Generating nanoscale and atomically-sharp p-n junctions in graphene via monolayer-vacancy-island engineering of Cu surface
在石墨烯单层膜中建立高质量的pn结对于研究无质量狄拉克费米子的许多奇异现象至关重要。然而，即使石墨烯技术的快速发展超过十年，在石墨烯中产生纳米级和原子级尖锐的pn结仍然明显困难。在这里，我们采用铜表面的单层-空位-岛工程来实现纳米级pn结与石墨烯单层原子尖锐的边界。石墨烯-Cu分离在Cu单层-空位-岛的边缘周围的变化影响石墨烯中的狄拉克点的位置，这因此导致石墨烯中具有高达660 meV的高度的原子尖锐的pn结。所产生的尖锐pn结将Cu单层-空位-岛上方的石墨烯隔离为连续石墨烯片中的纳米级石墨烯量子点（GQD）。无质量的狄拉克费米子被限制在pn结中一段有限的时间，在量子点中形成准束缚态。利用扫描隧道显微镜观察了不同尺寸GQD中准束缚态的共振现象，直观地观察了GQD的几何结构对准束缚态量子干涉图样的影响，为在原子尺度上测试基于石墨烯的量子电子光学奠定了基础。
2017-05-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Inhomogeneity in barrier height at graphene/Si (GaAs) Schottky junctions
与半导体接合的石墨烯形成具有整流特性的肖特基结，然而，经常观察到肖特基势垒高度的波动。在这项工作中，肖特基结的制造通过转移化学气相沉积单层石墨烯到n型Si和GaAs衬底。在215 ~ 350 K温度范围内，通过电流-电压测量，得到了势垒高度和理想因子随温度的变化关系。随着温度的升高，两个结的零偏势垒高度增加，理想因子减少。这种行为是由于势垒的不均匀性，所产生的界面状态所揭示的扫描隧道显微镜/光谱。假设势垒高度的高斯分布，对于石墨烯Si和GaAs结分别发现1.14（+/-）0.14eV和0.76（+/-）0.10eV的平均值。这些研究结果提供了深入了解的势垒高度的不均匀性，在石墨烯为基础的肖特基结，石墨烯与Si和GaAs器件架构的集成至关重要。
2015-03-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Transport in Graphene Tunnel Junctions
我们提出了一种技术来制造石墨烯和铝和铜之间的隧道结，与硅背栅，以及一个简单的理论之间的金属和石墨烯的隧道。我们映射我们的结与探针和背栅电压的微分电导，并观察到直接与石墨烯态密度相关的电导波动。石墨烯狄拉克点处电导的常规强抑制不能被清楚地证明，但是发现了狄拉克点的更鲁棒的签名：由隧道探针对石墨烯的静电门控引起的电导图中的拐点。我们提出了我们的电导图的数值模拟，确认测量结果。此外，Al引起石墨烯的强n掺杂，Cu引起适度的p掺杂，并且在高电阻结中，观察到声子共振，如在STM研究中。
2010-11-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnetoresistive junctions based on epitaxial graphene and hexagonal boron nitride
我们提出单层外延石墨烯和六方氮化硼（h-BN）作为最终厚度的共价间隔磁阻结。利用第一性原理方法，我们研究了这种结的结构，磁性和自旋输运性质的基础上，结构良好的界面与（111）面心立方或（0001）六方晶系铁磁过渡金属。我们发现低电阻面积的产品，强交换耦合整个接口，和磁阻比超过100%的某些化学成分。这些属性可以微调，使拟议的结有吸引力的纳米自旋电子学应用。
2009-07-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nonlinear screening and ballistic transport in a graphene p-n junction
我们研究了石墨烯中静电产生的横向pn结的电荷密度分布、电场分布和电阻。我们发现，在电子和空穴区域的界面处的电场强烈增强，由于有限的狄拉克准粒子的屏蔽能力。因此，结电阻低于在以前的文献中估计。
2007-08-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spatially resolving unconventional interface Landau quantization in a graphene monolayer-bilayer planar junction
石墨烯混合平面结构由具有不同量子霍尔（QH）状态的两个区域组成，表现出不寻常的传输特性1 -5，源于两个不同区域6界面处的手性边缘态平衡。在这里，我们提出了一个亚纳米分辨的扫描隧道显微镜（STM）和光谱（STS）研究的单双层石墨烯平面结在QH制度。原子定义良好的接口，这样的交界处，使我们能够在空间上解决接口的电子特性。在界面周围，我们检测到朗道量子化的无质量狄拉克费米子，如预期在石墨烯单层，低于电荷中性点Nc的结，而出乎意料的是，只有朗道量子化的大量狄拉克费米子，如预期在石墨烯双层，观察到以上的Nc。所观察到的非常规界面朗道量子化源于这样一个事实，即跨界面的量子电导仅由结的石墨烯单层和双层区域中的最小填充因子（边缘模式的数量）确定6，7。
