一種通過選擇合適的晶體取向來提高電子自旋波壽命的方法

電子是基本粒子之一，是其他系統(tǒng)的基石，電子具有特定的性質(zhì)，如自旋或角動(dòng)量，可以被操縱來攜帶信息，從而為推動(dòng)現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展做準(zhǔn)備。

一種延長(zhǎng)和穩(wěn)定電子自旋的壽命方法，可以更有效地?cái)y帶信息。

Kohda發(fā)現(xiàn)了使用自旋自由度作為電子自旋波的新方法。

自旋特性就像一塊微小的磁鐵，可以用來存儲(chǔ)信息。

自旋還可以保存量子力學(xué)信息，這是量子計(jì)算的關(guān)鍵工具。

然而，電子自旋作為波函數(shù)的一種性質(zhì)是新的，這與磁自旋波不同，磁自旋波以不同的方式攜帶信息。

電子自旋波是Kohda和研究小組創(chuàng)造的一個(gè)術(shù)語(yǔ)，它也攜帶信息。

問題是，自旋波在丟失信息之前只能傳播這么長(zhǎng)時(shí)間。

從理論上講，研究找到了一種通過選擇合適的晶體取向來提高電子自旋波壽命的方法。

在模擬實(shí)驗(yàn)中，電子自旋被限制在具有不同晶體取向的量子阱中。

當(dāng)研究人員調(diào)整晶體的取向以允許自旋取向垂直時(shí)，晶體結(jié)構(gòu)部分地保護(hù)了電子自旋波不會(huì)過度弛豫。

這種保護(hù)使旋轉(zhuǎn)持續(xù)的時(shí)間比正常情況下延長(zhǎng)了30%。

研究將使用這種新的信息載體，電子自旋波，用于未來的電子設(shè)備和量子信息進(jìn)步。

下一步是演示如何基于半導(dǎo)體器件中的電子自旋波來傳輸、處理和存儲(chǔ)信息。

在半導(dǎo)體中，由于D‘yakonov-Perel的自旋弛豫，自旋織構(gòu)的集體激發(fā)通常衰減得相當(dāng)快，后者是由自旋軌道耦合引起的波矢(K)，依賴于自旋旋轉(zhuǎn)，與隨機(jī)無序散射相結(jié)合，產(chǎn)生自旋退相干。

然而，在一定條件下發(fā)生的對(duì)稱性可以阻止特定均勻和非均勻自旋織構(gòu)的弛豫。

不均勻的自旋織構(gòu)，被稱為持久的自旋螺旋，特別吸引人，因?yàn)樗軌蛟诒３珠L(zhǎng)自旋壽命的同時(shí)操縱自旋取向。

在閃鋅礦二維電子氣中，只要至少有兩個(gè)生長(zhǎng)方向的米勒指數(shù)在模量上一致，并且拉什巴系數(shù)和拉什巴系數(shù)都是一致的，就可以在閃鋅礦二維電子氣中實(shí)現(xiàn)這樣的對(duì)稱性。

線性Dresselhaus自旋軌道耦合是適當(dāng)匹配的，研究系統(tǒng)地分析了對(duì)稱破缺的影響。

三次Dresselhaus自旋-軌道耦合，通常共存于這些系統(tǒng)中，對(duì)新出現(xiàn)的自旋螺旋相對(duì)于生長(zhǎng)方向穩(wěn)定性有影響。

研究發(fā)現(xiàn)，作為有效磁場(chǎng)的取向和強(qiáng)度之間的相互作用，

Dresselhaus項(xiàng)，低對(duì)稱性生長(zhǎng)方向的自旋弛豫最弱，該生長(zhǎng)方向可以用[225]晶格矢量很好地近似。

與[001]取向的電子氣相比，這些量子阱產(chǎn)生了30%的自旋-螺旋壽命延長(zhǎng)，而且，值得注意的是，需要的拉什巴系數(shù)可以忽略不計(jì)。

相應(yīng)自旋螺旋的旋轉(zhuǎn)軸只略微傾斜出量子阱平面。

這使得自旋-螺旋動(dòng)力學(xué)的實(shí)驗(yàn)研究，很容易用于傳統(tǒng)的光學(xué)自旋取向測(cè)量，其中自旋是沿著量子阱生長(zhǎng)方向被激發(fā)和檢測(cè)的。





審核編輯：劉清