論文の概要: SiGe/Si(111)/SiGe heterostructure for Si spin qubits with electrons confined in L valley of conduction band
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2604.13435v1
- Date: Wed, 15 Apr 2026 03:27:52 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-04-16 20:38:32.3662
- Title: SiGe/Si(111)/SiGe heterostructure for Si spin qubits with electrons confined in L valley of conduction band
- Title（参考訳）: 伝導帯L谷に閉じ込められたSiスピン量子ビットのSiGe/Si(111)/SiGeヘテロ構造
- Authors: Takafumi Tokunaga, Hiromichi Nakazato,
- Abstract要約: (111)平面内に印加された強い二軸引張ひずみは、導電帯の最低エネルギー点を$$$谷からL谷にシフトさせると考えられる。
このL谷に閉じ込められた電子は、四重縮退したエネルギー準位を、非縮退した単層基底退化状態(L1)と三重励起状態(L3)に分割する経験を持つ。
単一レベル基底状態のエネルギーはL3谷と$$谷のエネルギーと比較して十分に低く、量子ビットの2レベル系として最適である。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: In Si(111) crystals, a strong biaxial tensile strain applied within the (111) plane is considered to shift the lowest energy point of the conduction band from the $Δ$ valley to the L valley. Electrons confined in this L valley experience a splitting of their quadruply degenerate energy levels into an undegenerate single-level ground state (L1) and a triply degenerate excited state (L3). The energy of the single-level ground state is sufficiently low relative to the energies of the L3 valley and the $Δ$ valley, making it optimal as a two-level system for a qubit. Using deformation potential theory and incorporating quantum effects from electron confinement in the SiGe/Si(111)/SiGe structure, we determine the value of the biaxial tensile strain causing the shift of the conduction band energy minimum from the $Δ$ valley to the L valley, along with the corresponding Ge concentration. We also calculate the critical thickness for the plastic relaxation of the Si quantum well under this large biaxial tensile strain and examine the feasibility of realizing it as a SiGe/Si(111)/SiGe heterostructure.
- Abstract（参考訳）: Si(111)結晶では、(111)平面内で印加された強い二軸引張ひずみは、伝導帯の最低エネルギー点を$$$$$谷からL谷にシフトさせると考えられている。
このL谷に閉じ込められた電子は、四重縮退したエネルギー準位を非縮退した単層基底状態(L1)と三重縮退した励起状態(L3)に分解する。
単一レベル基底状態のエネルギーは、L3谷と$Δ$谷のエネルギーと比較して十分に低く、量子ビットの2レベル系として最適である。
変形ポテンシャル理論を用いて、SiGe/Si(111)/SiGe構造における電子閉じ込めによる量子効果を取り入れ、導電帯エネルギーの最小シフトを$Δ$谷からL谷へ引き起こす二軸引張ひずみの値と対応するGe濃度を決定する。
また、この大きな二軸引張ひずみ下でのSi量子の塑性緩和に対する臨界厚さを計算し、SiGe/Si(111)/SiGeヘテロ構造として実現可能な可能性を検討した。
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