SrTiO$_3$/LaAlO$_3$ 界面二维电子气中单电子与双电子量子点的电偶极自旋共振

我们研究了在外加磁场下，位于 SrTiO$_3$ 与 LaAlO$_3$ 界面处二维电子气中的单电子与双电子量子点（QD）的能谱。为此，我们采用了定义在 Ti 离子方格上的 $3d$ 电子三能带模型。我们证明，对于弱抛物线限制势，其低能谱可以由约化至单个 $d_{xy}$ 轨道的有效哈密顿量很好地描述，其中自旋轨道相互作用源于与 $d_{xz}$、$d_{yz}$ 能带的耦合。对于更强的限制势则不然，此时与 $d_{xz/yz}$ 轨道相关的态贡献变得重要。基于含时计算，我们在电偶极自旋共振的背景下，详细讨论了通过外加交流电压对 QD 中电子自旋的操控。我们结合宇称选择定则详细讨论了允许与禁戒跃迁。我们的计算表明，对于单电子 QD，基态自旋翻转具有 Rabi 共振特征；而对于双电子，单态-三态跃迁则被宇称对称性所禁戒。对于双电子 QD，我们证明自旋翻转跃迁仍可通过二阶双光子过程实现，且在低交流场振幅下具有双态 Rabi 特征。我们还分析了宇称对称性破坏对自旋翻转跃迁的影响。