2015-02-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Interface States in Carbon Nanotube Junctions: Rolling up graphene
研究了碳纳米管分子内非手性管结中界面态的起源。通过将Born-von Karman边界条件应用于扶手椅和扶手椅终止的石墨烯层之间的界面，我们能够解释它们的数量和能量。我们发现，这些界面状态，costumarily归因于拓扑缺陷的存在下，实际上是与锯齿形边缘状态，如那些石墨烯锯齿形纳米带。空间本地化的界面状态被认为是变化很大，并可能延伸到任何一侧的交界处。我们的研究结果给出了一个不寻常的衰减长度测量半导体纳米管结的界面态的另一种解释，并可以进一步测试本地探针光谱。
2009-06-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
P-N junctions dynamics in graphene channel induced by ferroelectric domains motion
基于Landau-Ginzburg-Devonshire唯象学和经典静电学，采用自洽方法研究了铁电衬底中条纹畴形核、运动和反转引起的石墨烯沟道中pn结动力学.我们揭示了非本征尺寸效应在石墨烯沟道电导率对它的长度的依赖。对于铁电体和石墨烯之间的完美电接触的情况，需要相对低的栅极电压来响应于周期性栅极电压而引起铁电体极化和石墨烯电荷的显著滞后。具有宽存储器窗口的石墨烯电导的显著非线性滞后对应于栅极电压的高振幅。我们预测，所考虑的纳米结构“顶栅/介电层/石墨烯沟道/铁电衬底”可以是一个有前途的候选人，用于制造新一代的调制器和整流器的基础上的石墨烯pn结。
2017-03-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Carrier transport in reverse-biased graphene/semiconductor Schottky junctions
反向偏置的石墨烯（Gr）/半导体肖特基二极管表现出更高的气体传感灵敏度。然而，跨结的载流子输运尚未完全理解。在这里，Gr/SiC，Gr/GaAs和Gr/Si肖特基结在反向偏压下的温度依赖的电流-电压测量进行了研究。随着反向偏压的增加，势垒高度的减少，观察到所有的结，这表明电场增强的电子发射。对反向电流的场依赖性的进一步分析表明，虽然Gr/SiC肖特基结中的载流子输运遵循Poole-Frenkel机制，但Gr/Si和Gr/GaAs结中的载流子输运偏离了Poole-Frankel机制和肖特基机制，特别是在低温和低场下。
2015-03-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Thermal Transport Across Graphene Step Junctions
阶梯结通常存在于层状材料中，即单层区域与多层区域相遇的地方，但迄今为止还不了解它们对热传输的影响。在这里，我们测量了从单层到双层石墨烯，以及双层到四层石墨烯的石墨烯结（GJ）的热流，这是第一次，在两个热流方向上。在50 K至300 K之间，单层-双层GJ器件的热导率范围为约0.5至9.1 × 10^8 Wm-2K-1。对这种GJ器件的原子模拟表明，石墨烯层之间是相对解耦的，器件的低热导率取决于两个不同石墨烯层之间的电阻。在这些条件下，结的作用可以忽略不计。为了证明层之间的解耦控制结中的热传输，测量了两个方向上的热流，没有显示出热不对称或整流的证据（在实验误差条内）。对于大面积石墨烯应用，这意味着小的双层（或多层）岛对整体热传输的贡献很小或没有贡献。
2018-11-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ballistic conductivity of graphene channel with p-n junction on ferroelectric domain wall
采用Wentzel-Kramers-Brillouin近似，研究了异质结构石墨烯/物理间隙/铁电薄膜中铁电畴壁对单层石墨烯沟道弹道电导的影响.异质结中电场和空间电荷动力学的自洽数值模拟和近似解析理论都表明，畴壁与表面的接触在石墨烯沟道中产生了pn结。计算表明，在石墨烯表面附近自发极化突变引起的未补偿铁电偶极子诱导的载流子浓度可达1019 m-2量级，比非铁电衬底上栅掺杂石墨烯的载流子浓度高两个数量级。因此，我们预测具有铁电畴壁引起的pn结的石墨烯沟道将具有相当高的弹道电导率。
