Apparent fractional charge signatures in PbTe quantum dots due to capacitively coupled charge trap dynamics
DOI (Low Temperature Physics):
https://doi.org/10.1063/10.0044809Ключові слова:
quantum dots, fractional charge, charge traps, mesoscopic effectsАнотація
У роботі повідомляється про спостереження дробових зсувів на експериментальних діаграмах стабільності квантових точок у нанодротах PbTe. Хоча ця поведінка, на перший погляд, може свідчити про перенесення дробового заряду, подібно до того, що спостерігається в режимі дробового квантового ефекту Холла, квазіодновимірність системи та відсутність прикладеного магнітного поля вказують на те, що наявність дробових зарядів є вкрай малоймовірною. Натомість ми пояснюємо ці ефекти наявністю однієї або кількох паразитних квантових точок, або пасток заряду, ємнісно зв’язаних з основною точкою. Наші результати ілюструють, як ознаки перенесення дробового заряду можуть бути відтворені внаслідок тривіальних мезоскопічних кулонівських ефектів.
Посилання
1. P. Dutta and P. M. Horn, Rev. Mod. Phys. 53, 497 (1981). https://doi.org/10.1103/RevModPhys.53.497
2. E. Paladino, Y. M. Galperin, G. Falci, and B. L. Altshuler, Rev. Mod. Phys. 86, 361 (2014). https://doi.org/10.1103/RevModPhys.86.361
3. M. Pioro-Ladrière, J. H. Davies, A. R. Long, A. S. Sachrajda, L. Gaudreau, P. Zawadzki, J. Lapointe, J. Gupta, Z. Wasilewski, and S. Studenikin, Phys. Rev. B 72, 115331 (2005). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.72.115331
4. D. J. Van Harlingen, T. L. Robertson, B. L. T. Plourde, P. A. Reichardt, T. A. Crane, and J. Clarke, Phys. Rev. B 70, 064517 (2004). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.70.064517
5. P. V. Klimov, J. Kelly, Z. Chen et al, Phys. Rev. Lett. 121, 090502 (2018). https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.121.090502
6. J. Lisenfeld, A. Bilmes, A. Megrant, R. Barends, J. Kelly, P. Klimov, G. Weiss, J. M. Martinis, and A. V. Ustinov, npj Quantum Inf. 5, 105 (2019). https://doi.org/10.1038/s41534-019-0224-1
7. J. Burnett, L. Faoro, I. Wisby, V. L. Gurtovoi, A. V. Chernykh, G. M. Mikhailov, V. A. Tulin, R. Shaikhaidarov, V. Antonov, and P. J. Meeson, A. Ya. Tzalenchuk, and T. Lindström, Nat. Commun. 5, 4119 (2014). https://doi.org/10.1038/ncomms5119
8. A. B. Zorin, F.-J. Ahlers, J. Niemeyer, T. Weimann, H. Wolf, V. A. Krupenin, and S. V. Lotkhov, Phys. Rev. B 53, 13682 (1996). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.53.13682
9. D. Culcer, X. Hu, and S. Das Sarma, Appl. Phys. Lett. 95, 073102 (2009). https://doi.org/10.1063/1.3194778
10. E. J. Connors, J. J. Nelson, H. Qiao, L. F. Edge, and J. M. Nichol, Phys. Rev. B 100, 165305 (2019). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.100.165305
11. T. M. Buehler, D. J. Reilly, R. P. Starrett, V. C. Chan, A. R. Hamilton, A. S. Dzurak, and R. G. Clark, J. Appl. Phys. 96, 6827 (2004). https://doi.org/10.1063/1.1813619
12. K. Hitachi, T. Ota, and K. Muraki, Appl. Phys. Lett. 102, 192104 (2013). https://doi.org/10.1063/1.4806984
13. G. Zimmerli, T. M. Eiles, and R. L. Kautz, and J. M. Martinis, Appl. Phys. Lett. 61, 237 (1992). https://doi.org/10.1063/1.108195
14. Y. Ji, Y. Chung, D. Sprinzak, M. Heiblum, D. Mahalu, and H. Shtrikman, Nature 422, 415 (2003). https://doi.org/10.1038/nature01503
15. H. Zhang, C.-X. Liu, S. Gazibegovic et al, Nature 591, E30 (2021). https://doi.org/10.1038/s41586-021-03373-x
16. M. A. Quantum, Nature 638, 651 (2025). https://doi.org/10.1038/s41586-024-08445-2
17. A. Stern, Ann. Phys. 323, 204 (2008). https://doi.org/10.1016/j.aop.2007.10.008
18. H. L. Stormer, D. C. Tsui, and A. C. Gossard, Rev. Mod. Phys. 71, S298 (1999). https://doi.org/10.1103/RevModPhys.71.S298
19. J. Nakamura, S. Fallahi, H. Sahasrabudhe, R. Rahman, S. Liang, G. C. Gardner, and M. J. Manfra, Nat. Phys. 16, 931 (2020). https://doi.org/10.1038/s41567-020-1019-1
20. T. Werkmeister, J. R. Ehrets, M. E. Wesson, D. H. Najafabadi, K. Watanabe, T. Taniguchi, B. I. Halperin, A. Yacoby, and P. Kim, Science 388, 730 (2025). https://doi.org/10.1126/science.adp5015
21. N. L. Samuelson, L. A. Cohen, W. Wang, S. Blanch, T. Taniguchi, K. Watanabe, M. P. Zaletel, and A. F. Young, Phys. Rev. X 16, 011062 (2026). https://doi.org/10.1103/fwjg-mx9h
22. S. G. Schellingerhout, E. J. de Jong, M. Gomanko et al, Mater. Quantum Technol. 2, 015001 (2022). https://doi.org/10.1088/2633-4356/ac4fba
23. M. Gomanko, E. J. de Jong, Y. Jiang et al, SciPost Phys. 13, 089 (2022). https://doi.org/10.21468/SciPostPhys.13.4.089
24. W. G. van der Wiel, S. De Franceschi, J. M. Elzerman, T. Fujisawa, S. Tarucha, and L. P. Kouwenhoven, Rev. Mod. Phys. 75, 1 (2002). https://doi.org/10.1103/RevModPhys.75.1
25. A. V. Danilov, D. S. Golubev, and S. E. Kubatkin, Phys. Rev. B 65, 125312 (2002). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.65.125312
26. C. Barthel, M. Kjaergaard, J. Medford, M. Stopa, C. M. Marcus, M. P. Hanson, and A. C. Gossard, Phys. Rev. B 81, 161308 (2010). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.81.161308
27. W. Yang, D. Perconte, C. Déprez, K. Watanabe, T. Taniguchi, S. Dumont, E. Wagner, F. Gay, I. Safi, H. Sellier, and B. Sacépé, Nat. Commun. 15, 10064 (2024). https://doi.org/10.1038/s41467-024-54211-3
