Microscopic simulation of superconductor-topological insulator proximity structures
我们提出了微观，自洽计算的超导序参量和配对的界面附近的$s$波超导体和三维拓扑绝缘体与自旋轨道耦合的相关性。我们讨论了拓扑绝缘体对序参量的抑制，并证明了三重态沟道中由界面自旋翻转散射引起的等时对关联函数具有$p_x\pm i p_y$对称性.我们验证了在子能隙能量的频谱是很好地描述了Fu-Kane模型。子带隙模被看作是具有谱重的界面态，能很好地穿透到超导体中。我们从微观计算中提取了Fu-Kane模型的唯象参数，发现它们是由体材料参数强重整化的。这与Stanescu等人在隧穿极限中使用微扰理论的晶格模型的先前结果是一致的。
2011-01-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Proximity induced ferromagnetism, superconductivity, and finite-size effects on the surface and edge states of topological insulator nanostructures
Bi $_{2}$ Te $_{3}$和Bi $_{2}$ Se $_{3}$是公知的3D-拓扑绝缘体。由这些材料制成的膜表现出具有狄拉克色散的类金属表面态，并具有高迁移率。高迁移率类金属表面态可以用作基于TI的场效应晶体管的沟道材料。虽然这种晶体管提供了优越的终端特性，但它们存在固有的零带隙问题。表面态的带隙的缺乏阻止了容易的关断机制。在这项工作中，可以采用的技术，很容易打开的TI表面状态的带隙。描述了两种方法：1）用磁化轴可控的铁磁体覆盖表面态。铁磁体的磁化强度作为交换相互作用项纳入哈密顿量。2)一个\textit{s}波超导体，由于邻近效应，当耦合到3D-TI打开表面上的带隙。这种TI超导体异质结建模使用Bogoliubov-de Gennes哈密顿量。还提出了一个比较，证明有限尺寸效应的表面状态的3D-TI和边缘状态的碲化镉/碲化汞/碲化镉为基础的2D-TI。与需要至少100.0 $ \mathrm{nm} $的厚度的2D-TI结构相比，3D-TI纳米结构可以减小到低至10.0 $ \mathrm{nm} $的尺寸。所有的计算使用连续四带k.p哈密顿量。
2014-09-02 cond-mat.mes-hall
Microscopic quantum description of second-order nonlinearities in 2D hexagonal nanostructures beyond the Dirac cone approximation
单层的六边形二维纳米结构，如石墨烯，硅烯和锗烯表现出大的载流子费米速度，因此，大的光-物质耦合强度使这些材料成为纳米光电子学的有前途的元素。虽然这些材料是中心对称的，但空间色散是相当大的，允许这种材料的二阶非线性响应与非中心对称的2D材料相当。无质量狄拉克费米子的二阶响应已被广泛研究，但目前还没有一种在整个布里渊区都能正确计算的通用方法。为了完成这一差距，在目前的论文中，我们开发了一个通用的量子力学理论的面内二阶非线性响应超越狄拉克锥近似和适用于全布里渊区的六方紧束缚纳米结构。我们提出了明确的计算适用于任意三波混频过程的二维六角纳米结构的非线性极化率张量。
2020-08-17 cond-mat.mes-hall
Spin-controlled superconductivity and tunable triplet correlations in graphene nanostructures
我们通过微观自洽的Dirac Bogoliubov-de Gennes方法研究了石墨烯铁磁体/超导体/铁磁体（F/S/F）纳米结构。我们表明，作为邻近效应的结果，实验上可访问的自旋开关现象可以发生作为一个调谐的费米能级$μ_F$的F区或改变交换场取向之间的角度$θ$。然后可以通过改变$θ$或$μ_F$（自旋控制的超导石墨烯开关）来打开和关闭超导性。通过调节$μ_F$可以控制S中诱导的等自旋三重态关联，从而有效地制造基于石墨烯的二维自旋三重态阀。
2013-07-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
On the microscopics of proximity effects in one-dimensional superconducting hybrid systems
本研究构建基于Keldysh非平衡格林函数的框架，分析一维超导杂化系统邻近效应的微观机制，发现无序诱导的关联转变，为实验中库珀对注入增强提供理论支撑。
2024-12-10 cond-mat.mes-hall
