耦合可调费米库的原子级薄量子点中的库仑阻塞

量子受限态与附近离域态费米库之间粒子门可调的量子力学隧穿，支撑了自旋电子学与固态量子光学中的诸多进展。其典型范例是由隧穿势垒与门控接触隔开的半导体量子点。这实现了库仑阻塞现象，即电子或空穴可逐个载入量子点。依据隧穿耦合强度，该能力促进了单自旋量子比特或受限自旋与费米库之间的相干多体相互作用。范德瓦耳斯（vdW）异质结构可轻松组合多种独特原子层，为构建相干量子受限自旋、低至原子极限的隧穿势垒或超越传统平坦态密度的费米库提供了新前景。然而，要释放其潜力，需在单粒子层面门控 vdW 纳米结构。本文报道了由过渡金属硫族化物量子点通过原子级薄六方氮化硼（hBN）隧穿势垒耦合至石墨烯接触的 vdW 异质结构中的库仑阻塞。借助可调费米库，我们可确定性地将单个电子或单个空穴载入量子点。我们观察到由局域量子点态与离域连续态组成的杂化激子，其源于穿过原子级薄隧穿势垒的超强自旋守恒隧穿耦合。在施加磁场中探测带电激子，我们观察到巨大的回转磁比（约 8）。我们的结果为在 vdW 异质结构平台上构建研究 Kondo 物理新 regime 或孤立量子比特的下一代器件奠定了基础。