All-strain based valley filter in graphene nanoribbons using snake states
使用应变工程可以沿着石墨烯纳米颗粒实现伪磁场扭结。电子输运沿着这个扭结是由蛇的状态，其特征在于由一个单一的传播方向。这些伪磁场在K谷和K'谷中指向相反的方向，导致谷极化蛇态。在具有扶手椅边缘的石墨烯纳米颗粒中，这种效应导致仅基于应变工程的谷滤波器。我们讨论了如何通过调整定义沿石墨烯带的应力分布的参数来最大化该谷滤波。
2016-06-29 cond-mat.mes-hall
Valley Seebeck effect in gate tunable zigzag graphene nanoribbons
我们提出，第一次，谷塞贝克效应在栅极可调锯齿形石墨烯纳米带作为热梯度和valleytronics之间的相互作用的结果。通过热梯度以及外部偏压进一步产生纯谷电流。在较宽的温度范围内，纯谷电流被发现是线性依赖于温度梯度，而它的增加与温度的一个引线的温度为固定的热梯度。提出了一种由温度梯度驱动的谷场效应晶体管（FET），它可以通过栅压实现纯谷电流的开通和关断。阈值栅压和通谷电流与温度梯度成正比。当系统在正栅压下导通时，纯谷电流几乎与栅压无关。如果以安培为单位，则谷电流可达30 μS。这种谷场效应管在未来的谷电子学和谷热电子学中有潜在的应用。
2017-01-06 cond-mat.mes-hall
Valley-resolved Fano resonance in monolayer transition metal dichalcogenides nanoribbons with attached stubs
本文发现单层过渡金属二硫化物纳米带中，通过短桩边缘局域态与连续通道的量子干涉形成谷分辨法诺共振，实现谷极化，为谷电子学提供新途径。
2022-03-15 cond-mat.mes-hall
Dispersive Landau levels and valley currents in strained graphene nanoribbons
我们描述了一个简单的设置产生纯谷电流-谷运输没有电荷运输-在应变石墨烯纳米带锯齿形边缘。关键的成分是一个单轴应变模式耦合到低能量狄拉克电子作为一个均匀的伪磁场。值得注意的是，由此产生的伪朗道能级不是平坦的，而是从狄拉克点线性分散，在两个谷中具有相反的斜率。我们展示了如何这是一个自然的后果，所产生的非均匀费米速度在低能量理论描述的系统，它映射到一个精确可解的奇异Sturm-Liouville问题。谷电流的速度可以通过调节应变的大小和通过在带两端施加偏置电压来控制。此外，沿带施加电场导致两个谷之间的载流子的泵送，实现在一个空间维度中的手性异常的谷模拟。这些效应产生独特的签名，可以通过实验观察到执行普通的电荷传输测量和光谱。
2020-02-27 cond-mat.mes-hall
Symmetries and the conductance of graphene nanoribbons with long-range disorder
我们研究了长程无序石墨烯纳米带的电导。由于不存在来自无序势的谷间散射，即使没有磁场，时间反演对称性（TRS）也可以有效地被打破，这取决于带边缘的类型。即使扶手椅边缘一般混合谷，我们表明，金属扶手椅纳米带具有隐藏的伪谷结构和有效地打破TRS。相比之下，半导体扶手椅纳米带不可避免地混合山谷和恢复TRS。结果表明，在强无序状态下，金属扶手椅型带呈现出完全导电的沟道，而半导体扶手椅型带呈现出普通的局域化。在没有谷混合的情况下，TRS也在锯齿形纳米带中有效地断裂。然而，我们发现，谷间散射在锯齿形带显着增强和TRS恢复，即使是平滑的障碍，如果费米能量小于潜在的振幅。无序纳米带的对称性也反映在它们的电导在扩散制度。特别是，我们发现抑制弱本地化和增强的电导波动的金属扶手椅和锯齿带没有谷混合。相反，半导体扶手椅和锯齿带谷混合表现出弱的本地化行为。
2011-11-25 cond-mat.mes-hall
Proximity effects in bilayer graphene on monolayer WSe$_2$: Field-effect spin-valley locking, spin-orbit valve, and spin transistor
从第一性原理出发，研究了双层石墨烯对单层WSe $_2$的邻近轨道和自旋轨道效应.我们发现，内置的电场诱导的双层石墨烯的轨道带隙约为10 meV。值得注意的是，接近自旋轨道分裂的空穴是两个数量级-自旋轨道分裂的价带在K是约2毫电子伏-比电子。有效地，由于下石墨烯层与WSe $_2$的强烈接近，空穴经历自旋谷锁定。然而，施加大约1 V/nm的外部横向电场，对抗异质结构的内建场，完全逆转了这种效应，并且对于空穴，允许电子以2 meV的自旋轨道分裂被自旋谷锁定。这种行为构成了高效的场效应自旋轨道阀，使得WSe $_2$上的双层石墨烯成为场效应自旋晶体管的潜在平台。
2017-06-19 cond-mat.mes-hall
Floquet states of Valley-Polarized Metal with One-way Spin or Charge Transport in Zigzag Nanoribbons
研究了由辐照谷极化金属组成的二维Floquet系统。对于相应的静态系统，我们考虑了两个谷极化金属的石墨烯模型，具有交错的子晶格或均匀的内禀自旋轨道耦合，其Dirac点能量不同于本征费米能级。如果辐照频率设计适当，最大的动力学能隙（一阶动力学能隙）在本征费米能级附近打开。在辐照下，能量在一阶动力学能隙内的半无限片的锯齿形边缘出现两种边缘态：Floquet边缘态和强局域边缘态.在窄锯齿形纳米带中，Floquet边缘态由于有限尺寸效应而被带隙，并且强局域边缘态保持无带隙。因此，纳米带的导电沟道由强局域边缘态组成。在第一种和第二种模型下，强局域边缘态分别在本征费米能级附近携带单向自旋极化和单向电荷流。因此，第一和第二模型的窄锯齿形纳米带分别具有不对称的自旋和电荷传输速率。量子输运计算预测了相当大的电荷和自旋泵浦电流，这可以由费米能级控制。