Microscopic approach to the quantized light-matter interaction in semiconductor nanostructures: Complex coupled dynamics of excitons, biexcitons, and photons
Paderborn University（帕德博恩大学）；University of Arizona（亚利桑那大学）
本文提出一个微观量子模型，研究半导体纳米结构中光-物质相互作用，揭示双激子连续态对动力学的显著影响。
2025-06-27 cond-mat.mes-hall quant-ph
Andreev bound states in ferromagnet-superconductor nanostructures
本文在铁磁体交换分裂和超导体电子-电子吸引的哈伯德模型基础上讨论了铁磁体-超导体异质结构的性质。我们完全自洽地求解了自旋极化的Hartree-Fock- Gorkov方程和麦克斯韦方程（安培定律）。我们发现在这种异质结构中实现了邻近效应- Fulde - Ferrell - Larkin - Ovchinnikov态.它表现在铁磁体中的对振幅的振荡行为和在基态自发产生的自旋极化电流。我们认为它是建立在Andreev束缚态，其能量可以通过交换分裂进行调节，因此可以与费米能量相一致，从而产生载流$π$态。我们还建议实验来验证这些预测。
2003-02-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Microscopic Theory of Spin Relaxation Anisotropy in Graphene with Proximity-Induced Spin-Orbit Coupling
通过邻近效应在石墨烯中诱导相当大的自旋-轨道相互作用被确立为利用二维狄拉克费米子进行自旋电子学的成功途径。半导体过渡金属二硫属化物（TMD）是石墨烯的理想补充，因为它们具有强的内在自旋轨道耦合（SOC）和自旋/谷选择性光吸收，这允许全光学自旋注入石墨烯。在这项研究中，我们提出了一个微观理论的自旋动力学在弱无序石墨烯样品受到均匀的邻近诱导的SOC实现在石墨烯/TMD双层。采用含时微扰方法导出了高电子密度下自旋动力学的自旋布洛赫方程。各种情况下进行预测，取决于一个微妙的竞争之间的界面诱导Bychkov-Rashba和自旋谷（塞曼型）的相互作用和谷内间散射率的比率。对于弱SOC，与无序诱导的准粒子加宽相比，面外与面内自旋寿命的各向异性比$ζ=τ_{s}^{\perp}/τ_{s}^{\parallel}$在定性上与Cummings及其同事最近提出的弱波动SOC场中的自旋玩具模型一致[PRL 119，206601（2017）]。在良好分辨的SOC的相反制度中，获得了定性不同的公式，其可以在以石墨烯层中的均匀邻近诱导的SOC为特征的超净异质结构中进行测试。
2018-07-24 cond-mat.mes-hall
Imaging Localized States in Graphene Nanostructures
具有空间分辨率的探测技术有可能导致更好地理解微观物理过程和操纵纳米结构的新途径。我们提出了一个石墨烯量子点，它是耦合到源极和漏极通过两个收缩的扫描门图像。我们的图像和定位的量子点在库仑阻塞制度的电导共振，以及在实空间中的压缩局域态的共振。
2010-05-12 cond-mat.mes-hall
Superconducting proximity effect in semiconductor nanowires
我们从理论上考虑邻近效应的超导体-超导体混合纳米结构，这是正在进行的搜索非阿贝尔马约拉纳费米子在固态系统中的背景下，正在广泛研究。具体来说，我们认为在垂直于界面的方向上的半导体的厚度的依赖性，一个物理效应，已被不加批判地忽略在所有以前的工作中的主题。非常令人惊讶的是，我们发现了完全出乎意料的结果，增加半导体厚度导致的诱导超导能隙的急剧抑制，由于邻近诱导的带间耦合。结果表明，在强超导体-超导体耦合的极限下，邻近诱导能隙比体超导体能隙小得多，对界面透明性的依赖性很弱。
2013-03-05 cond-mat.mes-hall
Spin-dependent electronic lenses based on hybrid graphene nanostructures
我们研究了石墨烯/铁磁绝缘体混合器件中的电子输运。该系统包括一个扶手椅型石墨烯纳米管与透镜形的EuO铁磁绝缘体层沉积在它的顶部。当该设备支持大量的传播模式，电子与铁磁绝缘体的磁性离子的邻近交换相互作用的结果在电子被空间定位在不同的点取决于他们的自旋。我们发现，自旋相关的电子聚焦是稳健的中度边缘无序。通过将第三触点放置在适当的位置，可以产生自旋极化的电流。这打开了利用这些效应来制造极化电子的可调谐源的可能性。
2019-10-17 cond-mat.mes-hall
