Dynamical response functions and collective modes of bilayer graphene
双层石墨烯（BLG）由于其独特的电子结构和可电调的能隙，近年来引起了人们的广泛关注。在这封信中，我们提出了分析和半解析表达式，基于四带连续模型，层和层差密度响应函数的中性和掺杂BLG。这些结果表明，BLG密度涨落可以表现出单组分的双手性特征或标准的两层特征，这取决于能量和掺杂。
2009-05-18 cond-mat.str-el
Hydrodynamic collective modes in graphene
集体行为是电子输运的流体力学方法中最有趣的方面之一。在这里，我们提供了一个一致的，统一的计算的流体动力学集体模式在石墨烯中的色散关系。考虑到粘性效应，我们表明，流体动力学的声音模式在石墨烯成为过阻尼在足够大的动量尺度。扩展的线性化理论超出了流体动力学制度，我们连接的扩散流体动力学电荷密度波动与等离子体激元。
2021-03-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
The ideal limit of rhombohedral graphene: Dynamical skyrmion lattices and their excitations
Stanford University（斯坦福大学）；Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）
本文提出菱面体石墨烯的理想极限，解析证明短程排斥可稳定层赝自旋斯格明子晶格并产生陈能带，从而揭示莫尔体系中相互作用驱动拓扑的实空间机制及其集体激发。
2026-10-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Dynamical properties of collective excitations in twisted bilayer Graphene
采用最近发展起来的动量空间量子蒙特卡罗方法，研究了扭曲双层石墨烯连续介质模型中单粒子和集体激发的动力学响应.在电荷中性，这种无偏的数值方法揭示了强烈的竞争，不同的对称性破缺通道与领先的不稳定性对谷间相干态。单粒子光谱表明，排斥相互作用推动费米子光谱重量远离费米能量，并打开一个绝缘的差距。集体激发的光谱表明近似的谷$SU(2)$对称性。在低能量下，观察到长寿命的谷波，这类似于海森堡铁磁性的自旋波。在高能量下，当这些尖锐的模式的能量达到费米子粒子-空穴连续体时，它们很快就会变得过阻尼。
2022-03-18 cond-mat.str-el
Spin-valley collective modes of the electron liquid in graphene
我们发展了由原始石墨烯中的电子费米液体支持的集体模式理论。在关于电子-电子相互作用的合理假设下，除了等离子体激元之外的所有模式都是过阻尼的。除了$SU(2)$对称自旋模式之外，这些还包括服从$U(1)$对称性的谷不平衡模式和$U(2)$对称谷自旋不平衡模式。我们推导出的相互作用和扩散常数表征的过阻尼模式。相应的弛豫速率对石墨烯谷和自旋电子学应用设置了基本约束。
2021-02-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Collective Bulk and Edge Modes through the Quantum Phase Transition in Graphene at $ν=0$
在强倾斜磁场中的未掺杂石墨烯在改变倾斜角时表现出传导的根本变化，这可以归因于在填充因子$ν=0$下从倾斜反铁磁（CAF）到铁磁（FM）体态的量子相变。这种行为意味着集体基态的性质和整个过渡的激发的变化。利用含时的Hartree-Fock近似，我们研究了两个相态中的集体中性（粒子-空穴）激发，包括系统的体相和边缘相。CAF在本体中具有无间隙中性模式，而FM状态在其本体中仅支持有间隙模式。然而，在边缘，只有FM状态支持无间隙电荷携带状态。线性响应函数的计算，以阐明其灵敏度的各种模式。响应函数表明，这两个阶段可以区分的演变的局部电荷脉冲的边缘。
2015-10-14 cond-mat.str-el
Collective Edge Modes of a Quantum Hall Ferromagnet in Graphene
我们推导出一个有效的场论模型的一维集体模式与畴壁在量子霍尔铁磁态，实现在封闭的石墨烯系统在零填充。为此，我们考虑在塞曼场的扭结附近形成的量子自旋梯与相邻自旋极化二维环境的自旋涨落的耦合。它示出，特别是，这种耦合可能会引起各向异性的交换耦合的腿的梯子。此外，我们证明了铁磁自旋1/2阶梯，受到一个扭结磁场，可以映射到一个反铁磁自旋链在零磁场。
2012-07-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Lattice Collective Modes from a Continuum Model of Magic-Angle Twisted Bilayer Graphene
