Magnetotransport signatures of the proximity exchange and spin-orbit couplings in graphene
石墨烯在铁磁绝缘体或铁磁金属上的隧道势垒，有望表现出巨大的邻近交换和自旋轨道耦合。我们使用一个现实的传输模型的电荷无序散射和解决的线性玻尔兹曼方程数值精确的各向异性费米轮廓的修改狄拉克电子找到这些邻近效应的磁输运签名：邻近各向异性磁阻，反自旋电流效应，和平面霍尔电阻率。我们建立了相应的各向异性，由于交换和自旋轨道耦合，相对于磁化方向。我们还提出了参数图，指导观察运输磁各向异性接近石墨烯的最佳制度。
2016-08-12 cond-mat.mes-hall
Graphene-mediated exchange coupling between cobaltocene and magnetic substrates
使用第一性原理计算，我们证明了通过石墨烯层的磁性分子和磁性衬底之间的相当大的交换耦合。作为一个模型系统，我们考虑二茂钴（CoCp $_2$）吸附在石墨烯沉积在Ni（111）。我们发现分子和基底之间的磁耦合是反铁磁的，并且根据分子结构、吸附几何形状以及石墨烯在Ni（111）上的堆叠而变化很大。我们展示了如何通过在石墨烯和Ni（111）之间插入磁性单层（例如Fe或Co）来调节这种耦合。我们确定的主要机制负责耦合的空间和能量匹配的前线轨道的CoCp $_2$和石墨烯接近费米能级，我们证明了石墨烯作为电子去耦层的作用，但允许分子和衬底之间的自旋通信。
2013-04-24 cond-mat.mes-hall
Electrically tunable exchange splitting in bilayer graphene on monolayer Cr$_2$X$_2$Te$_6$ with X=Ge, Si, and Sn
采用第一性原理方法研究了双层石墨烯在铁磁多层膜Cr $_2$ X $_2$ Te $_6$（X=Ge，Si，Sn）上的电子能带结构和邻近交换效应.在每种情况下，异质结构的本征电场在石墨烯双层中诱导约10 meV的轨道间隙。邻近交换是强烈的波段依赖性。例如，在Cr $_2$ Ge $_2$ Te $_6$的情况下，双层石墨烯的低能价带具有8 meV的交换分裂，而低能导带的分裂小30倍（0.3meV）。这种显著的差异源于与铁磁基底的层依赖性杂交。值得注意的是，施加几V/nm的垂直电场可以逆转交换，使我们能够有效地打开和关闭双层石墨烯中的邻近磁性。这样的场效应对于铁磁绝缘体上的范德华双层来说应该是通用的，为基于自旋的设备开辟了新的可能性。
2018-07-09 cond-mat.mes-hall
Quantum Anomalous Hall Effects in Graphene from Proximity-Induced Uniform and Staggered Spin-Orbit and Exchange Coupling
我们研究了一种时间反演对称性破缺的邻近改性石墨烯（或类石墨烯材料）的有效模型。我们预测的外观量子反常霍尔相位通过计算体带隙和陈数的基准组合的系统参数。在Chern数为$C=1$的平面石墨烯中，引入交错交换场可以实现量子反常霍尔效应.我们明确显示锯齿形和扶手椅纳米带的边缘状态，并探讨其本地化行为。值得注意的是，交错的内在自旋轨道和均匀交换耦合的组合给出了拓扑保护（不像时间反演系统）的伪螺旋状态，其自旋在相对的锯齿形边缘相反。将磁化从平面外旋转到平面内使得系统微不足道，从而允许控制拓扑相变。利用密度泛函理论，我们还提出了一种在Ising反铁磁MnPSe $_3$上的石墨烯作为实现交错交换（赝自旋塞曼）耦合的材料平台.
2020-04-03 cond-mat.mes-hall
DFT screened-exchange approach for investigating electronical properties of graphene-related materials
采用密度泛函理论（DFT）框架下的屏蔽交换LDA方法（sX-LDA）对石墨烯和锯齿形石墨烯纳米带的能带结构进行了从头计算.在这种方法中的非局域电子-电子相互作用的结果在重整化的电子能带结构和费米速度相比，局域密度近似（LDA）内的计算给出了良好的协议与实验。类似地，锯齿形纳米带（ZGNR）中的带隙加宽超过200%，与基于准粒子能带结构的过去研究的带隙具有相似的量级。与LDA和GGA-PW 91计算结果相比，我们发现非局域交换对ZGNRs电子基态的自旋极化有明显的影响。
2010-06-17 cond-mat.mes-hall
Theory of proximity-induced exchange coupling in graphene on hBN/(Co, Ni)
我们进行系统的邻近交换耦合的第一性原理计算，诱导钴（Co）和镍（Ni）在石墨烯中，通过几个（多达三个）层的六方氮化硼（hBN）。我们发现，诱导的石墨烯带的自旋分裂的数量级为10毫电子伏的hBN单层，减少的幅度，但交替的符号，通过添加每个新的绝缘层。我们发现，如果在狄拉克点附近存在过渡金属的$d$共振能级，邻近交换可以是巨大的。我们的计算表明，这种效应可能存在于钴异质结构，其中$d$水平强烈杂交与石墨烯的价带轨道。由于这种杂交依赖于自旋，因此邻近自旋分裂异常大，即使对于两层hBN也约为10 meV。外部电场可以改变石墨烯和过渡金属轨道的偏移，并且可以导致交换参数的符号反转。我们预测这将发生在hBN的两个单层的情况下，使得能够在石墨烯/hBN/Co结构中对邻近自旋极化（但也是自旋注入）进行电控制。镍基异质结显示较弱的邻近效应比钴异质结。我们引入两个唯象模型来描述第一性原理数据。极小模型包括石墨烯（有效）$p_z$轨道，可用于研究具有邻近交换的石墨烯中的输运，而$p_z$ - $d$模型还包括与$d$轨道的杂交，这对于捕获巨大的邻近交换很重要。这两个模型的关键是赝自旋相关的交换耦合，需要描述不同的自旋分裂的价带和导带。