Superconductivity in Silicon Nanostructures
本文报道了在n型Si（100）表面预氧化后，通过短时间硼扩散制备的硅纳米结构的超导电性。这些基于Si的纳米结构表示由重掺杂硼的delta势垒限制的p型高迁移率硅量子阱（Si-QW）。ESR研究表明δ势垒由三角形偶极中心B（+）-B（-）组成，这是由浅硼受主的负U重构引起的，2B（0）=>B（+）-B（-）。电阻、热电动势、比热和磁化率与温度和磁场的关系表明，所观察到的高温超导性似乎是由于在Si-量子阱-δ-势垒界面上的硼的负U偶极中心的小孔双极化子的转移所致。所得到的超导体能隙值与正常态电导和超导态零电阻超导电流随偏压变化的振荡数据符合得很好。这些振荡似乎是相关的开和关共振调谐的二维子带的空穴与超导体的费米能量δ势垒。最后，通过对多重Andreev反射（MAR）过程和超电流量子化的研究，揭示了S-Si-QW-S结构中的邻近效应。
2008-06-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Hierarchy of critical temperatures in four-layered ferromagnet/superconductor nanostructures and control devices
利用邻近效应理论，详细考虑了边界条件，研究了由较脏的超导（S）和铁磁（F）金属组成的四层F/S/F $'$ /S $'$纳米结构。具有四个F和S层的F/S结构被示出具有比F/S/F三层（由于0和$π$相超导性与0和$π$相磁性之间的相互作用）甚至F/S超晶格丰富得多的物理性质。在F/S/F $^{\prime }$ /S $^{\prime }$四层体系中得到的额外的$π$相超导态不同于已知的“超晶格”态。研究了临界温度与F层厚度的关系。确定了一组最佳的参数，对于这些参数，不同状态的临界温度之间的差异变得显著，并绘制了相应的相图。证明了对于不同的S和S $'$层，该体系可以具有不同的临界温度。基于F/S/F $'$ /S $'$纳米结构，提出了一种具有超导和磁纪录通道的控制装置的概念方案，该控制装置可以使用弱外磁场单独控制。探索了具有四种、五种、六种和七种不同状态的器件。
2017-04-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Growth of half-metallic CrO2 nanostructures for superconducting spintronic applications
基于半金属铁磁体（如CrO 2）的超导-铁磁体（S-F）混合体是超导自旋电子学应用的优秀候选者。这主要是由于它们的完全自旋极化性质，这会产生显着增强的长程三重态邻近效应。然而，基于CrO 2的约瑟夫森结（JJ）的可靠生产是具有挑战性的，主要是因为难以控制S/F界面的透明度。我们生长CrO 2纳米线的化学气相沉积在TiO 2衬底上结合选择性区域生长在沟槽中定义的非晶SiOx。这使我们能够创建横向JJ，纳米线作为薄弱环节。我们表明，生长的性质是高度各向异性的，并且在生长过程中，取决于沟槽的宽度，CrO 2 nanostructures的形态系统地变化。详细的生长研究使我们能够合成多面且高度均匀的CrO 2丝。这些被用来制造具有高S/F界面透明度的JJ，从而产生大的超电流。该器件的良好几何结构使我们能够可靠地估计600 nm距离上的异常高的临界电流密度Jc = 10^9 Am^{-2}。
2016-03-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Transport phenomena in superconducting hybrid nanostructures
本博士论文共分六章。第一章介绍了基本的超导现象。如BCS理论，Andreev反射和邻近效应，以及超导隧道结中的电荷电流输运。在第二章中，我们介绍了用于获得本论文结果的Keldysh非平衡格林函数形式，并给出了简单结的例子。第三章研究了SIF结构的亚带输运性质。第四章研究了超导纳米杂化结构中的热输运。在第五章中，我们建立了微波辐照下超导量子点接触的一般理论，这种量子点接触是由超导材料的薄收缩体构成的，在这种收缩体中可以观察到Andreev态。第六章是对所得结果的总结。准经典方程的详细推导在附录中给出。
2014-09-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Proximitized Topological Insulator Charge Island Fabricated via In Situ Multi-Angle Stencil Lithography
Forschungszentrum Jülich（于利希研究中心）
