Published March 16, 2018 | Version v1
Publication Open

Binding of two-electron metastable states in semiconductor quantum dots under a magnetic field

  • 1. Universidad Nacional de Córdoba
  • 2. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas

Description

Applying a strong enough magnetic field results in the binding of few electrons resonant states.The mechanism was proposed many years ago but its verification in laboratory conditions is far more recent.In this work we study the binding of two-electron resonant states.The electrons are confined in a cylindrical quantum dot which is embedded in a semiconductor wire.The geometry considered is similar to the one used in actual experimental setups.The low energy two-electron spectrum is calculated numerically from an effective mass approximation Hamiltonian modelling the system.Methods for binding thresholds calculations in systems with oneand two-electrons are thoroughly studied, in particular, we use quantum information quantities to asses when the strong lateral confinement approximation can be used to obtain reliable low-energy spectra.For reasons of simplicity, only cases without bound states in the absence of external field are consider.Under this conditions, the binding threshold for the one-electron case is given by the lowest Landau energy level.Moreover, the energy of the one-electron bounded resonance can be used to obtain the two-electron binding threshold.It is shown that for realistic values of the two-electron model parameters it is feasible to bind resonances with field strengths of few tens of Teslas.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

يؤدي تطبيق مجال مغناطيسي قوي بما فيه الكفاية إلى ربط عدد قليل من حالات رنين الإلكترونات. تم اقتراح الآلية منذ سنوات عديدة ولكن التحقق منها في ظروف المختبر أحدث بكثير. في هذا العمل ندرس ربط حالات رنين الإلكترونين. يتم حصر الإلكترونات في نقطة كمية أسطوانية مدمجة في سلك شبه موصل. الهندسة المعتبرة مماثلة لتلك المستخدمة في الإعدادات التجريبية الفعلية. يتم حساب الطيف منخفض الطاقة ثنائي الإلكترون عدديًا من تقريب الكتلة الفعال هاميلتونيان نمذجة النظام. تتم دراسة طرق حسابات عتبات الربط في الأنظمة التي تحتوي على إلكترون واحد وإلكترونين بدقة، على وجه الخصوص، نستخدم كميات المعلومات الكمومية لتقييم متى يمكن استخدام تقريب الحبس الجانبي القوي للحصول على أطياف موثوقة منخفضة الطاقة. ولأسباب تتعلق بالبساطة، يتم النظر فقط في الحالات التي لا تحتوي على حالات ملزمة في غياب مجال خارجي. في ظل هذه الظروف، يتم إعطاء عتبة الربط لحالة الإلكترون الواحد من خلال أدنى مستوى طاقة لانداو. علاوة على ذلك، يمكن استخدام طاقة الرنين المحدود للإلكترون الواحد للحصول على عتبة الربط للإلكترونين. بالنسبة للقيم الواقعية لمعلمات نموذج الإلكترونين، من الممكن ربط الرنين بقوى مجال تبلغ بضع عشرات من Teslas.

Translated Description (French)

L'application d'un champ magnétique suffisamment fort entraîne la liaison de quelques états résonants d'électrons. Le mécanisme a été proposé il y a de nombreuses années, mais sa vérification dans des conditions de laboratoire est beaucoup plus récente. Dans ce travail, nous étudions la liaison d'états résonants à deux électrons. Les électrons sont confinés dans un point quantique cylindrique qui est intégré dans un fil semi-conducteur. La géométrie considérée est similaire à celle utilisée dans les installations expérimentales réelles. Le spectre à deux électrons de faible énergie est calculé numériquement à partir d'une approximation de masse effective hamiltonienne Modélisation du système.Les méthodes de calcul des seuils de liaison dans les systèmes à un et deux électrons sont étudiées de manière approfondie, en particulier, nous utilisons des quantités d'informations quantiques pour évaluer lorsque l'approximation de confinement latéral fort peut être utilisée pour obtenir des spectres de basse énergie fiables.Pour des raisons de simplicité, seuls les cas sans états liés en l'absence de champ externe sont pris en compte.Dans ces conditions, le seuil de liaison pour le cas à un électron est donné par le niveau d'énergie Landau le plus bas.En outre, l'énergie de la résonance à un électron peut être utilisée pour obtenir le seuil de liaison à deux électrons.Il est démontré que pour des valeurs réalistes des paramètres du modèle à deux électrons, il est possible de lier des résonances avec des intensités de champ de quelques dizaines de Teslas.