2016-10-25 cond-mat.mes-hall
Hanbury Brown and Twiss Exchange Correlations in Graphene Box
线性介观输运系统中的二次检测产生交叉项，交叉项可以被视为反映载流子的统计特性的干涉信号。在电子系统中，这些交叉项干扰是由泡利原理引起的交换效应引起的。在这里，我们证明了费米Hanbury布朗和Twiss（HBT）交换现象，由于载流子在扩散石墨烯系统的不可逆性。这些交换效应进行了验证，结合定期散粒噪声（自相关）实验在微波频率下使用电流-电流互相关。我们的结果可以使用方形金属扩散导体的半经典分析来建模，包括接触透明度的贡献。实验确定的HBT交换因子值位于计算的相干和热电子输运之间。
2019-09-11 cond-mat.mes-hall
Gap-modulated doping effects on indirect exchange interaction between magnetic impurities in graphene
磁性杂质的稀释分布被假定为存在于掺杂的石墨烯中。我们计算了两个磁性杂质之间的相互作用能，这两个磁性杂质通过掺杂的传导电子通过间接交换或Ruderman-Kittel-Kasuva-Yosida（RKKY）相互作用耦合。当前模型是半填充的$AB$晶格结构。我们的计算是基于延迟格点格林函数形式主义的动量-能量空间，这是采用线性响应理论，以确定在坐标空间中的磁化率。当磁性杂质被放置在该结构的$A$和$B$亚晶格位置上时，得到了带隙石墨烯的分析结果。已经发现，由于能隙的存在，这种在确定自旋排序中很重要的相互作用对于掺杂石墨烯中的$AA$和$BB$交换能是显著不同的，并且归因于局部场在$A$和$B$子晶格上不相等的结果。对于掺杂的石墨烯，从铁磁到反铁磁的所有三种RKKY相互作用的振荡随着费米能量的增加而被能隙在幅度和相位上显著修改。另外，$AB$交换能可以通过未掺杂石墨烯的带隙的存在而改变，但由于掺杂的传导电子的主导作用，掺杂的石墨烯不存在带隙。
2012-11-21 cond-mat.mes-hall
Klein tunnelling and Hartman effect in graphene junctions with proximity exchange field
从理论上研究了石墨烯基结中的电子隧穿现象。石墨烯被假定为直接沉积在铁磁绝缘体上或沉积在将石墨烯与金属铁磁衬底分开的氮化硼的几个原子层上。这种结可以通过相应系统的适当外部门控形成。为了描述狄拉克点附近的低能电子态，使用了相关文献中可用的某些有效哈密顿量。这些哈密顿量包括交错势和交换相互作用，由于铁磁衬底。在所考虑的系统中，隧道是自旋相关的。主要重点是克莱因隧道效应，也对群延迟和相关的哈特曼效应。详细分析了在狄拉克点处的光谱中引入的能隙对隧穿的影响。
2018-12-04 cond-mat.mes-hall
Quantum transport in ferromagnetic graphene: Role of Berry curvature
铁磁石墨烯中的磁效应基本上取决于在石墨烯上沉积绝缘层时诱导铁磁的交换相互作用原理。在这里，我们处理的铁磁石墨烯的交换耦合强度的非均匀性的后果。我们讨论了交换矢量场的坐标和动量的不均匀性如何在铁磁石墨烯的电导率分析中提供有趣的结果。我们的分析是基于量子输运的Kubo形式。
2016-02-05 cond-mat.mes-hall
Enhancement of non-local exchange near isolated band-crossings in graphene
在$π$ -轨道紧束缚模型中，采用Hartree-Fock近似和库仑相互作用，研究了石墨烯片中非局域交换相互作用的物理性质，其中库仑相互作用在短距离处由晶格效应修正，在长距离处由介电屏蔽修正.我们用这项研究来评论强非局部性的交换效应在系统中孤立的带交叉在接近费米能量的能量。我们还讨论了有效库仑相互作用的晶格尺度细节的作用，在确定对称性破缺状态是否出现在强相互作用强度，并在确定这些国家的字符时，他们出现。
2011-05-03 cond-mat.mes-hall
Engineering Proximity Exchange by Twisting: Reversal of Ferromagnetic and Emergence of Antiferromagnetic Dirac Bands in Graphene/Cr$_2$Ge$_2$Te$_6$
我们从第一性原理出发研究了单层Cr $_2$ Ge $_2$ Te $_6$上扭曲石墨烯中邻近交换耦合的扭曲角和栅极依赖性。将石墨烯的近似狄拉克带色散拟合到模型哈密顿量，从而对于0 $^{\circ}$和30 $^{\circ}$之间的一系列扭转角产生有效的亚晶格分辨的邻近诱导交换参数（$λ_{\textrm{ex}}^\textrm{A}$和$λ_{\textrm{ex}}^\textrm{B}$）。对于取向层（0 $^{\circ}$扭转角），石墨烯的交换耦合在两个亚晶格上是相同的，$λ_{\textrm{ex}}^\textrm{A} \approx λ_{\textrm{ex}}^\textrm{B} \approx 4$ meV，而耦合在30 $^{\circ}$（具有$λ_{\textrm{ex}}^\textrm{A} \approx λ_{\textrm{ex}}^\textrm{B} \approx -4$ meV）处是相反的。值得注意的是，在19.1 $^{\circ}$时，诱导的交换耦合变为反铁磁：$λ_{\textrm{ex}}^\textrm{A} < 0, λ_{\textrm{ex}}^\textrm{B} > 0$。通过横向电场和层间距离提供进一步的调谐。预测的邻近磁化反转和反铁磁狄拉克色散的出现使得扭曲石墨烯/Cr $_2$ Ge $_2$ Te …
