硅中磷原子阵列的单电子态
量子物理
2024-03-01 v1 介观与纳米尺度物理
摘要
我们通过实施原子紧束缚计算并分析波函数重叠，表征了硅中由两个、三个和四个磷原子组成的阵列的单电子能量和波函数结构，以识别杂化形成阵列态的单掺杂态。这些阵列的能谱和波函数重叠随掺杂剂间距的变化表明，杂化主要发生在同类型的单掺杂态之间，而在短间距下 和 态之间会发生一些交叉杂化。我们还观察到不同类型的杂化态之间的能量交叉随杂质间距而变化。随后，通过将态能量映射到位点表示中的跳跃哈密顿量，我们提取了不同掺杂剂中电子的隧穿率。值得注意的是，我们发现方形阵列中的对角线和最近邻隧穿率在量级上相似。我们的分析还考虑了由于其他掺杂剂的核势导致每个磷原子上的在位能量偏移。该方法构成了一个可靠的方案，可将电子能量和波函数结构映射到实现和验证这些器件中模拟量子模拟所需的 Fermi-Hubbard 哈密顿量中。
引用
@article{arxiv.2402.19392,
title = {Single-electron states of phosphorus-atom arrays in silicon},
author = {Maicol A. Ochoa and Keyi Liu and Michał Zieliński and Garnett W. Bryant},
journal= {arXiv preprint arXiv:2402.19392},
year = {2024}
}