通过原位多角度光刻技术制备近接拓扑绝缘体电荷岛，结合选择区域生长和角度控制沉积，实现拓扑绝缘体与超导体的高效结合，展现鲁棒的库仑阻塞和低能导电抑制，为拓扑量子器件研究提供新途径。
2026-10-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Effect of proximity-induced spin-orbit coupling in graphene mesoscopic billiards
基于二维材料的范德华异质结构最近已成为自旋电子学中非常活跃的研究课题，其目的在于从根本上描述纳米结构中的自旋退相过程，并作为基于自旋的信息处理方案中的潜在元素。在这里，我们从理论上研究了由石墨烯邻近耦合到高自旋轨道耦合材料构建的介观器件的磁导。通过数值精确的紧束缚模拟，我们表明，即使在量子点中的$z\rightarrow -z$对称自旋轨道耦合主导Bychkov-Rashba相互作用时，反转对称性的界面破缺也会产生强大的弱反定域。我们的研究结果是在解释随机矩阵理论的光，它链接到从圆正交到圆辛系综的过渡的量子干涉校正观察到的行为。
2021-02-24 cond-mat.mes-hall
Microscopic analysis of proximity-induced superconductivity and metallization effects in superconductor-germanium hole nanowires
本文研究了超导体-锗空穴纳米线的金属化效应，发现三维截面和纳米线厚度对近邻诱导超导能隙和自旋轨道相互作用有决定性影响，强耦合甚至可增强SOI。
2023-10-26 cond-mat.mes-hall
Microscopic theory for a ferromagnetic-nanowire/superconductor heterostructure: Transport, fluctuations and topological superconductivity
受Wang等人[Nature Physics 6，389（2010）]最近实验的启发，他们观察到铁磁钴纳米线邻近耦合到超导电极的非常不寻常的输运行为，我们研究了这种介观混合结构中的邻近效应和温度依赖性输运。我们假设，在隧道势垒的不对称性引起的Rashba自旋轨道耦合的障碍，使感生的p波超导铁磁体的存在。我们首先发展了Andreev散射在自旋轨道耦合界面的微观理论，推导出一组自洽的边界条件，并找到一个表达式的p波minigap的微观参数的接触。其次，我们研究了超导转变附近电阻的温度依赖性，发现它通常具有涨落诱导峰。电阻的上升与单粒子态密度的抑制有关，这是由于形成了涨落对，其隧穿被抑制。最后，我们讨论了这一点和相关的设置，涉及铁磁纳米线的上下文中的一维拓扑超导体。有人认为，要实现不成对端马约拉纳模式，不一定需要一个半金属态，但部分自旋极化可能就足够了。最后，我们提出了另一类相关的材料系统-铁磁半导体线耦合到铁磁超导体-直接实现Kitaev-Majorana模型应该特别简单。
2012-02-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Self-consistent superconducting proximity effect at the quantum spin Hall egde
我们自洽地研究量子自旋霍尔绝缘体（QSHI）和超导体（SC）之间的微观界面，专注于与马约拉纳费米子创建的属性。对于一个$s$波SC，我们表明，奇数动量，或$p$波，序参量存在的QSHI的所有掺杂水平，它们可以与不同的无自旋库珀对振幅。尽管如此，在QSHI的诱导超导能隙始终保持其$s$波的字符，验证了常用的有效模型的超导拓扑绝缘体。对于一个$d_{xy}$波SC，我们表明，马约拉纳模式只在有限的掺杂，并没有激发间隙保护这种模式。
2011-02-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Proximity-induced superconductivity generated by thin films: Effects of Fermi surface mismatch and disorder in the superconductor
我们研究了表征超导薄膜的无序对由薄膜产生的邻近诱导超导性的影响（例如，半导体）的三维微观模型的精确数值分析的基础上。为了使问题数值上易于处理，我们使用一个递归的格林函数的方法结合修补的方法，利用短期性质的界面格林函数在无序的存在。由于超导体（SC）和半导体（SM）之间的费米表面失配以及横向SC模式的约束诱导量子化，由干净SC膜诱导的邻近效应通常比体SC的相应量小一到三个数量级，并且表现出巨大的厚度依赖性变化。无序的存在具有竞争效应：一方面它增强了邻近诱导的超导性并抑制了其强烈的厚度依赖性，另一方面它在SM中产生邻近诱导的有效无序。本文用非微扰方法研究了邻近诱导无序对拓扑超导相和相应的Majorana模的影响。
