論文の概要: Millisecond spin relaxation times of distinct electron and hole subensembles in MA$_x$FA$_{1-x}$PbI$_3$ perovskite crystals

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2604.06887v1
• Date: Wed, 08 Apr 2026 09:44:33 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-04-09 17:30:51.462446
• Title: Millisecond spin relaxation times of distinct electron and hole subensembles in MA$_x$FA$_{1-x}$PbI$_3$ perovskite crystals
• Title（参考訳）: MA$_x$FA$_{1-x}$PbI$_3$ペロブスカイト結晶における異なる電子とホールサブアンサンブルのミリ秒スピン緩和時間
• Authors: Rongrong Hu, Sergey R. Meliakov, Dmitri R. Yakovlev, Bekir Turedi, Maksym V. Kovalenko, Manfred Bayer, Vasilii V. Belykh,
• Abstract要約: 混合カチオンMA$_x$FA$_1-x$PbI$_3$単結晶中の電子と孔のスピンを$x = 0.4$, 0.8で調べる。 電子の2.9から3.6、ホールの0.5から1.2にまたがる$g$-factorを持つ複数の異なるスピンサブアンサンブルが解決される。 これらの結果は、量子情報応用のための長期スピン状態を持つ有望な固体プラットフォームとして混合Aサイトペロブスカイト単結晶を確立する。
• 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 unique combination of outstanding optical quality and attractive spin properties opens new avenues for optical spin control in hybrid organic-inorganic perovskite semiconductors. Using the optically detected magnetic resonance technique, we study the spins of electrons and holes in mixed-cation MA$_x$FA$_{1-x}$PbI$_3$ single crystals with $x = 0.4$ and 0.8. Multiple distinct spin subensembles with $g$-factors spanning from 2.9 to 3.6 for electrons and from 0.5 to 1.2 for holes are resolved, revealing diverse localization environments. We measure the longitudinal spin relaxation times, $T_1$, reaching 2 ms and remaining in the $μ$s range even for weakly localized carriers at the cryogenic temperature of 1.6 K. The magnetic-field dependence of $T_1$ is dominated by the random nuclear (Overhauser) fields with strengths of $\sim 0.4-0.8$ mT for electrons and $\sim 4-12$ mT for holes, corresponding to $μ$s-long correlation times of the hyperfine field determined by carrier hopping between shallow localization sites. The temperature dependence of $T_1$ reveals a weak localization potential of the charge carriers and shows a correlation between $T_1$ and the inhomogeneity of the spin ensemble. These results establish mixed-A-site perovskite single crystals as a promising solid-state platform with long-lived spin states for quantum information applications.
• Abstract（参考訳）: 優れた光学品質と魅力的なスピン特性のユニークな組み合わせは、有機-無機ペロブスカイトハイブリッド半導体における光スピン制御の新しい道を開く。 光磁気共鳴法を用いて、混合カチオンMA$_x$FA$_{1-x}$PbI$_3$単結晶の電子と孔のスピンを$x = 0.4$と0.8で調べる。 電子が2.9から3.6、穴が0.5から1.2の複数の異なるスピンサブアンサンブルが解決され、様々な局在環境が明らかになった。 磁場依存性は, 電子が$\sim 0.4-0.8$ mT, ホールが$\sim 4-12$ mTの強みを持つランダム核(オーバーハウザー)場が支配する。 T_1$の温度依存性は電荷キャリアの弱い局在ポテンシャルを示し、スピンアンサンブルの不均一性とT_1$の相関を示す。 これらの結果は、量子情報応用のための長期スピン状態を持つ有望な固体プラットフォームとして混合Aサイトペロブスカイト単結晶を確立する。

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