我们发现魔角扭曲双层石墨烯的绝缘态支持一系列集体模式，对应于三角形晶格位置上的局部粒子-空穴激发。我们的理论是基于魔角平坦带的连续模型。当系统在莫尔带填充$ν=-3$处绝缘时，我们的计算表明，基态支持7个低能模式，这些模式位于整个莫尔布里渊区的电荷间隙下方，其中一个强烈耦合到THz光子。低能量集体模式忠实地描述了一个模型与本地$SU(8)$度的自由，在每个莫尔单位细胞，我们确定为直接产品的自旋，谷，和一个轨道赝自旋。除了自旋和谷波模式，集体模式光谱包括一个低能量的内味激子模式与平坦的价带和导带轨道之间的过渡。
2021-07-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Chiral Gap and Collective Excitations in Monolayer Graphene from Strong Coupling Expansion of Lattice Gauge Theory
利用单层石墨烯的紧致和非紧致U（1）格点规范理论的强耦合展开，我们解析地证明了由于手征对称性破缺，费米子带隙和赝Nambu-Goldstone激子（pi激子）是动态产生的.这种机制类似于量子色动力学（QCD）中夸克质量和π介子激发的产生。我们导出了一个类似于QCD中Gell-Mann-Oakes-Renner（GOR）关系的π激子公式。在悬浮单层石墨烯上的GOR关系的实验确认将是手征对称性破缺的明确证据。
2010-09-04 cond-mat.str-el hep-lat hep-ph
Collective Edge Modes near the onset of a graphene quantum spin Hall state
石墨烯在强倾斜磁场作用下表现出可通过倾斜角度调节的绝缘体-金属转变，这归因于在填充因子为零时从倾斜反铁磁（CAF）到铁磁（FM）体态的转变。我们发展了一个理论描述的自旋和谷边缘纹理的两个阶段，并通过过渡的边缘模式的性质隐含的演变。特别是，我们表明，CAF有带隙的中性模式的散装，但支持带隙的带电边缘模式。在过渡到FM状态的充电的边缘模式变得无缝，并顺利连接到FM状态的螺旋边缘模式。可能的实验结果进行了讨论。
2014-08-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Symmetry characterization of the collective modes of the phase diagram of the $ν=0$ quantum Hall state in graphene: Mean-field and spontaneously broken symmetries
我们致力于研究双层石墨烯中$ν=0$量子霍尔态的平均场相图和相应的中性集体模的计算，推广了最近文献中的结果.具体来说，我们提供了一个详细的分类的完整的轨道谷自旋结构的集体模式，并表明，相变的特点是单重态模式的轨道赝自旋，这是独立的库仑强度和遭受强烈的多体修正在低动量的短程相互作用。我们描述的对称性破缺机制的相变的Goldstone模式的谷自旋结构。对于剩余的相边界，我们证明了相关的精确$SO(5)$对称性存在于零塞曼能量和层间电压生存作为一个较弱的平均场对称性的Hartree-Fock方程。我们扩展了以前的结果，双层石墨烯单层的情况下。最后，我们表明，考虑到朗道水平混合通过筛选不修改上述解释的物理图像。
2017-04-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Dirac cones reshaped by interaction effects in suspended graphene
我们报告测量的回旋质量在石墨烯的载流子浓度n变化超过三个数量级。与单粒子图像相反，石墨烯的真实光谱具有很强的非线性，因此在n <10^10 cm^-2时，描述光谱斜率的费米速度达到约3 × 10^6 m/s，是石墨烯常用值的三倍。观察到的变化归因于电子-电子相互作用，重新正规化的狄拉克光谱，因为弱屏蔽。我们的实验还对石墨烯中可能的间隙提出了约0.1 meV的上限。
2011-09-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Magnetoplasmons bound to short-range impurities in graphene: Symmetries and optics
我们考虑在一个强的垂直磁场的存在下，一个单一的短程δ-杂质位于碳网站之一的石墨烯片。我们研究了中性朗道能级间的集体激发，磁等离子体激元，它成为本地化的杂质。其中一些激发涉及赝自旋翻转（谷间跃迁），因为杂质可以在两个谷之间散射电子。我们提出了一种石墨烯中激发态的分类，并引入了合适的量子数。计算了在一定填充因子和杂质强度范围内的集体激发的能量和光学强度。我们建立了一组对称性匹配的能量和吸收强度的集体激发不同的子晶格位置的杂质，填充因子，圆偏振和符号的杂质势。
2011-07-07 cond-mat.str-el
Analysis the neutral triplet collective mode in honeycomb lattice: without one-cone approximation
本文研究了非掺杂石墨烯和石墨中中性三重态集体模存在的可能性。本文试图从不同的角度来研究这种集体模式。通过子格和本征矢两种表象研究了在格Hubbard相互作用对蜂窝晶格中性集体模的影响。本文引入蜂窝晶格中的有效长程相互作用来研究自旋集体模。研究表明，在没有{ \it one-cone}近似的情况下，短而有效的长程相互作用并不是石墨烯中性三重态集体模形成的原因.
