Shot noise control in ac-driven nanoscale conductors
我们在一个依赖于时间的散射形式主义表达式，通过交流驱动的纳米导体和它的波动的电流。与时间相关的电流，其时间平均值，最重要的是，驱动散粒噪声属性的结果假设一个明确的和有用的形式，通过有关的传播非厄米特Floquet理论。驱动噪声不能用传输概率来表示。结果对任意频率和强度的驱动都是有效的。与众所周知的近似方案，如田戈登的方法或高频近似的连接一起阐明了相应的有效性制度的讨论。在这种形式主义，我们研究了适当选择的电磁场所造成的电流和噪声的相干抑制。
2004-06-23 cond-mat.mes-hall
Approach to steady state transport in nanoscale conductors
我们表明，使用紧束缚模型和时间相关的密度泛函理论，可以建立一个准稳态电流动态在一个有限的纳米结没有任何非弹性效应。这仅仅是由于电子波包在通过结传播时所经历的几何收缩。我们还表明，在这个封闭的非平衡系统中，两个本地电子占据函数可以定义在每一侧的纳米结的费米分布与电极中的原子数量的增加。准稳态下的电导和电流-电压特性与静态散射方法计算的结果一致。
2005-11-08 cond-mat.mes-hall
Temperature-driven transient charge and heat currents in nanoscale conductors
我们分析了暴露在温度梯度下的纳米导体的热和电荷电流的短时行为。为此，我们采用Luttinger的热力势来模拟导体一端温度的突然变化。我们发现，通过杂质的电荷电流的方向最初是相反的方向的电荷电流在稳态极限。此外，我们调查的瞬态传播的能量和粒子密度驱动的温度变化通过导电纳米线。有趣的是，我们发现粒子和能量波的波前速度具有相同的恒定值，对平均电子密度的变化不敏感。在稳态制度中，我们发现，在低温下，局部温度和电位，由浮动探针引线测量，表现出特征振荡由于量子干涉，与周期性对应的费米波长的一半的电子。
2016-04-22 cond-mat.mes-hall
Non-local transport properties of nanoscale conductor-microwave cavity systems
最近的实验进展纳米导体耦合到超导微波腔打开了深量子极限的光-物质相互作用的运输调查，与隧道电子强烈耦合到单个腔光子。我们从理论上研究了最基本的腔导体系统，具有强的单光子诱导的非局域输运效应;两个空间分离的双量子点（DQD：s）共振耦合到基本腔模。该系统，由广义Tavis-Cummings模型描述，在量子主方程形式主义的研究，使我们能够通过DQD的电子输运性质：以及相干，非平衡腔光子状态。我们发现相当大的非本地感应电流和电流的交叉相关介导的单个光子。从一个完整的统计描述的电子输运，我们进一步揭示了一个动态的通道封锁在一个DQD解除光子发射由于隧道通过其他DQD。此外，大的纠缠之间的轨道状态的电子在两个DQD：s被发现为小的DQD-铅温度。
2013-02-22 cond-mat.mes-hall
Reversible stochastic pump currents in interacting nanoscale conductors
我认为，几何相位，负责可逆泵电流在经典的随机动力学，可以观察到实验与电子设置，类似于最近报道的[物理评论快报。96，076605（2006）]和[Nature Physics 3，243 - 247（2007）]。
2007-10-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Local electron heating in nanoscale conductors
纳米级结中的电子电流密度通常比体电极中的相应电子电流密度大几个数量级。因此，电子-电子散射率在结中显著增加。这导致了局部电子加热的底层费米海类似于局部离子加热，这是由于增加的电子-声子散射率。我们预测的局部电子加热在准弹道纳米导体的偏压依赖性，其对离子加热的影响，并讨论可能的实验测试我们的结果。
2007-01-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Hydrodynamic approach to transport and quantum turbulence in nanoscale conductors
在输运问题中，电子-电子相互作用的描述在解析和数值上都是困难的。在这里，我们表明，一个更简单的描述电子输运的相互作用的存在下，可以实现在纳米级系统。特别是，我们表明，纳米导体中的电子流可以用具有有效电子粘度的Navier-Stokes方程描述，即，与粘性和可压缩经典流体的动力学相同。通过使用这种流体动力学的方法，我们推导出的条件，从层流过渡到湍流在纳米系统，并讨论可能的实验测试我们的预测。
2007-01-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Luttinger-field approach to thermoelectric transport in nanoscale conductors