2022-10-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Anomalous Proximity Effect and Theoretical Design for its Realization
本文讨论了在面内塞曼场作用下，附着在超导薄膜上的脏正常金属在Dresselhaus [110]自旋轨道耦合下的零能态的稳定性. Dresselhaus超导体保留了额外的手征对称性，并在其边缘捕获了多个零能态。由于有效的$p$波配对对称性，在大塞曼场中，边缘处的所有零能态都属于同一手征。波函数中的纯手征性质使得零能态能够穿透到脏的正常金属中，同时保持它们的高度简并性。通过应用一个定理，证明了在零能量下，理想Andreev反射到脏的正常金属中。本文对反常邻近效应作了微观的理解。
2015-05-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Strain engineering of ferromagnetic-graphene-ferroelectric nanostructures
我们计算了几乎未开发的纳米结构“高温铁磁绝缘体/石墨烯/铁电膜”中的自旋极化电导，特别注意应变多轴铁电膜中电极化的强度旋转的影响。极化矢量的旋转和大小由失配应变控制。我们提出了一个唯象模型，该模型考虑了由于铁磁绝缘体的接近而导致的狄拉克点的偏移，并使用Landauer公式来计算石墨烯通道的电导率。我们推导出的解析表达式表明，应变相关的铁电极化对石墨烯中二维载流子浓度和费米能级具有自洽的控制作用。我们证明了现实的机会，以控制石墨烯的自旋极化电导的失配应变（“应变工程”）在室温和更高的温度下的纳米结构CoFeO 4/石墨烯/PZT和Y3 Fe 5 O 12/石墨烯/PZT。所获得的结果为铁磁/石墨烯/铁电纳米结构作为非挥发性自旋过滤器和自旋阀的应用开辟了可能性。
2020-04-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Equilibrium spin currents and magnetoelectric effect in magnetic nanostructures
本文讨论了非均匀磁化铁磁体中的平衡自旋流问题。利用简单的微观模型，我们解释了平衡自旋电流的物理起源。接下来，我们从具有与自旋空间中的局域旋转相关联的规范场的哈密顿量导出平衡自旋流。详细研究了几个磁系统的例子，发现在这些系统的基态中存在持续自旋电流。我们还证明了利用环附近的磁电感应电场测量平衡自旋电流的可能性。
2005-08-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Layer-by-layer growth of complex-shaped three-dimensional nanostructures with focused electron beams
三维（3D）纳米结构的制造是非常感兴趣的纳米技术目前受到传统光刻的基本限制的挑战的许多领域。聚焦电子束诱导沉积（FEBID）是最有前途的3D纳米纤维直写方法之一，由于其高空间分辨率和多功能性。在这里，我们扩展FEBID的复杂形状的3D纳米结构的生长相结合的传统宏观3D打印机的逐层的方法和电子束光刻的邻近效应校正。该框架是基于连续FEBID模型，并能够调整范围广泛的影响，目前在沉积过程中，包括光束诱导加热，散焦和气体通量各向异性。我们通过直接从标准立体光刻（STL）文件和使用不同的前体制造独立的纳米线，具有不同曲率和拓扑结构的表面以及一般的3D对象来展示我们平台的功能。这里展示的真正的3D纳米打印为研究和利用3D纳米级现象开辟了令人兴奋的途径。
2019-08-28 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Interference effects induced by Andreev bound states in a hybrid nanostructure composed by a quantum dot coupled to ferromagnetic and superconductor leads
在这项工作中，它被认为是一个纳米结构组成的量子点耦合到两个铁磁体和超导体。在广义平均场近似下，考虑邻近效应和量子点内的自旋翻转关联，研究了该系统的输运性质。结果表明，铁磁引线之间的共隧穿的零偏置透射率呈现一个下降，其高度取决于磁化的相对取向。当超导体与系统耦合时，不同自旋态之间的电子-空穴关联导致在透射率中出现的凹陷处出现共振。这样的效果是伴随着两个反共振解释的泄漏的传导通道从共隧穿的Andreev运输。在非平衡状态下，量子点内的相关性引入了对施加到铁磁引线的有限偏压的共振条件的依赖性。然而，仍然可以在电流中观察到相同干扰效应的特征。
