We report highly tunable control of holes in Ge/Si core/shell nanowires. We demonstrate the ability to create single quantum dots of various sizes, with low hole occupation numbers and clearly observable excited states. For the smallest dot size, we observe indications of single-hole occupation. Moreover, we create double and triple tunnel-coupled quantum dot arrays. In the double quantum dot configuration, we observe Pauli spin blockade. These results open the way to perform hole spin qubit experiments in these devices.
References
1.
D.
Loss
and D. P.
DiVincenzo
, Phys. Rev. A
57
, 120
(1998
).2.
C.
Kloeffel
and D.
Loss
, Annu. Rev. Condens. Matter Phys.
4
, 51
–81
(2013
).3.
C.
Kloeffel
, M.
Trif
, and D.
Loss
, Phys. Rev. B
84
, 195314
(2011
).4.
C.
Kloeffel
, M. J.
Rancic
, and D.
Loss
, Phys. Rev. B
97
, 235422
(2018
).5.
F.
Maier
, C.
Kloeffel
, and D.
Loss
, Phys. Rev. B
87
, 161305
(2013
).6.
M.
Brauns
, J.
Ridderbos
, A.
Li
, E. P. A. M.
Bakkers
, and F. A.
Zwanenburg
, Phys. Rev. B
93
, 121408
(2016
).7.
C.
Kloeffel
, M.
Trif
, P.
Stano
, and D.
Loss
, Phys. Rev. B
88
, 241405(R)
(2013
).8.
M.
Brauns
, J.
Ridderbos
, A.
Li
, E. P. A. M.
Bakkers
, W. G.
van der Wiel
, and F. A.
Zwanenburg
, Appl. Phys. Lett.
109
, 143113
(2016
).9.
R.
Hanson
, L. P.
Kouwenhoven
, J. R.
Petta
, S.
Tarucha
, and L. M. K.
Vandersypen
, Rev. Mod. Phys.
79
, 1217
–1265
(2007
).10.
L. C.
Camenzind
, L.
Yu
, P.
Stano
, J.
Zimmermann
, A. C.
Gossard
, D.
Loss
, and D. M.
Zumbühl
, “Hyperfine-phonon spin relaxation in a single-electron GaAs quantum dot
,” Nat. Comm. (to be published), e-print arXiv:1711.01474.11.
N.
Samkharadze
, G.
Zheng
, N.
Kalhor
, D.
Brousse
, A.
Sammak
, U. C.
Mendes
, A.
Blais
, G.
Scappucci
, and L. M. K.
Vandersypen
, Science
359
, 1123
–1127
(2018
).12.
X.
Mi
, M.
Benito
, S.
Putz
, D. M.
Zajac
, J. M.
Taylor
, G.
Burkard
, and J. R.
Petta
, Nature
555
, 599
–603
(2018
).13.
A. J.
Landig
, J. V.
Koski
, P.
Scarlino
, U. C.
Mendes
, A.
Blais
, C.
Reichl
, W.
Wegscheider
, A.
Wallraff
, K.
Ensslin
, and T.
Ihn
, “Coherent spin-qubit photon coupling,” Nature
(to be published), e-print arXiv:1711.01932.14.
J. M.
Taylor
, H.-A.
Engel
, W.
Dür
, A.
Yacoby
, C. M.
Marcus
, P.
Zoller
, and M. D.
Lukin
, Nat. Phys.
1
, 177
–183
(2005
).15.
J. M.
Taylor
, V.
Srinivasa
, and J.
Medford
, Phys. Rev. Lett.
111
, 050502
(2013
).16.
D. P.
DiVincenzo
, D.
Bacon
, J.
Kempe
, G.
Burkard
, and K. B.
Whaley
, Nature
408
, 339
–342
(2000
).17.
J.
Medford
, J.
Beil
, J. M.
Taylor
, S. D.
Bartlett
, A. C.
Doherty
, E. I.
Rashba
, D. P.
DiVincenzo
, H.
Lu
, A. C.
Gossard
, and C. M.
Marcus
, Nat. Nanotechnol.
8
, 654
–659
(2013
).18.
K.
