MoS2 晶体管中带隙内量子点的自旋-谷锁定

受限于原子级薄半导体中的自旋正被积极探索作为量子信息载体。在过渡金属硫族化物（TMDCs）中，六方晶格产生了额外的谷自由度，具有自旋-谷锁定以及潜在增强的自旋寿命与相干时间。然而，实现良好分离的单粒子能级，并获得透明电学接触以寻址它们一直具有挑战性。在此，我们报道了少层 MoS$_2$ 晶体管中的明确自旋态，其谱分辨率在 ${T_\textrm{el} = 150}$~mK 下为 $\sim{50~\mu}$eV。基态磁谱学确认了由有限 Berry 曲率引起的自旋与谷耦合，反映于显著的塞曼各向异性，其面外 $g$ 因子高达 ${g_\perp \simeq 8}$。有限的面内 $g$ 因子（${g_\parallel \simeq 0.55-0.8}$）使我们能够量化自旋-谷锁定并估算自旋-轨道分裂 ${2\Delta_{\rm SO} \sim 100~\mu}$eV。自旋-谷锁定的演示是实现自旋-谷量子比特的重要里程碑。