2014-09-18 cond-mat.mes-hall
0-$π$ transition driven by magnetic proximity effect in a Josephson junction
We theoretically study the Josephson effect in a superconductor/normal metal/superconductor ({ \it S}/{ \it N}/{ \it S}) Josephson junction composed of $s$ -wave { \it S}s with { \it N} which is sandwiched by two ferromagnetic insulators ({ \it F}s), forming a spin valve, in the vertical direction of the junction. We show that the 0- $π$ transition of the Josephson critical current occurs with increasing the thickness of { \it N} along the junction. This transition is due to the magnetic proximity effect (MPE) which induces ferromagnetic magnetization in the { \it N}. Moreover, we find that, e…
2014-12-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Superconducting proximity effect on a two-dimensional Dirac electron system
二维无质量狄拉克电子的超导邻近效应通常采用由狄拉克哈密顿量和能量无关的对势组成的简单模型来分析。虽然这个传统的模型是合理的，但它是否能完全描述超导体的邻近效应是值得怀疑的。在这里，我们推导出一个更一般的邻近模型从一个适当的微观模型的狄拉克电子系统在平面接触的超导体。由此产生的模型描述的邻近效应的能量依赖的对势和重整化项。在这个框架内，我们分析了态密度，准粒子波函数，和电荷守恒的狄拉克电子。结果揭示了邻近效应的几个特征，这是传统模型无法捕捉的。
2014-01-21 cond-mat.mes-hall
Interband contributions to nonlinear transport in semiconductor nanostructures
本文发展基于Keldysh形式的微观理论，研究半导体纳米结构中带间效应对非线性输运的影响，发现带间贡献在脏极限下可改变半经典结果，但不同SOI类型仍保持显著不同的面内场角度依赖。
2024-10-23 cond-mat.mes-hall
Consistent microscopic analysis of spin pumping effects
我们提出了一个一致的自旋泵效应的金属和绝缘铁磁体的微观研究。对于金属的情况，我们给出了一个简单的量子力学图象，它是由于非绝热（非对角）自旋规范场引起的电子自旋翻转的结果。简要讨论了界面自旋轨道相互作用的影响。我们还进行了场论计算，在同等的基础上讨论了自旋电流的产生和转矩效应，如增强吉尔伯特阻尼常数和进动频率的移动，无论是在金属和绝缘的情况下。对于厚铁磁金属，我们的研究再现了以前的理论，如自旋电流的直流分量和阻尼增强之间的对应关系的结果。对于薄金属和绝缘体，该关系被证明是修改。对于绝缘情况，由于磁邻近效应，由界面$sd$交换相互作用局部驱动，物理机制不同于金属情况。邻近效应和界面自旋轨道相互作用的进一步研究将是至关重要的解释实验结果，特别是绝缘体。
2017-06-05 cond-mat.mes-hall
Proximity coupling in superconductor-graphene heterostructures
本文综述了超导体-石墨烯异质结构的电子性质和未来的研究方向。介绍了石墨烯的基本电子性质，以突出结合两个看似无关的物理学，超导性和相对论的独特可能性。然后，我们专注于石墨烯为基础的约瑟夫森结，最通用的超导量子器件之一。已经开发的各种理论方法来描述石墨烯约瑟夫森结的检查，连同它们的优点和局限性，随后在设备制造和相关的长度尺度的进展进行了讨论。研究了石墨烯约瑟夫森结的相敏特性和相粒子动力学，以了解石墨烯与约瑟夫森耦合的基本机制。然后，讨论了超导界面上Andreev反射产生的关联准粒子的微观输运及其相相干行为。综述了以石墨烯作为静电可调二维平台研究量子相变的进展。讨论了邻近诱导超导和量子霍尔相之间的相互作用，作为研究拓扑超导和非阿贝尔物理的可能途径。最后，对未来的研究方向进行了展望.
