論文の概要: Spin-Dependent Transport Through a Colloidal Quantum Dot: The Role of Exchange Interactions

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2102.07778v1
• Date: Mon, 15 Feb 2021 19:00:00 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-04-11 02:11:03.461422
• Title: Spin-Dependent Transport Through a Colloidal Quantum Dot: The Role of Exchange Interactions
• Title（参考訳）: コロイド量子ドットを介したスピン依存輸送--交換相互作用の役割
• Authors: John P. Philbin, Amikam Levy, Prineha Narang, and Wenjie Dou
• Abstract要約: 我々は、原子論的電子構造計算と量子マスター方程式法を組み合わせて、強い閉じ込められた量子ドットを通して電子と穴の輸送を研究する。 2つの最低準粒子エネルギーレベル間のエネルギー間隔の競合が、最低2つの準粒子エネルギーレベルのスピン状態を決定する。 電子状態の密度が低いと、スピン一重項は最低エネルギーの2電子状態となるが、対照的に、高密度の状態と大きな交換相互作用は、スピン三重項が最低エネルギーの2電子状態となる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: The study of charge and spin transport through semiconductor quantum dots is experiencing a renaissance due to recent advances in nano-fabrication and the realization of quantum dots as candidates for quantum computing. In this work, we combine atomistic electronic structure calculations with quantum master equation methods to study the transport of electrons and holes through strongly confined quantum dots coupled to two leads with a voltage bias. We find that a competition between the energy spacing between the two lowest quasiparticle energy levels and the strength of the exchange interaction determines the spin states of the lowest two quasiparticle energy levels. Specifically, the low density of electron states results in a spin singlet being the lowest energy two-electron state whereas, in contrast, the high density of states and significant exchange interaction results in a spin triplet being the lowest energy two-hole state. The exchange interaction is also responsible for spin blockades in transport properties, which could persist up to temperatures as high as 77K for strongly confined colloidal quantum dots from our calculations. Lastly, we relate these findings to the preparation and manipulation of singlet and triplet spin qubit states in quantum dots using voltage biases.
• Abstract（参考訳）: 半導体量子ドットによる電荷とスピン輸送の研究は、近年のナノファブリケーションと量子ドットの実現によって、量子コンピューティングの候補としてルネサンスを迎えている。 本研究では,原子論的電子構造計算を量子マスター方程式法と組み合わせ,強く閉じ込められた量子ドットと2つの鉛に結合した電子とホールの移動を電圧バイアスで研究する。 2つの準粒子エネルギー準位と交換相互作用の強さの間のエネルギー間隔の競合は、最低2つの準粒子準エネルギー準位のスピン状態を決定する。 特に、電子状態の密度が低いとスピン一重項は最低エネルギーの2電子状態となり、対照的に、状態の密度と重要な交換相互作用によりスピン三重項は最低エネルギーの2電子状態となる。 交換相互作用は、輸送特性のスピン遮断にも寄与し、計算から強い閉じ込められたコロイド量子ドットの温度が77Kまで持続する可能性がある。 最後に、電圧バイアスを用いた量子ドットにおける一重項および三重項スピン量子ビット状態の生成と操作について述べる。

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