纳米级导体中的热电输运分析系统的热机械场，首先介绍了Luttinger，耦合到电子能量密度的响应。虽然在这种方法中的温度保持空间均匀，我们表明，空间变化的热机械场有效地模拟了整个系统的温度梯度，并允许我们计算由于热机械场流动的电流和热流。特别是，我们表明，在长时间的限制，从而计算出的电流减少到那些从Landauer-Büttiker公式，适当地推广到允许不同的温度在水库，如果热机械场被施加到准备系统，随后关闭在${t=0}$。或者，我们可以通过在初始制备后切换热机械场来驱动系统脱离平衡。我们比较这两种情况下，采用模型noninteracting哈密顿量，在线性政权，在其中，他们一致，并在非线性政权中，他们表现出显着的差异。我们还展示了如何操作定义的局部有效温度可以计算在这种形式主义。
2014-09-02 cond-mat.mes-hall
From stochastic single atomic switch to nanoscale resistive memory device
固态离子导体是下一代非易失性计算机存储器元件的良好候选者。这样的器件必须在合理的电压和电流值下显示出可再现的电阻切换，即使按比例缩小到纳米尺寸。在这里，我们研究的开关特性之间创建的钨尖和银膜覆盖的薄离子导体层的纳米结。原子大小的结显示出壮观的电流感应开关特性，但开关电压的大小和开关的方向对于不同的结随机变化。相比之下，对于直径为几纳米的稍大的结，观察到明确定义的、可再现的切换行为，这与离子导体表面层中纳米级通道的形成和破坏相关。我们的研究结果定义了一个可靠的离子纳米开关，这是远低于最近的光刻技术的分辨率低尺寸限制为3 nm。
2011-04-22 cond-mat.mes-hall
Strategy for accurate thermal biasing at the nanoscale
我们分析了纳米级电子导体的热控制的优点和缺点，通过接触加热方案。理想情况下，这种简单的方法允许人们直接通过金属引线在纳米结构上施加已知的热偏压，避免了传统的衬底中介。我们表明，通过使用平均噪声测温和局部噪声传感技术在InAs纳米线为基础的设备，SiO2衬底上的纳米级金属收缩的行为就像一个扩散导体，可以忽略不计的电子-声子弛豫和非理想的铅。引线对实现的热偏置的非普遍影响-取决于它们的尺寸，形状和材料成分-很难最小化，但可以在适当设计的纳米器件中精确校准。我们的研究结果允许减少的问题的热偏置校准的加热器电阻的知识，并铺平了道路，在纳米级的准确的热电或类似的测量。
2020-03-20 cond-mat.mes-hall
Heat asymmetries in nanoscale conductors: The role of decoherence and inelasticity
本文研究了存在非弹性散射时，相干导体中不同终端之间的热流。我们用一个双端量子点来说明我们的理论。两种类型的热不对称性进行了研究：电不对称性$Δ_E$，它描述了在一个给定的接触时，电压交换的热流偏差，和接触不对称性$Δ_C$，它量化了在两个不同的电极测量的功率之间的差异。在线性制度，这两个不对称性同意，并成比例的塞贝克系数，后者在低温下的Mott型公式与点传输重整非弹性。有趣的是，在非线性制度的运输，我们发现$Δ_E\neqΔ_C$和这种不对称偏离依赖于所施加的偏置配置。我们的结果可能对Lee等人最近的实验很重要[Nature（London）498，209（2013）]，其中测量了这些不对称性。
2015-05-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Theory of local heating in nanoscale conductors
我们报告的第一性原理计算的局部加热纳米结形成的单分子和一个金点接触。由于更大的热耗散，单个分子比金点接触加热得更少。我们还发现，在零温度下，阈值偏置$V_{onset}$约为6 mV和11 mV的分子和点接触，分别需要激发最小的振动模式，并产生热量。后者的估计是在同一系统上最近的实验结果非常吻合。在低于$V_{onset}$的给定外部偏压$V$下，当背景温度为$\sim e(V_{onset}-V)/k_{B}$量级时，加热变得明显。高于$V_{onset}$，局部加热随着偏压的增加而显著增加，但也被电极中的热耗散显著抑制。结果提供了一个原子尺度结构中电流诱导生热的微观图像。
2005-03-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Conditional statistics of electron transport in interacting nanoscale conductors
纳米级半导体结构之间的相互作用形成了固态电荷检测器的基础。最近的实验进展已经证明了通过量子点（QD）的单电子输运的芯片上检测。以e为单位的电荷的离散性导致电流的固有波动，称为散粒噪声。为了测量这些单电子波动，附近的相干导体，称为量子点接触（QPC），与QD相互作用并充当检测器。QPC电荷探测器的一个重要特性是无创性：系统会对探测器产生物理影响，而不是相反。在这里，我们预测，即使是理想的非侵入性检测器，如QPC，当一个特定的检测器的结果被观察到，该系统遭受的信息反作用，从根本上改变了统计的运输通过量子点相比，无条件的散粒噪声。我们开发了一个理论模型来预测联合电流概率分布和条件传输统计。这里报道的实验结果表明，在纳米系统中的信息反作用的现实，以及各种新的效果，如条件噪声增强，这是在基本上完美的协议与我们的模型计算。这种类型的交换电报过程在自然界中大量发生，表明这些结果适用于各种各样的系统。
