Electric field-induced valley degeneracy lifting in uniaxial strained graphene: evidence from magnetophonon resonance
预测了单轴应变石墨烯在电场和磁场交叉作用下的磁-声共振谱中的双峰结构。我们专注于$Γ$点光学声子模式耦合到间朗道能级跃迁$0 \leftrightarrows \pm 1$ MPR预计将在高磁场更明显。考虑到应变修正的电子谱对电子-声子耦合的影响，我们导出了纵（LO）和横（TO）光学声子模的频移和展宽。我们表明，MPR线获得的双共振结构起源于两重谷简并提升。后者是由于面内电场和应变诱导的狄拉克锥倾斜同时作用，导致两个狄拉克谷中朗道能级间距不同。讨论了无序度、应变、掺杂和电场幅值等参数对双共振结构的影响。
2015-03-24 cond-mat.mes-hall
Spin-orbit-assisted electron-phonon interaction and the magnetophonon resonance in semiconductor quantum wells
本文介绍了半导体量子阱中载流子的自旋轨道辅助的电子-声子耦合机制，并定性地预言了回旋共振（CR）声子与光学（LO和TO）声子之间的反交叉形式和形状。由于这种e-ph相互作用涉及电子自旋，因此预测的TO-CR反交叉依赖于填充因子，因此依赖于量子阱中2D电子气的极化。
2007-07-21 cond-mat.mes-hall
Theory of acoustic-phonon assisted magnetotransport in 2D electron systems at large filling factors
本文提出了弱垂直磁场中声子感生电阻振荡的微观理论。计算是基于二维电子与三维（体）声学声子的相互作用的考虑，并考虑到立方晶体中的声子谱的各向异性。计算了[001]生长GaAs量子阱的磁电阻。计算结果与已有的实验数据一致。除了数值结果外，还得到了磁电阻振荡部分的解析表达式。这些表达式在高阶磁声子共振区域是有效的，并描述了沿某些高对称方向极化的几组声子所确定的振荡磁阻。
2010-02-28 cond-mat.mes-hall
Magnetic Oscillation of Optical Phonon in ABA- and ABC-Stacked Trilayer Graphene
我们提出了一个比较测量的G峰振荡的声子频率，拉曼强度和线宽的光学E2g声子在机械剥离ABA和ABC堆叠的三层石墨烯（TLG）的磁拉曼散射。而在ABA堆叠的TLG中，我们观察到磁声子振荡与单双层手征带双峰一致，ABC堆叠的TLG的特征在高达9 T的磁场下是平坦的。这种抑制可以归因于带手征的增强，其使朗道能级的谱紧凑化并且修改磁声子共振性质。ABA和ABC堆叠TLG中电子激发与E2 g声子之间的耦合行为的显著不同反映了它们不同的电子能带结构和电子朗道能级跃迁，因此可以是确定堆叠顺序和探测堆叠顺序相关电子结构的另一种方式。此外，磁拉曼散射对几层石墨烯中特定堆叠顺序的敏感性突出了层间耦合在改变范德华层状材料中的光学响应特性中的重要作用。
2015-07-02 cond-mat.mes-hall physics.optics
Composite fermions in graphene fractional quantum Hall state at half filling: evidence for Dirac composite fermions
分数量子霍尔系统中的复合费米子被认为在半充满$ν=1/2$时形成弱相互作用粒子的费米海。最近，有人提出（D。T. Son，Phys.Rev.X5，031027（2015）），这些复合费米子是狄拉克粒子。在我们的工作中，我们实验证明，在单层石墨烯中发现的复合费米子是狄拉克粒子在半填充。我们的实验已经解决了在$ν=1/2$附近的高迁移率，悬浮的石墨烯Corbino盘中的H2O态。我们发现强烈的温度依赖性的电导率$σ$远离半填充，这是符合预期的电子-电子相互作用诱导的间隙在CH 3OH状态。然而，在半填充，电导率的温度依赖性$σ(T)$变得相当弱，正如预期的费米海的复合费米子，我们发现只有对数依赖$σ$上$T$。这种量子修正的符号与复合费米子的弱反定域相吻合，这揭示了石墨烯中复合费米子的相对论狄拉克性质。
2016-12-11 cond-mat.mes-hall
Unconventional Correlation between Quantum Hall Transport Quantization and Bulk State Filling in Gated Graphene Devices
我们报告同时传输和扫描微波阻抗显微镜检查之间的相关性运输量子化和填充的散装朗道水平在量子霍尔制度在门控石墨烯设备。令人惊讶的是，这些测量结果的比较表明，量子化的运输通常发生在低于散装朗道能级的完全填充，当散装仍然是导电的。这一结果指出了一个修正的理解运输量化时，载波积累门控。讨论了石墨烯中的量子霍尔效应对输运研究的影响以及其他二维电子系统中的相关拓扑态。
2016-10-28 cond-mat.mes-hall
Anomalously strong pinning of the filling factor nu=2 in epitaxial graphene