2016-03-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
First principles study of electronic transport through a Cu(111)|graphene junction
本文报道了Cu（111）非平衡输运性质的第一性原理研究|石墨烯界面发现Cu（111）电极诱导位于费米能级以下-0.68eV的透射最小值（TM），这是源自Cu诱导的电荷转移的特征，导致具有与TM重合的狄拉克点的n型掺杂石墨烯。所施加的偏置电压使n-石墨烯TM相对于纯石墨烯TM移位，并导致微分电导中的独特峰，其指示掺杂水平，这是在纯石墨烯中未观察到的特性。
2010-09-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Design Rules for Interconnects Based on Graphene Nanoribbon Junctions
本文通过构建超40万种GNR结构型并结合紧束缚与格林函数计算，揭示了石墨烯纳米带结的结构-电导关系，为设计高性能互连提供了规则。
2024-02-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Graphene Tunneling Transit-Time Terahertz Oscillator Based on Electrically Induced p-i-n Junction
我们提出并分析了一种基于异质结的石墨烯隧穿渡越时间器件，该异质结具有通过施加不同极性的栅极电压在石墨烯层中电诱导的横向p-i-n结。石墨烯层的耗尽i部分（在栅极之间）用作隧穿注入器和过渡区。使用开发的设备模型，我们表明，由于带间隧穿在i-部分产生的电子和空穴的弹道过境的结果在太赫兹频率范围内的负交流电导，使该设备可以作为太赫兹振荡器。
2009-01-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electrically-induced n-i-p junctions in multiple graphene layer structures
采用简化的解析模型和数值计算方法，计算了多层石墨烯结构中电诱导n-i-p结的n区和p区中不同石墨烯层（GL）中电子和空穴的费米能级及其密度.反向偏置下的少数载流子注入的n-和p-区的电感应n-i-p结的反向电流进行了计算。结果表明，在具有中等数量的GLs的电感应n-i-p结中，反向电流可以被基本上抑制。因此，具有这种n-i-p结的多GL结构可以用于不同的电子和光电子器件。
2010-02-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Thermal bridging of graphene nanosheets via covalent molecular junctions. a Non-Equilibrium Green Functions Density Functional Tight-Binding study
尽管石墨烯独特的高热导率是众所周知的，但是石墨烯到导热纳米材料和器件中的开发受到单个纳米片之间的热接触的低效率的限制。增强石墨烯纳米片之间接触处的热导率的一个迷人但具有实验挑战性的途径是通过分子结，允许共价连接纳米片，否则仅通过弱范德华力相互作用。除了共价连接的裸露存在之外，要用作热结的分子结构的选择应该由它们的振动性质来指导，就通过分子结的声子转移而言。本文采用密度泛函紧束缚结合格林函数方法计算了几种不同的脂肪族和芳香族分子在石墨烯纳米片之间的连接的热导和声子谱。详细研究了分子结长、构象、芳香性等因素的影响，并与声子隧穿谱进行了关联。这项工作提供的理论见解可以指导未来的实验研究，以选择合适的分子结，以便通过抑制界面热阻来增强热传输，这对各种系统特别有吸引力，包括石墨烯纳米纸和石墨烯聚合物纳米复合材料以及相关设备。从更广泛的角度来看，设计分子结来控制声子输运的可能性目前似乎是生产声子器件和控制纳米结构中的热管理的有效方法。
2019-02-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Gradient-index electron optics in graphene pn junctions
我们研究了由逐渐变化的静电势产生的光滑石墨烯PN结中的电子输运。数值计算的相干电流流动模式可以在很大程度上理解为半经典的轨迹，相当于光束在介质中的折射率逐渐变化。在光滑的交界处，出现了能量禁止区域，这增加了反射，并可以产生明显的干涉图案，例如，回音壁模式。所研究的器件不仅证明了石墨烯PN结中梯度折射率电子光学的可行性，例如Luneburg和Maxwell透镜，而且还可能具有技术应用，例如，作为电子束分离器，聚焦器和波导。半经典的轨迹提供了一个有效的工具，以估计在这样的纳米电子器件的电流路径。
2020-09-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Effect of disorder on a graphene p-n junction