2007-01-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Accelerated Discovery of Topological Conductors for Nanoscale Interconnects
NORDITA, KTH Royal Institute of Technology and Stockholm University（北欧理论粒子物理研究所，皇家理工学院和斯德哥尔摩大学）；University of Connecticut（康涅狄格大学）；Northwestern University（西北大学）；IBM Thomas J. Watson Research Center（IBM托马斯·J·沃森研究中心）；National Yang Ming Chiao Tung University（国立阳明交通大学）；Academia Sinica（中央研究院）
本文提出了一种高效计算框架，用于发现具有高导电性的拓扑导体，以解决铜互连在超精细尺寸下的电阻率问题，并通过数据集支持机器学习模型快速识别新型互连材料。
2025-09-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Experimental determination of conduction channels in atomic scale conductors based on shot noise measurements
我们提出了一个基于散粒噪声测量的低维导体导电沟道的实验方法。每个通道的透射系数由测量的电导和Fano因子数值确定。通道分析表明，原子接触的Ag，Au，Al和Pt，显示其通道的电导和机械伸长的函数的演变。这种方法可以很容易地应用于映射在不同条件下的纳米级导体在很宽的范围内的导电通道。
2013-08-15 cond-mat.mes-hall
Thermal conduction and interface effects in nanoscale Fermi-Pasta-Ulam conductors
我们进行经典的非平衡分子动力学模拟计算热流通过连接两个较大的水库微观交界处。与以前的工作相比，我们还包括在模拟区域中的水库，研究体纳米结构界面和体电导的影响。标量Fermi-Pasta-Ulam（FPU）模型被用来描述非谐相互作用的影响，在一个简单的方式。接近结的温度分布在低温极限示出表现出强的方向性功能，当温度升高时淡出。模拟的FPU链和两个散装区域也示出，以消除非单调的温度变化发现更简单的几何形状和模型。我们表明，足够大的水库，在链中的温度分布不依赖于在边界处使用的热化的细节。
2012-08-16 cond-mat.mes-hall physics.comp-ph
Scattering Theory of Dynamic Electrical Transport
我们已经开发了一个散射矩阵的方法，通过一个基于光子辅助过程的磁驱动导体的相干输运。为了描述与泵浦场的能量交换，我们将Floquet散射矩阵扩展到驱动频率的线性阶。
2005-02-09 cond-mat.mes-hall
Ultrahard BC5 -- an efficient nanoscale heat conductor through dominant contribution of optical phonons
在这项工作中，我们研究的热导率（k）的BC 5，超硬类金刚石半导体材料，使用第一性原理计算和分析的同位素无序以及长度尺度依赖的效果。在300 K下，同位素纯BC 5的k计算为169 Wm-1 K-1（沿a轴）;发现这一高k是由于由于碳（C）和硼（B）原子的轻原子质量以及强C-C和B-C键导致的声学和光学声子的高频率和声子群速度。我们还观察到在较高温度（~500 K）下，光学声子（~ 54%）在热传导中占主导地位。这种异常高的光学声子的贡献被发现是由于在BC 5中的一个独特的效果有关的光学声子散射率相对于声学声子的温度依赖性较弱。解释的效果是在高频的光学声子引起衰减到其他高频声子，其中低声子人口导致的衰减项变得对温度不敏感。该效应进一步导致在100 nm长度尺度下的77 Wm-1 K-1的高纳米级热导率，这是由于光学声子平均自由程处于纳米范围。这些结果为BC 5在纳米热管理中的应用提供了途径。
2021-07-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Driven quantum transport on the nanoscale
我们探讨了利用含时场控制纳米尺度系统中量子输运现象的前景。特别是，我们研究了驱动导体的电子电流及其噪声特性。我们回顾了最近的相应的理论描述的基础上Floquet理论。替代方法，以及各种限制近似方案进行了研究和比较。一般的理论随后被应用到不同的代表性的纳米器件，如非绝热泵，分子门，分子量子棘轮，和分子晶体管。潜在的应用范围从强激光场影响下的分子线到微波辐照的量子点。
2004-09-21 cond-mat.mes-hall
Pump-probe scheme for electron-photon dynamics in hybrid conductor-cavity systems
最近的实验纳米导体耦合到微波腔提出了前景输运研究的电子-光子相互作用的深量子制度。本文提出了一种泵浦-探测方案来研究双量子点-腔系统中单个电子-光子激发的瞬态动力学。泵浦到系统中的激发通过双点处的电荷隧穿而衰减，实时探测。我们调查理论上的短时间的电荷转移统计在点，周期性泵浦，并表明，这使得获得真空拉比振荡以及激发动力学中存在的双点退相和弛豫。