我们探讨了强大的量子化的霍尔电阻在外延生长的石墨烯上的Si-终止的SiC。该系统的独特之处在于，在衬底和石墨烯之间的电荷转移中量子相对于经典电容的主导地位使得朗道能级（特别是处于恰好零能量的朗道能级）在非常宽的磁场范围内保持完全填充。这种填充因子的钉扎的一个重要含义是，系统可以维持非常高的非耗散电流。这使得外延石墨烯非常适合量子电阻计量，并且我们在霍尔电阻量子化测量中实现了3/10^10的精度。
2011-05-17 cond-mat.mes-hall
Recent Experimental Progress of Fractional Quantum Hall Effect: 5/2 Filling State and Graphene
分数量子霍尔效应（Fractional Quantum Hall Effect，简称FQHE）是在33年前首次在实验中观察到的。电子间的库仑相互作用和关联导致准粒子带有分数元电荷。30年过去了，太阳能电池领域仍然活跃着新的发现和新的技术发展。填充因子5/2态是量子物理学中的一个重要研究方向，因为它具有不寻常的偶数分母和在拓扑量子计算中的应用。传统上，在高迁移率GaAs异质结构中观察到了异质结HE，但石墨烯等新材料也为异质结HE开辟了新的领域。本文综述了石墨烯中5/2态的量子阱和量子阱的最新研究进展。
2014-12-31 cond-mat.mes-hall
Many-body filling-factor dependent renormalization of Fermi velocity in graphene in strong magnetic field
我们提出了在强磁场中，由于库仑相互作用，考虑在重整化费米速度的多体修正的回旋跃迁能量的理论。一个特别强调的是最近的实验中，详细的依赖关系，这种速度上的朗道能级填充因子的个人过渡进行了测量。在静态无规相位近似下，考虑了多体交换、激子修正和相互作用屏蔽，成功地解释了实验数据的主要特征，特别是当朗道0能级部分填充时费米速度出现平台，当载流子密度较高时费米速度由于屏蔽的增强而迅速下降.我们还解释了在早期的无序石墨烯回旋共振实验中观察到的费米速度的非单调填充因子依赖性的特征，考虑到无序引起的朗道能级加宽。
2019-02-13 cond-mat.mes-hall
Switching spin filling sequence in a bilayer graphene quantum dot through trigonal warping
通过电门控操纵三角畸变效应，在双层石墨烯量子点中实现了可切换的电子壳层结构和自旋填充顺序，展示了电学控制自旋自由度的可能性。
2025-01-13 cond-mat.mes-hall
Observations of two-fold shell filling and Kondo effect in a graphene nano-ribbon quantum dot device
采用机械撕裂法制备了沿主轴方向取向的石墨烯纳米颗粒（GNR），并利用GNR制备了量子点器件。我们研究了GNR量子点器件在稀释制冷机温度下的输运性质。在库仑阻塞测量中观察到双重充电周期性，表明具有破谷简并的壳填充过程。在一个较小的库仑金刚石中，观察到近藤样共振，两个电导峰对称地从零偏压位移。近藤共振在零磁场下的分裂表明量子点的自旋极化，可能是由于锯齿形GNR的边缘态。
2009-10-30 cond-mat.mes-hall
Spin-flip excitations, spin waves, and magneto-excitons in graphene Landau levels at integer filling factors
我们研究了整数量子霍尔机制下石墨烯中的集体电子激发，主要集中在自旋反转激发，如自旋翻转和自旋波激发。我们表明，这些激发正确占在随时间变化的Hartree-Fock和强磁场近似，相反，自旋守恒（磁激子）模式，其中涉及一个强大的朗道级混合在非零波矢量。集体激发的观点，如科恩和拉莫尔的突出定理进行了讨论。虽然后者在石墨烯中仍然有效，并产生了对自旋相关模式的理解，但科恩定理不适用于石墨烯中的相对论电子。最后计算了弱磁场极限下化学势的交换修正。
2010-11-11 cond-mat.mes-hall
Damping of Landau levels in neutral graphene at low magnetic fields: A phonon Raman scattering study
在电中性和准中性石墨烯的朗道能级展宽机制进行了研究，通过微磁拉曼实验在三个不同的样品，即，天然单层石墨烯片和背栅单层设备，都沉积在Si/SiO2衬底，和多层外延石墨烯作为参考样品。通过对与光学活性朗道能级跃迁相关的磁声子共振穿过E_2g喇曼活性声子能量的定量分析，估算了带间朗道能级跃迁宽度。与多层石墨烯相反，单层石墨烯样品显示出对低场共振的强阻尼，这与随机应变场产生的朗道能级能量的额外加宽贡献一致。在我们的单层样品中，这种额外的贡献被适当地量化为伪磁场分布Δ B = 1.0-1.7 T。
2018-01-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Interplay of filling fraction and coherence in symmetry broken graphene p-n junction