提出了栅控石墨烯pn结中载流子浓度梯度受栅压控制的输运理论。取决于该梯度和带电杂质的密度，结电阻由扩散或弹道贡献主导。我们发现观察弹道输运的条件，并表明，在现有的设备，他们只满足边际。我们还数值模拟了载流子的轨迹，并说明了实现更微妙的弹道效应，如Veselago透镜的挑战。
2008-01-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Detection of High Energy Ionizing Radiation using Deeply Depleted Graphene-Oxide-Semiconductor Junctions
石墨烯的线性能带结构和二维态密度为感测电荷提供了隐含的优势。这里，这些优点在深度耗尽的石墨烯-氧化物-半导体（D2 GOS）结检测器架构中被利用，以感测由电离辐射产生的载流子。具体而言，硅基D2 GOS结的室温响应进行了分析，在用20 MeV的Si 4+离子辐照期间。证明了12-1200离子剂量范围内的检测，器械功能保持不变，没有实质性退化。为了理解器件响应，D2 GOS像素在辐照后通过电表征、拉曼光谱和光电流映射的组合来表征。这种组合的表征方法强调了辐照对石墨烯造成的可辨别的损伤的缺乏，同时突出了入射离子和硅吸收剂之间的相互作用的性质。
2022-08-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
GHz nanomechanical resonator in an ultraclean suspended graphene p-n junction
我们展示了弹道石墨烯pn结中的高频机械谐振器。具有两个底栅的全悬浮石墨烯器件在电流退火后表现出弹道双极行为。我们确定的石墨烯质量密度和内置的张力不同的电流退火步骤通过比较测得的机械共振响应的简化膜模型。我们一致地发现，在最后的退火步骤之后，质量密度与纯石墨烯的预期密度相当。在具有高内建张力但仍具有尺寸为3 $\times$ 1 $μm^{2}$的宏观尺寸的石墨烯膜中，在最终电流退火步骤之后观察到1.17 GHz的记录共振频率。我们进一步比较了在单极与双极制度中的一个测量的谐振响应。值得注意的是，共振信号在双极区被强烈增强。这种增强部分地由出现在双极区中的法布里-珀罗共振引起，并且还可能由在微波照射下在石墨烯pn结中非常明显的光电效应引起。
2019-02-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Superconducting proximity effect in a transparent van der Waals superconductor-metal junction
我们报告在清洁NbSe 2双层石墨烯结的Andreev反射。结的高透明度，表现为高达1.8的大电导增强，使我们能够看到双层石墨烯中的邻近诱导的超导能隙和分别通过垂直NbSe 2-石墨烯和横向石墨烯-石墨烯结的两个Andreev反射的清楚证据。量子输运模拟捕捉到了实验数据的复杂性，并阐明了各种微观参数对结传输的影响。我们的工作建立了一个全范德华，高性能超导结的实践和理解。高度透明的接近石墨烯-石墨烯结的实现开辟了工程量子现象的可能性。
2020-05-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
High-frequency rectification in graphene lateral p-n junctions
我们在横向交叉的双梳状石墨烯pn结中观察到直流电流对太赫兹辐射的响应。通过选择性紫外辐照在本征n型外延单层石墨烯中诱导p型掺杂来制备结。光电流表现出很强的极化依赖性，并解释了在pn结的电整流。
2017-11-10 cond-mat.mes-hall
Controllable spin transport in ferromagnetic graphene junctions
我们研究自旋输运在正常/铁磁/正常石墨烯结的栅电极连接到铁磁石墨烯。我们发现，由于铁磁石墨烯的交换场，通过结的自旋电流相对于铁磁石墨烯中的化学势具有振荡行为，这可以通过栅极电压来调谐。特别地，我们得到了一个可控的自旋电流反转的栅极电压。我们预测的高可控性的自旋输运在铁磁石墨烯结可能有助于自旋电子学的发展。
2008-01-14 cond-mat.mes-hall
All-graphene edge contacts: Electrical resistance of graphene T-junctions
使用从头算方法，我们调查的可能性，三端石墨烯“T型结”的设备，并表明，这些所有的石墨烯边缘接触是积极可行的，当1D接口本身是免费的外来原子。我们研究各种结结构的原子尺度几何形状的函数的能量。三端平衡格林函数被用来确定系统的透射光谱和接触电阻。我们发现最对称的结构具有显著的结合能，并且我们确定结中的接触电阻在1-10千欧姆的范围内，这与边缘接触的石墨烯-金属接触所报道的最佳接触电阻相当。我们的结论是，进行全碳T型接头应该是可行的。
