铁磁接触量子点中电场控制的自旋反转

通过纯电力手段操纵量子点的自旋态是自旋电子器件（如自旋滤波器、自旋晶体管和单自旋存储器）以及固态量子比特发展中具有根本重要性的理想特性。处于库仑阻塞区的电控量子点可被调节以容纳单个未配对的自旋 -1/2，该自旋通常由外加磁场进行自旋极化。然而，使用铁磁电极时，量子点的性质变得直接依赖于自旋，且已证明铁磁电极会诱导局部交换场，从而在无任何外场的情况下极化局域自旋。在此，我们报道了在耦合至铁磁镍电极的碳纳米管量子点中实现这种隧穿诱导自旋分裂的实验。我们研究了中间耦合区域，其中单电子态保持良好定义，但具有足够好的隧穿接触以产生显著的交换场。由于该区域中的电荷传输由 Kondo 效应主导，我们可以利用这一尖锐的多体共振，从测得的偏置谱中读出局部自旋极化。我们表明，交换场可通过外加磁场进行补偿，从而恢复零偏置 Kondo 共振；并且我们证明，交换场本身（因而局部自旋极化）仅通过调节栅极电压即可被调节和反转。这展示了对量子点自旋态非常直接的电控制，与外加磁场相比，它允许以非常局域化的寻址方式实现快速自旋反转。