2019-01-24 cond-mat.mes-hall
Valley polarized current and resonant electronic transport in a non-uniform $\mathbf{MoS}_2$ zigzag nanoribbon
利用紧束缚方法研究了具有空间变化势分布的$\mathrm{MoS}_2$锯齿带中的电子输运。考虑到在费米能区中具有平滑势阶的带，其中输运由边缘模式主导，我们发现电导由于通过在结构中有效地创建的n-pn结的共振输运而呈现尖锐的共振。我们表明，在一个门控线上进行的线边缘上的电流可以被阻止，尽管金属能带结构的丝带。对于对应于$\mathrm{MoS}_2$体导带的费米能，我们确定了在$K$，$K'$，$Q$谷极化的半无限导线的状态，并表现出谷霍尔效应明显可见的非均匀带。最后，我们表明，定义良好的动量的谷极化模式允许几乎完整的谷极化的电流在本地门控带。
2020-05-28 cond-mat.mes-hall
Anomalous Enhancement of the Boltzmann Conductivity in Disordered Zigzag Graphene Nanoribbons
利用玻尔兹曼方程方法研究了无序锯齿形石墨烯纳米带在非相干态下的导电性。锯齿形纳米带的能带结构包含两个能谷，每个能谷都有一个多余的单向通道。关键的一点是，由于存在多余的单向通道，两个传播方向的导电通道的数量是不平衡的，在每个谷。有人指出，作为这种不平衡的结果，一个完美的传导通道是稳定的相干制度，如果谷间散射是不存在的。我们表明，即使在非相干制度，电导率是有害的增强，如果谷间散射是非常弱的。特别地，在没有谷间散射的极限下，无量纲电导随着带长的增加而趋于统一，就好像存在一个完美的导电通道。我们还发现，在存在电场的情况下，电子密度出现异常的谷极化。
2010-02-12 cond-mat.mes-hall
Electrically switchable valley polarization, spin/valley filter, and valve effects in transition-metal dichalcogenide monolayers interfaced with two-dimensional ferromagnetic semiconductors
过渡金属二硫属化物单层中的电子谷驱动新的物理学，并允许设计多功能架构的应用。我们建议通过能带工程来操纵这些系统中的自旋/谷滤波器和阀器件的电子谷。在我们的策略中，电子谷直接耦合到二维铁磁体的自旋极化态，而不是在以前的研究中广泛使用的磁邻近效应。我们发现，这种耦合的结果在谷选择性的间隙开放，由于自旋动量锁定在过渡金属二硫属化物单层。这种物理现象引起了各种意想不到的电子性质和现象，包括半金属性，电可切换的谷极化，自旋/谷过滤器和阀效应的过渡金属二硫属化物单层。基于第一性原理计算，我们在MoTe $_2$/CoCl $_2$和CoCl $_2$/MoTe $_2$/CoCl $_2$ van der Waals异质结中进一步证明了我们的想法.因此，我们的研究提供了一种新概念器件的过渡金属二硫属化物单分子膜的电子谷工程的方法。
2021-11-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Antiferromagnetic superlattices: anisotropic band and spin-valley valve in buckled two-dimensional materials
本研究提出基于褶皱二维材料的反铁磁超晶格，揭示其自旋-谷极化与各向异性能带特性，可通过电场、电势等调控，为二维材料设计提供新途径并可实现栅控自旋谷阀。
2025-09-04 cond-mat.mes-hall
Transmission spectra and valley processing of graphene and carbon nanotube superlattices with inter-valley coupling
我们数值研究了具有谷间耦合的石墨烯纳米带和碳纳米管的电子输运性质，例如，在\sqrt{3} NPDMATHABMN \sqrt{3} N和3N \times 3N超晶格中。以\sqrt{3} \times \sqrt{3}石墨烯超晶格为例，我们发现通过对石墨烯超晶格的剪裁，可以得到丰富的纳米带和纳米管的结构构型。在研究了相应的扶手椅和锯齿形纳米管几何结构的电子特性后，我们发现碳纳米管的线性能带可以导致类似克莱因隧道的现象，即，电子沿着管传播而没有反向散射，即使在存在势垒的情况下也是如此。由于\sqrt{3} \times \sqrt{3}超级电池在原始石墨烯的K和K'谷之间的耦合，我们提出了一种基于扶手椅型碳纳米管的谷场效应晶体管，其中电流的谷极化可以通过施加栅极电压或改变扶手椅型碳纳米管的长度来调节。
2017-01-03 cond-mat.mes-hall
Valleytronics in merging Dirac cones: All-electric-controlled valley filter, valve and universal reversible logic gate
