работы «Spin resonance of electrons localized on Ge/Si quantum dots»

Реферат работы

«Spin resonance of electrons localized on Ge/Si quantum dots»

А. Ф. Зиновьева, А. В. Двуреченский, Н. П. Стёпина, А. С. Дерябин, А. И. Никифоров,

R. Rubinger, N. A. Sobolev, J. P. Leitao, M. C. Carmo.

Данная работа относится к новому актуальному направлению физики твёрдого тела – спинтронике, связанной с потенциальным применением спиновой степени свободы для создания устройств передачи и хранения информации, для квантовых вычислений. В работе изложены результаты исследования электронных состояний в структурах с Ge/Si квантовыми точками (КТ) методом ЭПР. Локализация электронов вблизи КТ реализована за счёт сложения деформационных полей в многослойных структурах с когерентными КТ и, как следствие, увеличения глубины потенциальной ямы для электрона в Si, окружающем Ge КТ, Обнаружен новый ЭПР-сигнал с аксиально-симметричным g-фактором (g||
=1.9995, g^
=1.9984) и анизотропной шириной линии. Ось симметрии g-фактора совпадает с направлением роста квантовых точек. Главные значения полученного g-тензора совпадают со значениями g-тензора для электронов в Si в D долине, а сам g-фактор имеет анизотропную угловую зависимость, что подтверждает локализацию электронов в напряженных областях Si вблизи Ge КТ. Минимальное значение ширины ЭПР-линии 0.8 Э наблюдается при ориентации внешнего магнитного поля вдоль оси роста квантовых точек, максимальное значение (в 4 раза больше) – в п

ерпендикулярном направлении. Данный эффект может быть объяснен анизотропией процессов спиновой релаксации, связанной с существованием эффективного магнитного поля Бычкова-Рашба, возникающего вследствие структурной асимметрии Ge квантовой точки. До сих пор подобный эффект наблюдался только для двумерных (2D) асимметричных структур и связан с прецессионным механизмом спиновой релаксации при движении носителя в двумерном слое. В случае системы с КТ эффективное магнитное поле возникает при туннелировании носителей между квантовыми точками. В процессе туннелирования спин электрона поворачивается на малый угол, что приводит к перевороту спина после достаточного количества прыжков между КТ. Перенос заряда осуществляется преимущественно между близко расположенными КТ с сильной туннельной связью. Поскольку расположение КТ в плоскости носит случайный характер, то при каждом прыжке направление туннелирования меняется, что приводит к изменению направления эффективного магнитного поля. Частота прыжков между КТ может рассматриваться как характерная частота флуктуаций эффективного магнитного поля. Из анализа угловой зависимости ширины ЭПР-линии была получена характерная частота флуктуаций 1/tс
=3*1011
с‑1
. Данное значение и время поперечной спиновой релаксации T2
=10-7
c, полученное из ширины ЭПР-линии, позволили оценить величину эффективного магнитного поля HBR
»30 Э, что является верхним пределом данной величины.