2014-02-06 cond-mat.mes-hall
Nonequilibrium reservoir engineering of a biased coherent conductor for hybrid energy transport in nanojunctions
我们表明，载流相干电子导体可以被视为有效的玻色子能量库涉及不同类型的电子空穴对激发。对于弱耦合的电子-玻色子，非平衡电子与玻色子之间的混合能量输运可用类朗道公式描述。这使得在混合电子玻色子系统的各种热传输问题的统一帐户。作为应用，我们研究了电子与玻色子之间的非互易热输运、冷点热电流以及玻色子的电子冷却。我们的统一框架提供了一个直观的方式来理解电子和玻色子之间的混合能量输运。它开辟了非平衡油藏工程的方式，在纳米尺度上的不同准粒子之间的有效的能量控制。
2020-03-24 cond-mat.mes-hall
Simulation of temperature profile for the electron- and the lattice-systems in laterally structured layered conductors
微电子半导体器件工作时的电子被局部变化的强电场加速，从而获得在纳米尺度上不均匀分布的有效电子温度，并大大超过主晶格的温度。因此，电子和晶格的热动力学是不平凡的，它在纳米尺度上的理解对于获得更高的器件性能至关重要。在这里，我们提出并证明，在分层导体之间的电子和晶格的非平衡性质可以明确追求通过模拟导电层分离成两个物理片代表，分别为电子和晶格子系统。以厚度为35 nm、宽度为1 μ m、曲率半径为曲率半径为15 nm的U形导电沟道为例，对GaAs器件进行了模拟，发现在U形弯曲的内角处由于热电子的产生而产生了一个显著的热点。就电子温度而言的热点实现了显著更高的温度，并且当与就晶格温度而言的热点相比时具有更尖锐的空间分布。对具有类似几何形状的金属（NiCr）窄引线进行的类似模拟计算表明，在内角处也出现了热点，但其强度和空间分布与半导体器件中的那些有很大不同。半导体和金属之间的显着差异被解释为是由于电子比热的巨大差异，而不是电子声子相互作用的差异。通过一种简便的非平衡层状导体的建模方法，为深入理解电导体的非平衡性质提供了有益的线索。
2019-08-06 cond-mat.mes-hall
Effect of electron-phonon scattering on shot noise in nanoscale junctions
研究了准弹道输运条件下，电子-声子非弹性散射对纳米结中散粒噪声的影响。我们预测，当结的局部温度大于其最低振动模式能量$eV_c$时，非弹性贡献的散粒噪声（电导）增加（减少）与偏置$V$（$\sqrt{V}$）。相应的Fano因子因此增加为$\sqrt{V}$。我们还表明，非弹性贡献的Fano因子饱和增加结和体电极之间的热交换电流的值，其中，对于$V>>V_c$，是独立的偏置。因此，散粒噪声的测量可以提供关于纳米级导体中的局部温度和热耗散的信息。
2005-05-05 cond-mat.mes-hall
Quantum flicker noise in atomic and molecular junctions
我们报告的量子形式的电子闪烁噪声在纳米导体，包含有价值的信息量子运输。这种噪声在原子和分子结中被实验识别，并通过考虑由于波动散射体引起的量子干涉进行理论分析。使用电导，散粒噪声和闪烁噪声测量，我们发现，所揭示的量子闪烁噪声唯一地依赖于传输通道的分布，量子导体的一个关键特性。这种依赖性为闪烁噪声作为量子导体和多体量子效应的基本性质的诊断探针的应用打开了大门，到目前为止，这一作用一直由实验上较难获得的散粒噪声来执行。
2021-08-23 cond-mat.mes-hall
Scanning Tunneling Thermometry
纳米尺度系统的温度成像是一个具有无数潜在技术应用的基本问题。例如，纳米级冷点可用于点冷却电子元件，而热点可用于精确激活化学或生物反应。更重要的是，对量子相干导体中的温度场进行成像可以提供关于最小尺度下的热流和耗散的丰富信息。然而，尽管技术取得了重大进展，但温度成像的空间分辨率仍然在几纳米范围内。在这里，我们提出了一种方法来映射电子温度的变化，在操作纳米级导体仅仅依靠电隧道电流测量。扫描隧穿温度计由于其在隧穿状态下的操作，将能够映射亚埃温度变化，从而将扫描测温的分辨率提高约两个数量级。
2019-01-26 cond-mat.mes-hall
Shot noise suppression in multimode ballistic Fermi conductors
本文导出了描述源、漏电极与费米电子气连接的多模弹道沟道中电流噪声的一般公式。特别是（在$eV\gg k_{B}T$），该表达式描述了非平衡“散粒”噪声，这可能是由费米相关性和空间电荷屏蔽抑制。一般公式已被应用到2D纳米级，弹道MOSFET的近似模型。在大的负栅极电压下，当沟道中的电子密度小时，散粒噪声谱密度$S_{I}(0)$接近肖特基值$2eI$，其中$I$是平均电流。然而，在正栅极电压下，当沟道中的最大势能低于电子源的费米能级时，噪声可以比肖特基值小至少一个数量级，这主要是由于费米效应。
1998-12-12 cond-mat.mes-hall