2022-03-18 cond-mat.mes-hall
Exchange splitting and exchange-induced non-reciprocal photonic behavior of graphene in CrI3-graphene vdW heterostructures
采用密度泛函理论和电磁场计算相结合的方法，研究了单层三碘化铬（CrI 3）-石墨烯范德华（vdW）异质结中石墨烯的交换分裂及其电磁响应.虽然有效的交换领域是在数百特斯拉，为平衡分离非互易效应被发现是弱的相比，可比的外部磁偏置。对于非平衡分离，非互易效应可能很大。
2020-06-02 cond-mat.mes-hall physics.optics
Engineering spin exchange in non-bipartite graphene zigzag edges
控制原始石墨烯纳米结构中自旋交换相互作用的规则受到晶格的二分特征的约束，使得交换的符号由磁矩是否在相同的子晶格上确定。最近已经证明了具有完美之字形边缘和具有五边形环的荧蒽基团的石墨烯带的合成，五边形环是破坏蜂窝晶格的二分性质的缺陷。在这里，我们解决如何修改这些结构的电子和自旋性质的缺陷，无论是间接交换相互作用，以及新兴的边缘磁性，研究与DFT和平均场哈伯德模型计算。在所有情况下，我们发现，在缺陷的二分性质的局部故障反转的迹象，否则铁磁相关性沿边缘，引入局部反铁磁内边缘耦合，并为窄的丝带，也恢复反铁磁边缘间的相互作用，通常发现在原始的丝带。我们的研究结果表明，这些五边形缺陷是一种资源，允许工程师的自旋交换相互作用在石墨烯基纳米结构。
2016-09-15 cond-mat.mes-hall
Exchange coupling between two ferromagnetic electrodes separated by a graphene nanoribbon
基于自能方法和总能量计算，研究了由金属石墨烯纳米带（GNRs）分隔的两个半无限铁磁条（FM电极）之间的间接交换耦合.为了形成FM/GNR/FM结，有限长度的石墨区域沿着宽度为$N$的石墨之字形或扶手椅界面耦合到FM电极。数值结果表明，由铁磁耦合和反铁磁耦合中电子总能量之差得到的交换耦合强度具有振荡特性，并依赖于费米能级和中心区长度.
2008-11-06 cond-mat.mes-hall
Exchange interactions from a nonorthogonal basis set: from bulk ferromagnets to the magnetism in low-dimensional graphene systems
提出了一种计算各向同性自旋模型中交换常数的方法。该方法使用的哈密顿和重叠矩阵计算的密度泛函计划的基础上非正交基组。我们证明，新的方法实现的SIESTA代码再现海森堡相互作用的简单的金属块体铁磁体从以前完善的计算方法。然后，我们解决$sp$磁性的石墨烯纳米结构。对于氟化石墨烯，我们得到的交换相互作用与以前的计算结果相当吻合，使用最大局域化的Wannier函数，我们证实了120 $^\circ$ Néel状态的理论预测。与锯齿形石墨烯纳米颗粒的磁性边缘状态相关联，我们发现快速衰减的交换相互作用，然而，具有非常规的距离依赖性$\exp(-\sqrt{r/δ})$。我们发现，从交换相互作用中得到的刚度常数与以前基于扭曲自旋组态的总能量差的估计是一致的。我们强调，我们的方法是一种有效的工具，用于分析新的混合纳米结构，其中金属和有机成分被整合，形成异国情调的磁性图案。
2019-02-02 cond-mat.mes-hall
Indirect Exchange and Ruderman-Kittel-Kasuya-Yosida (RKKY) Interactions in Magnetically-Doped Graphene
磁掺杂石墨烯系统是应用于未来自旋电子器件的潜在候选者。关键的一步是了解嵌入石墨烯中的磁性杂质之间的成对相互作用，这些相互作用是由石墨烯传导电子介导的。已经进行了大量的研究来调查石墨烯中的间接交换或RKKY相互作用。这些研究中的许多报告的衰减速率比预期的2维材料和通常的距离依赖振荡的情况下。在这篇综述中，我们总结了用于计算相互作用的技术，并提出了迄今为止获得的主要结果。更详细的磁性杂质和石墨烯主机参数化的影响被认为是从头计算得到的结果。由于相互作用的快速衰减对自旋电子学应用提出了障碍，我们特别关注通过一些方法包括掺杂、自旋进动和应变的应用来增加相互作用范围的可能性。
2013-02-01 cond-mat.mes-hall
Many-body corrections to cyclotron resonance in monolayer and bilayer graphene
研究了石墨烯中的回旋共振，重点是对共振能量的多体修正，这避开了Kohn定理。真正的多体修正原来来自真空极化，特别是石墨烯，它在短波长下发散。特别强调的是需要重整化，它允许一个确定多体校正唯一从一个共振到另一个。特别是对于双层石墨烯，层内和层间耦合强度都经历了无限重正化;因此，重正化速度和层间耦合强度随磁场而变化。单层和双层石墨烯的理论与实验数据的比较。
2010-01-12 cond-mat.mes-hall
Coulomb drag in graphene - boron nitride heterostructures: the effect of virtual phonon exchange
对于两个空间分离的单原子石墨烯层封装在六方氮化硼中的系统，我们考虑了费米液体区域中载流子之间的拖曳效应。通常，这种现象被描述为层间库仑相互作用。我们表明，如果一个额外的电子-电子相互作用，通过交换虚拟衬底声子包括在模型中，预测的拖曳电阻率在150 K以上的温度有很大的修改。氮化硼的各向异性晶体结构，具有较强的层内和相对较弱的层间键，被发现在这种效果中起着重要的作用。