量子霍尔（QH）边的相干性在演示电子干涉仪中起着决定性的作用，它有可能实现拓扑量子比特。石墨烯pn结（PNJ）具有自旋和谷极化的QH边，是研究电子干涉仪的一个很有前途的平台。然而，虽然一些实验已经尝试了这样的PNJ通过电导测量，边缘动态（相干或不相干）的QH边缘在PNJ，其中无论是自旋或谷对称性或两者都被打破，仍然未被探索。在这项工作中，我们已经进行了测量的电导连同散粒噪声，一个理想的工具来解开动力学，在低温（~ 10 mK）在双石墨门控六方氮化硼（hBN）封装的高迁移率石墨烯器件。电导数据表明，对称破缺的QH边在PNJ遵循自旋选择平衡。的散粒噪声的结果作为一个函数的p和n侧填充因子揭示了独特的依赖性的散射机制与填充因子。值得注意的是，随着PNJ处QH边缘数量的增加，发现散射从非相干到相干状态是完全可调的，从而对基于石墨烯的电子干涉仪产生了重要的见解。
2020-10-01 cond-mat.mes-hall
Shell Filling and Trigonal Warping in Graphene Quantum Dots
通过双层石墨烯中的少电子圆形量子点的输运测量显示了四组、八组和十二组的电导共振的聚束。这与双层石墨烯中的自旋和谷简并性以及三角形翘曲引起的额外三重“minivalley简并性”一致。对于小的电子数，意味着一个小的点的大小和一个小的位移场，一个二维的s-然后一个p-壳层依次填充有四个和八个电子，分别。当电子数大于12时，随着量子点尺寸和位移场的增大，单粒子基态演化为三重简并小谷基态。在我们的测量中观察到这些制度之间的过渡，可以通过能带结构计算来描述。在磁场中的测量证实了Hund关于量子点能级自旋填充的第二规则，强调了交换相互作用效应的重要性。
2021-04-12 cond-mat.mes-hall
Spin Transitions in Graphene Butterflies at an Integer Filling Factor
最近关于分形狄拉克系统中电子-电子相互作用作用的实验揭示了许多有趣的效应，特别是石墨烯中蝴蝶间隙的磁场依赖性的独特性质。在整数量子霍尔效应中观察到的新的间隙结构是非常有趣的[Nat. Phys. 10，525（2014）]，其中在一个可磁化通量值处观察到铁磁态的抑制，而在另一个可磁化通量值处观察到重入铁磁态。我们目前的工作，包括电子-电子相互作用和周期性电位之间的相互作用，解释了潜在的物理过程，可以导致这样一个独特的行为的蝴蝶间隙在该系统中的自旋翻转跃迁涉及在基态。
2014-12-08 cond-mat.mes-hall
Impact of competing energy scales on the shell-filling sequence in elliptic bilayer graphene quantum dots
本研究通过磁输运光谱和数值计算，揭示短程电子-电子相互作用与谷g因子共同决定椭圆双层石墨烯量子点的四重壳填充序列，为相关器件设计提供关键见解。
2023-08-25 cond-mat.mes-hall
Correlated Charge Density Wave Insulators in Chirally Twisted Triple Bilayer Graphene
本研究在手性扭转三层石墨烯中发现半整数和四分之一整数莫尔填充下的关联电荷密度波绝缘体，揭示长程相互作用与对称性破缺机制，为莫尔电子学提供新途径。
2024-05-22 cond-mat.mes-hall
Stoner ferromagnetism in low-angle twisted bilayer graphene at three-quarters filling
本文通过紧束缚模型与Hubbard平均场结合实空间递推方法，研究了小角度扭曲双层石墨烯在3/4填充下的磁性，发现Stoner机制在AA堆叠区诱导出与实验一致的铁磁极化。
2025-01-16 cond-mat.mes-hall
Magnetic injection photocurrents in valley polarized states of twisted bilayer graphene
Donostia International Physics Center（圣塞巴斯蒂安国际物理中心）；Department of Physics, Columbia University（哥伦比亚大学物理系）；IKERBASQUE, Basque Foundation for Science（伊卡巴斯基克，巴斯克科学基金会）
本研究通过谷极化打破时间反演对称性，揭示了双层石墨烯中磁注入光电流的产生机制，用于区分不同自旋-谷极化场景。
2025-11-26 cond-mat.mes-hall
Fractional correlated insulating states at $n \pm 1/3$ filled magic angle twisted bilayer graphene
尽管在整数填充的魔角扭曲双层石墨烯物理方面已经取得了很大的进展，但很少有人关注分数填充。在这里，我们表明，三峰结构的Wannier轨道，由对称性和拓扑结构的平带，有利于出现一个新的状态在相称的分数填充的$ν= n \pm 1/3$。我们称这种状态为“分数相关绝缘体”。特别是对于填充$\pm 1/3$电子每莫尔晶胞，我们表明，短程相互作用本身意味着一个近似广泛的熵，由于“呼吸”自由度的不规则蜂窝晶格出现通过缺陷线。领先的更远距离相互作用提升了这种简并性，并选择了一种新的铁磁基态，打破了AB/BA亚晶格对称性。提出的分数相关绝缘态可能是arXiv：2004.04148中观察到的$ν= 2-1/3$填充时超导性抑制的基础。对分数相关绝缘态的进一步研究将为MATBG中相关效应的新机制打开大门。
