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锗量子阱中的重空穴态。

Heavy-Hole States in Germanium Hut Wires.

机构信息

Institute of Science and Technology Austria , Am Campus 1, 3400 Klosterneuburg, Austria.

Institute of Semiconductor and Solid State Physics, Johannes Kepler University , Altenbergerstrasse 69, 4040 Linz, Austria.

出版信息

Nano Lett. 2016 Nov 9;16(11):6879-6885. doi: 10.1021/acs.nanolett.6b02715. Epub 2016 Oct 17.

DOI:10.1021/acs.nanolett.6b02715
PMID:27656760
原文链接:https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC5108027/
Abstract

Hole spins have gained considerable interest in the past few years due to their potential for fast electrically controlled qubits. Here, we study holes confined in Ge hut wires, a so-far unexplored type of nanostructure. Low-temperature magnetotransport measurements reveal a large anisotropy between the in-plane and out-of-plane g-factors of up to 18. Numerical simulations verify that this large anisotropy originates from a confined wave function of heavy-hole character. A light-hole admixture of less than 1% is estimated for the states of lowest energy, leading to a surprisingly large reduction of the out-of-plane g-factors compared with those for pure heavy holes. Given this tiny light-hole contribution, the spin lifetimes are expected to be very long, even in isotopically nonpurified samples.

摘要

近年来,由于其在快速电控制量子比特方面的潜力,孔旋转引起了相当大的关注。在这里,我们研究了限制在 Ge 小屋线中的孔,这是一种迄今为止尚未探索过的纳米结构类型。低温磁输运测量显示出高达 18 的面内和面外 g 因子之间的大各向异性。数值模拟验证了这种大各向异性源于重空穴特征的受限波函数。对于最低能量的状态,估计轻空穴的混合量小于 1%,这导致与纯重空穴相比,面外 g 因子的惊人减小。鉴于这种微小的轻空穴贡献,自旋寿命预计会很长,即使在非同位素纯化的样品中也是如此。

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