2012-09-28 cond-mat.mes-hall
Chiral Symmetry and Many-Body Effect in Multilayer Graphene
研究了手征对称性对多层石墨烯在磁场中多体问题的影响。对于蜂窝晶格上的无自旋电子模型，多体基态是一个双简并手征凝聚体，与层数无关。用精确对角化方法数值计算的能谱表明，对于ABC堆叠的多层石墨烯，多体能隙随层数单调减小。
2012-10-06 cond-mat.mes-hall
Induced exchange and spin-orbit effects by proximity in graphene on Ni and Co
通过分析紧束缚的Slater-Koster方法的方法，在AC堆叠配置的Ni（111）和Co（0001）衬底上的石墨烯层的近相称的晶格结构的诱导邻近效应的解决。通过考虑Ni（Co）原子的磁性$3d$ -轨道与石墨烯的$p_z$ -轨道的杂化，以及Ni（Co）原子的自旋-轨道耦合和磁化强度，构造了一个最小哈密顿量.推导了石墨烯/Ni（Co）体系中Dirac点附近受扰动的$π$ -带的低能有效哈密顿量，进一步揭示了石墨烯层诱导有效耦合的物理本质.结果表明，磁自旋轨道型效应可能出现通过两个竞争机制同时存在，即邻近诱导交换和Rashba自旋轨道相互作用。这种效应导致巨大的交换分裂和强大的Rashba自旋轨道耦合转移到石墨烯层，与最近的密度泛函理论计算和实验观察一致。我们进一步分析了物理条件的外观完整的狄拉克锥在少数自旋带所观察到的最近的光电发射测量与自旋分辨率。
2019-03-16 cond-mat.mes-hall
Topological phase transitions induced by the variation of exchange couplings in graphene
研究修正石墨烯模型中交换耦合变化引起的拓扑相变，引入子晶格交换耦合方向扭曲，发现丰富的连续拓扑相变结构，并揭示了Rashba自旋轨道耦合与交错势相互作用导致的相近拓扑相变。
2023-12-29 cond-mat.mes-hall
Chiral Symmetry and Electron-Electron Interaction in Many-Body Gap Formation in Graphene
我们研究了垂直磁场中石墨烯的多体基态。石墨烯中的手征对称性使我们能够确定多体基态，对于半填充（未掺杂）的情况，这是一个双简并手征凝聚体。在基态，沿锯齿形边缘出现显著的电荷积累。我们还表明，尽管存在的强大的边缘模式，这是一致的陈数C = 0，无隙激发是不存在的。
2011-08-08 cond-mat.mes-hall
Proximity induced room-temperature ferromagnetism in graphene probed with spin currents
在石墨烯中引入和控制铁磁性为基础和应用研究开辟了一系列新的方向。到目前为止，已经采用了几种方法，例如引入缺陷，用吸附原子官能化，以及将石墨烯成形为具有明确定义的锯齿形边缘的纳米带。一种更鲁棒且侵入性更小的方法利用通过与石墨烯接近的铁磁绝缘体引入交换相互作用。在这里，我们提出了一个直接测量的交换相互作用在室温下的铁磁石墨烯。我们研究了在钇铁石榴石衬底上剥离的石墨烯中的自旋输运，其中观察到的自旋进动清楚地表明了交换场的存在和强度，这是诱导铁磁性的明确证据。我们用一个修正的Bloch扩散方程描述了结果，并提取了一个0.2T量级的平均交换场。此外，我们证明了邻近感应的2D铁磁体可以有效地调制自旋电流通过控制交换场的方向。这些结果可以为单原子厚自旋电子器件中的磁栅可调自旋输运提供基础。
2016-01-05 cond-mat.mes-hall
Direct-exchange duality of the Coulomb interaction and collective excitations in graphene in a magnetic field
在磁场中，二维电子系统具有猝灭的动能，可以产生多种多体关联现象，如相互作用驱动的新态和伴随的集体激发。在磁场中，与二维库仑相互作用有关的两体算符服从交叉关系，由此库仑相互作用也被转换为显性交换相互作用的形式。它示出，积极使用这种直接/交换对偶的相互作用允许一个开发，在单模近似的框架内，一个新的有效的算法处理广泛的一类集体激发。我们的算法的实用性证明了通过研究间和内朗道级集体激发在石墨烯和传统的电子系统的一些例子。
2017-06-17 cond-mat.mes-hall
Cross correlations in disordered, four-terminal graphene-ribbon conductor: Hanbury-Brown and Twiss exchange as a sign of non-universality of noise
我们研究了由石墨烯带制成的十字形导体中的电流-电流相关性。我们测量了自相关和互相关，并将它们与理想扩散导体的理论预测进行了比较。我们的数据偏离这些预测和协议，可以通过添加贡献，从占领数噪声在连接十字架的武器的中心区域。此外，我们确定了该系统中的Hanbury-Brown和Twiss（HBT）交换相关。相反的预期，一个十字形的扩散系统，我们发现有限的HBT交换效应，由于在交叉口的占用数噪声。发现这些HBT交换相关的强度随栅电压而变化，并且在狄拉克点附近观察到非常明显的具有大波动的HBT效应。
2016-01-31 cond-mat.mes-hall
Dynamic response of exchange bias in graphene nanoribbons