尽管人们对谷电子学作为替代老化的基于CMOS的信息处理的候选者抱有很大期望，但由于缺乏在静电环境中全电操纵谷极化的实用方法，其进展受到严重阻碍。本文提出了一种基于合并狄拉克锥系统中谷值对比输运的全电控谷值滤波器、阀和逻辑门。这些器件的中心机制在于赝自旋辅助的量子隧穿，当其赝自旋配置与门控散射区的赝自旋配置不匹配时，量子隧穿有效地猝灭了一个谷的输运。谷极化可以突然切换到不同的状态，并保持稳定的半无限栅电压窗口。在谷阀装置中可以实现超过10，000%的巨隧穿谷赝磁电阻比。我们进一步提出了一个基于谷电子的逻辑门，能够覆盖所有16种类型的两输入布尔逻辑。值得注意的是，谷自由度可以用来恢复二输入通用布尔门的逻辑可逆性。（2+1）极化状态--两个不同的谷加上零极化--重新建立一对一的输入到输出映射，这是逻辑可逆性的关键要求，并且由于谷自由度的内置性质而显著降低了可逆电路的复杂性。我们的研究结果表明，谷电子学和数字逻辑的协同作用，可能会提供新的范式基于谷电子学的信息处理和可逆计算。
2017-11-28 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Impact of Valley Degeneracy on Thermoelectric Properties of Zigzag Graphene Nanoribbons with Staggered Sublattice Potentials and Transverse Electric Fields
该研究通过紧束缚模型和格林函数技术，探究谷简并度对锯齿形石墨烯纳米带热电性能的影响，发现能级简并度通过不同机制增强电功率因子。
2025-04-28 cond-mat.mes-hall
Two-dimensional non-volatile valley spin valve
提出基于二维铁电半导体MoS2的非易失性谷自旋阀，通过铁电畴壁控制电阻，实现高达10^7的电阻变化，为高性能非易失性谷电子学开辟新途径。
2024-08-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nonlinear Valley and Spin Valves in Bilayer Graphene
本研究利用 Fe3GeTe2 接触的双层石墨烯器件观察二阶非线性自旋电流及自旋阀行为，揭示铁磁邻近诱导的面外谷极化及其与自旋的耦合。
2024-12-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Floquet Superlattices and Edge States in Graphene Nanoribbons
Department of Physics, Kennesaw State University（肯尼索州立大学物理系）；Department of Physics and Astronomy and Nanoscale and Quantum Phenomena Institute, Ohio University（俄亥俄大学物理与天文学系及纳米与量子现象研究所）
该研究提出光诱导超晶格方法，通过双边缘模型揭示锯齿形石墨烯纳米带的准能隙谷反转特性，实现有限尺寸类狄拉克材料的谷选择性。
2026-08-17 cond-mat.mes-hall
Tuneable terahertz transitions in zigzag graphene nanoribbons
University of Exeter（埃克塞特大学）；De La Salle University（德拉萨大学）；Teracan Ltd（泰拉肯有限公司）
本文通过横向电场调控锯齿形石墨烯纳米带的能隙，实现太赫兹范围内可调谐的光学跃迁，并利用圆光电流效应和范霍夫奇点增强辐射复合，为紧凑型太赫兹发射器提供新途径。
2026-09-17 cond-mat.mes-hall
Scanning gate microscopy mapping of edge current and branched electron flow in a transition metal dichalcogenide nanoribbon and quantum point contact
我们研究了扫描门显微镜（SGM）电导映射的$\mathrm{MoS}_2$锯齿形带利用紧束缚和连续模型。我们表明，即使一个原始的nanoriginal的边缘模式是强大的背散射的潜在的尖端诱导，电导映射揭示存在的边缘模式和量化的自旋和谷电流携带模式。通过检查从分裂栅量子点接触（QPC）的电子流，我们发现，映射的电流流动允许确定量子点接触中的量子化的性质，因为自旋轨道耦合强度影响电流退出收缩的分支的数量。在电导映射中发现的径向电导振荡条纹揭示了对应于自旋和谷相反模式的载流子的两种可能的波矢量的存在。最后，我们表明，无序诱导谷混合导致的径向条纹的跳动模式。
2020-05-15 cond-mat.mes-hall
Valley- and spin-switch effects in molybdenum disulfide superconducting spin valve
提出了一种空穴掺杂二硫化钼（MoS $_2$）超导自旋阀（F/S/F）混合结构，在铁磁（F）区具有一定的化学势范围，所有入射波的Andreev反射过程都被抑制，而右F区的交叉电导主要取决于两个F区的磁化结构.使用散射形式主义，我们发现，运输是介导的纯粹的弹性电子共隧穿（CT）过程中的一个平行的配置和改变的纯交叉Andreev反射（CAR）过程中的低能量制度，没有固定的一个独特的参数，通过反转的磁化方向在正确的F区域。这表明完美的弹性CT和完美的CAR过程之间的谷和自旋开关效应，并使非局部电荷电流是完全谷和自旋极化的右F区域内的极化的类型可以改变通过反转的磁化方向在右F区域。我们进一步证明了强自旋-轨道相互作用$λ$的存在和一个额外的拓扑项（$β$）的哈密顿量的MoS $_2$的CT和CAR过程的电荷电导的增强，并使它们存在于长的超导区域的长度。此外，我们还发现，在低温下，高掺杂超导区长度较短的结构的热导率与温度呈线性关系，而在高温下，热导率呈指数增长。特别地，我们证明了F区的热导率与交换场强度（$h$）的关系在$h<λ$处显示出最大值，随着温度的升高，该值向更大的交换场移动。
2014-10-07 cond-mat.mes-hall
Perfect valley polarization in MoS2