2014-11-23 cond-mat.str-el
Collective excitations in twisted bilayer graphene close to the magic angle
扭曲双层石墨烯（TBG）的电子性质可以与单个石墨烯层的电子性质显著不同，特别是当两个层相对于彼此旋转小角度时。TBG最近吸引了大量的兴趣，引发了相关的绝缘和超导状态的发现，扭曲角$θ$接近所谓的“魔角”$\approx 1.1°$。在这项工作中，我们揭示，通过近场光学显微镜，集体等离子体激元模式的电荷中性TBG附近的魔角，这是显着不同于普通的单层石墨烯带内等离子体激元。在我们的样品的选定区域中，我们发现了一个带隙的集体模式与线性色散，类似于一个二维（2D）电子气的体磁等离子体。我们将这些解释为带间等离子体激元，并将其与源自莫尔超晶格的准局域态之间的光学跃迁相关联。令人惊讶的是，我们发现一个更高的等离子体群速度比预期的，这意味着相应的光学跃迁的强度增强。这表明AA区的层间耦合较弱。这些有趣的光学性质提供了新的见解，补充其他技术，在这个新的量子电子系统的载流子动力学。
2019-10-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Multi-component magneto-optical conductivity of multilayer graphene on SiC
利用磁光吸收和法拉第旋转测量了SiC C面多层外延石墨烯在磁场高达7 T、温度在5 ~ 300 K范围内的远红外对角电导率和霍尔电导率。在光谱中识别出多个组分，其包括：（i）准经典回旋共振（CR），其源自最接近SiC的高度掺杂的石墨烯层，（ii）低指数朗道能级（LL）之间的跃迁，其源自弱掺杂层，以及（iii）宽的光学吸收背景。电子和空穴型LL跃迁光学区分和共存。在一个石墨烯层内发现约2%的费米速度的电子-空穴不对称性，而费米速度跨层变化约10%。LL跃迁的光强度比没有电子-电子和电子-声子相互作用的孤立石墨烯单层的理论预期小几倍。
2011-05-24 cond-mat.str-el
Collective excitations and the nature of Mott transition in undoped gapped graphene
在短程相互作用下，大质量狄拉克费米子的粒子-空穴连续谱（PHC）为在未掺杂系统中形成两个集体分裂态提供了前所未有的机会，一个在单重态，另一个在三重态（自旋1）通道中.两个极点的能量接近，并且通过能隙参数$Δ$量级的能量标度与自由粒子-空穴激发的连续谱分离。它们都以两种不同的速度线性分散，这让人想起Luttinger液体中的自旋-电荷分离。当Hubbard相互作用的强度大于某一临界值时，单重态激发的速度变为零，系统成为莫特绝缘体.超过这个临界点，低能量部分留下线性分散的三重态模式--这是莫特绝缘体的特征。在莫特临界时，三重态模的速度是狄拉克费米子速度的两倍。$U$和$Δ$空间中的相变线与更复杂的动力学平均场论（DMFT）计算定性一致。
2012-02-29 cond-mat.str-el
Two-Dimensional Gas of Massless Dirac Fermions in Graphene
材料的电子性质通常由准粒子来描述，准粒子表现为具有有限质量的非相对论性电子，并遵守薛定谔方程。在这里，我们报告了一个凝聚态系统，其中电子输运基本上由狄拉克方程控制，载流子模拟相对论粒子，质量为零，有效“光速”c* ~ 10^6 m/s。我们对石墨烯（碳的单原子层）的研究揭示了二维（2D）狄拉克费米子的各种不寻常现象。特别地，我们已经观察到：a）石墨烯中的整数量子霍尔效应是反常的，因为它发生在半整数填充因子处; b）石墨烯的电导率从不低于对应于电导量子e^2/h的最小值，即使当载流子浓度趋于零时; c）石墨烯中具有能量E的无质量载流子的回旋质量m由方程E =mc*^2描述;以及d）石墨烯中的Shubnikov-de Haas振荡由于Berry相而表现出π的相移。
2005-09-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el gr-qc
Phase diagram and magnetic collective excitations of the Hubbard model in graphene sheets and layers
我们讨论了蜂窝晶格的哈伯德模型在二维和三维空间中的磁相。根据相互作用强度U和电子密度n得到了一个基态相图。我们发现一个一阶相变之间的铁磁区域的自旋最大极化（长冈铁磁性）和较小的磁化强度（弱铁磁性）的地区。当考虑到螺旋态的可能性时，我们发现最低临界U是在有序动量不为零的情况下得到的。讨论了掺杂对有序动量的影响。在反铁磁绝缘相的磁激发（自旋波）的自旋磁化率的随机相位近似计算。我们还计算了自旋波的虚发射/π介子对平均场磁化强度的自旋涨落修正。在大的$U$极限下，重整化磁化强度与海森堡反铁磁体的Holstein-Primakoff理论定性一致，尽管后一种方法产生更大的重整化。
2004-08-24 cond-mat.str-el
Electron spin resonance and collective excitations in magic-angle twisted bilayer graphene