实验研究了交换耦合钾分裂石墨烯纳米带（GNRs）的磁滞动力学，包括交换偏置的训练效应和场扫描速率依赖性.我们发现，在低场扫描速率，显着的绝对训练效果是目前在大量的周期。这反映在交换偏置随着顺序场循环而逐渐减小。但是，在高于0.5T/min的高场扫描速率下，训练效果不显著。随着场扫描速率的增加，交换偏置场的平均值增大，并遵循幂律行为。交换偏置场对场扫描速率变化的响应与执行磁滞回线测量所花费的时间与反铁磁对准自旋的弛豫时间相比的差异有关。本文的结果将拓宽我们对GNRs磁性的理解，并将有助于GNRs自旋电子器件的研制。
2012-09-27 cond-mat.mes-hall
Potential and spin-exchange interaction between Anderson impurities in graphene
研究了石墨烯中由传导电子介导的共振磁性安德森杂质之间的有效相互作用，该相互作用是杂质的现场能级强度和与传导电子耦合的幅度的函数。相互作用的符号和性质取决于杂质是否位于相同或相反的子晶格上。对于相同的（相反的）子晶格，潜在的相互作用是吸引（排斥）在弱耦合限制与$1/R^3$依赖于距离;相互作用反转的符号，并成为排斥（吸引）在强耦合限制，并显示$1/R$行为。自旋交换耦合在大距离和小距离都是铁磁（反铁磁）的，但在中等距离时会反转符号并变成反铁磁（铁磁）。对于相反的亚晶格，有效的自旋交换耦合共振增强的距离处的能级交叉的狄拉克点。
2018-02-17 cond-mat.mes-hall
Proximity spin-orbit and exchange coupling in ABA and ABC trilayer graphene van der Waals heterostructures
我们研究了封装在半导体过渡金属二硫属化合物单层和铁磁半导体Cr $_2$ Ge $_2$ Te $_6$中的ABA和ABC三层石墨烯中的邻近自旋轨道和交换耦合。采用第一性原理计算，我们得到的多层堆叠的电子结构和提取相关的邻近诱导的轨道和自旋相互作用参数通过拟合的低能带模型哈密顿量。我们还证明了横向电场的邻近效应的可调谐性。使用模型哈密顿，我们还研究了混合自旋轨道/交换耦合封装，这使得定制的自旋相互作用非常有效地由所施加的字段。我们还总结了裸ABA，ABC和ABB三层的自旋轨道物理，并提供，随着电子能带结构的第一原理结果，态密度，自旋分裂，和电场的可调性的带，定性的了解所观察到的行为和现实的模型参数作为资源的模型模拟的三层石墨烯的传输和相关物理。
2022-02-24 cond-mat.mes-hall
Many-body effects in doped graphene on a piezoelectric substrate
我们研究了压电衬底上石墨烯的多体性质，重点研究了石墨烯电子与压电声学声子之间的相互作用。我们计算了电子和声子的自能以及受衬底声子限制的电子迁移率。我们强调的重要性，适当的筛选的电子-声子顶点和讨论的各种限制行为的电子能量，温度和掺杂水平的函数。比较了压电声学声子和石墨烯本征形变声学声子对石墨烯电子的影响。衬底声子往往占主导地位的本征的低掺杂水平，在高温和低温。
2017-03-28 cond-mat.mes-hall
Many-body orbital paramagnetism in doped graphene sheets
当费米能远离狄拉克点时，无相互作用的狄拉克费米子气体的轨道磁化率（OMS）为零。利用图解微扰理论，精确计算了库仑相互作用中一阶无质量狄拉克费米子的OMS，证明它是有限的正的。因此，掺杂的石墨烯片是独特的系统，其中OMS完全由多体效应控制。
2010-04-15 cond-mat.mes-hall
Probing divacancy defects in a zigzag graphene nanoribbon through RKKY exchange interaction
利用紧束缚哈密顿量和格林函数方法研究了空位缺陷对锯齿形石墨烯纳米带（zGNRs）的电磁性质的影响.间接交换耦合的演变，称为Ruderman-Kittel-Kasuya-Yosida（RKKY）相互作用，包括单，双，和多个5-8-5双空位缺陷的解释。我们的数值计算表明，zGNRs的电子结构和交换耦合的变化取决于显着的双空位缺陷相对于带边缘的位置和双空位缺陷的数量。在两种杂质都位于边缘上的情况下，交换耦合的大小是当它们被放置在纳米晶体内部时产生的几个数量级的强度。此外，周期性的双空位导致带的磁性基态的急剧变化。在高空位势的极限下，RKKY相互作用的强度与费米能近似无关。
2020-06-02 cond-mat.mes-hall
Anomalous exchange interaction between intrinsic spins in conducting graphene systems
我们解决的性质和可能观察到的后果时出现的强烈缺陷引入金属族的石墨烯，即金属碳纳米管和nanotori的奇异单电子状态。在最简单的形式中，在同一个子晶格上产生两个缺陷后，一个状态可能会出现在费米能量下，呈现出非常不寻常的特性：它是唯一的，可归一化的，并且具有均匀分布在两个缺陷周围的波函数。结果，由两个缺陷产生的磁矩之间的交换耦合是异常的。正如预期的那样，内禀自旋铁磁耦合，但在任何距离处都不呈现反铁磁激发态。我们建议使用金属碳纳米管作为一种新型的电子设备的基础上，这种反常的自旋之间的耦合，这可能是有用的强大的磁信息在大距离传输。
2014-06-03 cond-mat.mes-hall
Electrical Detection of Individual Skyrmions in Graphene Devices
我们研究了位于磁性表面顶部的石墨烯霍尔探针作为Skyrmion的检测器，使用作为工作原理的异常霍尔效应由石墨烯电子与Skyrmion的非共面磁化的交换相互作用产生。我们研究了作为交换相互作用，skyrmion大小和设备尺寸的函数的效果的大小。我们的计算多端石墨烯nanodevices，工作在弹道制度，表明，对于现实的交换相互作用，一个单一的skyrmion会给霍尔电压以及达到的实验状态的最先进的。拟议的设备可以作为一个电换能器，标志着一个单一的skyrmion在纳米级区域的存在，铺平了道路，对集成的skyrmion为基础的自旋电子学和石墨烯电子学。