本文采用两带哈密顿模型和非平衡格林函数方法研究了二硫化钼MoS_2纳米单层膜的完全谷极化。该器件由夹在两个锯齿形MoS 2纳米带之间的MoS 2单层的一维量子线组成，使得蜂窝晶格的位点A和B仅由Mo原子的分子轨道构造。由于反转的不对称性和时间反转的对称性，在能量色散曲线中可以看到自旋-谷耦合。虽然通过施加外部磁场破坏了时间反演对称性，但是谷极化非常小。使用0.13 eV的交换场可以实现等于46%的谷极化。结果表明，一个特定的自旋谷组合与完美的谷极化可以选择基于一组给定的交换场和栅极电压作为输入参数。因此，可以通过检测自旋自由度来检测谷极化。
2017-05-05 cond-mat.mes-hall
Interfaces Within Graphene Nanoribbons
我们研究了两种类型的石墨烯纳米结构的电导：纳米管结的宽度从宽到窄的变化，和弯曲的纳米带。在宽-窄结构中，从宽-窄界面发生大量反射，这与大量研究的电子气波导的行为相反。在弯曲的纳米带中，电导对细节非常敏感，例如弯曲结构中是否包含半导体扶手椅纳米管的区域-这些区域强烈抑制电导。令人惊讶的是，这种抑制不是由于半导体纳米晶的带隙，而是与谷自由度有关。虽然我们在最简单的情况下研究这些效应，但可以预期它们会发生在更复杂的结构中，并且我们也显示了环的结果。我们的结论是，从电子气波导的经验不结转到石墨烯纳米结构。引起额外散射的内部界面由石墨烯结构的额外有效自由度（即谷和亚晶格赝自旋）引起。
2009-10-29 cond-mat.mes-hall
Probing valley filtering effect by Andreev reflection in zigzag graphene nanoribbon
具有锯齿形边缘的石墨烯弹道点接触（BPC）是谷滤波器的主要候选者，其中谷自由度的极化可以通过使用局部栅极电压来选择。在这里，我们建议检测Andreev反射谷滤波效果。由于BPC的最低导带和最高价带中的电子具有相反的手性，经过多次散射和干涉后，带间Andreev反射被强烈抑制。我们通过散射矩阵分析和数值模拟得出了这一结论。得到了Andreev反射随电子入射能量和BPC处局部栅电压的变化关系，由此可以确定理想谷滤波器的参数区域和谷极化方向。Andreev反射随BPC的长度呈现振荡衰减，表明与谷偏振呈负相关。
2017-07-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Valley-based FETs in graphene
研究了Datta-Das自旋FET的模拟物，其是全石墨烯并且基于电子/空穴的谷自由度。所设想的“谷FET”由夹在两个扶手椅型石墨烯纳米带（源极和漏极）之间的带隙石墨烯（沟道）的量子线组成，具有与自旋FET的以下对应关系：谷（K和K '）\leftrightarrow自旋（上下）、扶手椅型石墨烯纳米带\leftrightarrow铁磁电极、石墨烯量子线\leftrightarrow半导体量子线、谷-轨道相互作用\leftrightarrow Rashba自旋-轨道相互作用。该装置的工作原理如下。源极（漏极）以特定的谷极化注入（检测）载流子。栅极电场被施加到沟道，并且由于谷-轨道相互作用而调制载流子的谷极化，从而控制在漏极处收集的电流量。谷FET的特征在于：i）电极和沟道之间的平滑界面，ii）用于漏极电流的电控制的强谷轨道相互作用，以及iii）消失的带间谷翻转散射。通过与自旋FET的类比，谷FET为开发用于石墨烯基纳米电子学的低功率FET提供了一个潜在的框架。
2012-12-27 cond-mat.mes-hall
Resonant Tunneling through double-bended Graphene Nanoribbons
我们从理论上研究了通过双弯曲石墨烯纳米结构的共振隧穿，即，扶手椅边缘的石墨烯纳米带（AGNR）在两个半无限锯齿形石墨烯纳米带（ZGNR）引线之间。我们的数值计算结果表明，共振隧穿可以显着调谐的费米能量和长度和/或宽度的AGNR的金属和类超导AGNR。该结构还可以用于控制隧穿电流的谷极化，并且可以用于谷电子器件的潜在应用。
2008-05-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Opto-Valleytronic Spin Injection in Monolayer MoS2/Few-Layer Graphene Hybrid Spin Valves
二维（2D）材料提供了用于自旋电子学和谷电子学的独特平台，这是由于能够将非常不同的功能组合到一个垂直堆叠的异质结构中，其中每种组成材料的强度可以补偿其他组成材料的弱点。石墨烯已被证明是在室温下用于自旋输运的特殊材料，然而它缺乏自旋和光学自由度的耦合。相反，自旋/谷极化可以有效地产生在单层过渡金属二硫属化物（TMD），如MoS 2通过吸收圆偏振光，但横向自旋或谷传输尚未实现在室温下。在这封信中，我们制作单层二硫化钼/少层石墨烯混合自旋阀，并证明，第一次，光电子自旋注入跨TMD/石墨烯界面。我们观察到自旋极化的大小和方向是由螺旋度和光子能量控制的。此外，Hanle自旋进动测量证实了光学自旋注入，自旋运输，和电检测到室温。最后，通过一维漂移扩散模型的分析，量化了光注入的自旋电流和自旋输运参数。我们的研究结果表明，二维自旋电子/valleytronic系统，实现在室温下在一个单一的设备，这为多功能的二维自旋电子器件的存储器和逻辑应用铺平了道路的光学自旋注入和横向自旋输运。
2017-05-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ferroelectric valley valves with graphene/MoTe$_2$ van der Waals heterostructures
