Electric-dipole spin resonance in graphene quantum dots

• Antragsteller: Professor Dr. Christoph Stampfer
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 360826113

Das wichtigste Ziel dieses Projekts ist die Untersuchung von Spin-Zuständen und deren Spin-Dekohärenzzeiten in Graphen-Quantenpunkten. Ein Schwerpunkt wird darin liegen, die sogenannte elektrische Dipol-Spin-Resonanz (EDSR) in Graphen-Quantenpunkten zu testen, um die limitierenden Faktoren für die Spinlebensdauern in diesen auf Kohlenstoffbasierten Bauelementen zu erforschen. Insbesondere sind Graphen Quantenpunkte aussichtsreiche Kandidaten für Festkörper-Quantenbits, da aufgrund ihrer schwachen Spin-Bahn- und Hyperfein-Wechselwirkung lange Spin-Dekohärenzzeiten vorhergesagt werden. Durch Ätzverfahren hergestellte Graphen-Quantenpunkte wurden bisher schon intensiv bezüglich ihrer Anregungsspektren, Spin-Füllfaktoren und Elektron-Loch-Übergange untersucht. Ihre Spin-Relaxations-Dynamik bleibt allerdings weitestgehend unerforscht. Dies liegt hauptsächlich an technischen Herausforderungen in der Probenherstellung, vor allem was die Kontrolle der räumlichen Begrenzung der Ladungsträger und die Kontrollierbarkeit der Tunnelbarrieren angeht, die beide für die experimentelle Untersuchung der Dekohärenzzeiten von entscheidender Bedeutung sind. Durch das gepulste Schalten eines Gatters haben wir vor kurzem in weiterentwickelten Graphen-Quantenpunkten eine untere Grenze für die Ladungsträgerstreuzeit abschätzen können. Um darauf aufbauend Messungen von Spin-Relaxationszeiten zu ermöglichen, schlagen wir die Untersuchung des EDSR-Effekts in unseren Proben vor, mit dem ultimativen Ziel, individuelle Spin-Zustände kontrollieren zu können. In früheren Arbeiten wurde gezeigt, dass die EDSR-Technik auch ohne Pauli-Spin-Blockade funktioniert, die bislang in Graphen-Quantenpunkten noch nicht beobachtet wurde.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen