自旋轨道耦合串联双量子点系统的电流有限频率噪声谱

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耦合双量子点的每个量子点能级都可以通过门电压独立地调节,并且具有固有的量子相干性,因而成为研究各种量子力学效应和开发相关量子技术的理想系统和研究平台。其中,在基于耦合双量子点的各种自旋器件中,如何在小尺度空间内有效操控电子自旋自由度是至关重要的课题。由于电场可以在小尺度空间内聚焦,因而,通过电场可调的自旋轨道耦合效应操控电子自旋成为凝聚态物理的热点研究领域之一。但是,对于不同结构和不同材料构建的耦合双量子点,有效自旋轨道耦合场的大小通常不同,而准确获取其大小将有助于深入分析和全面理解电子自旋自由度的操控。然而,如何基于耦合双量子点的量子输运特性定量提取其有效自旋轨道耦合场的大小仍然是一个开放的课题。另外,耦合量子点系统的电流有限频率噪声谱可以提供更多平均电流和零频散粒噪声无法获取的关于其输运特性的内禀属性参数和表征其内部动力学的参数信息。但是,如何基于电流有限频率噪声谱定量提取耦合量子点系统自旋轨道耦合场的大小尚未被揭示。本文基于粒子数分辨的量子主方程和Mac Donald公式,研究了串联耦合双量子点中自旋轨道耦合依赖的电流有限频率噪声谱。研究发现,串联耦合双量子点的量子相干性是电流有限频率噪声谱上峰和谷存在的本质原因;而其4个相干单占据本征态的能量本征值之差决定了峰、谷的位置。其中,谷和峰分别对应于该能量本征值之差简并度为2和1的情形。尤其是,虽然峰、谷的宽度,以及相应的峰值、谷值受到左、右电极的自旋极化率和量子点与左、右电极的电子隧穿耦合强度的调制,但是,并不影响峰、谷的位置。因而,在不同外加磁场下,可以基于电流有限频率噪声谱上峰和谷的位置定量获取两个量子点之间自旋守恒的电子跳跃隧穿强度和自旋轨道耦合场参数的大小。这些结果为通过自旋轨道耦合效应有效操控串联耦合双量子点的电子自旋自由度提供了一定的理论基础。
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