論文の概要: Hole spin splitting in a Ge quantum dot with finite barriers

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2503.11106v1
• Date: Fri, 14 Mar 2025 05:59:04 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-03-17 13:05:48.927368
• Title: Hole spin splitting in a Ge quantum dot with finite barriers
• Title（参考訳）: 有限障壁を持つGe量子ドットにおけるホールスピンスプリッティング
• Authors: Jiawei Wang, Xuedong Hu, Herbert F Fotso,
• Abstract要約: 平面Ge量子ドット(QD)に閉じ込められた単一ホールの低エネルギースペクトルについて検討する。 QDは[001]方向に沿って成長した有限電位高さの2つのGeSi障壁の間に挟まれている。 トップゲート電界および残留張力ひずみがクビット状態に与える影響について検討した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.4054544518909076
• License:
• Abstract: We study the low-energy spectrum of a single hole confined in a planar Ge quantum dot (QD) within the effective-mass formalism. The QD is sandwiched between two GeSi barriers of finite potential height grown along the [001] direction. To treat this finite barrier problem, we adopt an independent-band approach in dealing with boundary conditions. The effects of different system parameters are investigated, including the width of the out-of-plane confining well, the size of the dot, and silicon concentration in the confining layers. The more accurate finite-barrier model results in the non-negligible dependence of the anisotropic $g$-factor on the choice of boundary conditions and on the silicon concentration in the barrier. Furthermore, while the ideal model of a planar dot with a square-well heterostructure already has an intrinsic spin-orbit coupling, realistic effects arising from the experimental setup may give rise to additional contributions. We investigate the impact from the top-gate electric field and the residual tensile strain on the qubit states. The results indicate that these effects are important contributions to the total spin-orbit coupling which enables fast electric control.
• Abstract（参考訳）: 本研究では, 平面Ge量子ドット(QD)に閉じ込められた単一ホールの低エネルギースペクトルについて, 有効質量形式の中で検討する。 QDは[001]方向に沿って成長した有限電位高さの2つのGeSi障壁の間に挟まれている。 この有限障壁問題を扱うために、境界条件を扱うために独立バンドアプローチを採用する。 また, 面外精錬の幅, 点径, 精錬層中のケイ素濃度など, 異なるシステムパラメータの影響について検討した。 より正確な有限バリアモデルにより、異方性$g$-factorの非無視的な依存性は境界条件の選択とバリア内のシリコン濃度に依存する。 さらに、正方形ウェルヘテロ構造を持つ平面ドットの理想的なモデルは、内在的なスピン軌道結合を持つが、実験装置から生じる現実的な効果は、さらなる寄与をもたらす可能性がある。 トップゲート電界および残留張力ひずみがクビット状態に与える影響について検討した。 その結果、これらの効果は高速な電気制御を可能にする全スピン軌道結合への重要な寄与であることが示唆された。

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