Three-Terminal Energy Harvester with Coupled Quantum Dots
介观导体中热波动的整流是当今试图构建纳米级热电能量采集器以将热量转换为有用的电功率的关键思想。到目前为止，大多数概念都利用了塞贝克效应，在双端几何中，热量和电荷都由相同的粒子携带。在这里，我们实验证明了一种新的能量采集器的工作原理，最近提出使用两个电容耦合量子点。我们表明，由于其新颖的三端设计，空间上分离的热源从导体电路，电荷和热流的方向成为去耦在我们的设备。这使我们能够通过外部栅极电压来操纵所产生的充电电流的方向，同时使热流的方向不受影响。我们的研究结果为新一代多终端，高效的纳米级热机铺平了道路。
2016-03-28 cond-mat.mes-hall
Thermodynamic uncertainty relation in atomic-scale quantum conductors
当电子输运过程是量子相干的且传输几率是常数（能量和电压无关）时，热力学测不准关系（TUR）在纳米级电子导体中成立。我们目前的测量的电子电流及其噪声在金原子尺度的结和确认的有效性的TUR的电子输运在现实的量子相干导体。此外，我们表明，它是有益的，目前的电流和噪声作为TUR比，以确定偏离非相互作用电子相干动力学。
2020-02-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech quant-ph
Current-induced forces in single-resonance systems
近年来，人们对纳米机电器件、电流驱动的量子机器以及电流对纳米导体的机械效应的兴趣越来越大。在这里，我们进行了深入的研究系统的电流诱导力和电子摩擦的电子有效哈密顿量可以描述的一个原型模型，一个单一的能级耦合到两个水库。我们的研究结果可以帮助更好地理解的一般条件，最大限度地提高性能的不同设备建模为一个量子点耦合到两个电子水库。此外，他们可以是有用的合理化的作用，电流感应力的机械变形的一维导体。
2020-11-11 cond-mat.mes-hall
Thermopower and dynamical Coulomb blockade in non-classical environments
通过纳米级导体的电荷和热传递不仅由电子的传输特性决定，而且还可能受到导体环境中其他自由度的耦合的强烈影响。在这里，我们分析了电磁环境对一个简单的，但重要的热电性能，热电，在简单的运输方案的单电荷转移隧道结的影响。考虑到热和不平衡稳态环境，我们发现热电势可以强烈地受环境状态的影响，反过来，可以作为一个敏感的探针的环境属性。
2017-10-09 cond-mat.mes-hall
Magnetization noise in magnetoelectronic nanostructures
通过散射理论，我们表明，在正常的电导体与纳米级铁磁体接触的自旋电流噪声增加的磁化噪声通过一个波动的自旋转移力矩。根据涨落耗散定理，自旋流中的约翰逊-奈奎斯特噪声与由于自旋泵浦而增加的吉尔伯特阻尼有关。自旋电流散粒噪声在施加偏压的存在下是在低温下的磁化噪声的主要贡献。
2005-01-13 cond-mat.mes-hall
Interaction effects in electric transport through self-assembled molecular monolayers
我们从理论上研究了分子间库仑相互作用对通过分子单层（或基于大量并联连接的纳米级导体的其他设备）传输的影响。由于相互作用，通过不同分子的电流成为相关的，导致在非线性电流-电压特性的不同功能，我们通过推导和求解一种修改的主方程，适合于描述通过无限数量的相互作用的导体的运输。此外，如果一些分子未能结合到两个电极上，则可以在高电压下诱导电荷陷阱并阻止通过相邻分子的传输，从而导致负微分电阻。
2013-04-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Transport suppression in heterostructures driven by an ac gate voltage
我们探讨的可能性，诱导在异质结构驱动的交流栅电压的相干电流抑制最近发现的纳米导体在振荡领域。电流的破坏与输运电压无关，但可以通过驱动幅度和频率来控制。在紧束缚近似下，我们得到了平均电流的分析结果，在驱动的存在。这些结果进行了比较，对一个精确的数值处理的基础上的传输矩阵的方法。
2006-02-02 cond-mat.mes-hall
Landau Cooling in Metal-Semiconductor Nanostructures
提出了一种基于朗道量子化的纳米导体系统的电子冷却原理。操作依赖于能量选择性电子隧穿进入量子化磁场中的二维电子气。这种量子制冷机提供了显着的冷却功率（约1 nW在几个K的现实参数），并提供了一个独特的灵活性，由于其可调谐性通过磁场强度。可用的性能仅受半导体中的无序或缺陷等非理想性的轻微影响。该系统的实现方法和它的特点进行了讨论。
2007-03-05 cond-mat.mes-hall
Electronic transport through a correlated quantum wire connected to a superconducting lead