2016-01-29 cond-mat.mes-hall
Seebeck effect in the graphene-superconductor junction
在扩展的Blonder-Tinkham-Klapwijk公式中分析了石墨烯-超导体（GS）结的热电势。在此基础上，我们还计算了GS结零偏压电导的温度依赖性。这两个量都反映了石墨烯中无质量狄拉克费米子的准相对论性质。这两个，线性和非线性政权被认为是。
2013-05-07 cond-mat.mes-hall
$π$-junction qubit in monolayer graphene
我们建议将石墨烯的优点，如易调谐性和长相干时间，与约瑟夫森物理相结合来制造量子比特。如果这些量子位围绕0和$π$结构建，则它们可以由外部通量控制。或者，d波约瑟夫森结本身可以通过栅极电压进行调谐，以在宏观简并态之间产生叠加。我们表明，铁磁体是不需要实现$π$结在石墨烯，从而大大简化了其物理实现。我们演示了如何一个量子比特门，如任意相位旋转和交换门，可以实现。
2009-03-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Caustics due to Negative Refractive Index in Circular Graphene p-n Junctions
我们发现，波函数在圆形石墨烯pn结中形成焦散线，在几何光学的框架下，可以用负折射率来解释。
2007-06-27 cond-mat.mes-hall
Enhanced thermoelectric figure of merit in vertical graphene junctions
在这项工作中，我们研究了由两个部分重叠的石墨烯片在交叉平面方向上相互耦合组成的结的热电性能。结果表明，由于石墨烯层之间的弱范德华相互作用，在这些结中的声子电导强烈减少，相比于单石墨烯层结构，而它们的电性能受到微弱的影响。通过利用这种效应，我们证明了在室温下，在由带隙石墨烯材料制成的结中，例如石墨烯纳米带和石墨烯纳米网，热电优值可以达到高于1的值。还讨论了热电性能对结长的依赖关系。因此，该理论研究提出了一种有效的方法来提高石墨烯器件的热电效率。
2014-08-26 cond-mat.mes-hall
Josephson effect in Graphene SNS Junction with a Single Localized Defect
缺陷本质上改变了石墨烯的电子输运性质。最近的实验报告的石墨烯作为结的可能应用的动机，我们研究了输运性质的石墨烯为基础的结与单一的本地化缺陷。我们解决了Dirac-Bogoliubov-de-Gennes方程与一个单一的局域缺陷超导体正常（石墨烯）超导体（SNS）结。我们考虑了在脏极限下，通过带有重掺杂s波超导电极的未掺杂石墨烯带的隧穿电导和约瑟夫森电流的性质。我们发现，Andreev束缚态的光谱的存在下，在单一的局域缺陷的体积和最小的隧道电导保持不变的修改。约瑟夫森结呈现符号振荡。
2010-06-07 cond-mat.mes-hall
Selective transmission of Dirac electrons and ballistic magnetoresistance of \textit{n-p} junctions in graphene
我们发现，静电产生的n-p结分离的电子和空穴气体区域的石墨烯单层传输只有那些准粒子接近它几乎垂直的n-p界面。通过单个n-p结的载流子的这种选择性传输将在这种结的阵列中的非局部磁阻效应中表现出来，并且确定了石墨烯中n-p结通用的电流噪声中的不寻常的Fano因子。
2006-03-23 cond-mat.mes-hall
Low-temperature ballistic transport in nanoscale epitaxial graphene cross junctions
我们报道了在SiC（0001）上外延生长的石墨烯纳米交叉结中的惯性-弹道输运的观测结果。弹道输运由负弯曲电阻R12表示，43 ~ 170 ohm，在4.2 K时在非局部四端结构中测量，当温度升高到80 K以上时，它消失。
2009-10-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Ideal Graphene/Silicon Schottky Junction Diodes
对半导体器件的正确理解始于金属-半导体界面。金属/半导体界面本身也可以是一个重要的器件，因为肖特基结通常在半导体中的掺杂较低时形成。在这里，我们扩展了金属硅肖特基结的分析，通过使用石墨烯，一个原子级薄的半金属。我们表明，需要一个全新的传输模型来描述石墨烯-硅肖特基结。虽然电流-电压行为遵循著名的理想二极管行为，但二极管特性的细节最好由Landauer输运形式主义表征，这表明石墨烯的注入速率最终决定了这种新肖特基结的输运特性。
