論文の概要: Optical spin control and coherence properties of acceptor bound holes in strained GaAs

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2012.07165v1
• Date: Sun, 13 Dec 2020 22:04:17 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-04-20 23:23:35.308435
• Title: Optical spin control and coherence properties of acceptor bound holes in strained GaAs
• Title（参考訳）: 歪したGaAsにおけるアクセプターバウンドホールの光スピン制御とコヒーレンス特性
• Authors: Xiayu Linpeng, Todd Karin, Mikhail V. Durnev, Mikhail M. Glazov, R\"udiger Schott, Andreas D. Wieck, Arne Ludwig, and Kai-Mei C. Fu
• Abstract要約: 半導体中のホールスピンは電子スピンに代わるポテンシャル量子ビットである。 GaAsのような核スピンに富んだホスト結晶では、ホールスピンと核との超微細な相互作用は電子よりもかなり弱い。 歪んだGaAsエピタキシャル層におけるアセプターバウンドホールに対する光ポンピングとコヒーレント集団トラップの実証を行った。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.4721851604275367
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Hole spins in semiconductors are a potential qubit alternative to electron spins. In nuclear-spin-rich host crystals like GaAs, the hyperfine interaction of hole spins with nuclei is considerably weaker than that for electrons, leading to potentially longer coherence times. Here we demonstrate optical pumping and coherent population trapping for acceptor-bound holes in a strained GaAs epitaxial layer. We find $\mu$s-scale longitudinal spin relaxation time T$_1$ and an inhomogeneous dephasing time T$_2^*$ of $\sim$7~ns. We attribute the spin relaxation mechanism to a combination effect of a hole-phonon interaction through the deformation potentials and a heavy-hole light-hole mixing in an in-plane magnetic field. We attribute the short T$_2^*$ to g-factor broadening due to strain inhomogeneity. T$_1$ and T$_2^*$ are quantitatively calculated based on these mechanisms and compared with the experimental results. While the hyperfine-mediated decoherence is mitigated, our results highlight the important contribution of strain to relaxation and dephasing of acceptor-bound hole spins.
• Abstract（参考訳）: 半導体中のホールスピンは電子スピンに代わるポテンシャル量子ビットである。 GaAsのような核スピンに富んだホスト結晶では、ホールスピンと核との超微細な相互作用は電子よりもかなり弱いため、コヒーレンス時間が長くなる可能性がある。 ここでは、歪んだGaAsエピタキシャル層におけるアクセプター結合孔の光ポンピングとコヒーレント集団トラップについて示す。 我々は、$\mu$s-スケールの縦スピン緩和時間 T$_1$ と、不均一な退化時間 T$_2^*$ of $\sim$7~ns を求める。 スピン緩和機構は、変形電位によるホール-フォノン相互作用と、平面内磁場における重孔光-ホール混合の組合せ効果によるものである。 ひずみ不均一性により,短いt$_2^*$をg因子拡大に分類した。 T$_1$とT$_2^*$はこれらのメカニズムに基づいて定量的に計算され、実験結果と比較される。 ハイパーファインを介する脱コヒーレンスを緩和する一方で, この結果は, アクセプター結合性ホールスピンの緩和と脱落に対するひずみの重要寄与を浮き彫りにした。

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