本文从理论上研究了一维导体与超导导线和普通金属导线电连接时的电子输运。在非相互作用的情况下，我们表明，交流电压与直流电压一起施加修改的I-V曲线类似的制度的光子辅助隧穿。在低电压的限制下，电子-电子相互作用影响电子输运，导致电导的降低和阻抗的频率依赖性。
2015-05-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Nanoscale imaging of current density with a single-spin magnetometer
纳米结构和薄膜中的电荷传输是科学和技术中许多现象和过程的基础，从介观物理学中的量子效应和电子相关性，到基于电荷或自旋的集成电子电路，再到能源研究中的光活性层。由于其纳米尺寸和电流的巡回性质，在这种结构中直接可视化电荷流是具有挑战性的。在这项工作中，我们展示了非侵入性磁成像的电流密度在二维导体网络，包括金属纳米线和碳纳米管。我们的传感器是电子自旋的金刚石氮空位中心连接到扫描尖端。使用差分测量技术，我们检测直流电流下降到几微安以上的基线电流密度2 e4 A/cm 2。重建图像的空间分辨率通常为50 nm，尽力而为值为22 nm。电流密度成像为研究二维材料和器件中的电子输运和电导变化提供了一条新的途径，在凝聚态物理中有许多令人兴奋的应用。
2016-09-30 cond-mat.mes-hall quant-ph
Non Equilibrium Green's Functions for Dummies: Introduction to the One Particle NEGF equations
非平衡格林函数方法经常用于计算偏压下纳米尺度（分子和半导体）导体中的电流和电荷密度。该方法主要用于弹道传导，但可以扩展到包括非弹性散射。在这篇教程论文中，NEGF方程的电流和电荷密度矩阵推导和解释，希望清楚的方式。
2006-01-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
Fluctuation-driven Coulomb drag in interacting quantum dot systems
纳米级导体之间的库仑阻力是基本的和实际的兴趣。在这里，我们从理论上研究了双量子点（QD）系统中的阻力，该系统由一个偏置的驱动QD和一个无偏置的阻力QD通过直接的点间库仑相互作用耦合组成。我们证明了库仑阻力是由驱动量子点中的电荷波动驱动的，并显示了相关量子噪声的性质如何将其与，例如，弱相互作用量子导体电路中的散粒噪声驱动阻力。在强相互作用机制下，表现出轨道（“赝自旋”）近藤效应，阻力由赝自旋翻转共隧穿过程引起的电荷涨落决定。近藤关联对赝自旋翻转过程的猝灭抑制了低偏压下的拖曳，并在二阶微分方程中引入了零偏压反常。最后，我们表明，阻力是最大化的值的interdot相互作用匹配的铅耦合。我们的研究结果是相关的量子点系统中的阻力的理解，并在不同的运输制度提供实验可检验的预测。
2019-08-16 cond-mat.mes-hall
Possibility of coherent electron transport in a nanoscale circuit
其他人已经求解了薛定谔方程，以估计在特定电势下两个电极之间的隧穿电流，或者通过势垒的透射，假设入射波引起一个反射波和一个透射波。然而，这在一些纳米级电路中可能不合适，因为金属中的电子平均自由程可能长达68 nm。因此，如果减少了电子与导体表面和晶界的相互作用（其减小了平均自由程），则波函数可以在电路中的整个金属部件中是相干的。我们考虑使用单晶线，并包括一个隧道结，以集中和准直轴附近的电子，以进一步减少它们与线表面的相互作用。我们的模拟表明，除了非相干现象，在纳米级电路中存在非常清晰的相干模式。给出了确定这些模态参数集的算法，并给出了算例。给出了确定波函数中的归一化系数和电路中电流分布的其他算法。这是只使用代数与微积分的解析解的薛定谔方程。
2020-09-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Hot-electron dynamics in plasmonic nanostructures
本综述聚焦等离子体纳米结构中的热电子动力学，阐述其产生机制、理论与实验研究方法，以及相关效应在多领域的应用，为相关未来技术发展提供基础支撑。
2023-12-19 cond-mat.mes-hall physics.optics
Probing charge and heat current noise by frequency-dependent temperature and potential fluctuations
介观和纳米尺度导体中电子输运的能量性质是当前研究的热点。在这里，我们从理论上探讨的可能性，探测波动的电荷和热流以及它们的混合相关性，通过波动的温度和电化学电位的探针耦合到导体。我们特别感兴趣的是致力于时间依赖性驱动的纳米电子系统设计的单电子的受控发射所产生的电荷和能量噪声，即使我们的设置是适合更一般的交流驱动方案。我们采用玻尔兹曼-朗之万的方法，以便与频率相关的电化学电位和温度波动的探头裸电荷和能量电流的波动从电子源发出。我们将我们的研究结果应用于按需单电子源的突出例子，该单电子源由量子霍尔制度中的驱动介观电容器实现。我们表明，无论是在没有工作源的情况下，探测器的背景波动，也没有由探头引起的波动阻碍访问所寻求的直接源噪声的参数范围很大。
2017-11-30 cond-mat.mes-hall
