Detection and amplification of spin noise using scattered laser light in a quantum-dot microcavity
通过测量散射光强度的角度特性，研究了量子点微腔中自旋噪声信号形成的基本特性。采用分布式布拉格反射器微腔增强了n掺杂（In，Ga）As/GaAs量子点系综的光-物质相互作用，研究了噪声信号形成的细微影响。通过检测透射光孔径外的散射光，我们测量了基本的电子自旋性质，如g因子和自旋退相时间。此外，我们研究了微腔的散射分布和信号放大的可能性，通过额外的共振激发的影响。
2019-10-22 cond-mat.mes-hall
Resonant spin amplification in Faraday geometry
我们证明了实现共振自旋放大（RSA）效应在法拉第几何中的磁场施加平行于光致自旋极化，使没有RSA是预期的。然而，模型的考虑预测，它可以实现一个中心的自旋与波动的自旋环境相互作用。作为演示，我们选择了一个系综的单电荷（In，Ga）As/GaAs量子点，其中居民电子自旋与周围的核自旋相互作用。在法拉第几何中观察RSA需要高重复率的强泵浦脉冲，并且可以通过自旋惯性效应来增强。它为测量载流子的纵向$g$因子提供了最直接、最可靠的工具。
2021-05-20 cond-mat.mes-hall
Extended pump-probe Faraday rotation spectroscopy of the submicrosecond electron spin dynamics in n-type GaAs
我们发展了一种扩展的抽运-探测法拉第旋转技术来研究宽范围磁场中亚微秒电子自旋动力学，具有皮秒时间分辨率。由此测量了$n$型体GaAs中的电子自旋退相时间$T_2^*$和纵向自旋弛豫时间$T_1$，它们在弱场中都接近于$250$ ns。通过增加抽运脉冲训练的个数来调整抽运脉冲序列，证明了电子自旋极化的共振自旋放大的建立。在Voigt几何中施加的高磁场中的自旋进动幅度显示出强烈偏离单指数衰减的非单调动力学，并揭示出缓慢的跳动。拍频表明两个自旋分量的行为，$g$ -因子差为$Δg \sim 4\times10^{-4}$，远小于自由电子和施主束缚电子预期的$Δg$。该$g$因子变化表明有效但不完全的自旋交换平均。
2017-08-31 cond-mat.mes-hall quant-ph
Increased sensitivity of spin noise spectroscopy using homodyne detection in $n$-doped GaAs
为了提高自旋噪声光谱中的极化灵敏度，我们采用了零差探测方案。控制本机振荡器的激光强度，这是周围的样品引导，并不扰动所测量的自旋系统，我们能够提高信噪比。测量信号强度的额外放大的机会允许我们降低入射到样品上的探测激光强度，从而接近非微扰机制。该方案的效率与信号增强了3倍以上，在低探测功率的散装$n$掺杂的GaAs，其中减少的电子自旋弛豫率实验证明。此外，光学相位的控制为我们提供了在法拉第旋转和椭圆率测量之间切换的可能性，而无需改变光学设置。
2018-02-18 cond-mat.mes-hall physics.ins-det physics.optics
Electron-nuclear spin dynamics of Ga$^{2+}$ paramagnetic centers probed by spin dependent recombination: A master equation approach
类似于金刚石中的氮空位中心和硅中的杂质原子，GaAsN中的间隙镓深顺磁中心已被证明对自旋电子器件的发展具有有用的特性。在其他有趣的特性中，在圆偏振光下，GaAsN中的镓中心充当自旋过滤器，动态地抑制自由和束缚电子达到创纪录的自旋极化（100\%）。此外，最近对法拉第位形磁场下自旋过滤效应放大的观察表明，耦合束缚电子和原子核的超精细相互作用允许其原子核自旋极化的光学操纵。尽管镓中心的核自旋极化机制已经相当清楚，但核自旋弛豫的起源和类奥弗豪泽磁场的形成仍然难以捉摸。在这项工作中，我们开发了一个模型的基础上的主方程方法来描述的电子和核自旋极化的镓中心与自由电子和空穴相互作用的演变。我们的结果与现有的实验观测结果吻合得很好。在核自旋弛豫方面，讨论了核偶极和核四极相互作用的作用。我们的研究结果表明，除了超精细相互作用，自旋弛豫机制是理解放大的自旋过滤效应和Overhauser类磁场的出现的关键。基于我们的模型的结果，我们提出了一个实验协议的基础上时间分辨光谱。它包括一个泵探测光致发光方案，将允许通过时间分辨PL测量的电子核触发器的检测和跟踪。