本研究利用电阻检测电子自旋共振技术，在魔角扭曲双层石墨烯中直接观测到莫尔平带半填充附近的微波诱导集体激发，揭示了谷间自旋耦合本质，并证明该共振源于强关联平带中的“Dirac revivals”及同位旋序。
2022-07-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Collective properties of magnetobiexcitons in quantum wells' and graphene superlattices
提出了在强磁场下，半导体量子阱和石墨烯超晶格组成的电子空穴交替层超晶格中准二维空间间接磁双激子的玻色-爱因斯坦凝聚（BEC）和超流性.在高磁场极限下，量子阱和石墨烯层组成的超晶格中具有偶极-偶极排斥的磁激子稀气体的两个不同的哈密顿量被简化为无磁场的二维激子稀气体的一个有效哈密顿量.此外，对于$N$激子，我们通过在电子（e）和空穴（h）的相对运动的坐标上积分，将$2N\times 2$维空间的问题简化为$N\times 2$维空间的问题。本文研究了在强磁场中，电子层和空穴层交替排列的超晶格中的二维间接磁激子相互作用系统的基态不稳定性。本文研究了由一对偶极矩相反的间接激子组成的准二维间接磁双激子稳定系统。在二维间接磁双激子系统中，以电四极子的形式相互作用，得到了量子阱和石墨烯实现的超流组分$n_{s}(T)$的密度和从Kosterlitz无相变相变到超流态的温度.
2008-01-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Undamped inter-valley paramagnons in doped graphene
我们预测存在一个无阻尼集体自旋激发掺杂石墨烯在顺磁制度，被称为顺磁。由于参与这种集体模式的电子和空穴位于能带结构的不同谷中，这些谷间顺磁子的动量由动量空间中谷的分离给出。谷间顺磁子的能量位于石墨烯掺杂时出现的带间单粒子电子-空穴激发连续体下方的空隙区域中。由于在这个空洞区域中缺乏电子-空穴激发，顺磁子是无阻尼的。它们的能量很大程度上取决于掺杂浓度，这有助于在未来的实验中识别它们。
2022-01-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Terahertz magneto-nanoscopy of encapsulated monolayer graphene
Ames National Laboratory, US Department of Energy（艾姆斯国家实验室）；Kangwon National University（江原国立大学）；Incheon National University（仁川国立大学）；Iowa State University（爱荷华州立大学）
研究太赫兹波下封装单层石墨烯的纳米尺度导电性，利用s-SNOM技术探测磁场依赖响应，揭示磁场对狄拉克费米子回旋共振的影响，为理解二维量子材料中太赫兹传输提供基础。
2026-04-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Fractional quantum Hall effect and insulating phase of Dirac electrons in graphene
在石墨烯（其是结晶碳的原子层）中，材料的两个区别性质是载流子二维和相对论特性。石墨烯二维性质的第一个实验证据来自于在施加磁场的情况下测量其输运性质时观察到的一系列平台。这些是所谓的整数量子霍尔效应的特征。然而，由于电荷载流子的相对论特性，在石墨烯中观察到的整数量子霍尔效应与其半导体类似物有质的不同。作为石墨烯的第三个显着特征，已经证实相互作用和相关性在这种材料中应该是重要的，但令人惊讶的是，石墨烯中缺乏集体行为的证据。特别是，二维中典型的集体量子行为，分数量子霍尔效应（Fractional quantum Hall effect，缩写为FHHE），迄今为止一直拒绝在石墨烯中观察到，尽管人们付出了巨大的努力，并从理论上预测了它的存在。在这里，我们报告了石墨烯中的碳纳米管的观察结果。我们的观察是可能的，通过使用悬浮的石墨烯设备探测两端电荷传输测量。这使我们能够隔离样品从基板引起的扰动，通常掩盖了在这个系统中的相互作用的影响，并避免有限的几何形状的影响。在低载流子密度，我们发现一个场诱导的过渡到绝缘体的竞争，使其观察只有在最高质量的样品。我们相信这些结果将为FQHE物理学和石墨烯中的其他集体行为打开大门。
2009-10-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Incommensurate inter-valley coherent states in ABC graphene: collective modes and superconductivity
本研究通过无约束Hartree-Fock方法揭示ABC三层石墨烯中非公度谷间相干相竞争，发现软谷间模式可在窄密度范围内介导超导，Tc达数百毫开尔文。
2024-08-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