2017-02-22 cond-mat.mes-hall
Strong interfacial exchange field in the graphene/EuS heterostructure
将2D材料用于自旋电子学应用可以潜在地实现具有低功耗和量子操作能力的下一代器件。由相邻的磁性绝缘体诱导的磁交换场（MEF）使得能够有效地控制2D器件中的局部自旋产生和自旋调制，而不损害精细的材料结构。使用石墨烯作为一个典型的二维系统，我们证明了它的耦合到模型磁绝缘体（EuS）产生了大量的MEF（> 14 T），具有达到数百特斯拉的潜力，这导致了几个数量级的增强自旋信号起源于塞曼自旋霍尔效应。此外，强MEF产生的狄拉克电子的新铁磁基态可能引起量子化的自旋极化边缘输运。因此，在我们的石墨烯/EuS器件中显示的MEF效应为基于经典和量子信息处理中新兴的2D材料的未来自旋逻辑和存储器器件提供了关键功能。
2016-04-29 cond-mat.mes-hall
Many-body effects, orbital mixing and cyclotron resonance in bilayer graphene
在磁场中，双层石墨烯在最低朗道能级处支持八个特征零能级，在朗道轨道$n=\{0,1\}$中具有额外的两倍简并度。在一般的单体和多体相互作用下，它们演化为赝零模能级。详细分析了这些PZM能级的结构和特性，并考虑了自旋分裂、层间偏压、弱电子-空穴不对称性和库仑相互作用等因素。它指出，PZM能级通常经历轨道能级混合（在一个谷或两个谷），因为它们逐渐充满电子和带间回旋共振的观察在有限的填充范围内提供了一个直接和灵敏的探针，探索多体效应和双层石墨烯中的轨道混合。
2020-05-14 cond-mat.mes-hall
Many-body effects of Coulomb interaction on Landau levels in graphene
在强磁场中，石墨烯中的无质量电子占据相对论朗道能级，每个能级能量的平方根依赖于其数量和磁场。在最近的回旋共振和磁拉曼散射实验中观察到了相互作用引起的偏离。以前试图用未屏蔽的库仑相互作用从理论上计算这种偏差，结果高估了多体效应。本文采用多体方法计算了库仑相互作用下单层石墨烯的回旋和磁拉曼跃迁，并在随机相位近似下对库仑相互作用进行了静态屏蔽。我们考虑了自能和激子效应以及朗道能级混合，并取得了很好的协议，我们的结果与实验数据的石墨烯在不同的衬底。一个自我一致的治疗筛选的重要作用被发现。
2017-02-07 cond-mat.mes-hall
Effect of non-uniform exchange field in ferromagnetic graphene
本文研究了非均匀交换场对铁磁石墨烯自旋手征结构中自旋输运问题的影响。借助于自旋轨道耦合（SOC）项和非均匀交换耦合项，我们成功地用Kubo公式方法表达了霍尔电导率与交换场和SOC参数的关系。然而，对于一个特定的配置的交换参数，我们已经评估了系统的Berry曲率。我们还关注了铁磁石墨烯的SU（2）规范理论的研究。本文还简要讨论了自旋手征磁性石墨烯中反阻尼自旋轨道矩的产生。
2015-02-16 cond-mat.mes-hall quant-ph
Proximity effects in graphene on monolayers of transition-metal phosphorus trichalcogenides MPX$_3$
采用第一性原理计算研究了石墨烯在一系列二维磁性过渡金属三硫属磷单分子膜MPX $_3$（M={Mn，Fe，Ni，Co}，X={S，Se}）上的电子能带结构.采用基于量子力学的模型哈密顿量从邻近化的石墨烯的低能狄拉克带提取轨道参数和亚晶格分辨的邻近诱导的交换耦合（$λ_{\textrm{ex}}^\textrm{A}$和$λ_{\textrm{ex}}^\textrm{B}$）。根据MPX $_3$层的磁相（铁磁和三个反铁磁层），可以实现完全不同的狄拉克色散，交换分裂范围从0到10 meV。令人惊讶的是，交换耦合的大小不仅取决于磁相位，而且还取决于全局符号和类型。重要的是，可以在石墨烯中实现均匀（$λ_{\textrm{ex}}^\textrm{A} \approx λ_{\textrm{ex}}^\textrm{B}$）和交错（$λ_{\textrm{ex}}^\textrm{A} \approx -λ_{\textrm{ex}}^\textrm{B}$）交换耦合。从选定的情况下，我们发现，层间距离，以及横向电场是有效的调谐旋钮的狄拉克带的交换分裂。更具体地说，仅将层间距离减小约10%，就发现邻近交换的巨大5倍增强，而施加几V/nm的电场，提供了百分之几十的邻近交换的可调谐性。我们还研究了Hubbard $U$参数的依赖性，发现它是弱的。此外，我们发现，SOC上的近似狄拉克色散的影…
2022-07-21 cond-mat.mes-hall
Visualizing isospin magnetic texture and intervalley exchange interaction in rhombohedral tetralayer graphene
Weizmann Institute of Science（魏茨曼科学研究所）；Tel Aviv University（特拉维夫大学）；University of Colorado Denver（科罗拉多大学丹佛分校）；National Institute for Materials Science（物质材料研究机构）
本研究利用纳米SQUID成像技术，在菱方四层石墨烯中观测到等自旋磁织构，并确定了自旋-轨道耦合能界限及谷间洪德交换能的下界，为理解关联电子态和相变层级提供了关键实验依据。