2016-11-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Decoherence-assisted initialization of a resident hole spin polarization in a two-dimensional hole gas
研究了p调制掺杂GaAs/Al $_{0.3}$ Ga $_{0.7}$ As单量子阱中空穴的自旋动力学.时间分辨的法拉第和克尔旋转，以及共振自旋放大，在我们的研究中使用。我们观察到，非共振或高功率光泵浦导致一个居民孔自旋极化与相反的符号相对于光学取向的载流子，而低功率共振光泵浦只会导致一个居民孔自旋极化，如果一个足够的面内磁场是适用的。两种不同的自旋取向过程之间的竞争强烈地改变了共振自旋放大迹线的形状。电子-空穴系统中的自旋动力学的计算与实验克尔旋转和共振自旋放大的痕迹是一致的，并使我们能够确定光取向后的样品内的空穴自旋极化，以及提取有关自旋退相过程在各个阶段的演变的定量信息。
2012-01-19 cond-mat.mes-hall
Spinor Stochastic Resonance
本文报道了集体准粒子系统中噪声诱导的自旋有序：旋量随机共振。极化调制信号和极化噪声的协同作用使我们能够在微腔极化激元自旋共振系统的两个亚稳态之间进行相干切换。在零维GaAs基微腔中实现了旋量随机共振。实验证明，对于不同的振幅调制，自旋放大和信噪比的共振行为都是噪声强度的函数。它们在理论上是用随机偏振激光场驱动的旋量- Gross-Pitaevskii方程再现的。
2015-05-05 cond-mat.mes-hall
Spin injection through the depletion layer: a theory of spin-polarized p-n junctions and solar cells
建立了自旋极化{ \it p-n}结中自旋电荷输运的漂移扩散模型，并对一组基于GaAs的实际材料参数进行了数值求解。它表明，自旋极化可以注入通过耗尽层的少数和多数载流子，使全半导体器件，如自旋极化太阳能电池和双极晶体管的可行性。自旋极化{ \it p-n}结允许自旋极化电流产生、自旋放大、自旋极化的电压控制以及自旋扩散范围的显著扩展。
2001-03-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Long-lived nanosecond spin coherence in high-mobility 2DEGs confined in double and triple quantum wells
研究了多层GaAs量子阱中高迁移率二维电子气的自旋相干性。自旋极化的动力学进行了光学研究，使用泵浦-探测技术：时间分辨克尔旋转和共振自旋放大。对于双量子阱和三量子阱掺杂超出金属到绝缘体的过渡，自旋轨道相互作用是定制的样品参数的结构对称性（Rashba常数），宽度和电子密度（Dresselhaus线性和立方常数），这使我们能够获得长的失相时间在纳秒范围内。的尺度的确定：传输散射时间，单电子散射时间，电子-电子散射时间，和自旋极化衰减时间进一步支持使用n-掺杂的多层系统开发自旋电子器件的可能性。
2016-05-17 cond-mat.mes-hall
Fast gate-based readout of silicon quantum dots using Josephson parametric amplification
硅量子器件中的自旋是大规模量子计算的一个有希望的候选者。自旋量子位的基于门的感测提供了具有高保真度的紧凑且可扩展的读出，然而需要进一步改进灵敏度以满足在纠错协议中实现快速反馈所需的保真度阈值和测量时间尺度。在这里，我们结合了射频栅极为基础的传感在622 MHz的约瑟夫森参量放大器（JPA），在500-800 MHz的频带，以减少所需的积分时间读取硅双量子点的状态形成在纳米线晶体管。基于我们实现的信噪比（SNR），我们估计，单重-三重单激发读出的平均保真度为99.7%，可以在1 $μ$ s内执行，远低于容错读出的要求，比没有JPA快30倍。此外，JPA允许在较低的RF功率下工作，同时保持相同的SNR。我们确定的噪声温度为200 mK的贡献，从JPA（25%），低温放大器（25%）和谐振器（50%），示出的路线，以进一步提高读出速度。
2019-07-23 cond-mat.mes-hall quant-ph
Spin dynamics in p-doped semiconductor nanostructures subject to a magnetic field tilted from the Voigt geometry
