硅Ge异质结构二维能带k·p模型中的谷子物理与自旋量子比特
介观与纳米尺度物理
2026-03-06 v2
摘要
我们讨论了在硅的相反X、Y或Z谷子中, 用于描述谷子能级分裂的两能带k·p模型中双值势的选择与实现。我们关注硅/SiGe异质结构中谷子能级分裂的描述, 特别关注合金无序。我们证明, 两能带k·p模型在相关异质结构(SiGe尖峰、波浪井...)中再现了原子紧致绑定计算的谷子能级分裂, 但计算成本更低。我们表明, 该模型还能捕捉谷子轨道混合的效应, 并得到描述自旋/谷子量子比特中操纵、失相和松弛的正确双谷偶极矩阵元。我们对一个真实的硅/SiGe自旋量子比特器件进行仿真, 并讨论了在两能带k·p模型中的电子-声子相互作用。除了自旋量子比特外, 该模型还可高效模拟其中涉及自旋和谷子物理的SiGe异质结构器件。
引用
@article{arxiv.2511.20153,
title = {Valley physics in the two bands $\mathbf{k}\cdot\mathbf{p}$ model for SiGe heterostructures and spin qubits},
author = {Tancredi Salamone and Biel Martinez Diaz and Jing Li and Lukas Cvitkovich and Yann-Michel Niquet},
journal= {arXiv preprint arXiv:2511.20153},
year = {2026}
}