論文の概要: Emergence of the strong tunable linear Rashba spin-orbit coupling of
two-dimensional hole gases in semiconductor quantum
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2008.12523v2
- Date: Sat, 19 Sep 2020 07:32:56 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-05-04 11:50:51.200557
- Title: Emergence of the strong tunable linear Rashba spin-orbit coupling of
two-dimensional hole gases in semiconductor quantum
- Title（参考訳）: 半導体量子における2次元ホールガスの強い可変線形ラシュバスピン軌道カップリングの創発
- Authors: Jia-Xin Xiong, Shan Guan, Jun-Wei Luo, Shu-Shen Li
- Abstract要約: 半導体量子井戸における2次元ホールガスは、スピントロニクスと量子計算のための有望なプラットフォームである。
ここでは、半導体量子井戸の2次元ホールガス (2DHG) において、強く調整可能な$bfk$-linear Rashba SOCを発見。
最大強度は120 meVAAを超え、狭いバンドギャップIII-V半導体2D電子ガスで報告される最高値に匹敵する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.5735035463793008
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Two-dimensional hole gases in semiconductor quantum wells are promising
platforms for spintronics and quantum computation but suffer from the lack of
the $\bf{k}$-linear term in the Rashba spin-orbit coupling (SOC), which is
essential for spin manipulations without magnetism and commonly believed to be
a $\bf{k}$-cubic term as the lowest order. Here, contrary to conventional
wisdom, we uncover a strong and tunable $\bf{k}$-linear Rashba SOC in
two-dimensional hole gases (2DHG) of semiconductor quantum wells by performing
atomistic pseudopotential calculations combined with an effective Hamiltonian
for a model system of Ge/Si quantum wells. Its maximal strength exceeds 120
meV{\AA}, comparable to the highest values reported in narrow bandgap III-V
semiconductor 2D electron gases, which suffers from short spin lifetime due to
the presence of nuclear spin. We also illustrate that this emergent
$\bf{k}$-linear Rashba SOC is a first-order direct Rashba effect, originating
from a combination of heavy-hole-light-hole mixing and direct dipolar
intersubband coupling to the external electric field. These findings confirm
Ge-based 2DHG to be an excellent platform towards large-scale quantum
computation.
- Abstract（参考訳）: 半導体量子井戸の2次元ホールガスは、スピントロニクスと量子計算のプラットフォームとして期待できるが、ラシュバのスピン軌道結合(SOC)において$\bf{k}$-linear項が欠如している。
ここでは, 半導体量子井戸の2次元ホールガス (2dhg) において, ge/si量子井戸のモデル系に対して, 原子論的擬似ポテンシャル計算と有効ハミルトニアンを組み合わせることにより, 強固で可変性のある$\bf{k}$-linear rashba soc を明らかにする。
最大強度は120 meV{\AA} を超え、狭いバンドギャップIII-V半導体2D電子ガスで報告される最高値に匹敵する。
また,この創発的な$\bf{k}$-linear rashba soc は,重孔-光孔混合と外部電界への直接双極子間結合を組み合わせた一階直接ラシュバ効果であることを示す。
これらの結果から,Ge基の2DHGは大規模量子計算のための優れたプラットフォームであることが確認された。
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