固体におけるab initio超高速スピン動力学【JST・京大機械翻訳】

Xu Junqing; Habib Adela; Sundararaman Ravishankar; Ping Yuan

プレプリント

J-GLOBAL ID：202202212534966255 整理番号：21P0068622

固体におけるab initio超高速スピン動力学【JST・京大機械翻訳】

Ab initio Ultrafast Spin Dynamics in Solids

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発行年： 2020年12月15日プレプリントサーバーでの情報更新日： 2021年09月30日
JST資料番号： O7000B 資料種別：プレプリント
記事区分：プレプリント発行国：アメリカ合衆国 (USA) 言語：英語 (EN)

※このプレプリント論文は学術誌に掲載済みです。なお、学術誌掲載の際には一部内容が変更されている可能性があります。

スピン緩和とデコヒーレンスはスピントロニクスとスピンベースの量子情報科学の心臓にある。現在,必要な散乱経路を含む一般的固体のスピン緩和を正確に予測し,nsからmsシミュレーションまでの時間にできる理論的アプローチが緊急に必要である。一般的固体系に対する超高速スピン動力学をシミュレートするために,Lindblad動力学に基づく第一原理実時間密度行列法を示した。電子-フォノン,電子-不純物および電子-電子散乱を含むポンプ,プローブおよび散乱過程の完全な第一原理記述を通して,著者らの方法は,任意の温度およびドーピングレベルにおいて,ns上の結合スピンおよび電子動力学に対する超高速ポンプ-プローブ測定を直接シミュレートすることができた。最初に,この方法をプロトタイプシステムGaAsに適用し,実験との優れた一致を得た。異なる散乱機構とフォノンモードの相対的寄与がスピンとキャリア緩和過程間でかなり異なることを見出した。モデルハミルトニアンに基づく以前の研究とは対照的に,電子-電子散乱は室温で無視できるが,n型GaAsのスピン緩和では低温で支配的になることを指摘した。さらに,現実的な欠陥を有する新しいスピン-谷トロニクス材料-単層および二層WSe_2における超高速動力学を調べた。スピン緩和は欠陥周辺の局所対称性と化学結合に非常に敏感であることを見出した。本研究は,スピントロニクスと量子情報技術に理想的な新しい材料を設計するための前例のないポテンシャルを持つ固体におけるスピン動力学のための予測計算プラットフォームを提供した。【JST・京大機械翻訳】

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