半导体量子点动态核极化中自旋 - 轨道与超精细相互作用的耦合

我们从理论上研究了在单重态 $(S)$ - 三重态 $(T_+)$ 反交叉附近，双电子半导体双量子点中动态核极化过程中自旋 - 轨道相互作用与超精细相互作用的耦合。所研究方案的目标是通过将极化从电子自旋动态转移到核自旋，来延长单重态 $(S)$ - 三重态 $(T_0)$ 量子比特的退相干时间 $T_2^{*}$。这种极化转移是通过使电子自旋循环经过 $S-T_+$ 反交叉来实现的。在此，我们定量和定性地研究了这种由超精细相互作用介导的动态极化转移如何受到 Rashba 和 Dresselhaus 自旋 - 轨道相互作用的影响。除了 $T_2^*$ 外，我们还确定了单重态返回概率 $P_s$，这是一个可在实验中测量的量。我们的结果表明，自旋 - 轨道相互作用建立了一种机制，该机制可以使核自旋极化方向与超精细相互作用介导的核自旋极化方向相反。在具有相对较强自旋 - 轨道耦合的材料中，这种自旋 - 轨道与超精细介导的核自旋极化的耦合阻止了 $S-T_0$ 量子比特退相干时间 $T_2^{*}$ 的任何显著增加。