本文从理论上描述了p型杂质半导体量子阱中空穴在偏离Voigt几何的磁场作用下的自旋动力学。我们找到了时间分辨法拉第旋转（TRFR）和共振自旋放大（RSA）实验中测量的信号的表达式，并研究了它们在一系列系统参数下的行为。我们发现，反转的RSA峰可以发生长的空穴自旋退相时间和倾斜的磁场。我们通过对p调制掺杂GaAs/ Al_{0.3} Ga_{0.7} As单量子阱进行一系列TRFR和RSA实验来验证我们的理论研究结果的有效性，并表明我们的模型可以再现实验观察到的信号。
2013-06-29 cond-mat.mes-hall
Large anisotropic spin relaxation time of exciton bound to donor states in triple quantum wells
利用时间分辨Kerr转动和共振自旋放大方法研究了GaAs/AlGaAs三量子阱中稠密二维电子气的自旋动力学。强各向异性的自旋弛豫时间高达10倍之间的电子自旋取向的面内和面外时，激发能被调谐到一个激子绑定到中性施主过渡。我们使用内部磁场和电子g因子的不均匀性来模拟这种各向异性。的数据分析，使我们能够确定的方向和幅度的内部字段的范围内的几个mT为我们所研究的结构，这与样品温度和光功率降低。的各向异性自旋弛豫的依赖性直接测量作为几个实验参数的函数：激发波长，样品温度，泵浦探测时间延迟，和泵浦功率。
2017-05-02 cond-mat.mes-hall
Engineering ultralong spin coherence in two-dimensional hole systems at low temperatures
为了实现可扩展的固态量子比特系统，半导体量子点中的自旋是有希望的候选者。量子逻辑运算的一个关键要求是自旋系统的相干时间足够长。最近，基于III-V族的量子点中的空穴自旋被讨论为电子自旋的替代物，因为与电子自旋相反，空穴自旋不受与核自旋的接触超精细相互作用的影响。在这里，我们报告了一个突破的自旋相干时间的空穴系综，局限于所谓的自然量子点，在狭窄的GaAs/AlGaAs量子阱在低于500 mK的温度。一致地，时间分辨的法拉第旋转和共振自旋放大技术提供空穴自旋相干时间，其在高于70 ns的低磁场极限值中接近。空穴自旋极化的光学初始化，以及在我们的样品中的互连的电子和空穴自旋动力学是很好地再现使用速率方程模型。
2010-02-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tailoring multilayer quantum wells for spin devices
利用时间分辨Kerr旋转和共振自旋放大技术研究了GaAs/AlGaAs多层量子阱中高迁移率致密二维电子气的自旋动力学。通过波函数工程和多层量子阱中的量子限制来调控电子自旋动力学。在金属-绝缘体转变后掺杂的结构中，我们观察到了自旋相干，并且有一个非常长的退相时间T2* > 13 ns。Dyakonov-Perel自旋弛豫机制以及电子g因子的不均匀性是自旋相干时间的主要限制因素。在金属制度，我们发现，电子-电子碰撞成为占主导地位的电子自旋弛豫与Dyakonov-Perel机制的微观散射。此外，数据分析表明，在我们的结构中，由于自旋弛豫各向异性，Dyakonov-Perel自旋弛豫机制对于自旋取向在平面内是有效的，并且沿着量子阱生长方向被抑制，导致T2* 的增强。我们的研究结果，即，长寿命的自旋相干持续到室温左右，自旋极化衰减时间与无磁场，自旋轨道场，单电子弛豫时间，输运散射时间，和电子-电子库仑散射时间突出的吸引力的n-掺杂的多层系统的自旋器件。
2018-01-13 cond-mat.mes-hall
Coherent electron transport in silicon quantum dots
由于硅是自旋量子比特的首选材料，并且出于可扩展的量子计算机体系结构对快速可靠的量子信息片上传输的需求，我们研究了硅双量子点中的相干电子输运。我们首先研究了硅双点中的谷轨道动力学，并讨论了如何正确地测量隧道耦合以及两个量子点之间的谷相位差。然后，我们专注于可能的相位和自旋翻转的错误，在整个硅双点自旋运输。特别是，我们澄清校正的有效$g$ -因子的电子自旋从双点限制电位，并量化所产生的相位误差。然后，我们研究自旋保真度损失由于自旋谷混合，这是硅量子点的一个独特的功能。我们表明，谷之间的小相位校正可能会导致显着的相干性损失。我们还研究了由外部非均匀磁场或内部自旋轨道耦合引起的自旋翻转误差。我们表明，谷的存在使得有可能有更广泛的（在interdot失谐方面）的水平反交叉相比，典型的反交叉，例如，GaAs双点，和这样广泛的反交叉导致放大自旋翻转错误。最后，我们设计了一个脉冲序列，利用硅双点的多电平反交叉和采用朗道-齐纳跃迁来抑制各种可能的自旋翻转错误。
2019-08-01 cond-mat.mes-hall quant-ph