2014-05-15 cond-mat.mes-hall
Conductance asymmetry of graphene pn junction
我们使用非平衡格林函数（NEGF）方法在弹道极限下提供石墨烯PN结电导的定量描述-石墨烯电子器件的重要构建块。在本文中，最近的实验石墨烯结解释的弹道输运模型，但只有当有限的结过渡宽度，DW，占。特别是，实验观察到的anamolous增加在低源极/漏极电荷密度条件下的nn和np结之间的电阻不对称性也定量捕获我们的模型。鉴于在电子聚焦等应用中对尖锐结的要求，我们还研究了Dw小的情况下的PN结电导，发现波函数失配（所谓的伪自旋）在尖锐PN结中起着重要作用。
2009-06-05 cond-mat.mes-hall
Veselago Lens for Electrons: Focusing and Caustics in Graphene p-n Junctions
预测了石墨烯中单个\textit{p-n}结对电流的聚焦。我们表明，精确的聚焦可以通过微调的n-和p-侧的结上的载流子的密度相等的值，而在具有不同密度的结中的电流分布类似于光学焦散。这一发现可用于在石墨烯基晶体管中使用栅控\textit{n-p-n}结的电子透镜和聚焦分束器的工程设计中。
2007-03-15 cond-mat.mes-hall
Inhibiting Klein tunneling in graphene p-n junction without an external magnetic field
我们通过第一性原理计算研究了吸附在石墨烯上的有机分子（F4 TCNQ）的密集岛。我们发现，在电子掺杂的情况下，岛自然地在石墨烯片中形成pn结。例如，每平方厘米约3 * 10^{13}个电子的掺杂水平导致静电势垒为800 meV的pn结。与石墨烯中的常规pn结不同，在由吸附的有机分子岛形成的结的情况下，我们预期即使没有施加外部磁场，克莱因隧穿也被抑制。在这里，克莱因隧穿被掺杂后自发发生在分子岛中的铁磁顺序抑制。我们估计石墨烯片中的磁势垒约为10 mT。
2016-02-19 cond-mat.mes-hall
Fermionic Lensing in Smooth Graphene P-N Junctions
电子波在石墨烯pn结中的聚焦是费米子负折射的显著表现。我们分析了光滑pn结中的透镜效应，发现它与以前研究的尖锐pn结中的透镜效应在几个有趣的方面不同。最重要的是，虽然整体负折射行为保持不变，但由于结中的克莱因隧穿，焦点处的图像经历了额外的加宽。我们开发了一个理论的图像加宽和估计实际感兴趣的系统参数值的影响。
2016-10-01 cond-mat.mes-hall
Single-Particle Tunneling in Doped Graphene-Insulator-Graphene Junctions
从理论上研究了n-和p-掺杂石墨烯之间形成的隧道结的特性。评价在石墨烯的二维电子状态之间流动的单粒子隧道电流（2D-2D隧道效应）。在使两个电极的狄拉克点对准的电压偏置下，产生大的谐振电流峰值。这个峰值的幅度和宽度的计算，并讨论其用于设备。讨论了石墨烯电极的旋转取向和石墨烯的结构完整性的影响。
2011-10-25 cond-mat.mes-hall
Contact-less characterizations of encapsulated graphene p-n junctions
接触电极的影响会阻碍石墨烯器件的固有特性。在这里，我们电容耦合石墨烯设备超导谐振电路和观察清晰的变化，在谐振频率和宽度源自石墨烯的内部电荷动力学。这使得我们能够在不需要电接触的情况下提取石墨烯pn结中的态密度和电荷弛豫电阻。所提出的表征为石墨烯纳米电路的快速、灵敏和非侵入性测量铺平了道路。
2017-02-07 cond-mat.mes-hall
Dirac point formation revealed by Andreev tunneling in superlattice-graphene/superconductor junctions
石墨烯超晶格由一维周期势形成，其特征在于电子结构中出现新的狄拉克点。石墨烯的无质量狄拉克费米子在新点的群速度急剧降低，导致电导光谱中的可测量效应。我们在这里表明，隧道光谱使用超导混合结是更敏感的狄拉克点的形成在石墨烯超晶格的光谱由于额外的贡献Andreev过程。我们研究了基于石墨烯的超晶格-超导体混合结的输运性质，并证明了超晶格势可以与邻近诱导的超导关联共存。这两种效应都有助于改变石墨烯的子带隙能量谱，因此，归一化的隧穿电导具有与原始和新生成的狄拉克点之间的能量分离成比例的电压的急剧变化。
2019-06-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
The study of contact properties in edge-contacted graphene-aluminum Josephson junctions