Distributions of Waiting Times of Dynamic Single-Electron Emitters
基本隧穿事件之间的等待时间的分布对于理解纳米导体中的随机电荷转移过程具有根本的重要性。在这里，我们调查的等待时间分布（WTD）的周期性驱动的单电子发射器和评估他们的具体例子介观电容器。我们表明，WTD提供了一个特别翔实的表征周期性驱动的设备，我们演示了如何WTD使我们能够重建完整的计数统计（FCS）的电荷已被转移后，大量的周期。我们发现，WTDs是能够描述短时间的物理和相关性，这是不能通过FCS单独访问。
2011-08-30 cond-mat.mes-hall
Quantum thermocouples: nonlocal conversion and control of heat in nanostructures
Universidad Autónoma de Madrid（马德里自治大学）；Condensed Matter Physics Center (IFIMAC), Universidad Autónoma de Madrid（马德里自治大学凝聚态物理中心 (IFIMAC)）；Instituto Nicolás Cabrera (INC), Universidad Autónoma de Madrid（马德里自治大学尼古拉斯·卡布雷拉研究所 (INC)）
本文提出量子热偶用于非局域热转换与控制，通过多终端量子输运实现热能转换与制冷功能。
2025-11-14 cond-mat.mes-hall quant-ph
Staggered spin-orbit interaction in a nanoscale device
本文提出利用两个磁性纹理栅极在碳纳米管双量子点中诱导合成自旋-轨道相互作用，并借助微波腔实现纳米尺度畴壁与交错耦合。
2021-04-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Extracting single electron wavefunctions from a quantum electrical current
量子纳米电子学已经进入了一个时代，量子电流是从单个到几个按需基本激发建立的。然而，迄今为止，已经实施了非常有限的工具来描述它们的特征。在这项工作中，我们提出了一个量子电流分析仪能够提取单粒子激发存在于一个周期性的量子电流没有任何先验假设。我们的分析仪结合了两粒子干涉和信号处理，以提取相关的电子和空穴波函数定位在每个发射周期和它们的量子相干性从一个发射周期到另一个。这种量子电流分析仪为表征和控制纳米级导体中的量子电流以及研究量子电子学中的纠缠到单电子水平开辟了新的可能性。
2017-10-30 cond-mat.mes-hall
Spin and Charge Shot Noise in Mesoscopic Spin Hall Systems
通过具有Rashba自旋轨道（SO）耦合和/或SO散射的四端二维电子气的纵向引线注入非极化电荷电流不仅是横向引线中纯自旋霍尔电流的原因，而且也是随机随时间变化的电流波动的原因.我们采用散射的方法来分析多端纳米导体中的电流-电流相关性，分析了横向纯自旋霍尔电流和零电荷电流，或横向自旋电流和非零电荷霍尔电流，分别由非极化或自旋极化纵向电流驱动的散粒噪声。由于任何自旋翻转作为一个额外的噪声源，我们认为，这些散粒噪声提供了一个独特的工具来区分内在和外在SO机制的自旋霍尔效应在顺磁器件。
2008-04-14 cond-mat.mes-hall
Strong quantum memory at resonant Fermi edges revealed by shot noise
对非平衡电流波动的研究使得能够评估通过纳米级导体的量子传输中所涉及的相关性。他们提供额外的信息，平均电流的电荷统计和存在的相干性，耗散，无序，或纠缠。散粒噪声作为电流自相关函数的时间积分，揭示了动力学信息。特别地，它检测非马尔可夫动力学的存在，即，记忆，在开放系统中，这一直是许多当前理论研究的主题。我们报告的低温散粒噪声测量的电子输运通过InAs量子点的费米边缘奇异制度，并表明它具有很强的记忆效应所造成的量子点和费米水库之间的相关性。我们的工作，除了解决噪声的原型强关联系统的主要利益，揭示了通用的量子动力学机制发生在相互作用的共振费米边缘。
2012-04-23 cond-mat.mes-hall
Shot noise in parallel wires
我们报告的第一性原理计算的散粒噪声性能的平行碳丝的制度，其中的线间距离是远远小于非弹性的平均自由程。我们发现，随着增加线间距离，电流迅速接近的值接近每根导线的电流的两倍，而法诺因子，对于相同的距离，仍然是大于法诺因子的单根导线。这种增强的Fano因子是沿着两条不同导线传播的电子波之间的相关性的特征。此外，我们发现，Fano因子是非常敏感的线之间的键合，并可以通过改变小于0.5 μ m的线间距的数量级变化。虽然这些研究结果证实，散粒噪声是一个非常敏感的工具，探测电子输运性能的纳米导体，他们也表明，这些结构需要相当大的实验控制，采用它们在电子学。
2004-02-19 cond-mat.mes-hall
Non-volatile molecular memory elements based on ambipolar nanotube field effect transistors
