УДК: 538.9, 53.098

Орбитальный и спиновый моменты одноэлектронных состояний, локализованных на квантовых точках в магнитном поле

Григорьев С.Н., Мандель А.М., Ошурко В.Б., Соломахо Г.И.

Полный текст на elibrary.ru

Публикация в Journal of Optical Technology

Ссылка для цитирования:

Григорьев С.Н., Мандель А.М., Ошурко В.Б., Соломахо Г.И. Орбитальный и спиновый моменты одноэлектронных состояний, локализованных на квантовых точках в магнитном поле // Оптический журнал. 2015. Т. 82. № 5. С. 11–18.

Grigoriev S.N., Mandel A.M., Oshurko V.B., Solomakho G.I. Orbital and spin moments of one-electron states localized on quantum dots in a magnetic field [in Russian] // Opticheskii Zhurnal. 2015. V. 82. № 5. P. 11–18.

Ссылка на англоязычную версию:

S. N. Grigor’ev, A. M. Mandel’, V. B. Oshurko, and G. I. Solomakho, "Orbital and spin moments of one-electron states localized on quantum dots in a magnetic field," Journal of Optical Technology. 82(5), 274-279 (2015). https://doi.org/10.1364/JOT.82.000274

Аннотация:

Рассматривается поведение одноэлектронных состояний, локализованных на квантовых точках во внешнем магнитном поле. Подобные состояния имеют значительный размер электронного облака и могут служить основой для реализации кубитов с оптическими процедурами вычислений. Рассчитан орбитальный и спиновый “ток”, индуцируемый магнитным полем в таких состояниях, а также магнитные моменты этих токов. Показано, что магнитная восприимчивость изучаемых состояний на несколько порядков превышает характерные для атомной физики значения, а спиновый момент определяется только фактором магнитного расщепления полупроводника.

Ключевые слова:

орбитальный и спиновый магнитные моменты, квантовые точки, магнитное поле

Благодарность:

Данная работа выполнена при поддержке Министерства образования и науки РФ в рамках государственного задания № 1678 и при поддержке РФФИ, грант № 14-07-00168.

Коды OCIS: 020.2649, 140.5960, 020.7490, 350.3390

Список источников:

1. Ladd T.D., Jelezko F., Laflamme R., Nakamura Y., Monroe C., O’Brien J.L. Quantum computers // Nature. 4 March 2010. V. 464. P. 45–53.
2. Dial O.E., Shulman M.D., Harvey S.P., Bluhm H., Umansky V., Yacoby A. Charge noise spectroscopy using coherent exchange oscillations in a singlet-triplet qubit // Phys. Rev. Lett. 2013. V. 110. P. 146804–146809.
3. Bowmeester D., Ekert A., Zeilinger A. The physics of quantum information. NY: Springer-Verlag, 2000. 374 p.
4. Hanson R., Willems van Beveren L.H., Vink I.T., Elzerman J.M., Naber W.J.M., Koppens F.H.L., Kouwenhoven L.P., Vandersypen L.M.K. Single-shot readout of electron spins in a semiconductor quantum dot // Phys. Rev. Lett. 2005. V. 94. P. 196802–196806.
5. Trauzettel B., Bulaev D.V., Loss D., Burkard G. Spin qubits in graphene quantum dots // Nature Physics. 2007. V. 3. P. 192–196.
6. Леденцов В.М., Устинов В.М., Щукин В.А., Копьев П.С., Алферов Ж.И., Бимберг Д. Гетероструктуры с квантовыми точками: получение, свойства, лазеры // ФТП. 1998. Т. 32. № 4. С. 385–392.
7. Зегря Г.Г., Константинов О.В., Матвеенцев А.В. Структура энергетических квантовых уровней в квантовой точке, имеющей форму сплюснутого тела вращения // ФТП. 2002. Т. 36. № 3. С. 334–338.
8. Демков Ю.Н., Друкарев Г.Н. Частица с малой энергией связи в магнитном поле // ЖЭТФ. 1965. Т. 49. Вып. 1(7). С. 257–264.
9. Базь А.И., Зельдович Я.Б., Переломов А.М. Рассеяние, реакции, распады в нерелятивистской квантовой механике. М.: Наука, 1966. 339 с.
10. Демков Ю.Н, Островский В.Н. Метод потенциала нулевого радиуса в атомной физике. Л.: Издательство ЛГУ, 1975. 241 с.
11. Родионов В.Н., Кравцова Г.А., Мандель А.М. Отсутствие стабилизации квазистационарных состояний электрона в сильном магнитном поле // Докл. АН СССР. 2002. Т. 386. Вып. 6. С. 753–755. Rodionov V.N., Kravtsova G.A., Mandel’ A.M. The lack of the stabilization of quasi-stationary electron states in a strong magnetic field // Doklady Physics. 2002. V. 47. № 10. P. 725–727.
12. Kadyshevskii V.G., Kravtsova G.A, Mandel A.M., Rodionov V.N. Threshold phenomena in intense electromagnatic fields // Theor. Math. Phys. 2003. V. 134. P. 198–203.

