高度应变硅中施主态的谷占据
介观与纳米尺度物理
2021-09-20 v1
摘要
应变被广泛用于可控地剪裁材料的电子性质。对于如硅之类的间接带隙半导体，应变解除了六个导带极小值的谷简并，进而也解除了束缚于磷施主的电子的谷态简并。此处，单个磷原子被嵌入工程化薄层硅中，该硅层被应变至0.8%，并利用空间分辨谱学对其波函数成像。实空间图像确认了面外谷的主导性，并结合理论建模工具评估了该谷重布居效应如何在平面内产生各向同性的交换与隧穿相互作用，这与原子级精密施主量子比特器件相关。最后，通过对实验与理论图像的傅里叶分析证明了面内谷的残余存在，且原子级计算凸显了更高轨道激发态对于获取谷占据与应变间精确关系的重要性。在工程的应变外延层中控制谷自由度，为硅基施主量子技术的发展提供了新的竞争优势。
引用
@article{arxiv.2109.08540,
title = {Valley population of donor states in highly strained silicon},
author = {B. Voisin and K. S. H. Ng and J. Salfi and M. Usman and J. C. Wong and A. Tankasala and B. C. Johnson and J. C. McCallum and L. Hutin and B. Bertrand and M. Vinet and N. Valanoor and M. Y. Simmons and R. Rahman and L. C. L. Hollenberg and S. Rogge},
journal= {arXiv preprint arXiv:2109.08540},
year = {2021}
}