Ono
, D. G.
Austing
, Y.
Tokura
, and S.
Tarucha
, Science
297
, 1313
–1317
(2002
).19.
S.
Conesa-Boj
, A.
Li
, S.
Koeling
, M.
Brauns
, J.
Ridderbos
, T. T.
Nguyen
, M. A.
Verheijen
, P. M.
Koenraad
, F. A.
Zwanenburg
, and E. P. A. M.
Bakkers
, Nano Lett.
17
, 2259
–2264
(2017
).20.
W.
Lu
, J.
Xiang
, B. P.
Timko
, Y.
Wu
, and C. M.
Lieber
, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A.
102
, 10046
–10051
(2005
).21.
L. P.
Kouwenhoven
, D. G.
Austing
, and S.
Tarucha
, Rep. Prog. Phys.
64
, 701
–736
(2001
).22.
S.
Roddaro
, A.
Fuhrer
, P.
Brusheim
, C.
Fasth
, H. Q.
Xu
, L.
Samuelson
, J.
Xiang
, and C. M.
Lieber
, Phys. Rev. Lett.
101
, 186802
(2008
).23.
M.
Möttönen
, K. Y.
Tan
, K. W.
Chan
, F. A.
Zwanenburg
, W. H.
Lim
, C. C.
Escott
, J.-M.
Pirkkalainen
, A.
Morello
, C.
Yang
, J. A.
van Donkelaar
, A. D. C.
Alves
, D. N.
Jamieson
, L. C. L.
Hollenberg
, and A. S.
Dzurak
, Phys. Rev. B
81
, 161304
(2010
).24.
M. T.
Björk
, C.
Thelander
, A. E.
Hansen
, L. E.
Jensen
, M. W.
Larsson
, L. R.
Wallenberg
, and L.
Samuelson
, Nano Lett.
4
, 1621
–1625
(2004
).25.
C. C.
Escott
, F. A.
Zwanenburg
, and A.
Morello
, Nanotechnology
21
, 274018
(2010
).26.
Y.
Hu
, H. O. H.
Churchill
, D. J.
Reilly
, J.
Xiang
, C. M.
Lieber
, and C. M.
Marcus
, Nat. Nanotechnol.
2
, 622
–625
(2007
).27.
W. G.
van der Wiel
, S.
De Franceschi
, J. M.
Elzerman
, T.
Fujisawa
, S.
Tarucha
, and L. P.
Kouwenhoven
, Rev. Mod. Phys.
75
, 1
–22
(2002
).28.
M.
Brauns
, J.
Ridderbos
, A.
Li
, E. P. A. M.
Bakkers
, W. G.
van der Wiel
, and F. A.
Zwanenburg
, Phys. Rev. B
94
, 041411(R)
(2016
).29.
A.
Zarassi
, Z.
Su
, J.
Danon
, J.
Schwenderling
, M.
Hocevar
, B. M.
Nguyen
, J.
Yoo
, S. A.
Dayeh
, and S. M.
Frolov
, Phys. Rev. B
95
, 155416
(2017
).30.
D. E. F.
Biesinger
, C. P.
Scheller
, B.
Braunecker
, J.
Zimmerman
, A. C.
Gossard
, and D. M.
Zumbühl
, Phys. Rev. Lett.
115
, 106804
(2015
).31.
R.
Li
, F. E.
Hudson
, A. S.
Dzurak
, and A. R.
Hamilton
, Nano Lett.
15
, 7314
–7318
(2015
).32.
D.
Schröer
, A. D.
Greentree
, L.
Gaudreau
, K.
Eberl
, L. C. L.
Hollenberg
, J. P.
Kotthaus
, and S.
Ludwig
, Phys. Rev. B
76
, 075306
(2007
).33.
G.
Granger
, L.
Gaudreau
, A.
Kam
, M.
Pioro-Ladrière
, S. A.
Studenikin
, Z. R.
Wasilewski
, P.
Zawadzki
, and A. S.
Sachrajda
, Phys. Rev. B
82
, 075304
(2010
).© 2018 Author(s).
2018
Author(s)
You do not currently have access to this content.
