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Effect of electron-electron interaction on the phonon-mediated spin relaxation in quantum dots

机译：电子相互作用对量子点中声子介导的自旋弛豫的影响

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We estimate the spin relaxation rate due to spin-orbit coupling and acoustic phonon scattering in weakly confined quantum dots with up to five interacting electrons. The full configuration interaction approach is used to account for the interelectron repulsion, and Rashba and Dresselhaus spin-orbit couplings are exactly diago-nalized. We show that electron-electron interaction strongly affects spin-orbit admixture in the sample. Consequently, relaxation rates strongly depend on the number of carriers confined in the dot. We identify the mechanisms which may lead to improved spin stability in few electron ( > 2) quantum dots as compared to the usual one and two electron devices. Finally, we discuss recent experiments on triplet-singlet transitions in GaAs dots subject to external magnetic fields. Our simulations are in good agreement with the experimental findings, and support the interpretation of the observed spin relaxation as being due to spin-orbit coupling assisted by acoustic phonon emission.
机译：我们估计由于自旋轨道耦合和声子声子散射而产生的自旋弛豫速率，其中弱约束量子点具有多达五个相互作用的电子。完整构型的相互作用方法用于解释电子间的排斥，并且Rashba和Dresselhaus自旋轨道耦合被精确诊断。我们表明，电子-电子相互作用强烈影响样品中的自旋-轨道混合。因此，弛豫率在很大程度上取决于限制在点中的载流子的数量。我们确定了与通常的一个和两个电子器件相比，可以在很少的电子（> 2）量子点中提高自旋稳定性的机制。最后，我们讨论了受外部磁场影响的GaAs点中三重态-单重跃迁的最新实验。我们的模拟与实验结果非常吻合，并支持解释观测到的自旋弛豫，这是由于声子声子发射辅助的自旋轨道耦合。

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