Phase space analysis of quantum transport in electronic nanodevices
纳米器件中的电子输运通常在Landauer-Büttiker形式主义内进行理论和数值研究:器件的特征在于其与由完美半无限引线连接的储层之间的散射特性,并且输运量来自散射矩阵。然而,在某些方面,该设备成为一个“黑匣子”,因为人们只分析进出的东西。在这里,我们使用Husimi函数作为定量理解石墨烯纳米器件中传输的补充工具。它是散射波函数的相空间表示,允许将散射矩阵链接到更半经典和直观的描述,并获得对输运过程的额外见解。在本文中,我们使用Husimi函数来分析两个示例性石墨烯纳米器件中石墨烯\emph{Klein tunneling}和\emph{intervalley scattering}的一些迷人的电子输运性质。通过这一点,我们证明了有用的Husimi功能在电子纳米器件和目前的新的结果,例如克莱因隧道外的狄拉克制度和谷间散射在pn结和倾斜的石墨烯边缘。
2019-11-08 cond-mat.mes-hall quant-ph
Experimental evidence on the dissipationless transport of chiral edge state of the high-field Chern insulator in MnBi2Te4 nanodevices
我们证明了量子反常霍尔绝缘体候选物MnBi 2 Te 4纳米器件中手征边缘态(CES)的无耗散输运。该器件的纵向电阻接近于零,在从很低的温度到22 K的Neel温度范围内,量子化霍尔平台超过0.97 h/e ~ 2。四探针非局部测量的每一个给出了接近零的电阻和两个探针测量表现出+1 h/e 2的平台,而三探针非局部测量的结果取决于磁场。这表明非耗散以及边缘状态的手性。CES显示了三种温度依赖性,即,在6 K以下的温度范围内保持了良好的无耗散输运,在22 K以上的温度范围内随温度的升高和热激活而变化。即使在最低温度下,超过1.4 μA的电流也会破坏无耗散传输。这些形成了MnBi_2 Te_4系统中陈氏绝缘体态的一套完整的证据。
2021-01-25 cond-mat.mes-hall
Spin rotations induced by electron running on closed trajectories in gated semiconductor nanodevices
提出了一种实现单电子自旋变换的量子门的设计。自旋旋转是由电子绕着门控半导体器件中的闭环运动来执行的。我们演示了非,相位翻转和阿达玛量子门,即最常用的单量子比特门的算法的操作。该器件利用了电子波包与电极上电子气相互作用的自聚焦效应和Rashba自旋轨道耦合效应。由于自聚焦效应,电子以紧凑的波包运动。自旋-轨道耦合将电子的空间运动转化为自旋的旋转。该器件不需要微波辐射,并使用低恒定电压工作。因此,它适用于较大寄存器中的选择性单自旋旋转。
2008-07-11 cond-mat.mes-hall
Towards electrical domain-wall control in polyacetylene-based electronic nanodevices
提出由单个反式聚乙炔分子与电压栅电容耦合的纳米器件,通过类 SSH 模型证明栅压可诱导并累积局域量子化畴壁孤子电荷,形成稳健的有机基量子点。
2025-03-14 cond-mat.mes-hall
Nanodevice-Enabled Near-Field Thermal Radiation between Sub-Wavelength Surfaces
该研究基于精心设计的热纳米器件,首次实现约190K温度偏置下共面亚波长结构间近场能量输运的测量,证实热传递较黑体辐射增强20倍,揭示亚波长限制对热流的影响,为纳米器件能量收集与热管理设计提供新思路。
2023-08-26 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
Conditions for requiring nonlinear thermoelectric transport theory in nanodevices
在本文中,我们研究的条件下,非线性输运理论是不可避免的,当一个相关的量子点对称耦合到两个引线提交的温度和电压偏置。通过非线性和线性电流之间的详细数值比较,我们表明,声称的非线性行为的电流的温度梯度是不是那么真实的,和线性理论的工作温度$\bar{T}= (T_H+T_C)/2$是出乎意料的强大。这是证明单杂质安德森模型,在不同的制度:共振隧穿,库仑阻塞和近藤制度。
