論文の概要: g-factor symmetry and topology in semiconductor band states
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2402.06310v1
- Date: Fri, 9 Feb 2024 10:39:25 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-02-12 17:16:52.223081
- Title: g-factor symmetry and topology in semiconductor band states
- Title（参考訳）: 半導体バンド状態におけるg因子対称性とトポロジー
- Authors: Mira Sharma and David P. DiVincenzo
- Abstract要約: テンソルは、応用磁場に対するクラマーズ縮退状態の反応を決定する。
シリコン,ゲルマニウム,フッ化ガリウムにおいて,$bfg_L+bfg_S$の新しい対称性とトポロジー特性を示す。
- 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 $\bf{g}$ tensor, which determines the reaction of Kramers-degenerate
states to an applied magnetic field, is of increasing importance in the current
design of spin qubits. It is affected by details of heterostructure
composition, disorder, and electric fields, but it inherits much of its
structure from the effect of the spin-orbit interaction working at the
crystal-lattice level. Here we uncover new symmetry and topological features of
$\bf{g}=\bf{g}_L+\bf{g}_S$ for important valence and conduction bands in
silicon, germanium, and gallium arsenide. For all crystals with high (cubic)
symmetry, we show that large departures from the nonrelativistic value $g=2$
are {\em guaranteed} by symmetry. In particular, considering the spin part
$\bf{g}_S(\bf{k})$, we prove that the scalar function $det(\bf{g}_S(\bf{k}))$
must go to zero on closed surfaces in the Brillouin zone, no matter how weak
the spin-orbit coupling is. We also prove that for wave vectors $\bf{k}$ on
these surfaces, the Bloch states $|u_{n\bf{k}}\rangle$ have maximal
spin-orbital entanglement. Using tight-binding calculations, we observe that
the surfaces $det(\bf{g}(\bf{k}))=0$ exhibit many interesting topological
features, exhibiting Lifshitz critical points as understood in Fermi-surface
theory.
- Abstract（参考訳）: 応用磁場に対するクラマーズ退化状態の反応を決定する$\bf{g}$tensorは、スピン量子ビットの現在の設計において重要である。
これはヘテロ構造組成、障害、電場の詳細に影響されているが、結晶格子レベルで働くスピン軌道相互作用の影響から、その構造の多くを継承している。
ここでは, ケイ素, ゲルマニウム, ヒ素中の重要な原子価および伝導帯に対する$\bf{g}=\bf{g}_L+\bf{g}_S$の新しい対称性とトポロジカルな特徴を明らかにする。
高い(キュビックな)対称性を持つ全ての結晶に対して、非相対論的値 $g=2$ からの大きな離脱は対称性によって保証される。
特にスピン部分 $\bf{g}_S(\bf{k})$ を考えると、スピン軌道のカップリングがどんなに弱いとしても、スカラー函数 $det(\bf{g}_S(\bf{k}))$ がブリルアンゾーンの閉曲面上で 0 となることを証明する。
また、これらの曲面上の波動ベクトル $\bf{k}$ に対して、ブロッホ状態 $|u_{n\bf{k}}\rangle$ は極大スピン軌道絡みを持つ。
強結合計算を用いて、曲面 $det(\bf{g}(\bf{k}))=0$ が多くの興味深い位相的特徴を示し、フェルミ曲面理論で理解されているようなリフシッツ臨界点を示す。
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