铁电范德华异质结构提供了一个天然的平台，设计各种电控设备。在这项工作中，我们证明了AB双层石墨烯封装在MoTe $_2$作为一个谷阀，显示一个可切换的内置拓扑间隙，导致铁电驱动的拓扑通道。使用从头计算和低能量模型的组合，我们表明，铁电秩序的MoTe $_2$允许控制的间隙开放的双层石墨烯，并导致不同的铁电畴之间的拓扑通道。此外，我们分析了MoTe $_2$和石墨烯层之间的莫尔调制在拓扑模式中的效果，证明了边缘状态对铁电感应电势的莫尔调制是鲁棒的。我们的研究结果提出了铁电/石墨烯异质结构作为多功能平台，以设计可切换的内置拓扑通道，而无需外部电偏压。
2023-01-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Valley-dependent topological interface states in biased armchair nanoribbons of gapless single-layer graphene for transport applications
National Tsing-Hua University（国立清华大学）
本研究通过电偏置控制谷极化中的拓扑不连续性，在无能隙单层石墨烯中实现谷依赖的拓扑界面态，用于设计纳米级传输设备。
2026-01-23 cond-mat.mes-hall quant-ph
Unveiling the Landau Levels Structure of Graphene Nanoribbons
在低至70 nm的超净（光刻图案化）石墨烯纳米带中进行磁输运测量。在高磁场下，电子光谱分裂成具有不寻常特征的朗道能级图案。奇异朗道谱揭示了费米能的大的磁振荡和谷简并提升。量子模拟表明，在相反的手征磁边缘态之间的混合和量子霍尔效应消失的起源处的一些无序阈值。
2011-02-16 cond-mat.mes-hall
Edge states in dichalcogenide nanoribbons and triangular quantum dots
采用有效的$\mathbf{k}\cdot \mathbf{p}$双带模型研究了单层MoS $_2$纳米带和量子点的电子结构.这两个系统的边界表现出的状态空间定位在边缘和能量位于带隙中。我们发现，导带和价带曲率确定存在/不存在的这些状态，其起源已被有关的边缘拓扑性质的MoS $_2$单谷哈密顿量。
2015-11-03 cond-mat.mes-hall
Electronic transport properties of graphene nanoribbons
我们将对石墨烯纳米带的电子和输运性质进行简要概述，重点关注边缘形状和杂质散射的影响。石墨烯的低能电子态具有两个不等价的无质量Dirac谱。这两个狄拉克点在动量空间中的相对距离和由于锯齿型石墨烯边缘的存在而导致的边缘状态对石墨烯纳米带的电子和输运性质起决定性作用。在锯齿形边缘的石墨烯纳米带中，与每个狄拉克光谱相关的两个谷在动量空间中被很好地分离。每个谷中的传播模式包含源自带中心处的部分平坦带的单个手征模式。如果杂质散射不连接两个谷，即对于长程杂质电势，则该特征在无序系统中产生完美导电沟道。另一方面，具有扶手椅边缘的石墨烯纳米带的低能谱被描述为石墨烯的两个非等效狄拉克点的叠加。尽管缺乏良好分离的两个谷结构，受到长程杂质的单通道传输几乎是完美的传导，其中最低阶的后向散射矩阵元素消失作为波函数的内部相结构的表现。对称性考虑导致无序锯齿形带分为长程杂质的单位类和短程杂质的正交类。然而，没有这样的交叉发生在扶手椅纳米带。
2009-07-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electronic structure and layer-resolved transmission of bilayer graphene nanoribbon in the presence of vertical fields
由于其特殊的手征性质和激发载流子分散性，双层石墨烯的电子性质与传统的二维电子气和单层石墨烯不同。研究了应变对双层石墨烯纳米结构的电子结构、边缘态和零温下电荷输运的影响。我们证明了在垂直磁场作用下，双层石墨烯在偏压下会产生谷极化量子霍尔效应。在该系统中，通过调节面间应变，可以发生从量子谷霍尔到谷极化量子霍尔相的拓扑相变。此外，我们研究了层分辨输运性质，通过计算层极化量，使用递归格林函数技术，并表明所得到的层极化值确认所获得的相位。这些预测可以通过实验来验证，我们的结果表明，在电子和valleytronics设备的外部场的存在下，利用应变双层石墨烯的可能性。
2013-07-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electric-field-tunable valley Zeeman effect in bilayer graphene heterostructures: Realization of the spin-orbit valve effect
根据Gmitra和Fabian的理论预测，我们报告了在双层石墨烯（BLG）和单层WSe 2的原子尖锐异质结构中发现从拓扑平凡到拓扑非平凡的能带结构的电场诱导的转变[Phys.Rev.Lett. 119，146401（2017）]。通过对BLG电导的量子修正的详细研究，我们确定了BLG能带结构的演化是由邻近诱导的强自旋轨道相互作用（SOI）和层极化率之间的相互作用引起的。BLG中的低能量载流子经历有效的谷塞曼SOI，其在一定程度上是完全栅极可调的，其可以通过施加横向位移场来接通或关断，或者可以在价带和导带之间可控地转移。我们证明，这将导致在一个恒定的电子密度从弱本地化弱反本地化的净位移场是从一个积极的调整到一个负面的价值与随之而来的SOI诱导分裂的低能带的BLG附近的K（K '）谷，这是一个独特的签名的理论预测的自旋轨道阀效应。我们的分析表明，量子修正的强诱导SOI狄拉克材料中的德鲁德电导只能令人满意地解释的理论，占SOI诱导的BLG低能带的自旋分裂。我们的研究结果表明，在双栅二维材料的谷塞曼效应的基础上实现高度可调的设备的潜力。
