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Optical probing of the spin state of a single magnetic atom in a quantum dot

机译：量子点中单个磁性原子的自旋态的光学探测

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The magnetic state of a single magnetic ion (Mn2+) embedded in an individual quantum dot is optically probed using microspectroscopy. The fine structure of a confined exciton in the exchange field of a single Mn2+ ion (S = 5/2) is analyzed in detail. The exciton-Mn2+ exchange interaction shifts the energy of the exciton depending on the Mn2+ spin component and six emission lines are observed at zero magnetic field. The QD exciton emission is then a direct probe of the Mn spin state. The limiting factors of such detection are then presented: they are mainly due to the influence of geometrical effects such as the anisotropic strain distribution into the QD and its shape anisotropy. In the last part, we show how we can manipulate and understand quantitatively the interaction between the single Mn spin and a confined carrier by controlling the charge state of a quantum dot (0. +/- 1 electron) with an electrostatic (and optical) gate. This opens the way to ail electrical or optical control of the magnetic properties of a single atom. To cite this article: L. Besombes et al., C. R. Physique 9 (2008). (C) 2008 Published by Elsevier Masson SAS on behalf of Academie des sciences.
机译：嵌入单个量子点的单个磁性离子（Mn2 +）的磁态使用显微光谱进行光学探测。详细分析了单个Mn2 +离子（S = 5/2）的交换场中受限激子的精细结构。激子与Mn2 +的交换相互作用取决于Mn2 +自旋分量而移动激子的能量，并且在零磁场下观察到6条发射线。然后，QD激子发射是Mn自旋态的直接探针。然后介绍了这种检测的限制因素：它们主要是由于几何效应的影响，例如QD中的各向异性应变分布及其形状各向异性。在最后一部分中，我们展示了如何通过用静电（和光学）控制量子点（0. +/- 1个电子）的电荷状态来定量地操纵和理解单个Mn自旋与受限载流子之间的相互作用。门。这开辟了对单个原子的磁性进行电气或光学控制的方法。引用本文：L. Besombes等人，C。R. Physique 9（2008）。 （C）2008年由Elsevier Masson SAS代表科学研究院出版。

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