2021-05-27 cond-mat.mes-hall
Spin Configurations and Activation Gaps of the Quantum Hall States in Graphene
我们报告我们的准确评估的自旋极化的基态和粒子-空穴间隙部分填充的最低朗道水平，在最近的实验中观察到的石墨烯受到超高磁场。我们发现，电子间的相互作用是重要的，在这些填充因子，其特征在于在无限大的波矢的非简并基态和大的粒子-空穴间隙。第二朗道能级的量子霍尔态的能隙最大。然而，在第二朗道能级的某些填充因子的实验中，量子霍尔平台的微弱外观表明，在这些填充因子下，系统在有限波矢量下具有软模式，这可能是由于无序的存在。
2007-03-21 cond-mat.mes-hall
Composite Dirac fermions in graphene
将复合费米子的概念推广到石墨烯中的“伪相对论”量子霍尔现象，我们讨论了填充因子为-3/2，-1/2，1/2，3/2的可压缩态的可能出现。这种分析进一步扩展到附近的不可压缩态，被视为复合狄拉克费米子的量子量子霍尔效应，以及那些可能发生在填充因子-1，0，1作为结果的（伪）自旋单态配对之间。
2006-11-03 cond-mat.mes-hall
Spin States in Graphene Quantum Dots
我们研究了通过小（d = 70 nm）石墨烯量子点的基态和激发态输运。通过测量作为磁场的函数的基态能量来检测轨道状态的连续自旋填充。在量子点面内有磁场的情况下，测量了自旋态的Zemann分裂。结果是兼容的g因子为2，我们检测到一系列的状态，这是合理的交换相互作用的强度预期石墨烯的自旋填充序列。
2010-02-19 cond-mat.mes-hall
Magnetoplasmons excitations in graphene for filling factors $ν\leq 6$
在Hartree-Fock近似的框架下，推导了石墨烯中磁等离子体激元在填充因子为$ν\leq 6$的所有类型跃迁下的色散。计算了磁等离子体激元曲线的光学电导率分量。结果表明，电子-电子相互作用导致石墨烯的表观费米速度的一个强的重新归一化，这是不同类型的跃迁不同。
2007-10-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Observation of chiral quantum-Hall edge states in graphene
在这项研究中，我们确定了手性方向的量子霍尔（QH）边缘状态的石墨烯，通过采用简单的两端电导测量，同时接地不同的边缘位置的样品。填充因子越小的边缘态与电接触的相互作用越强。这种简单的方法可以方便地用于研究石墨烯中填充因子为零的QH边缘态的手征性，这对于理解强磁场（$\gtrsim$ 25 T）下的对称性破缺序列具有重要意义。
2009-05-06 cond-mat.mes-hall
Anomalous Exciton-Condensation in Graphene Bilayers
在普通的半导体双层膜中，激子凝聚出现在总朗道能级填充因子$ν_{T}=1$处。我们预测，类似的状态将发生在Bernal堆叠的石墨烯双层在许多非零整数填充因子。对于$ν_{T} = -3,1$，我们发现当层密度不平衡时，激子凝聚体的超流密度为零，并出现有限温度涨落引起的一级各向同性-近晶相变.双层石墨烯激子凝聚体的这些反常性质是由于具有$n=0$和$n=1$轨道特征的Landau能级的简并。
2009-09-08 cond-mat.mes-hall
Orbital order in bilayer graphene at filling factor $ν=-1 $
在具有Bernal堆叠的石墨烯双层中，$n=0$和$n=1$轨道朗道能级都具有零动能。因此，N=0朗道能级中的电子态除了其引导中心标记之外还具有三个量子数：其自旋，其谷指数$K$或$K^{\prime}$，和轨道量子数$n=0,1.$。双层中的二维电子气（2DEG）支持各种各样的断裂-其中赝自旋以依赖于填充因子$ν$和电势差两者的方式使这三个量子数有序化的对称状态在层之间。在本文中，我们研究了$ν=-1$在强到足以冻结电子自旋的外场中的情况。我们发现，层之间的电势差驱动一系列的过渡，从层间相干态（ICS）在小的电位，并导致轨道相干态（OCS），在一个单一的层极化。轨道赝自旋携带电偶极子，其方向在OCS中是有序的，并且具有Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用，可以导致螺旋不稳定性。我们发现，ICSs，OCSs，以及在中间电位发生的混合态的微波吸收光谱是截然不同的。
2010-03-29 cond-mat.mes-hall
Coupled charge and valley excitations in graphene quantum Hall ferromagnets
石墨烯是一种二维碳材料，具有蜂窝晶格和Dirac型低能谱。在强磁场中，库仑作用对无序展宽起主导作用，量子霍尔铁磁态在整数填充下实现。将量子霍尔铁磁性推广到分数填充的无质量狄拉克费米子的情形，研究了与谷自由度耦合的基本电荷激发（所谓的谷skyrmions）.利用密度矩阵重整化群（DMRG）方法，计算了激发能隙，并外推到热力学极限。这些结果提供了石墨烯中skyrmion激发的数值证据和判据。
