双量子点中Landau-Zener单重态-三重态跃迁期间的核动力学

我们研究了在电子自旋单重态$S$与自旋三重态的低能组分$T_{+}$交叉点附近的双电子双点系统中的核自旋动力学。电子自旋与核自旋相互作用，并受自旋轨道耦合影响。我们的方法基于电子自旋的量子描述结合核自旋的相干半经典动力学。我们考虑了穿过$S$-$T_{+}$反交叉的单次和双次Landau-Zener穿越。对于线性扫掠，电子动力学用抛物柱函数表示。动态核极化由两个复共轭函数$\Lambda ^{\pm}$描述，它们与扫掠路径上单重态和三重态振幅之积${\tilde{c}}_{S}^{\ast}{\tilde{c}}_{T_{+}}$的积分有关。$\Lambda ^{\pm}$的实部$P$与$S$-$T_{+}$自旋跃迁概率有关，在反交叉附近累积，并且对于长线性穿越，它与Landau-Zener概率$P_{LZ}=1-e^{-2\pi \gamma}$一致，其中$\gamma$是Landau-Zener参数。$\Lambda^{+}$的虚部$Q$是核自旋动力学特有的，在整个扫掠过程中累积，且对于$\gamma \gtrsim 1$，其量级通常比$P$大一个数量级。$Q$对核自旋动力学具有深远影响，通过引起核自旋间强烈的shake-up过程，以及当超精细相互作用与自旋轨道相互作用大小相当时产生高的核自旋产生率。我们求得了核库仑反向作用的解析表达式，该反向作用通过电子子系统所经历的Overhauser场的变化来表示。