自组装量子点分子中隧穿相关的电子自旋弛豫

我们理论研究了由垂直堆叠点形成的自组装 InAs/GaAs 量子点分子中，单电子在声子辅助隧穿过程中的自旋弛豫。我们发现自旋翻转隧穿率可高达自旋守恒隧穿率的 1%。通过研究自旋弛豫率对外场的依赖，我们表明该过程即使在无磁场时也以可观的速率活跃，且其随磁场的标度不同于 Zeeman 双重态中的弛豫。利用多带 $\boldsymbol{k}\cdot\boldsymbol{p}$ 理论，我们选择性地考察了电子能量与载流子-声子相互作用哈密顿量中各类自旋混合项的影响。结果我们确认主要贡献来自 Dresselhaus 自旋轨道相互作用，它负责零场效应。在高于 $\sim$ 15 T 的磁场下，这一贡献被结构剪切应变引起的其他贡献所超越。我们还研究了样品形貌的影响，并确定点的错位可使弛豫率增强一个数量级以上。最后，通过非零温度下的虚隧穿，该过程也影响隧穿耦合结构中的静止电子，并提供即便无磁场时的 Zeeman 双重态自旋弛豫通道。