2008-07-09 cond-mat.mes-hall
Collective Modes and Skyrmion Excitations in Graphene SU(4) Quantum Hall Ferromagnets
石墨烯表现出量子霍尔铁磁性，其中涉及自旋和谷自由度的近似SU（4）对称性自发破缺。我们构造了一组破坏SU（4）自旋/谷对称性的整数和分数量子霍尔态，并研究了它们的中性和带电激发.这些铁磁体的一些性质可以在SU（4）对称极限下进行分析，包括整数填充时的完整集体模谱。通过构造明确的波函数，我们表明，最低能量的skyrmion态携带电荷$\pm 1$ { \em任何}整数填充，和skyrmion是最低能量带电激发石墨烯朗道能级指数$|n| \le 3$。我们还表明，在完全SU（4）对称性的存在下，发生在整数填充因子附近的skyrmion晶格态支持四个无隙集体模分支。与以前研究的更熟悉的SU（2）量子霍尔铁磁体进行了比较。
2006-08-27 cond-mat.mes-hall
Lifting of the Landau level degeneracy in graphene devices in a tilted magnetic field
我们报告了石墨烯器件在高达30 T的磁场中的输运和电容测量。在这两种技术中，我们观察到的朗道能级的完全分裂，我们采用倾斜场实验来解决所观察到的对称性破缺状态的起源。在最低能级，自旋简并被删除填充因子$ν=\pm1$，我们观察到一个增强的能隙。在较高的水平，谷简并被删除在奇数填充因子，而自旋极化态形成在偶数$ν$。虽然奇数填充因子在较高的水平点的分裂的自发起源的观察，我们发现，在$ν= -4,-8$，和$-12$的间隙的主要贡献是由于塞曼能量。
2015-11-26 cond-mat.mes-hall
Non-equilibrium breakdown of quantum Hall state in graphene
在这份报告中，我们通过注入高电流密度（$\sim$ 1 A/m），实验探测单层石墨烯中量子霍尔态的非平衡击穿。在整数填充因子附近测得的无耗散输运的临界电流显示填充因子的依赖性。的击穿可以理解的朗道能级（LL）之间的散射，从不同的LL的波函数的混合。为了进一步研究横向电场的影响，我们测量了不同偏置电流下$ν=2$到$ν=6$平台跃迁之间的横向电阻，并观察到一个不变点。
2009-08-01 cond-mat.mes-hall
Broken symmetries and Kohn's theorem in graphene cyclotron resonance
通过红外透射磁谱研究了固定磁场下六方氮化硼包覆石墨烯中朗道能级跃迁的磁等离子体激元谱与填充因子的关系。由于最低朗道能级占有率从半填充增加，观察到多个回旋共振峰的非单调进展，一个单峰演变成四个峰，并返回到两个，所有的线宽为0.5毫电子伏。这提供了一个新的窗口，在量子霍尔制度的电子相互作用与打破自旋和谷对称性的相互作用。峰值能量的分析表明，在费米能以下的自旋能隙的间接增强，半填充时的狄拉克质量比最低朗道能级完全充满时大近50%，以及小但明显的粒子-空穴不对称性。我们认为氮化硼在石墨烯回旋共振中能够观察到相互作用增强的对称性破缺中起着关键作用。
2020-08-04 cond-mat.mes-hall
The Nature of Quantum Hall States near the Charge Neutral Dirac Point in Graphene
研究了高迁移率石墨烯样品在强磁场中电荷中性狄拉克点附近的量子霍尔态。我们发现，在填充因子$ν=\pm1$的QH状态只依赖于相对于石墨烯平面的场的垂直分量，表明它们是不自旋相关的。在填充因子$ν=1$处的激活能隙的非线性磁场依赖性表明多体起源。因此，我们提出的$ν=0$和$\pm1$状态产生的自旋和子晶格简并的$n=0$ LL，分别提升。
2007-07-24 cond-mat.mes-hall
Equilibration of Quantum hall edges in symmetry broken bilayer graphene
研究了高质量双栅双层石墨烯器件中，当零能朗道能级的简并完全解除时，量子霍尔边在单极和双极区的平衡.我们发现，在单极制度时，在顶栅区的填充因子高于背栅填充因子，平衡是部分基于它们的自旋极化。然而，在双极区观察到边缘态的完全混合，而不考虑它们的自旋配置，这是由于在我们的薄hBN（~ 15 nm）封装器件中的尖锐PN结处的朗道能级崩塌，与现有理论一致。
2018-07-19 cond-mat.mes-hall
Edge magnetoplasmons in graphene: Effects of gate screening and dissipation
研究了不同朗道能级填充因子下量子化磁场中石墨烯边缘的磁等离子体激元。为了找到模式频率，在自洽玻恩近似下计算了无序石墨烯在磁场中的光学电导张量，并采用Wiener-Hopf方法求解了非局域电磁问题.在考虑金属栅屏蔽和石墨烯中能量耗散的情况下，对磁等离子体的色散关系、速度和衰减长度进行了数值和解析研究.当费米能级位于朗道能级中心附近时，磁等离激元速度随填充因子的变化而减小，并随填充因子的变化而振荡，这与最近的实验结果一致.
