间的转换伴随着微妙的内部重排的磁性电子。通过提供一个超精细相互作用的一般地图，我们的工作有直接的影响，在未来的STM调查，旨在检测和实现量子概念的核自旋。
2020-12-21 cond-mat.mes-hall
Influence of low-frequency noise on macroscopic quantum tunneling in superconducting circuits
本文用Im-F方法研究了中低频环境对超导电路中宏观量子隧穿（MQT）的影响。特别注意两个模型环境，即，一个纯粹的呆滞浴和呆滞浴额外的1/f噪声。一般的调查结果适用于齐纳翻转隧穿，最近预测和观察到的超导电路实现量子位的MQT现象。
2004-11-25 cond-mat.mes-hall
Limitation of electron mobility from hyperfine interaction in ultra-clean quantum wells and topological insulators
研究高质量半导体结构中限制电子迁移率的电子输运和散射过程是固态电子学的核心。在这里，我们发现了一个不可避免的电子散射源，这是由核自旋的波动引起的。我们计算了量子阱中电子的动量弛豫时间，并表明这一时间极大地依赖于核自旋的空间相关性。此外，伴随着自旋翻转的散射过程是狄拉克费米子在拓扑绝缘体导电表面的背散射的来源。
2016-08-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electron-nuclei spin relaxation through phonon-assisted hyperfine interaction in a quantum dot
研究了量子点中电子与晶格核的接触超精细相互作用引起的非弹性自旋翻转速率。与其他工作不同的是，我们通过直接考虑原子核在振动晶格中的运动，从这种相互作用中得到了自旋-声子耦合项。在跃迁率的计算中，一阶和二阶微扰理论的干涉是必不可少的。当束缚势与嵌入晶格中的原子核一起移动时，它导致在长声子波长处弛豫的抑制。在较高的频率下（或对于固定的限制势），零温度速率与发射声子的频率成比例。我们解决塞曼子级之间的过渡，以及一个单电子基态的三重态单重态过渡，我们提供了现实的系统参数的数值估计。结果表明，该机制的效率低于GaAs量子点中涉及压电电子-声子耦合的电子-核自旋弛豫。
2004-01-05 cond-mat.mes-hall
Tunneling of the Mn12-acetate spin cluster
自旋哈密顿量中决定Mn 12中量子隧穿率的项用中子散射测量。它比以前报告的数值小得多。这可能意味着其他机制，如超精细场可能是更重要的驱动隧道。
2000-11-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Enhancement of Macroscopic Quantum Tunneling by Landau-Zener Transitions
受近年来约瑟夫森结中宏观量子隧穿读出量子比特的实现的启发，我们研究了自旋- ${1\over 2}$系统中存在耦合时的势垒穿透问题。结果表明，当固定自旋的非绝热势在势垒区相交时，朗道-齐纳跃迁导致隧穿率的增强。这些自旋翻转在虚时间的效果是在定性与实验观察。
2003-04-15 cond-mat.mes-hall
Photo-assisted spin transport in double quantum dots with spin-orbit interaction
本研究探讨了交流电场下自旋轨道相互作用对双量子点动力学的影响，发现光辅助干涉产生自旋极化暗态，可用于精确测量自旋轨道耦合，并实现高度可调的自旋滤波器及共振翻转模式量子比特。
2023-05-08 cond-mat.mes-hall
The role of the quadrupolar interaction in the tunneling dynamics of lanthanide molecular magnets
量子隧穿在分子磁体的低温磁化动力学中占主导地位，并呈现出强烈的系统依赖性。目前的讨论集中在铽（III）双（酞菁）（[TbPc $_2$ ] $^{-1}$）的配合物，这应该作为一个典型的情况下，镧系分子磁体。我们数值分析了非轴向相互作用对本征隧道分裂大小的影响，并表明通常的嫌疑人，如横向配位场和塞曼相互作用无法解释实验观察到的动力学。然后，我们提出通过核四极相互作用的可行机制，混合，否则\textit{almost}简并超精细状态。
2020-04-20 cond-mat.mes-hall
Nuclear-induced dephasing and signatures of hyperfine effects in isotopically purified $^{13}$C graphene
电子和原子核自旋之间的超精细相互作用既是一种祝福，也是一种诅咒。当用作实验探测技术时，它可以提供丰富的信息，但当它作为对电子系统的负相位扰动时，它也可以是破坏性的。在这项工作中，我们制造了大规模的单层和多层同位素纯化的$^{13}$ C石墨烯霍尔棒，以寻找核磁矩与电子系统之间的相互作用效应。我们发现签名的核自旋的弱本地化现象的分析，显示了一个显着的二分法的单层$^{12}$ C和$^{13}$ C石墨烯的散射时间接近狄拉克点。利用微波诱导的电子自旋翻转将动量转移到原子核并建立核场。非常弱的核场的存在被编码在电子塞曼能量的调制中，该塞曼能量移动用于共振吸收的能量并降低$g$因子。
2022-02-11 cond-mat.mes-hall
Inelastic electron tunneling spectroscopy of a single nuclear spin
