Fugu-MT 論文翻訳(概要): Mid-Infrared Optical Spin Injection and Coherent Control

論文の概要: Mid-Infrared Optical Spin Injection and Coherent Control

arxiv url: http://arxiv.org/abs/2212.04472v1
Date: Thu, 8 Dec 2022 18:46:17 GMT
ステータス: 処理完了
システム内更新日: 2023-01-09 18:14:59.988815
Title: Mid-Infrared Optical Spin Injection and Coherent Control
Title（参考訳）: 中赤外光スピン注入とコヒーレント制御
Authors: Gabriel Fettu, John E. Sipe, Oussama Moutanabbir
Abstract要約: Ge$_1-x$Sn$Sn$_x$半導体において、電荷とスピン電流の光注入をSn含有量の関数として検討した。これらのシリコン互換材料は、中赤外域全体にわたってこれらのプロセスの変調を可能にする。
参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
Abstract: The optical injection of charge and spin currents are investigated in Ge$_{1-x}$Sn$_{x}$ semiconductors as a function of Sn content. These emerging silicon-compatible materials enable the modulation of these processes across the entire mid-infrared range. Under the independent particle approximation, the one- and two-photon interband absorption processes are elucidated, and the evolution of the coherent control is discussed for three different polarization configurations. To evaluate the contribution of high-energy transitions, a full-zone 30-band k$\cdot$p is employed in the calculations. It was found that, besides the anticipated narrowing of the direct gap and the associated shift of the absorption to longer wavelengths, incorporating Sn in Ge also increases the one-photon degree of spin polarization (DSP) at the $E_1$ resonance. Moreover, as the Sn content increases, the magnitude of the response tensors near the band edge exhibits an exponential enhancement. This behavior can be attributed to the Sn incorporation-induced decrease in the carrier effective masses. This trend appears to hold also at the $E_1$ resonance for pure spin current injection, at least at low Sn compositions. The two-photon DSP at the band edge exceeds the value in Ge to reach 60 % at a Sn content above 14 %. These results demonstrate that Ge$_{1-x}$Sn$_{x}$ semiconductors can be exploited to achieve the quantum coherent manipulation in the molecular fingerprint region relevant to quantum sensing.
Abstract（参考訳）: 電荷とスピン電流の光学的注入は、sn含有量の関数としてge$_{1-x}$sn$_{x}$半導体で研究されている。これらのシリコン互換材料は、中赤外域全体にわたってこれらのプロセスの変調を可能にする。独立粒子近似では, 1光および2光のバンド間吸収過程が解明され, 3つの異なる偏光配置に対してコヒーレント制御の進化が議論される。高エネルギー遷移の寄与を評価するため、計算にはフルゾーン30バンド k$\cdot$p を用いる。直接ギャップの狭化と吸収の長波長へのシフトに加えて、SnをGeに組み込むことで、E_1$共鳴におけるスピン偏光の1光子度(DSP)も増加することが判明した。さらに、Sn含有量が増加するにつれて、バンドエッジ近傍の応答テンソルの大きさが指数関数的に増大する。この挙動は、sn導入によるキャリア有効質量の減少に起因する。この傾向は、純粋なスピン電流注入のための$E_1$共鳴、少なくともSnの低い組成でも維持される。バンドエッジの2光子dspはgeの値を超え、sn含有量が14%以上で60%に達する。これらの結果は、ge$_{1-x}$sn$_{x}$半導体を用いて、量子センシングに関連する分子指紋領域における量子コヒーレント操作を実現することができることを示している。

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