2019-09-05 cond-mat.mes-hall
Landau Levels of Bilayer Graphene in a WSe$_2$/Bilayer Graphene van der Waals Heterostructure
在两种不同的范德华材料之间形成的异质结构使每个组分中不存在的相互作用和功能成为可能。在这项工作中，我们表明，附近的一个原子薄的WSe $_2$片显着影响的能量的双分子层石墨烯的低朗道能级的破坏，可能是由于筛选。我们提出了一个系统的研究磁场和电位移场的朗道能级间隙的填充因子$ν$ = 1，2，3，并比较BN封装的原始双层石墨烯。在WSe $_2$ /双层石墨烯异质结构中，N = 0和1轨道波函数之间的交换主导的能量分裂显著增强，这导致在填充因子$ν$ = 0处的修改的相图和在$ν$ = 1和3处的更大的能隙。另一方面，在$ν$ = 2处的交换增强的自旋能隙减小了大约两倍。我们的研究结果表明，一种可能的方式来工程量子霍尔现象通过范德华异质结构。
2019-11-04 cond-mat.mes-hall
Correlated insulators and charge density wave states in chirally twisted triple bilayer graphene
针对手性扭曲三层双层石墨烯中实验观测到的关联绝缘体态，研究其两种不等价堆叠序的平带特性，通过Hartree-Fock近似得到位移场调控的丰富相图，解释了实验中电荷密度波态的强关联起源。
2024-05-21 cond-mat.mes-hall
Zeeman coupling and screening corrections to skyrmion excitations in graphene
在石墨烯中的四重简并朗道能级|n| \geq 1的半填充处，基态是自旋极化量子霍尔态，其支持|n| = 1，2，3的自旋skyrmion激发。在Hartree-Fock近似下，我们计算了这些朗道能级的自旋Skyrmion-antiskyrmion激发的激发能随塞曼耦合强度的变化.我们发现，在朗道能级|n| = 1，2，3的有限塞曼耦合范围内，对于裸库仑相互作用和屏蔽库仑相互作用，自旋skyrmion-反skyrmion激发能都低于自旋1/2电子-空穴对的激发能.该范围随着朗道能级指数的增加而迅速减小，并且当|n| =3时非常小。对于谷skyrmion应存在于1/4和3/4填充的朗道能级|n| = 1，2，3，我们表明，屏蔽修正是更重要的，在后一种情况下。由此可见，一个未束缚的谷型斯基尔米恩-反斯基尔米恩激发在3/4填充时的能量比在1/4填充时的能量低。我们比较我们的结果与最近的实验自旋和谷skyrmion在石墨烯激发。
2013-07-28 cond-mat.mes-hall
Integer Quantum Hall Effect in Trilayer Graphene
量子量子霍尔效应（IQHE）是二维电子系统在垂直磁场作用下的一种特殊现象。到目前为止，已经在半导体异质结构和单层和双层石墨烯中观察到IQHE。在这里，我们报告了一个新系统中的IQHE：三层石墨烯。实验数据进行了比较与自洽Hartree计算的朗道水平的门控三层。霍尔电阻率中的平台结构决定了堆叠顺序（ABA对ABC）。我们发现ABC三层石墨烯中的IQHE与单层中的IQHE相似，除了在填充因子v=2时没有平台。在非常低的填充因子下，由于无序引起的混合电子和空穴载流子的存在，霍尔电阻消失。
2011-04-06 cond-mat.mes-hall
Selective equilibration of spin and valley polarized quantum Hall edge states in graphene
我们报告的双栅极，单层石墨烯器件的量子霍尔制度的运输测量，允许独立控制相邻区域的填充因子。器件质量的进步使我们能够研究边缘状态之间的散射时，四倍的朗道能级的简并被解除电子相关性，导致边缘状态的自旋和/或谷极化。在这个新的制度中，我们观察到一个戏剧性的偏离更无序的设备中看到的平衡：边缘状态与相反的自旋传播没有混合。因此，从输运推断的平衡程度可以揭示在每个填充因子下的基态的自旋极化。特别是，第一朗道水平被证明是自旋极化在半填充，提供了一个独立的确认的结论参考。[1]的文件。在双极制度的电导强烈抑制，表明共同传播的边缘状态，即使具有相同的自旋，不沿PN接口平衡。我们将这种行为归因于在PN界面处形成绝缘nu=0条带。
2014-03-10 cond-mat.mes-hall
Ising quantum Hall ferromagnetism in Landau levels $\left\vert N\right\vert \geq 1$ of bilayer graphene
垂直于Bernal堆叠的双层石墨烯中的手性二维电子气（C2 DEG）I施加的磁场将动能量化为离散的朗道能级$N=0,\pm 1,\pm 2,...$。当朗道能级$N=0$是八倍简并时，当计算自旋和谷自由度时，较高的朗道能级（$ \left\vert N\right\vert \geq 1$）是四倍简并。在这项工作中，Hartree-Fock近似被用来研究在整数填充$ \widetilde{ν}=1,2,3$这些更高的朗道水平的C2 DEG的相图。在这些填充因子下，C2 DEG是谷或自旋伊辛量子霍尔铁磁体。在奇数填充时，C2 DEG是自旋极化的，并且其所有电子都在一个谷或另一个谷中。与朗道能级$N=0.$中的大多数基态相比，没有谷间相干性。在均匀填充时，$\widetilde{ν}=2,$ C2 DEG或者是完全自旋极化的，电子占据两个谷，或者是自旋非极化的，电子占据两个谷中的一个。一个有限的电场（或偏置）垂直于C2 DEG的平面，诱导这些不同的基态之间的一系列一阶相变。输运能隙或其斜率在发生转变的偏压处是不连续的。这种不连续性可能导致在该偏压下C2 DEG的输运性质的变化。