我们制作了空气稳定的n型双极碳纳米管场效应晶体管（CNFET），并将其用于纳米级存储单元。N型晶体管是通过在氢气中退火纳米管并通过钴电极接触它们来实现的。扫描栅显微镜显示，这些设备的体响应是类似的金接触的p-CNFET，确认肖特基势垒形成在接触界面处确定电子和空穴传输制度的可访问性。双极器件的传输特性和库仑阻塞（CB）光谱显示出强烈增强的栅极耦合，最有可能是由于氢退火过程中硅/二氧化硅界面处的缺陷密度降低。"开“状态下的CB数据表明，这些CNFET在高静电掺杂下几乎是弹道导体。由于它们的纳米级电容，CNFET对沟道周围的单个电荷的存在极其敏感。我们证明，这种属性可以利用来构建数据存储元件，在几个电子的水平。
2002-06-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Imaging of sub-$μ$A currents in bilayer graphene using a scanning diamond magnetometer
纳米尺度的电子输运引起了许多有趣的物理现象，伴随着不同的空间模式的电流流动。在这里，我们报告在室温下双层石墨烯的二维电流分布的灵敏磁成像。通过将源漏电流的动态调制与金刚石探针中氮空位中心的交流量子传感相结合，我们获得了具有4.6 nT和20 nA/ $μ$ m的优异灵敏度的磁场和电流密度图。空间分辨率为50-100纳米。我们进一步介绍了一套方法，用于增加该技术的动态范围，并减轻不希望的反作用的磁力测量操作的电子运输。电流密度图揭示了局部变化的流动模式和全球调整的电流通过背栅电位。没有观察到流体动力学运输的特征。我们的实验证明了在二维材料和导体中成像纳米级传输的细微特征的可行性。
2022-01-18 cond-mat.mes-hall quant-ph
Quantum feedback at the solid-liquid interface: flow-induced electronic current and its negative contribution to friction
本文基于非平衡Keldysh框架提出流体与电子流相互交织的量子理论，预测中性液体流经固体时会产生库仑拖拽电流，该电流通过量子反馈机制降低流体力学摩擦系数，为设计低摩擦材料提供策略。
2023-02-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Highly conductive and complete spin filtering of nickel atomic contacts in a nitrogen atmosphere
在纳米电子学和自旋电子学领域，通过纳米结产生高效和高度自旋极化的电流是必不可少的。在本文中，使用$ab$ $initio$电子输运计算，我们预测高导电性和完美的自旋过滤的镍原子接触在氮的环境中，其中一个单一的N $_2$分子位于两个镍电极之间的平行（能量最有利）。这种特定性能是由于铁磁电极的多数自旋$s$类状态与N $_2$分子的最低未占分子轨道之间的波函数正交性，因此多数自旋电子在界面处被完全阻挡.相反，对于少数自旋，由于Ni原子的$d_{zx,zy}$和N原子的$p_{x,y}$之间的有效耦合，形成了两个几乎饱和的导电沟道，导致约1 $G_0$（$=2e^2/h$）的大电导。因此，单个N $_2$分子充当高导电性和半金属导体。另一方面，CO和NO掺入分子结表现出相当低的电导与部分自旋极化电流。
2019-05-29 cond-mat.mes-hall
A Quieter State of Charge -- Ultra-Low-Noise Collective Current in Charge-Density-Wave Nanowires
University of California, Los Angeles（加州大学洛杉矶分校）；California NanoSystems Institute, University of California, Los Angeles（加州大学洛杉矶分校加州纳米系统研究所）；University of Georgia（佐治亚大学）；Institute of High-Pressure Physics, Polish Academy of Sciences（波兰科学院高压物理研究所）；University of California, Riverside（加州大学河滨分校）；Center for Quantum Science and Engineering, University of California, Los Angeles（加州大学洛杉矶分校量子科学与工程中心）
研究发现电荷密度波纳米线中存在超低噪声集体电流，其噪声谱密度随电流线性降低，表明相关电子传输中电流波动显著减少。
2026-01-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Observation of current whirlpools in graphene at room temperature
本文利用纳米扫描磁力计在室温单层石墨烯中观测到稳态电流涡旋，通过改变器件尺寸验证流体力学模型预言，并揭示涡旋流在双极区域消失源于涡量扩散长度减小，展示了局域成像技术研究介观输运的潜力。
2024-07-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el quant-ph