2021-03-11 cond-mat.mes-hall quant-ph
Spin Splitting Induced by a Competition between Quantum Spin Hall Edge States and Valley Edge States
具有晶格变形的应变石墨烯已被证明会产生大的赝磁场并具有许多奇异的性质。在这里，我们提出了一种非磁性的方法来实现动量依赖的平面外自旋分裂的应变石墨烯纳米带与适度的自旋轨道耦合。这种独特的自旋劈裂区别于著名的塞曼型自旋劈裂和Rashba型自旋劈裂。我们的分析表明，量子自旋霍尔边态和谷边态之间的竞争导致了独特的自旋分裂。在纳米晶体的一个边缘处的量子自旋霍尔态被伪磁场诱导的反向传播边缘模式抑制。在相反的边缘，量子自旋霍尔态根本不受影响。因此，相反自旋取向的简并量子自旋霍尔态，其在纳米线的两个相对边缘处传播，被提升。这一结果揭示了一种操纵电子自旋自由度的新方法。
2013-10-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Complex Landau levels and related transport properties in the strained zigzag graphene nanoribbons
本文通过引入有效轨道磁场概念，在应变锯齿形石墨烯纳米带中构建了融合真实与赝朗道能级的复朗道能级，揭示了赝朗道能级脆弱性机制，并展示了通过调节磁场和费米能改善输运性能及谷极化电流可调性的新途径。
2023-04-18 cond-mat.mes-hall
Band-Selective Filter in a Zigzag Graphene Nanoribbon
利用递归格林函数方法研究了锯齿形石墨烯纳米颗粒通过台阶势和势垒势的电输运。在阶梯势的情况下，我们证明了数值散射过程服从的带指数的选择规则时，锯齿链的数量是偶数，属于“偶数”（“奇数”）带的电子被散射到偶数（奇数）带，使波函数的奇偶性被保存。所谓的谷阀效应可以用这个选择规则来解释。在势垒的情况下，通过调整的势垒高度是一个适当的值，我们表明，它可以作为“带选择性过滤器”，它可以选择性地传输电子相对于入射电子所属的带的指数。最后，我们建议，这种选择规则可以观察到的电导，通过施加两个势垒。
2008-07-23 cond-mat.mes-hall
Enhanced magneto-optical response due to the flat band in nanoribbons made from the $α-T_3$ lattice
我们研究了由$α-T_3$晶格制成的纳米带在弱磁场作用下在太赫兹到远红外波段的光学响应。研究发现，磁场可以打开金属扶手椅带和一类具有特殊边界的锯齿形带的能带结构中的一个能隙，并诱导出一个新的频率大大降低的吸收峰。这种可调谐的磁光调制效应归因于平坦带和传输带之间的带间跃迁。相比之下，间隙开口和光学电导的这种磁调制在其中不存在平带的金属扶手椅石墨烯带（$α=0$的情况）中弱得多。在$α-T_3$模型的增强分析研究和金属扶手椅带的微扰理论解释。讨论了锯齿形薄带在磁场作用下吸收峰的谷简并提升和谷分裂。这些发现为基于$α-T_3$模型材料的磁光器件的研究奠定了基础。
2019-01-09 cond-mat.mes-hall
Signatures of single quantum dots in graphene nanoribbons within the quantum Hall regime
我们报告的观察周期性电导振荡附近的量子霍尔平台悬浮石墨烯纳米带。它们是由单量子点形成的，这些单量子点形成于带的最西端，在无序势的山谷和山丘中。在具有两个门的宽薄片中，已经观察到双点系统的签名。由于朗道能级之间形成的间隙，在单层石墨烯中实现了静电限制，这表明了一种创建可以用量子霍尔边缘态访问的栅极定义的量子点的方法。
2016-01-07 cond-mat.mes-hall
Nearly Perfect Single-Channel Conduction in Disordered Armchair Nanoribbons
具有扶手椅型边缘的石墨烯纳米带（扶手椅型纳米带）的低能谱被描述为石墨烯的两个非等效狄拉克点的叠加。尽管缺乏良好分离的两个谷结构，受到长程杂质的单通道传输几乎是完美的传导，其中最低阶的后向散射矩阵元素消失作为波函数的内部相结构的表现。然而，对于多通道能量区，发生平均电导的常规指数衰减。由于谷间散射不是完全不存在，扶手椅型纳米带可以被分类为正交普适类，而不管杂质的范围。在相当窄的纳米带中，几乎完美的单沟道传导主导了低能电子输运。
2009-02-07 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall
Enhancement of thermoelectric performance of a nanoribbon made of alpha-$\mathcal{T}_3$ lattice
我们提出了一个锯齿形的α- $\mathcal{T}_3$晶格纳米粒子的电子和输运性质。我们特别关注的是边缘模式（从平坦到色散）的连续演化对热电输运性质的影响。与石墨烯纳米晶的情况不同，$α-\mathcal{T}_3$晶格的锯齿形纳米晶可以在特定宽度的带的两个谷处具有一对色散（手性）边缘模式。此外，取决于宽度，间隙打开也可以发生在两个谷处。手征边缘模的斜率和能隙强烈地依赖于系统中存在的两种希望参数的相对强度。我们计算相应的传输系数，如电导，热电势，热导率和热电优值，通过使用紧束缚格林函数形式主义，以探讨色散边缘模式的作用。研究发现，通过适当控制边缘模式，可以显著提高热电势和热电优值。与石墨烯的情况相比，在合适的参数范围下，品质因数可以提高十倍。最后，我们揭示了线缺陷的存在下，靠近边缘，可以造成显着的影响，以及对电导的边缘模式。然而，热电对这种缺陷相对不太敏感。