2014-12-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Voltage-based magnetization switching and reading in magnetoelectric spin-orbit nanodevices
针对CMOS技术缩放瓶颈与自旋器件高能耗问题,本研究利用BiFeO₃与CoFe的交换耦合、CoFe与Pt的自旋-电荷转换,在室温纳米器件中实现电压控磁化读写,为低功耗后CMOS自旋逻辑器件奠定基础。
2024-10-30 cond-mat.mes-hall
Mechanical and optical nanodevices in single-crystal quartz
单晶α-石英是应用最广泛的压电材料之一,具有广泛的定时应用。由于基于集成薄膜的石英平台不可用的事实,这些应用中的大多数依赖于宏观的、基于体晶体的器件。在这里,我们表明,法拉第笼角蚀刻技术可以用来实现纳米级的机电和光子器件在石英。使用这种方法,我们展示了石英纳米机械杠杆和环形谐振器,具有Qs分别为4,900和8,900。
2017-10-10 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
Quantum Monte Carlo method for models of molecular nanodevices
本文介绍了一种量子蒙特卡罗方法,在有限温度下精确计算了玻色子场与费米子量子杂质耦合的格林函数。虽然该算法是一般的,我们专注于耦合到一个荷斯坦声子作为分子晶体管的示意图模型的单个杂质安德森模型。我们计算了大范围参数下的杂质态密度,验证了该方法的准确性和有效性。我们还得到了杂质模型的电导,并分析了不同的制度。结果表明,即使在有效吸引声子相互作用大于库仑排斥作用的情况下,也可以观察到类似Kondo的电导行为。
2005-05-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
High Conductance Ratio in Molecular Optical Switching of Functionalized Nanoparticle Self-Assembled Nanodevices
自组装功能化纳米颗粒是许多潜在应用的焦点,特别是用于分子尺度电子器件。在这里,我们进行实验的10 nm的金纳米粒子(NP),功能化的偶氮苯-联噻吩(AzBT)分子的致密层的自组装,目的是建立一个具有忆阻特性的光开关设备。我们制作的平面纳米器件由NP自组装网络(NPSAN)接触由30至100 nm的电极间间隙隔开的纳米电极。我们证明了光诱导的可逆开关的电导在这些AzBT NPSAN的记录开/关电导比高达620,平均值约为。30,85%的设备具有10以上的比率。分子动力学模拟的结构和动力学的分子单分子层之间的界面化学吸附在纳米颗粒表面进行,并与实验结果进行比较。接触界面的性质被证明是强烈相关的分子构象,在AzBT分子的情况下,可以可逆地切换之间的顺式和反式形式通过明确定义的波长的光照射。分子动力学模拟提供了一个微观解释的实验观察到的两种异构体之间的开/关电流比的减少,相比,在平坦的自组装单分子层上进行的实验进行了导电cAFM针尖接触。
2015-09-13 cond-mat.mes-hall
Stabilizing amplifier with a programmable load line for characterization of nanodevices with negative differential resistance
针对现有阻变器件串联电阻添加方法灵活性不足或寄生效应强的问题,本研究提出一种带可编程可调串联电阻、低寄生电容的两端纳米器件表征电路,并通过实验验证了串联电阻对NDR和阻变测量的影响。
2021-12-01 cond-mat.mes-hall physics.ins-det
Spin Gating of Mesoscopic Devices
纳米导体中电场的低效率屏蔽使得纳米器件中电子输运的电操纵成为可能。因此,静电(电荷)门控通常用于影响和控制现代纳米器件中的库仑静电和量子干涉。除了它们的电荷,电子的另一个(量子力学)性质-它们的自旋-是现代自旋电子学的核心,这个术语意味着小系统的许多磁性和电学性质同时被收集用于设备应用。在这篇评论中,实现介观器件的“自旋门控”的可能性,即外部自旋控制纳米器件的电子性质的可能性进行了讨论。而不是库仑相互作用,这是负责电荷门控,我们认为其他两种机制的自旋门控。这些一方面是磁性器件中的磁交换相互作用,另一方面是自旋-轨道耦合(“Rashba效应”),这在低维导体中很突出。一些不同的现象表明自旋门现象将被讨论,包括磁穿梭,Rashba自旋分裂,和自旋门弱超导性的自旋力学。
2015-07-21 cond-mat.mes-hall
