双层石墨烯/WSe$_2$ 量子器件中的可调自旋轨道分裂
介观与纳米尺度物理
2025-09-10 v2
摘要
双层石墨烯（BLG）基的量子器件代表了一个前沿技术平台，如量子计算和自旋器件。然而，其固有的弱自旋轨道耦合（SOC） complicates 自旋和谷的操控。将 BLG 与过渡金属硫化物（TMDs）集成可通过近距离效应增强 SOC。尽管该增强在 2D 层状结构中已得到证实，但在 BLG/TMD 的 1D 和 0D 纳米结构中仍未实现，关于 SOC 强度和可调性存在开放性问题。本文研究了两种具有不同堆叠顺序的 BLG/WSe 异构结构中的量子点触点和量子点。跨越多个器件，我们可复现地实现了最高达 1.5 meV 的自旋轨道分裂——这超过了原始 BLG 的一个数量级。此外，我们展示了所诱导的 SOC 可通过垂直电场在其最大值为近完全抑制之间进行可编程调节。这种增强和可编程性建立了 SOC 作为动态自旋和谷操控的控制机制。
引用
@article{arxiv.2504.05864,
title = {Tunable spin-orbit splitting in bilayer graphene/WSe$_2$ quantum devices},
author = {Jonas D. Gerber and Efe Ersoy and Michele Masseroni and Markus Niese and Michael Laumer and Artem O. Denisov and Hadrien Duprez and Wei Wister Huang and Christoph Adam and Lara Ostertag and Chuyao Tong and Takashi Taniguchi and Kenji Watanabe and Vladimir I. Fal'ko and Thomas Ihn and Klaus Ensslin and Angelika Knothe},
journal= {arXiv preprint arXiv:2504.05864},
year = {2025}
}