論文の概要: Engineering local strain for single-atom nuclear acoustic resonance in silicon

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2108.13234v1
• Date: Mon, 30 Aug 2021 13:42:50 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-03-16 19:12:01.506038
• Title: Engineering local strain for single-atom nuclear acoustic resonance in silicon
• Title（参考訳）: シリコンにおける単一原子核音響共鳴のための工学的局所ひずみ
• Authors: Laura A. O'Neill, Benjamin Joecker, Andrew D. Baczewski, Andrea Morello
• Abstract要約: メカニカルひずみはナノスケール半導体システムの物理と操作において重要な役割を果たしている。 単一核スピンを核音響共鳴(NAR)によりコヒーレントに制御するナノエレクトロニクスデバイスの設計について述べる。 我々は、標準のシリコン-酸化物-半導体加工に適合するAlN圧電アクチュエータを採用し、デバイスレイアウトを最適化し、NARドライブを最大化する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Mechanical strain plays a key role in the physics and operation of nanoscale semiconductor systems, including quantum dots and single-dopant devices. Here we describe the design of a nanoelectronic device where a single nuclear spin is coherently controlled via nuclear acoustic resonance (NAR) through the local application of dynamical strain. The strain drives spin transitions by modulating the nuclear quadrupole interaction. We adopt an AlN piezoelectric actuator compatible with standard silicon metal-oxide-semiconductor processing, and optimize the device layout to maximize the NAR drive. We predict NAR Rabi frequencies of order 200 Hz for a single $^{123}$Sb nucleus in a wide region of the device. Spin transitions driven directly by electric fields are suppressed in the center of the device, allowing the observation of pure NAR. Using electric field gradient-elastic tensors calculated by density-functional theory, we extend our predictions to other high-spin group-V donors in silicon, and to the isoelectronic $^{73}$Ge atom.
• Abstract（参考訳）: メカニカルひずみは量子ドットや単一ドーパントデバイスを含むナノスケール半導体システムの物理と操作において重要な役割を果たしている。 ここでは,1つの核スピンが核音響共鳴(NAR)によってコヒーレントに制御されるナノエレクトロニクスデバイスの設計について述べる。 このひずみは核四重極相互作用を変調することでスピン遷移を駆動する。 標準シリコン-酸化ケイ素-半導体プロセスと互換性のあるaln圧電アクチュエータを採用し、デバイスレイアウトを最適化してnarドライブを最大化する。 我々は、装置の広い領域における1つの$^{123}$Sb核に対して、200HzのNAR Rabi周波数を予測した。 電場によって直接駆動されるスピン遷移はデバイスの中心で抑制され、純粋なNARの観測が可能となる。 密度汎関数理論によって計算された電場勾配弾性テンソルを用いて、予測をシリコン中の他の高スピン群-Vドナー、および等電子的な$^{73}$Ge原子に拡張する。

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