直带隙德氏体-锡量子点中的空穴自旋

德氏体(Ge)因其在低维系统中空穴自旋的诸多令人吸引的特性以及与硅工艺标准的兼容性，已成为可扩展固态自旋量子比特的有力候选者。本文表明，通过对Sn的受控掺入可实现保留Ge优势同时实现带隙直带性的空穴自旋量子点。后者对于与光更高效的相互作用至关重要，这是实现光子-自旋界面和量子存储器的关键特性。我们首先针对Ge$_{x}$Sn$_{x}$平面异质结构的材料属性进行映射，以识别同时实现空穴自旋约束和带隙直带性的最佳条件。虽然压缩应变对于重空穴约束是必要的，但我们估计需额外增加4.5 at.%的Sn才能维持直带隙。然而，高压缩应变会损害Rashba耦合。此外，我们推导了一套理论框架，用于评估电偶极自旋共振量子点器件的偶极矩$d$和松弛率$\Gamma$。我们将扰动值和有效值与来自完整3D哈密顿量的结果进行比较。我们发现$d$在垂直于平面和平面内配置下分别约为1和0.01 e pm，且$\Gamma\propto B^5$，在垂直于平面配置下最终变为$\propto B^7$。