2019-08-18 cond-mat.mes-hall
Valley Valves at Domain Walls in Symmetry-Broken Rhombohedral Graphene
Florida State University（佛罗里达州立大学）；National High Magnetic Field Laboratory（国家高磁场实验室）；Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM), CSIC（马德里材料科学研究所，西班牙国家研究委员会）；IMDEA Nanoscience（IMDEA纳米科学研究所）；Donostia International Physics Center（圣塞巴斯蒂安国际物理中心）；University of Pennsylvania（宾夕法尼亚大学）
研究菱面体多层石墨烯中谷畴壁的输运性质，发现其表现为不可穿透的谷阀，并通过谷间相互作用实现电子透射，在超导相中谷间混合对超流至关重要。
2026-06-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Zero-bias anomaly in cotunneling transport through quantum-dot spin valves
我们预测了一个新的零偏置异常的微分电导通过一个量子点耦合到两个铁磁导线与反平行磁化。这种异常在起源和性质上不同于通过量子点传输的其他异常，例如近藤效应。它发生在库仑阻塞谷中，带有一个未成对的点电子，它是单势垒和双势垒共隧穿过程相互作用的结果，以及它们对点中自旋积累的影响。当施加磁场时，异常变得显著改变。
2005-07-22 cond-mat.mes-hall
Edge Effect on Electronic Transport Properties of Graphene Nanoribbons and Presence of Perfectly Conducting Channel
已经进行了数值计算，以阐明非常规的电子输运性质的无序纳米石墨烯带锯齿形边缘（锯齿形带）。锯齿形带的能带结构具有在动量空间中很好地分离的两个谷，与石墨烯光谱的两个狄拉克点相关。由于边缘状态的部分平坦带使得每个谷中的左向和右向模式之间的不平衡，{ \it，即}单一手性模式的出现。这一特征在无序系统中产生了一个完美的导电沟道，即电导的平均值$<g>$随着系统长度的增加指数收敛到每个自旋1个电导量子，只要杂质散射不连接两个谷，就像长程杂质势的情况一样。然而，通过谷间散射，具有短程杂质势的带显示普通的局域化行为。对称性的考虑导致无序锯齿形带的分类为单一类的长程杂质，和正交类的短程杂质。还讨论了具有一般边缘结构的石墨烯纳米带的电子态，并且证明了由于边缘态而产生的手征通道即使在除扶手椅边缘之外的更一般的边缘结构中也被实现。
2008-09-16 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall
Spin-Valley Polarized Quantum Anomalous Hall Effect and a Valley-Controlled Half Metal in Bilayer Graphene
研究了双层石墨烯在反铁磁交换场、层间偏压和光照下的拓扑相。我们发现在有限的偏压和光强下，系统跃迁到一个未知的自旋谷极化量子反常霍尔（SVP-QAH）绝缘体态，其中一个自旋的子系统是谷霍尔拓扑绝缘体（TI），另一个自旋的子系统是QAH绝缘体.我们评估的TI阶段发生在系统中通过分析计算的自旋谷依赖陈数，并通过考虑在纳米尺度的边缘状态来表征它们。我们证明了SVP-QAH边缘态导致了畴壁中独特的自旋整流效应。沿着相边界，我们观察到Berry相为2π的体半金属态。
2020-04-28 cond-mat.mes-hall
Electronic States of Graphene Nanoribbons
我们研究了具有锯齿形和扶手椅形边缘的窄石墨烯带（“纳米带”）的电子态。这些系统的有限宽度打破了频谱成一组无限的频带，我们证明可以定量地理解使用狄拉克方程与适当的边界条件。对于锯齿形纳米线，我们证明了边界条件允许一个粒子和一个孔状带与倏逝波函数局限于表面，连续变成众所周知的零能量表面态的宽度变大。对于扶手椅边缘，我们表明，边界条件导致掺杂的谷态，和能带结构是金属的晶格常数单位的样品的宽度被3整除时，否则绝缘。紧束缚计算和狄拉克方程解的波函数和能量的比较产生了定量的协议，但所有的最西带。
2006-03-05 cond-mat.mes-hall
Negative Differential Resistance and Steep Switching in Chevron Graphene Nanoribbon Field Effect Transistors
基于非平衡格林函数理论的弹道量子输运计算表明，由人字形石墨烯纳米带（CGNR）制成的场效应晶体管器件在室温下可以表现出峰谷比超过4800的负微分电阻，以及6 mV/decade的陡斜率开关，子阈值摆幅超过五个数量级，导通电流为88 $μ$ A/$μ$ m.这是通过这些带的超晶格状结构实现的，这些带具有大的周期性单位晶胞，其具有不同有效带隙的区域，导致导带边缘上方的态密度中的能带和带隙。在我们提出的设备中使用的CGNR带先前已经制造了自下而上的化学合成技术，并可以被纳入一个实验上可实现的结构。
2017-03-17 cond-mat.mes-hall
Resonant transport in Kekule-distorted graphene nanoribbons