2025-07-03 cond-mat.mes-hall
Exchange induced charge inhomogeneities in rippled neutral graphene
提出了一种新的机制，诱导的电荷密度变化的波纹石墨烯。这里显示了晶格变形和交换相互作用之间的相互作用如何引起电荷分离，即，电子和空穴的水坑，用于石墨烯片的真实变形值。感应电荷密度在$10^{11}-10^{12}$ cm $^{-2}$范围内，这与最近的测量结果一致。
2007-07-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Theory of Phonon-Assisted Adsorption in Graphene: Many-Body Infrared Dynamics
我们设计了一个理论的吸附低能量原子悬浮在石墨烯膜上保持在10 K的基础上的原子声学声子相互作用的模型。我们的主要技术包括一个非微扰的方法，在独立玻色子模型的范围内，以精确的方式处理多声子的动力学。我们提出了一个研究的声子协助重整化以及入射原子传播子的衰变的影响，并讨论了石墨烯微膜上的原子氢的多体吸附率的结果。此外，我们报告了该模型与量子场论其他分支的相似之处，包括量子电动力学（QED）和微扰引力等长程相互作用。
2020-01-02 cond-mat.mes-hall
Theoretical Studies of Graphene Nanoribbon Quantum Dot Qubits
石墨烯纳米氧化物量子点量子比特已经被提出作为量子计算应用的有希望的候选者，以克服与典型半导体（例如GaAs）量子点量子比特相关联的自旋退相干问题。我们通过求解具有适当边界条件的Dirac方程，对石墨烯纳米颗粒量子点的电子结构进行了理论研究。然后，我们评估交换分裂的基础上的一个非限制性的Hartree-Fock方法的狄拉克粒子。计算了各种栅结构下的电子波函数和由于Klein隧穿和库仑相互作用引起的长程交换耦合。研究发现，量子比特之间的交换耦合可以通过克莱因隧穿效应得到显著增强。我们的结果的实际量子比特的建设和操作的影响进行了讨论。
2015-11-20 cond-mat.mes-hall
Proximity-induced ferromagnetism in graphene revealed by anomalous Hall effect
我们展示了单层石墨烯与原子级平坦的钇铁石榴石（YIG）铁磁薄膜交换耦合的反常霍尔效应（AHE）。反常霍尔电导在低温下的量级为~0.09（2e2/h），在~300 K范围内均可测量。我们的观察结果表明，不仅邻近诱导的铁磁性在石墨烯/YIG与大的交换相互作用，但也增强了自旋轨道耦合，这被认为是固有的弱在理想的石墨烯。石墨烯中的邻近诱导铁磁有序可以导致新的输运现象，如量子化的AHE，这对自旋电子学是潜在有用的。
2014-12-03 cond-mat.mes-hall
Strong modulation of spin currents in bilayer graphene by static and fluctuating proximity exchange fields
二维（2D）材料提供了一个独特的平台来探索磁邻近驱动现象的全部潜力，这可以进一步用于下一代自旋电子器件的应用。特别感兴趣的是理解和控制石墨烯中的自旋电流的磁交换场附近的铁磁材料在石墨烯/铁磁绝缘体（FMI）异质结构。在这里，我们提出的实验研究表明，通过控制由于FMI磁化的交换场的方向，在石墨烯层的自旋电流的强调制。由于干净的界面，强的磁交换耦合导致在短石墨烯通道中在低外部施加磁场下实验观察到完全自旋调制。此外，我们还发现石墨烯的自旋电流可以通过随机波动的交换场完全去相位。这表现为石墨烯中非局部自旋信号的异常强的温度依赖性，这是由于FMI磁化的热诱导横向波动引起的自旋弛豫。
2017-03-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Integrating MBE materials with graphene to induce novel spin-based phenomena
石墨烯中的磁性是一个新兴的领域，受到了理论上的广泛关注。特别是，已经有了令人兴奋的预测感应磁性通过接近铁磁绝缘体，以及通过本地化的掺杂剂和缺陷。在这里，我们讨论了我们的实验工作，使用分子束外延（MBE）改性石墨烯的表面，并诱导新的自旋相关现象。首先，我们研究了外延生长的铁磁绝缘体EuO的石墨烯和讨论可能的方案，实现交换分裂和交换场的铁磁绝缘体。其次，我们研究了石墨烯中局域p_z轨道缺陷（即吸附的氢原子）产生的磁矩的性质。这些磁矩的行为进行了研究，使用非局域自旋输运直接探测自旋自由度的缺陷诱导状态。我们还报告了存在的增强电子g-因素所造成的交换领域存在于系统中。重要的是，交换场被发现是高度依赖于栅极，随着载流子密度的增加而降低g因子。
2013-03-23 cond-mat.mes-hall
Gate-Tunable Exchange Coupling Between Cobalt Clusters on Graphene
我们使用自旋-密度泛函理论（SDFT）从头计算，理论上探索的可能性，实现有用的栅极控制之间的交换耦合钴簇放置在石墨烯片。通过施加一个跨超晶胞的电场，我们证明了交换相互作用强烈依赖于栅极电压，但发现它也是敏感的钴簇的相对亚晶格登记。我们使用我们的研究结果来讨论在石墨烯/过渡金属混合系统中实现强大的和可重复的磁电效应的策略。
2013-01-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Coulomb interactions of massless Dirac fermions in graphene; pair-distribution functions and exchange-driven spin-polarized phases
