电偶极自旋共振驱动电子自旋的量子点中的核自旋动态极化
介观与纳米尺度物理
2023-10-25 v2 量子物理
摘要
我们分析了由单个电子自旋在电场驱动下进行相干 Rabi 振荡而在量子点中诱导的核自旋极化。我们推导了相关的核自旋极化率，并分析了其对可及控制参数（尤其是驱动频率相对于电子 Larmor 频率的失谐）的依赖关系。所产生的核自旋极化与 NMR 文献中已知的 Hartmann-Hahn 效应有关，但有两个重要区别。首先，在量子点中通常使用微磁体，导致电子与核自旋量子化轴的微小偏转。其次，电驱动使电子相对于原子晶格摆动。这两个在传统 Hartmann-Hahn 场景中不存在的效应，在门控量子点中产生了两种核自旋极化机制。所产生的核自旋极化是一种共振现象，在电子 Rabi 频率与核 Larmor 频率（通常为几 MHz 或几十 MHz）共振时达到最高效率。作为驱动频率的函数，极化率可形成尖锐的峰值并在峰值处达到大值。由于核极化通过实验检测为电子 Larmor 频率的变化，我们在公式和图中常将前者转换为后者。以这些单位计，在 GaAs 量子点中极化可达数百 MHz/s，在 Si 量子点中至少达数十 kHz/s。我们分析了利用共振极化效应实现大核极化并通过反馈稳定 Overhauser 场的可能性。
引用
@article{arxiv.2306.11253,
title = {Dynamical nuclear spin polarization in a quantum dot with an electron spin driven by electric dipole spin resonance},
author = {Peter Stano and Takashi Nakajima and Akito Noiri and Seigo Tarucha and Daniel Loss},
journal= {arXiv preprint arXiv:2306.11253},
year = {2023}
}
备注
34 pages including 15 pages of appendices and 3 pages of references, 13 figures. In going from version v1 to v2, we have added Appendix J and K, and included minor changes stemming from the refereeing and proofs at Physical Review B