2014-06-18 cond-mat.mes-hall
Potential-tuned magnetic switches and half-metallicity transition in zigzag graphene nanoribbons
Nanjing University（南京大学）；Zhejiang Normal University（浙江师范大学）
结合第一性原理与紧束缚模型，预测在锯齿型石墨烯纳米带中通过施加电势降可诱导稳定的铁磁畴，实现磁开关效应与同磁相内的半金属特性转变，为操控自旋自由度提供了新途径。
2023-05-17 cond-mat.mes-hall
Bilayer graphene as an helical quantum Hall ferromagnet
Bernal堆叠中的双层石墨烯中的二维电子气支持整数填充因子$ν\in [-3,4].$下朗道能级N=0中的各种均匀对称性破缺基态。当在填充因子$ν=-1,3$下的层之间施加电势差（或偏压）时，基态从小偏压下的层间相干态演化到较高偏压下的轨道相干态，其中\textit{electric}偶极子与轨道赝自旋在层的平面内自发地有序。在本文中，我们表明，通过进一步增加在这两个填充因子的偏置，二维电子气首先通过Skyrmion晶体状态，然后进入螺旋状态的赝自旋在空间中旋转。Skyrmion态和螺旋态的赝自旋织构是由于在基态中存在轨道相干时，有效赝自旋哈密顿量中存在Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用所致.我们详细研究了螺旋和Skyrmion晶体态的电子结构以及它们的集体激发，然后计算了它们的电磁吸收。
2011-07-27 cond-mat.mes-hall
Atypical Fractional Quantum Hall Effect in Graphene at Filling Factor 1/3
我们利用四分量试探波函数和精确对角化计算研究了最近观测到的填充因子为$ν_G=1/3$的石墨烯分数量子霍尔态。虽然它与上自旋分支中的1/3 Laughlin态以SU（2）谷-同位旋铁磁有序和完全填充的下自旋分支相关联，但它揭示了超出这种状态的物理性质，这是大塞曼效应的自然基态。最突出的是，它拥有在实验相关的塞曼间隙的低能量自旋翻转激发值，可能会在非弹性光散射实验中发现。
2010-10-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Fractional fractal quantum Hall effect in graphene superlattices
Hofstadter能谱为研究强相互作用下的涌现拓扑序提供了一个独特的可调系统。然而，以前的实验仅限于低布洛赫带填充的平凡情况下，只有朗道能级指数起着重要的作用。在这里，我们报告测量高迁移率石墨烯超晶格的完整的单位细胞的霍夫施塔特光谱是可访问的。我们观察到传统的分数量子霍尔效应（QHE）态与分形Hofstadter谱相关的整数QHE态共存。在大磁场下，分数布洛赫填充指数下出现一系列新的态。这些分数布洛赫带QHE态是现有理论图片所没有预料到的，并指向一种新型的多体态。
2015-05-27 cond-mat.mes-hall
Giant Orbital Magneto-electric effect and Current-driven Magnetization Switching in Twisted Bilayer Graphene
最近，在接近3/4填充的扭曲双层石墨烯（TBG）中观察到具有自发铁磁性的量子反常霍尔态的特征[1，2]。重要的是，它被证明是一个非常小的电流可以切换磁化方向。这提供了实现低能量耗散磁存储器的前景。然而，电流驱动的磁化切换的机制知之甚少，因为石墨烯层中的电荷电流通常被认为是非磁性的。在这项工作中，我们证明，在TBGs中，扭曲引起的晶格对称性的减少允许电荷电流通过磁电效应在一般填充因子下产生净轨道磁化。衬底诱导的应变和亚晶格对称性破缺进一步降低了对称性，使得可以产生面外轨道磁化。由于平带的大的非平凡Berry相位，布洛赫态的轨道磁化可以大到数十个玻尔磁子，因此小电流将足以产生大的轨道磁化。我们进一步证明了在实验中观察到的3/4填充附近，具有轨道磁化的电荷电流如何切换量子反常霍尔态的磁化[1，2]。
2020-04-03 cond-mat.mes-hall
Electronic Compressibility of Magic-Angle Graphene Superlattices
我们首次报道了魔角扭曲双层石墨烯的电子可压缩性测量。的可压缩性与载流子密度的演变提供了深入的相互作用驱动的基态，还没有访问在以前的运输和隧道研究。从电容测量，我们确定作为载流子密度的函数的化学势，并找到在莫尔晶格的分数填充的能隙的宽度。在电子掺杂的制度，我们观察到出乎意料的大差距在四分之一和半填充和强电子空穴不对称性。此外，我们测量了一个$\mathord{\sim}35\,\textrm{meV}$迷你带宽，比大多数理论估计宽得多。最后，我们探讨了量子霍尔制度的场依赖性，并观察到显着差异，从运输测量。
2019-07-24 cond-mat.mes-hall