石墨烯中的准二维电子在两个费米点附近的低能区表现为无质量的费米子，服从Dirac-Weyl方程。研究了石墨烯中自旋极化相的稳定性。的交换能量从分析的对分布函数进行评估，并通过一个非常相似的四分量的2D电子流体，这是以前已经调查的相关能量估计。SPP出现足够高的掺杂，当单独的交换能被认为是。然而，发现包含相关性以{ \it抑制}理想石墨烯中的自旋-相变。
2006-07-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Many body renormalization of the minimal conductivity in graphene
弹道石墨烯在中性点处的电导是由于引线之间的相干电子隧穿，即所谓的伪扩散机制。尽管所涉及的物理机制不同，电导率以与扩散金属中相同的方式作为样品尺寸的函数缩放。电子-电子相互作用改变了这一机制，并在宏观量子现象中起着类似于环境的作用。我们表明，相互作用，以及外部门的存在下，大大改变了传输特性，并可能导致在中性点的电阻率发散。
2013-07-23 cond-mat.mes-hall
Many-Body Effects in Third Harmonic Generation of Graphene
石墨烯在太赫兹波段的三次谐波产生的低能量（带内）范围由相互作用引起的阻尼项决定。因此，散射过程的受控多体描述是一个令人信服的和理想的要求。本文采用Kadanoff-Baym方法，以弹性杂质散射为例，系统地研究了多体相互作用对石墨烯三次谐波产生的影响.我们预测的发病在混合inter-intraband制度的新的非相干功能驱动的相互作用在四个和五个光子的跃迁频率在第三谐波的光学电导率与光谱权重成比例的散射rate.We还表明，尽管复杂的多体物理，纯粹的带内项管理的限制$ω\to 0$类似的约束的唯象模型。我们把这种一致归因于守恒方法所执行的守恒定律的实现。然而，与新的非相干特征的重叠和多体驱动的多光子顶点耦合的影响严重限制了唯象描述的有效性。
2020-11-07 cond-mat.mes-hall
Two-body problem in graphene
我们研究了两个狄拉克粒子通过非相对论性势相互作用的问题，并限制在一个二维片，这是石墨烯层的相关情况。由于质心和相对坐标之间的非平凡耦合，即使在中心势存在的情况下，两体问题也不能映射到单个粒子的问题。我们专注于零总动量的情况下，这是相当于一个单一的粒子在Sutherland晶格。我们表明，零能态诱导引人注目的新功能，如在相对波函数的不连续性，通过一个步骤的潜在的粒子相互作用，和浓度的相对密度附近的经典转折点，如果粒子通过库仑势相互作用。在后一种情况下，我们也发现，两体系统变得不稳定的临界耦合以上。这些现象可能与石墨烯中强耦合相的性质有关。
2010-01-28 cond-mat.mes-hall
Magnetic Insulator-Induced Proximity Effects in Graphene: Spin Filtering and Exchange Splitting Gaps
我们报告的第一性原理计算的自旋相关性质的石墨烯与附近的磁性绝缘体（氧化铕，EuO）的相互作用引起的。磁邻近效应导致石墨烯$π$轨道的自旋极化高达24%，以及约36 meV的大交换分裂带隙。狄拉克锥的位置进一步示出强烈依赖于石墨烯-EuO夹层。这些发现指出了在相对较高的温度下通过邻近效应进行自旋门控的可能性，这是未来全自旋信息处理技术的标志。
2012-11-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Theory for entanglement of electrons dressed with circularly polarized light in Graphene and three-dimensional topological insulators
我们已经制定了一个理论，用于调查所需的条件，以实现石墨烯和三维（3D）拓扑绝缘体（TI）的电子纠缠态。通过计算交换能来研究自旋的量子纠缠。当用圆偏振光照射石墨烯以及3D TI时，在没有掺杂的情况下，在价带和导带之间的费米能级处打开了间隙。该能带隙取决于所施加的电磁场的强度和频率。电子-光子耦合也引起了一个独特的能量色散的修饰状态，这是不同于石墨烯或传统的二维电子气（2DEG）。在我们的计算中，我们得到了动力学极化函数的虚频率，然后用来确定交换能。利用本征态和赝自旋波函数的重叠，得到了极化函数。结果表明，掺杂对交换能和纠缠度有显著影响，而能量色散带隙对交换的影响很小，这可以作为一种很好的调谐和控制纠缠度的技术用于量子信息的研究.
2013-05-30 cond-mat.mes-hall
Many-body effects in suspended graphene probed through magneto-phonon resonances
我们利用微磁拉曼散射光谱探测磁-声子共振（MPR）在悬浮的单层到五层石墨烯。MPR对应于区中心光学声子（G模式）与光学活性朗道能级间（LL）跃迁之间的避免交叉，并且提供了在由G模式声子设置的固定能量（$\approx 197~\rm{meV}$）下执行LL光谱的工具。使用单粒子有效双层模型，我们很容易提取与每个MPR相关的速度参数。略高于块状石墨值的单个速度参数足以拟合$N\geq2$层系统的所有MPR。与此相反，在单层石墨烯中，我们发现，速度参数显着增加，从$(1.23\pm 0.01) \times 10^6~\mathrm{m.s^{-1}}$到$(1.45\pm0.02) \times 10^6~\mathrm{m.s^{-1}}$作为第一至第三光学活性的LL间跃迁耦合到G-模式声子。这一结果被理解为未筛选石墨烯中增强的多体效应的特征。
2020-09-06 cond-mat.mes-hall
