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(lái)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(lái)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(wèn)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(guò)選擇合適的晶體取向來(lái)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(guò)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(lái)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(lái)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(wú)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