Spin-Hall Current and Nonlocal Transport in Ferromagnet-Free Multi-band models for SrTiO3-Based Nanodevices in the presence of impurities
本文用含杂质多带模型与线性响应理论计算 LaAlO3/SrTiO3 二维电子气的自旋霍尔电导,复现实验趋势并揭示其仅被部分屏蔽。
2023-08-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
A chiral Maxwell Demon
我们研究了手征性对在含有局域杂质的量子霍尔棒中实现的麦克斯韦妖的性能的影响。在一个随机热力学描述,我们调查的能力,这样的恶魔驱动电流对偏置。我们表明,恶魔执行的能力是直接相关的,它的能力,从系统中提取信息。提出的麦克斯韦妖的关键特征是量子霍尔系统的拓扑性质。当磁场反向时,在局域态处感受到的电子相互作用的不对称性与我们考虑将这种状态与霍尔边缘模式连接的能量依赖(和不对称)隧穿势垒的事实相结合,允许恶魔正常工作。
2017-03-09 cond-mat.mes-hall
Thermoelectric Cooperative Effect in Three-Terminal Elastic Transport through a Quantum Dot
研究了三端热电纳米器件在考虑单个量子点弹性隧穿作用下的能量效率和功率。通过三端几何结构的促进,纳米器件能够通过仅利用一个温度偏置同时产生两个电功率。这两种电功率可以相长或相消地相加,这取决于它们的符号。它表明,建设性的增加导致提高能源效率和输出功率的各种系统参数。事实上,这种增强,被称为热电合作效应,可以导致最大的效率和功率不低于当只有一个电力被收获。
2017-04-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
On-chip Maxwell's demon as an information-powered refrigerator
我们提出了一个实验实现的自治麦克斯韦恶魔,从系统中提取微观信息,并通过应用反馈减少其熵。它是基于两个电容耦合的单电子器件,都集成在同一个电子电路。这种设置允许对恶魔和系统的热力学以及它们的相互信息交换进行详细分析。Demon的运行被直接观察为系统中的温度下降。我们还观察到同时温度上升的恶魔所产生的热力学成本产生的互信息。
2015-11-12 cond-mat.mes-hall
Niobium-based superconducting nano-devices fabrication using all-metal suspended masks
我们报道了一种基于铌的超导纳米器件的制备方法。用金属掩模代替通常的有机抗蚀剂掩模,克服了高质量铌的光刻图案化的众所周知的困难。通过实现和表征长而窄的超导线和铌-金-铌邻近SQUID,证明了制造过程的质量。
2013-07-16 cond-mat.mes-hall
Manifestation of Luttinger liquid effects in a hybrid metal-semiconductor double-quantum dot device
本文理论研究混合金属-半导体双量子点器件的输运性质,证明其电导满足Luttinger液体标度,并预测在临界点与单位点双通道电荷近藤问题等价。
2024-12-16 cond-mat.mes-hall
Maxwell's demon in superconducting circuits
本文概述了基于超导电路的量子力学麦克斯韦恶魔的第一个实验实现。这些实验的主要结果被召回,并放入上下文。我们强调超导电路研究量子热力学的多功能性。
2019-04-11 cond-mat.mes-hall quant-ph
Noninvasive and nonadiabatic quantum Maxwell demon
Instituto de Física Interdisciplinar y Sistemas Complejos IFISC (CSIC-UIB)(综合物理与复杂系统研究所 IFISC (CSIC-UIB));Universidad Autónoma de Madrid(马德里自治大学)
该研究在量子点中提出非侵入性和非绝热量子麦克斯韦妖,通过非详细电荷探测器和兰道-泽纳-斯图尔伯格-马约拉纳驱动实现高效反馈操作,同时实现功率生成与冷却。
2026-03-09 cond-mat.mes-hall quant-ph
Maxwell's demon in a double quantum dot with continuous charge detection