单个核自旋的探测在物理学的不同领域如量子计算或磁成像中构成了一个突出的问题。在这里，我们表明，一个单一的核自旋的能级可以测量的非弹性电子隧道谱（IETS）。我们考虑两个不同的系统，一个磁性吸附原子探测STM和一个单一的Bi掺杂剂在硅纳米晶体管。我们发现，超精细耦合打开了新的传输通道，可以解决在实验上可访问的温度。我们的模拟表明，IETS产生的信息占领的核自旋态，铺平了道路，运输检测的单核自旋共振。
2011-01-25 cond-mat.mes-hall
Simulation of inelastic spin flip excitations and Kondo effect in STM spectroscopy of magnetic molecules on metal substrates
分子磁体中的单离子磁各向异性导致自旋翻转激发，可以通过非弹性扫描隧道显微镜（STM）光谱测量。本文采用半从头计算方法计算了单分子磁体非弹性自旋翻转激发和近藤效应的光谱特征。为此，密度泛函理论计算的分子在基板上结合更复杂的多体技术，用于解决安德森杂质问题的自旋携带轨道的磁性分子耦合到其余的系统，包含一个唯象的磁各向异性项。为了计算STM光谱的dI/dV在理想的STM限制的精确表达式，当耦合到STM尖端变得可忽略不计的小，推导。在此极限下，dI/dV仅与分子-底物系统的光谱函数有关。对于Au（111）衬底上的Fe卟啉分子，计算的STM谱与最近测量的STM谱符合得很好，显示了自旋1量子磁体在有限偏压下自旋翻转激发的典型阶跃特征.对于Au（111）上Mn卟啉的近藤效应，由于忽略了隧穿中的量子干涉，计算结果与实验光谱的符合性较差。
2018-05-27 cond-mat.mes-hall
Electron Spin Dephasing due to Hyperfine Interactions with a Nuclear Spin Bath
研究了自旋量子比特与核自旋浴相互作用的纯退相消相干（自由感应衰减和自旋回波）。而对于无限大的磁场B，唯一的退相干机制是由于核自旋的偶极触发器引起的光谱扩散，随着B的减小，核自旋之间的超精细介导的相互作用变得重要。我们给出了一个理论的退相干由于这些相互作用，利用其远程性质。对于一个热不相关浴，我们表明，我们的理论是适用的B~10 mT，允许与最近的实验在GaAs量子点的比较。
2009-02-03 cond-mat.mes-hall quant-ph
Isotope sensitive measurement of the hole-nuclear spin interaction in quantum dots
核场涨落引起的退相干是利用单电子自旋实现量子信息处理的根本障碍。已经提出了使用基于具有较弱超精细耦合的价带空穴的自旋量子位的替代建议。然而，它是最近在理论和实验上证明，空穴超精细相互作用是不可忽略的，虽然一个一致的图片的机制控制的大小的空穴-核耦合仍然缺乏。在这里，我们解决这个问题，通过执行同位素选择性测量的价带超精细耦合在InGaAs/GaAs，InP/GaInP和GaAs/AlGaAs量子点。与现有的模型相反，我们发现，空穴超精细常数沿结构的生长方向（由电子超精细常数归一化）具有相反的符号为不同的同位素和范围从-15%到+15%。我们把这种空穴超精细常数的变化归因于p-对称原子轨道的竞争性正贡献和d-轨道的负贡献。此外，我们发现d对称性的贡献导致了一种新的机制，空穴-核自旋翻转，这可能在空穴自旋退相干中发挥重要作用。此外，测得的超精细常数，使一个从根本上新的方法来验证计算布洛赫波函数在半导体纳米结构的核附近。
2012-10-03 cond-mat.mes-hall
Spin dynamics of current driven single magnetic adatoms and molecules
扫描隧道显微镜可以通过自旋翻转辅助隧道探测表面中单个磁性原子的非弹性自旋激发，其中传输电子与原子自旋交换自旋和能量。如果非弹性输运时间（定义为两个非弹性自旋翻转事件之间经过的平均时间）短于原子自旋弛豫时间，则STM电流可以驱动自旋脱离平衡。在这里，我们模拟这个过程中使用速率方程和模型哈密顿成功地描述自旋翻转辅助隧穿实验，包括一个单一的锰原子，锰二聚体和Fe酞菁分子。当STM电流没有自旋极化时，磁性原子的非平衡自旋动力学导致非单调的$dI/dV$曲线。在自旋极化STM电流的情况下，磁性原子的自旋取向可以被控制为平行于或反平行于针尖的磁矩。因此，自旋极化STM针尖可以用来探测和控制单个原子的磁矩。
2010-06-29 cond-mat.mes-hall
Spin-thermoelectric transport induced by interactions and spin-flip processes in two dimensional topological insulators
研究了耦合到两个热偏置库的双量子点接触二维拓扑绝缘体边缘态的热电输运性质。在电子-电子相互作用的存在下，分析了相对边缘之间的自旋保持和自旋翻转隧穿过程。我们证明了自旋翻转过程和相互作用的同时存在，产生一个有限的纵向自旋电流。此外，它的符号和幅度可以通过栅极电压来调节，从而有可能产生纯自旋电流，而电荷电流消失。
2016-04-12 cond-mat.mes-hall
Influence of spin-flip on the performance of the spin-diode
利用约化密度矩阵方法研究了自旋反转时自旋二极管中的自旋相关输运。计算了电流极化和自旋积累，分析了自旋反转对电流极化的影响。得到了电流极化和自旋积累随铁磁铅极化和自旋翻转率变化的解析关系。在自旋反转时间等于隧穿时间时，自旋积累减小到85%。同时还观察到，当点被单占据时，电流极化线性增加，而当点被双占据时，电流极化的行为更加复杂。
2012-06-12 cond-mat.mes-hall
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
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