在石墨烯中形成超晶格可以作为改变其电子能带结构的一种方式，从而设计其电子输运性质。最近的实验发现了沉积在铜衬底上的石墨烯中的Kekulé键有序，导致谷简并性的破坏，同时保留了其带色散的线性和无隙特性的高度理想的特征。在本文中，我们研究了锯齿形石墨烯纳米带中的凯库勒畸变在两个方面的影响，子带光谱和其电子输运性质。我们扩展我们的研究，也调查电子电导的石墨烯纳米带组成的顺序有序的Kek-Y超晶格。我们发现有趣的共振电导响应出现在其他能隙区域，其规模与Kek-Y接口的数量减一。这些特征类似于在半导体异质结构中观察到的共振隧穿行为的物理学。我们的研究结果为测量石墨烯纳米带中Kekulé参数的强度提供了一种可能的方法。
2019-10-23 cond-mat.mes-hall
Negative differential resistance and effect of defects and deformations in MoS2 armchair nanoribbon MOSFET
在这项工作中，我们提出了一个研究的负微分电阻行为和各种变形{如波纹，扭曲，缠绕}和缺陷，如空位和边缘粗糙度对短沟道二硫化钼扶手椅型纳米MOSFET的电子特性的影响。通过密度泛函紧束缚理论和非平衡格林函数方法评估了形变{3至7度扭曲或缠绕和0.3至0.7 Ang波纹幅度}和缺陷对10 nm MoS 2 ANR FET的影响。我们研究了这种器件在不同条件下的沟道态密度、透射谱和ID VD特性，重点研究了器件的负微分电阻行为。我们的研究结果表明，显着的变化，在NDR峰谷比和NDR窗口与这样的微小的本征变形，特别是与纹波。
2013-09-21 cond-mat.mes-hall
Magnetoresistive effect in graphene nanoribbon due to magnetic field induced band gap modulation
通过施加均匀的垂直磁场（B-field），扶手椅型石墨烯纳米带（AGNR）的电子性质可以从半导体状态显著改变为金属状态。在这里，我们从理论上研究了由垂直的B-场引起的带隙调制。所施加的B场导致最低的传导子带和最高的价子带彼此靠近以形成n=0的朗道能级。我们利用这种效应来实现设备相关的MR调制。与传统的自旋阀不同，这种固有的MR效应是在不使用任何铁磁引线的情况下实现的。二聚体数目Na= 3 p +1 [p= 1，2，3，.]显示最有前途的行为MR应用，具有大的电导调制，因此，在最佳的源极-漏极偏置的高MR比。然而，由于费米函数分布的扩展，在较高温度下MR被抑制。我们还研究了源漏偏置在优化MR的重要性。最后，我们表明，边缘粗糙度的AGNRs有意想不到的效果，提高磁灵敏度的设备，从而增加MR比。
2010-06-30 cond-mat.mes-hall
Robustness of topologically protected transport in graphene-boron nitride lateral heterostructures
以前，石墨烯纳米带设置在横向异质结构与六方氮化硼被预测支持拓扑保护状态在低能量。我们调查如何强大的这些国家的输运性质对晶格无序。我们发现，不耦合锯齿形石墨烯纳米管的两个谷的无序形式不影响在低偏压下的输运性质，这表明这些横向异质结构是非常有前途的候选芯片级导电互连。确实耦合两个谷的无序形式，例如石墨烯带中的空位，或石墨烯-六方氮化硼界面处扶手椅边缘的大量夹杂物，将对传输产生负面影响。然而，这些形式的紊乱在目前的实验中并不常见。
2016-09-06 cond-mat.mes-hall
Strain-induced modifications of transport in gated graphene nanoribbons
我们研究了均匀和非均匀形变以及边缘无序对栅控石墨烯纳米带电导的影响。在均匀应变增加的情况下，这种器件的电导在获得共振结构之前首先减小，并且最终在较大应变下被完全抑制。边缘无序诱导模式混合的接触区域，这可以恢复其弹道值的电导。由不均匀变形引起的谷反对称伪磁场导致形成附加的共振态，其源自于耦合到延伸通过系统的法布里-珀罗状态，或者源自于形成位于接触附近的状态，其中伪磁场最大。特别地，n=0的伪朗道能级通过靠近电荷中性点的两组电导共振来表现自己。
2014-09-23 cond-mat.mes-hall
Valley-isospin dependence of the quantum Hall effect in a graphene p-n junction
在高磁场条件下，我们计算了石墨烯纳米管中双极结的电导G，其中p掺杂和n掺杂区域的霍尔电导为2e^2/h。在没有谷间散射的情况下，结果G=（e^2/h）（1-cos φ）仅取决于两个相对边缘处的谷等自旋（=代表谷极化旋量的布洛赫矢量）之间的角度φ。在电导与费米能量的平台是不敏感的静电无序，而它是不稳定的，可能存在于锯齿形边界的dispersionless边缘状态。应变诱导矢量势通过旋转谷区的同位旋使电导平台向上或向下移动。
2007-06-27 cond-mat.mes-hall
Reverse strain-induced snake states in graphene nanoribbons
本文设计了一种具有反向应变的锯齿型石墨烯纳米带，利用上下半平面符号相反的赝磁场诱导电子沿界面形成蛇形态，并通过Landauer-Büttiker公式与非平衡格林函数方法验证其存在性和鲁棒性，同时提出在该器件中实现单层石墨烯纯谷电流的方案。
2023-04-18 cond-mat.mes-hall
Peculiar Band Gap Structure of Graphene Nanoribbons
石墨烯纳米带是具有有限宽度的准一维材料。通过对一类纳米带的边缘形状和宽度的表征，系统地分析了它们的电子性质。纳米带的带隙结构显示出具有金属或几乎金属纳米带的流状序列的谷结构。其中，所有锯齿形纳米带都是金属的，扶手椅型纳米带是周期为3的金属。我们发现，这些流状序列对应于等宽曲线，手性和扶手椅型纳米带的带隙振荡作为宽度的函数。最后讨论了纳米带在纳米电子学中的可能应用。
2007-05-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