在过去的十年中,将信息转换为工作重新引起了人们的兴趣,因为它使人们深入了解信息论和热力学之间的关系。在这里,我们从理论上研究了麦克斯韦恶魔在双量子点中的实现,并演示了如何仅使用信息将热量转换为功。这是通过连续监测量子点的电荷状态并使用反馈方案对抗电压偏置转移电子来实现的。我们调查的恶魔所产生的电力工作,并找到一个非高斯分布的工作。为了说明一个现实的电荷检测方案的效果,我们开发了一个模型,考虑到噪声以及有限的延迟时间,并表明,实验实现是可行的,与目前的技术。根据测量的准确性,该系统作为麦克斯韦妖或单电子泵的实现来操作。
2020-04-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Information flow and optimal protocol for Maxwell's demon single electron pump
我们研究了基于单电子晶体管的麦克斯韦恶魔器件中的熵和信息流。我们构建了用于测量电荷状态和操纵栅极电压的协议,该协议对于(i)来自环境的恒定输入功率或(ii)给定的能量增益使不可逆性最小化。电荷测量是由一系列的检测器读出时间依赖性的栅极电位建模,并确定所获得的信息量。该协议优化了由于(i)打开屏障时配置空间的扩大和(ii)有限的操作速率而产生的不可逆性。这些最佳协议是通用的,适用于不同区域之间的屏障可以被操纵的所有系统。
2014-01-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Information gain and loss for a quantum Maxwell's demon
我们利用连续弱测量的驱动超导量子比特的实验研究量子麦克斯韦恶魔的信息动力学。我们展示了如何使用量子相干反馈将可以跟踪量子比特的单量子轨迹的恶魔获得的信息转换为工作。我们通过利用沿单轨道获得的信息来验证具有反馈的量子涨落定理的有效性。我们证明,特别是,量子反作用可以导致信息的损失,在不完美的测量。此外,我们通过改变量子比特的初始纯度来探测信息增益和损失之间的过渡。
2018-02-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech quant-ph
Observing a quantum Maxwell demon at work
与热力学热力学定律明显矛盾的是,麦克斯韦恶魔能够利用其微观状态的信息,从与热浴接触的系统中周期性地提取功。要解决这个悖论,就必须认识到信息和热力学之间存在着密切的关系。在这里,我们实现了一个麦克斯韦恶魔实验,跟踪在经典和量子制度的每个组成部分的状态。该魔鬼是一个微波腔,它编码关于超导量子比特的量子信息,并通过受激发射为传播的微波脉冲供电,将信息转换为功。由于超导电路的高水平控制,我们直接测量提取的功并量化恶魔记忆中剩余的熵。这个实验为热力学与量子信息的相互作用提供了一个启发性的例证。
2017-02-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech quant-ph
Probing the power of an electronic Maxwell Demon
我们建议,一个单电子晶体管连续监测的量子点接触时,闭环反馈操作施加作为时间依赖性修改的隧道速率跨越其结可以作为一个麦克斯韦恶魔。即使在没有施加偏置电压或热梯度时,该器件也可以在单电子晶体管两端感生电流。对于不同的反馈方案,我们推导出有效的主方程,并比较了感应反馈电流及其波动以及产生的功率。只要可以在不改变晶体管级别的情况下修改隧道速率,就可以用当前技术实现该器件。
2011-07-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech quant-ph
Experimental rectification of entropy production by a Maxwell's Demon in a quantum system
麦克斯韦的恶魔探索信息在物理过程中的作用。利用微观自由度的信息,这种“智能观察者”能够补偿熵的产生(或提取功),显然挑战了热力学第二定律。从现代的观点来看,它被视为一种反馈控制机制,并且热力学的极限被重新铸造,包括信息到能量的转换。我们推导出一个权衡关系的信息理论量授权设计一个有效的麦克斯韦恶魔在量子系统。这个恶魔在实验上被实现为一个自旋1/2量子存储器,它可以获取信息,并通过自然的相互作用来控制另一个自旋1/2系统的动力学。噪声和缺陷,在这个协议进行了调查,其有效性的评估。这一认识提供了实验证据,证明非平衡动力学的不可逆性可以通过评估微观信息和在量子尺度上应用前馈策略来减轻。
2017-04-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech quant-ph