Translated Description (Spanish)

La aplicación de un campo magnético lo suficientemente fuerte da como resultado la unión de pocos estados resonantes de electrones. El mecanismo se propuso hace muchos años, pero su verificación en condiciones de laboratorio es mucho más reciente. En este trabajo estudiamos la unión de estados resonantes de dos electrones. Los electrones están confinados en un punto cuántico cilíndrico que está incrustado en un cable semiconductor. La geometría considerada es similar a la utilizada en las configuraciones experimentales reales. El espectro de dos electrones de baja energía se calcula numéricamente a partir de una aproximación de masa efectiva hamiltoniana modelado del sistema. Los métodos para los cálculos de umbrales de unión en sistemas con uno y dos electrones se estudian a fondo, en particular, utilizamos cantidades de información cuántica para evaluar cuándo se puede utilizar la aproximación de confinamiento lateral fuerte para obtener espectros de baja energía confiables. Por razones de simplicidad, solo se consideran los casos sin estados unidos en ausencia de campo externo. En estas condiciones, el umbral de unión para el caso de un electrón viene dado por el nivel de energía de Landau más bajo. Además, la energía de la resonancia unida a un electrón se puede utilizar para obtener el umbral de unión de dos electrones. Se muestra que para valores realistas de los parámetros del modelo de dos electrones, es factible unir resonancias con intensidades de campo de unas pocas decenas de Teslas.

Files

CONICET_Digital_Nro.1d003046-9c1d-4358-ad24-8926daffac13_G.pdf.pdf

Files (1.2 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:11934e74647c09676aec5c3f8646fd0f
1.2 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
ربط الحالات غير المستقرة ثنائية الإلكترون في النقاط الكمومية شبه الموصلة تحت مجال مغناطيسي
Translated title (French)
Liaison d'états métastables à deux électrons dans des points quantiques semi-conducteurs sous champ magnétique
Translated title (Spanish)
Unión de estados metaestables de dos electrones en puntos cuánticos semiconductores bajo un campo magnético

Identifiers

Other
https://openalex.org/W2789948940
DOI
10.1088/1361-6455/aab1a0

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Argentina

References

  • https://openalex.org/W1649271673
  • https://openalex.org/W1971614498
  • https://openalex.org/W1978648295
  • https://openalex.org/W1983946190
  • https://openalex.org/W1984725495
  • https://openalex.org/W1998248236
  • https://openalex.org/W2011947096
  • https://openalex.org/W2012391832
  • https://openalex.org/W2013007175
  • https://openalex.org/W2019378617
  • https://openalex.org/W2023730654
  • https://openalex.org/W2027572134
  • https://openalex.org/W2048765755
  • https://openalex.org/W2050164140
  • https://openalex.org/W2062984386
  • https://openalex.org/W2064939908
  • https://openalex.org/W2068223888
  • https://openalex.org/W2075950706
  • https://openalex.org/W2076050580
  • https://openalex.org/W2078968666
  • https://openalex.org/W2091561140
  • https://openalex.org/W2092362889
  • https://openalex.org/W2122122905
  • https://openalex.org/W2122983440
  • https://openalex.org/W2123207140
  • https://openalex.org/W2141762731
  • https://openalex.org/W2147801180
  • https://openalex.org/W2150584647
  • https://openalex.org/W2162870748
  • https://openalex.org/W2163102067
  • https://openalex.org/W2168907290
  • https://openalex.org/W2330376151
  • https://openalex.org/W2614264617
  • https://openalex.org/W3009328987
  • https://openalex.org/W3099438833
  • https://openalex.org/W3102731240
  • https://openalex.org/W4300223101