Phase diagram for quantum Hall states in graphene
利用Hartree-Fock近似研究了石墨烯的整数和半整数填充态（分别为均匀和一维条纹态）。对于固定的填充因子，库仑相互作用和朗道能级间距$g=(e^2/ε\ell)/(\hbar v_F/\ell)$的尺度之间的比率，与$\ell$的磁长度，是场无关的常数。然而，当$B$减少时，填充的负朗道能级的数量增加，这令人惊讶地减少了朗道能级混合的量。在固定填充因子$ν$（对于$ν$不太大）的结果状态具有非常小的朗道能级混合，即使在任意弱的磁场。因此，在密度场相图中，许多不同的相可以持续到原点，与更标准的二维电子气相反，在二维电子气中，原点被维格纳晶体态包围。我们证明了条纹振幅的尺度大致为$B$，因此密度波连续地“蒸发”为$B\to 0$。紧束缚的计算得到相同的缩放条纹振幅，并证明该效果是不是一个工件的连续计算中使用的截止程序。
2008-05-24 cond-mat.mes-hall
Andreev reflection in the fractional quantum Hall state
我们构建了具有窄超导氮化铌（NbN）电极的高质量石墨烯基范德华器件，其中超导性和强大的fqH共存。我们发现交叉Andreev反射（CAR）跨越超导体分离两个fqH边缘。我们观察到的CAR概率在颗粒状的分数填充显着高于整数和孔共轭分数填充，并强烈依赖于温度和磁场不同于其他填充。此外，我们发现一个填充独立的CAR概率在整数填充，我们归因于自旋轨道耦合NbN允许自旋极化边缘之间的Andreev反射。这些结果为在基于石墨烯和NbN的fqH-超导体混合器件中实现新型拓扑超导相提供了一条途径。
2021-10-16 cond-mat.mes-hall
Emergent ferromagnetism near three-quarters filling in twisted bilayer graphene
当两片石墨烯以小的扭曲角堆叠时，预期所产生的平坦超晶格迷你带将强烈增强电子-电子相互作用。在这里，我们提出的证据表明，近四分之三（$3/4$）填充的导电迷你带，这些增强的相互作用驱动扭曲的双层石墨烯进入铁磁状态。我们观察到紧急铁磁磁滞，与一个巨大的异常霍尔（AH）效应大$10.4\ \mathrm{kΩ}$和手征边缘状态在一个狭窄的密度范围内周围的一个明显的绝缘状态在$3/4$。令人惊讶的是，样品的磁化可以通过施加小的DC电流来反转。虽然AH电阻不是量子化的，耗散是显着的，我们认为，该系统是一个初期的陈氏绝缘体。
2019-01-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Correlated Insulating States in Twisted Double Bilayer Graphene
我们提出了一个结合实验和理论研究的扭曲双双层石墨烯的扭曲角在1°和1.35°之间。与莫尔能带结构计算一致，我们观察到绝缘体在整数莫尔带填充1和3，但不是2。施加的横向电场将第一莫尔导带与相邻带分离，并且有利于在1/4、1/2和3/4带填充处出现相关绝缘体。绝缘状态在1/4和3/4带填充出现只有在一个平行的磁场（B_{||}），而在半带填充的电阻是弱依赖于B_{||}。这些发现表明，当莫尔平带被光谱隔离时，相关绝缘体是有利的，自旋极化在1/4和3/4带填充，谷极化在1/2带填充。
2019-11-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Interaction-induced enhancement of $g$-factor in graphene
本文采用Hartree近似和Hubbard近似，在Fermi模型下研究了垂直磁场中电子相互作用对石墨烯自旋分裂和$g$因子的影响.我们发现，$g$ -因子是增强相比，其自由电子值$g=2$和振荡的填充因子$ν$的范围内$2\leq g^{\ast}\lesssim 4$达到最大值，甚至$ν$和最小值在奇数$ν$的函数。我们概述了带电杂质在基板中的作用，这被证明是抑制振荡的$g^{\ast}$ -因子。当有效的$g$因子变得与填充因子无关，达到$g^{\ast}\approx 2.3$的值时，这种效应随着杂质浓度的增加而变得特别明显。与最近的实验进行了讨论。
2012-08-02 cond-mat.mes-hall
Local magnetic moment oscillation around an Anderson impurity on graphene
从理论上研究了Anderson杂质在石墨烯中诱导的自旋分辨Friedel振荡和准粒子干涉。一旦杂质变成磁性，所产生的FO变成自旋相关的，这引起了局部磁矩振荡，在掺杂情况下，其包络在实空间中衰减为$r^{-2}$。同时，在半填充时，电荷密度和局部磁矩将不振荡，而是衰减为$r^{-3}$。这种自旋分辨的FO具有亚晶格和自旋不对称性。有趣的是，半填充时的局部磁矩衰减仅发生在石墨烯的一个子晶格上，这与最近的STM实验中观察到的现象非常相似[H. Gonzalez-Herrero等人，Science 352，437（2016）]。在稳相近似的基础上，我们进一步给出了这种自旋相关的光纤陀螺的解析公式。最后，我们通过计算自旋相关的傅里叶变换局域态密度（FT-LDOS）研究了磁性杂质周围的准粒子干涉。我们的工作给出了一个全面的理解局域磁矩振荡周围的安德森杂质的石墨烯。
2019-12-04 cond-mat.mes-hall