超导体-石墨烯混合体系中透明的接触界面是实现超导量子应用的关键。在这里，我们研究了边缘接触制造工艺对超导铝-石墨烯结的透明度的影响。我们通过促进边缘接触蚀刻工艺的化学成分来显着改善我们的超导体-石墨烯结的透明度。我们的结果与最先进的石墨烯约瑟夫森结相比毫不逊色。我们的研究结果有助于推进边缘接触超导体-石墨烯结的制造知识。
2022-12-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Observation of non-sinusoidal current-phase relation in graphene Josephson junctions
我们提出了直接测量的电流-相位关系的横向约瑟夫森结与石墨烯的障碍，获得了相位敏感的SQUID干涉技术。我们发现，电流相位关系是向前倾斜的，相对于通常观察到的正弦曲线的行为短结在准弹道输运制度，符合狄拉克费米子在约瑟夫森结的行为的预测。偏度随临界电流增大而增大，随温度升高而急剧减小。
2016-08-31 cond-mat.mes-hall
Low-frequency critical current noise in graphene Josephson junctions in the open-circuit gate voltage limit
我们研究了McWorther模型中开路栅电压极限下短弹道石墨烯约瑟夫森结的临界电流噪声。我们发现闪烁噪声在很宽的频率范围内，并讨论了作为掺杂水平的函数的噪声幅度的温度依赖性。在电荷中性点，我们发现一个奇异的温度依赖$T^{-3}$，惊人的不同，预期在固定的栅极电压下的短弹道石墨烯约瑟夫森结的线性依赖。
2020-11-16 cond-mat.mes-hall
Unified Formula for Stationary Josephson Current in Planar Graphene Junctions
从理论上研究了弹道石墨烯系统中的稳态约瑟夫森电流，重点研究了由单层石墨烯片组成的平面结，其上沉积了一对超导电极。为了表征这样的平面结，我们采用两个参数：石墨烯片和超导电极之间的耦合强度，以及通过与电极直接接触在石墨烯片中引起的电位降。我们推导出约瑟夫森电流的一般公式，除了考虑这些参数，以及其他基本参数，如温度和化学势。由此产生的公式适用于广泛的参数，并在一定的限度内再现以前报道的结果。
2020-07-31 cond-mat.mes-hall
Tailoring 10 nm Scale Suspended Graphene Junctions and Quantum Dots
制造10 nm尺度和低无序悬浮石墨烯器件的可能性将为研究和利用强耦合量子电子学、量子力学和光学开辟许多可能性。我们提出了一种多功能的方法，基于金-石墨烯蝴蝶结桥的电迁移，以制造低无序悬浮石墨烯结和量子点，长度范围从6 nm到55 nm。我们控制的结的长度，和形状的金接触，通过调整电迁移过程中允许雪崩的功率。使用精心设计的金触点和不均匀的向下静电力，我们可以可控地将悬浮的石墨烯通道的宽度从超过100 nm撕裂到27 nm。我们证明了这种横向限制产生了高质量的悬浮量子点。这种制备方法可以推广到其他二维材料。
2015-02-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
A ballistic pn junction in suspended graphene with split bottom gates
我们已经开发了一种制造具有局部底栅的悬浮石墨烯器件的工艺，并通过在近2微米长的悬浮石墨烯单层上实现静电控制的PN结对其进行了测试。作为栅极电压，磁场，偏置和温度的函数的测量表现出特征的法布里-珀罗振荡在由PN结和每个接触形成的腔中，与发生在弹道制度的运输。我们的研究结果表明，实现高度控制超净悬浮石墨烯层的局部电子性质的可能性，这是实现新的石墨烯纳米结构的一个关键方面。
2013-04-25 cond-mat.mes-hall
Aharonov-Bohm interferometer based on n-p junction in graphene nanoribbons
我们证明了在高磁场下沿石墨烯n-p结的电流约束现象可以用来形成Aharonov-Bohm干涉仪。干涉系统利用了一个封闭的n-p结，可以通过样品内的浮栅感应，并在量子霍尔制度中耦合结电流与边缘电流。器件的工作需要在边缘和n-p结接触处的电流分裂，这在低费米能的扶手椅带中发现。
2016-08-20 cond-mat.mes-hall
Tuning the pn junction at a metal-graphene interface via H2 exposure
结合实验和理论，我们研究了石墨烯和金属接触处自然产生的异质结如何通过与分子氢（H2）的相互作用进行调制。由于静电相互作用，Cr/Au电极在石墨烯中诱导PN结，导致载流子（电子和空穴）之间的不对称电阻。通过考虑PN结处的优先电荷散射，这种不对称性被很好地建模，并且我们表明，通过将H2暴露于金属-石墨烯界面，它可以以可逆的、选择性的和不对称的方式被调制。我们的研究结果对于理解金属-石墨烯界面的性质是有价值的，并展示了氢传感器应用的新途径。关键词：石墨烯，接触电阻，
