硅中单原子核声共振的局域应变工程

机械应变在纳米尺度半导体系统（包括量子点与原子的单掺杂器件）的物理机制与运作中起着关键作用。本文描述一种纳米电子器件的设计，其中通过局域施加动态应变，借助核声共振（NAR）相干控制单个核自旋。该应变通过调制核四极相互作用驱动自旋跃迁。我们采用与标准硅金属-氧化物-半导体工艺兼容的 AlN 压电致动器，并优化器件布局以最大化 NAR 驱动。我们预测在器件广阔区域内，单个 $^{123}$Sb 核的 NAR Rabi 频率约为 200 Hz。在器件中心，由电场直接驱动的自旋跃迁被抑制，从而可观测到纯 NAR。利用通过密度泛函理论计算的电场梯度-弹性张量，我们将预测扩展至硅中其他高自旋 V 族施主，以及等电子的 $^{73}$Ge 原子。