論文の概要: Ensemble spin relaxation of shallow donor qubits in ZnO
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2111.11564v3
- Date: Fri, 15 Apr 2022 19:58:15 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-03-07 04:02:45.380234
- Title: Ensemble spin relaxation of shallow donor qubits in ZnO
- Title（参考訳）: ZnOにおける浅いドナー量子ビットのエンサンブルスピン緩和
- Authors: Vasileios Niaouris, Mikhail V. Durnev, Xiayu Linpeng, Maria L.K.
Viitaniemi, Christian Zimmermann, Aswin Vishnuradhan, Y. Kozuka, M. Kawasaki,
Kai-Mei C. Fu
- Abstract要約: 直接バンドギャップ半導体Oにおける浅いドナーの電子スピン緩和に関する実験的および理論的研究を行った。
我々は、ウルツ石結晶対称性に対するスピン軌道(混合機構)と電子-フォノン(圧電)カップリングによるドナースピン緩和速度の解析式を導出した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.1467353896097323
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: We present an experimental and theoretical study of the longitudinal electron
spin relaxation ($T_1$) of shallow donors in the direct band-gap semiconductor
ZnO. $T_1$ is measured via resonant excitation of the Ga donor-bound exciton.
$T_1$ exhibits an inverse-power dependence on magnetic field $T_1\propto
B^{-n}$, with $4\leq n\leq 5$, over a field range of 1.75 T to 7 T. We derive
an analytic expression for the donor spin-relaxation rate due to spin-orbit
(admixture mechanism) and electron-phonon (piezoelectric) coupling for the
wurtzite crystal symmetry. Excellent quantitative agreement is found between
experiment and theory suggesting the admixture spin-orbit mechanism is the
dominant contribution to $T_1$ in the measured magnetic field range.
Temperature and excitation-energy dependent measurements indicate a donor
density dependent interaction may contribute to small deviations between
experiment and theory. The longest $T_1$ measured is 480 ms at 1.75 T with
increasing $T_1$ at smaller fields theoretically expected. This work highlights
the extremely long longitudinal spin-relaxation time for ZnO donors due to
their small spin-orbit coupling.
- Abstract（参考訳）: 直接バンドギャップ半導体ZnOにおける浅いドナーの長手電子スピン緩和(T_1$)に関する実験的および理論的研究を行った。
T_1$は、Gaドナーバウンド励起子の共鳴励起によって測定される。
$t_1$ は磁場の逆パワー依存性を示す: $t_1\propto b^{-n}$, with $4\leq n\leq 5$, over a field range of 1.75 t to 7 t. 我々はスピン軌道(混合機構)とウルツ石結晶対称性の電子フォノン(ピエゾエレクトリック)結合によるドナースピン相対率の解析式を導出する。
付加スピン軌道機構が測定磁場範囲におけるT_1$への支配的寄与であることを示す実験と理論の間に優れた定量的一致が認められた。
温度および励起エネルギー依存測定は、ドナー密度依存的な相互作用が実験と理論の間の小さな偏差に寄与することを示している。
最も長いT_1$は1.75Tで480msであり、理論上はより小さいフィールドでT_1$が増加する。
この研究は、小さなスピン軌道結合のため、ZnOドナーの非常に長いスピン緩和時間を強調する。
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