2017-05-01 cond-mat.mes-hall
Charge transport through graphene junctions with wetting metal leads
石墨烯被认为是下一代电子器件的优秀候选材料。然而，为了精确控制电荷注入和提取过程，需要考虑金属接触的重要影响。我们使用非平衡格林函数和密度泛函理论计算了具有润湿金属引线（共价结合到石墨烯的金属引线）的石墨烯结的输运。提供了关于理想接触的增加的电阻和关于电流波动的统计的定量信息。我们发现，通过所研究的具有Ti接触的两端石墨烯结的电荷传输是伪扩散的，直到令人惊讶的高能量。
2013-10-06 cond-mat.mes-hall
Short Ballistic Josephson Coupling in Planar Graphene Junctions with Inhomogeneous Carrier Doping
我们报告短弹道（SB）约瑟夫森耦合结嵌入在平面异质结构的石墨烯。弹道约瑟夫森耦合证实了结临界电流$I_c$的法布里-珀罗型干涉。接近$2Δ_0/e$的异常大的$I_cR_N$产物（$R_N$ ;正常状态结电阻，$Δ_0$ ;零温度超导能隙）是SB强约瑟夫森耦合的指示。$I_c$的温度依赖性与传统的短结行为不一致; $I_c(T)$曲线系统地偏离标准Kulik-Omel'yanchuk预测。我们认为，这一功能源于石墨烯结的平面性质，这是容易受到非均匀载流子掺杂的影响，以及在石墨烯附近的超导接触。
2017-12-28 cond-mat.mes-hall
Controllable Andreev Bound States in Bilayer Graphene Josephson Junction from Short to Long Junction Limits
本文通过静电门控原位调控双层石墨烯 Josephson 结的超导相干长度，实现了对 Andreev 束缚态模式数的控制，并揭示了从短结到长结区域的转变，为多模 Andreev 能级研究与费米速度调控开辟了新途径。
2023-12-05 cond-mat.mes-hall
Ultra-sharp lateral $p\text{-}n$ junctions in modulation-doped graphene
我们证明了超尖锐（${\lesssim}\,10\text{ nm}$）横向$p\text{-}n$结的石墨烯使用电子输运，扫描隧道显微镜，和第一性原理计算。$p\text{-}n$结位于石墨烯片的差分掺杂区域之间的边界处，其中一侧是本征的，而另一侧是通过靠近跨越薄绝缘阻挡层的$α$ $_3$薄片而被电荷掺杂的。我们提取$p\text{-}n$结对器件电阻的贡献，以在结宽度上设置边界。当本征区和掺杂区之间的边界由位于距石墨烯2 nm处的$α$ -RuCl $_3$的解理结晶边缘限定时，我们实现了超尖锐结。石墨烯、六方氮化硼和$α$ $_3$的异质结构中的扫描隧道光谱显示出在亚10 nm长度尺度上的潜在变化。第一性原理计算揭示了石墨烯的电荷掺杂在距离$α$ $_3$薄片边缘仅几纳米的范围内急剧衰减。
2022-05-31 cond-mat.mes-hall
Probing the current-phase relation of graphene Josephson junctions using microwave measurements
我们对嵌入微波电路中的石墨烯约瑟夫森结进行了广泛的分析。通过比较一个扩散结在15 mK的弹道在15 mK和1 K，我们能够重建的电流相位关系。
2020-07-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Quasiclassical Theory of the Josephson Effect in Ballistic Graphene Junctions
在准经典格林函数理论的框架下研究了弹道石墨烯系统中的稳态约瑟夫森效应。反映了石墨烯最终的二维性，包含石墨烯片的约瑟夫森结体现了我们所说的平面约瑟夫森结，其中超导电极部分覆盖二维石墨烯层，实现与其平面接触。在有效质量近似下，我们导出了约瑟夫森电流的一般公式，揭示了平面约瑟夫森结中超导邻近效应的特征。相同类型的分析同样适用于单层、双层和任意$N$层情况。
2012-08-16 cond-mat.mes-hall
Theory of Landau level mixing in heavily graded graphene p-n junctions
我们演示了使用量子输运模型来研究量子霍尔制度中的重分级石墨烯pn结。的p-n界面粗糙度和δ函数无序势的组合，使我们能够从文献中不同的设备上的实验结果进行比较。我们发现宽的pn结抑制了$n \neq 0$朗道能级的混合。我们的模拟在空间上解决了器件中的载流子输运，首次揭示了高阶朗道能级在强梯度结中的分离，这抑制了混合。
2016-08-02 cond-mat.mes-hall