13. Родионов В.Н., Кравцова Г.А., Мандель А.М. О влиянии сильных электрического и магнитного полей на пространственную дисперсию и анизотропию оптических свойств полупроводников // Письма в ЖЭТФ. 2003. Т. 78. Вып. 4. С. 253–257. Rodionov V.N., Kravtsova G.A., Mandel A.M. On the influence of strong electric and magnetic fields on spatial dispersion and anisotropy of the optical properties of a semiconductor // J. of Experimental and Theoretical Physics Letters (JETP Letters). 2003. Т. 78. № 4. С. 218–222.
14. Chibirova F.Kh., Khalilov V.R. Effect of a crossed uniform electromagnetic field on loosely localized electron states // Modern Phys. Lett. 2005. V. 20. № 9. P. 663–669.
15. Родионов В.Н., Кравцова Г.А., Мандель А.М. Уравнение для комплексной энергии связанной частицы в поле лазерного излучения в присутствии статических электромагнитных полей // ТМФ. 2005. Т. 145. Вып. 2. С. 198–211. Rodionov V.N., Kravtsova G.A., Mandel A.M. Equation for the complex energy of a bound particle in a laser radiation field in the presence of strong constant electro-magnetic fields // Theoretical and Mathematical Physics. 2005. Т. 145. № 2. Р. 1539–1550.
16. Rodionov V.N. Scalar and spinor particles with low binding energy in the strong stationary magnetic field studied by means of two- and three-dimensional models // Phys. Rev. A. 2007. V. 75. P. 062111–062121.
17. Родионов В.Н., Кравцова Г.А., Мандель А.М. Волновая функция и распределение токов вероятности связанного электрона, движущегося в однородном магнитном поле // ТМФ. 2010. Т. 164. Вып. 1. С. 157–171. Rodionov V.N., Kravtsova G.A., Mandel A.M. Wave function and the probability current distribution for a bound electron moving in a uniform magnetic field // Theoretical and Mathematical Physics. 2010. V. 164. № 1. P. 960–973.
18. Григорьев С.Н., Мандель А.М., Ошурко В.Б., Соломахо Г.И. Об определении эффективной фрактальной размерности нанопокрытий с помощью магнитного поля // Письма в ЖТФ. 2011. Т. 37. Вып. 24. С. 74–80. Grigoriev S.N., Mandel A.M., Oshurko V.B., Solomakho G.I. Determining the effective fractal dimension of nanodimensional coatings with the aid of magnetic field // Tech. Phys. Lett. 2011. V. 37. № 12. P. 1176–1178.
19. Родионов В.Н., Кравцова Г.А., Мандель А.М. // Письма в ЖЭТФ. 2002. Т. 75. Вып. 8. С. 435–439. Rodionov V.N., Mandel’ A.M., Kravtsova G.A. Ionization from a short-range potential under the action of a complex configuration // J. of Experimental and Theoretical Physics Letters (JETP Letters). 2002. V. 75. № 8. P. 363–367.
20. Мандель А.М., Ошурко В.Б., Соломахо Г.И. О локализации магнитным полем одноэлектронных состояний в окрестности квантовых точек дробной размерности // Электромагнитные волны и электронные системы. 2014. № 6. С. 67–74.
21. Dineykhan M., Nazmitdinov R.G. Two-electron quantum dot in magnetic field: analytical results. http://arXiv.org/abs/cond-mat/9704202v1
22. Капуткина Н.Е. Квантовые точки во внешних полях // 11-я конференция “Проблемы физики твердого тела и высоких давлений”. М.: МИСИС, 10–19 сентября 2010 г. 73 c.
23. Borzunov S.V., Frolov M.V., Ivanov M.Yu., Manakov N.L., Marmo S.S., Starace A.F. Zero-range-potential model for strong-field molecular processes: dynamic polarizability and photodetachment cross section // Phys. Rev. A. 2013. V. 88. P. 033410(1–18).
24. Jorner N., Grimaldi C., Balberg I., Ryser P. Transport exponent in a three-dimensional continuum tunnelingpercolation model // Phys. Rev. B. 2008. V. 77. P. 174204–174212.
25. Deepa K.S., Kumari Nisha S., Parameswaran P., Sebastian M.T., James J. Effect of conductivity of filler on the percolation threshold of composites // Appl. Phys. Lett. 2009. V. 94. P. 142902–142909.
26. Бондарь Н.В., Бродин М.С. Фотолюминесценция и энергия экситонов в перколяционном кластере квантовых точек ZnSe как фрактальном объекте // Физика и техника полупроводников. 2012. Т. 46. Вып. 5. С. 644–650.
27. Адрианов В.Е., Маслов В.Г., Баранов А.В., Федоров А.В., Артемьев М.В. Спектральное исследование самоорганизации квантовых точек при испарении коллоидных растворов // Оптический журнал. 2011. Т. 78. № 11. С. 11–19.
28. Никишов А.И., Ритус В.И. Влияние лазерного поля на распады ядер и другие процессы, идущие в отсутствие поля // Труды ФИАН. 1986. Т. 168. С. 232–261.