2017-09-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
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
Josephson-phase-controlled interplay between correlation effects and electron pairing in a three-terminal nanostructure
我们研究了耦合在两个超导储层之间的相互作用单能级量子点的亚能隙谱，形成约瑟夫森型电路，并与金属正常铅杂化.该系统允许相位可调的相关效应和邻近诱导的电子配对之间的相互作用，导致单线态-双线态（0- $π$）交叉和相位相关的近藤效应。通过数值精确的数值重整化群和量子Monte Carlo计算以及对库仑排斥和杂化项的微扰处理，我们研究了谱函数、诱导局域配对、Josephson超电流和Andreev电导在很宽的系统参数范围内的变化.我们的研究结果解决特别是反映在当地的库仑相互作用强度以及耦合到正常的铅的各种数量的依赖关系的相关效应。我们定量地建立了相位相关的近藤温度$\log T_{K}(ϕ)\propto\cos^{2}(ϕ/2)$，并表明它可以从零偏压增强的Andreev电导在二重态相，这可以通过实验测量的隧道光谱的半宽度读出。
2017-01-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Andreev Reflection and Proximity effect
Andreev反射是超导邻近效应的关键机制。它提供了在介观尺度下，即在远大于微观长度的距离上的非相互作用电子系统中的相位关联：费米波长和弹性电子平均自由程。这一研究领域近年来吸引了越来越多的兴趣，部分原因是纳米纤维技术的巨大发展，也是因为所涉及的量子效应的丰富性。在本文中，我们回顾了一些最近取得的进展。我们还讨论了新的开放问题，特别是非平衡效应和邻近效应的系统中的铁磁元素。
1999-12-23 cond-mat.mes-hall
Proximity superconductivity in atom-by-atom crafted quantum dots
本研究利用扫描隧道显微镜逐原子构建量子围栏，在单一量子能级上实现了最小邻近超导效应，观测并证实了50年前理论预测的散射共振态，为超导人工晶格的构建铺平了道路。
2022-12-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
A Numerical Study of the Superconducting Proximity Effect in Topological Surface States
研究了在三维拓扑绝缘体Bi $_2$ Se $_3$表面沉积一个s波超导体引起的超导邻近效应.为此，将Bi $_2$ Se $_3$的$\mathbf{k}\cdot\mathbf{p}$ -哈密顿量和BCS-哈密顿量映射到紧束缚链上，我们在界面处通过转移-哈密顿量耦合。然后，我们利用递归格林函数技术得到局域谱函数，并由此推断界面态的色散，与以前的微观研究结果一致，我们发现Fu-Kane模型在能量$ε\ll Δ_{\rm SC}$处是一个合理的近似。然而，对于接近SC体隙的能量，Fu-Kane模型预计将被打破。事实上，我们的数值计算显示出强烈的修改的界面状态分散$ε\gtrsim Δ_{\rm SC} $。我们发现，邻近效应可以是足够强的诱导间隙的表面状态，是可比的超导能隙。的状态的空间分布的分析表明，它们的重量向SC的耦合强度的增加。我们的结论是，一个中间耦合是理想的实现Fu-Kane的情况。
2012-08-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Boundary conditions for the order parameter and the proximity influenced internal phase differences in double superconducting junctions
本文综述了超导体-正常金属-超导体（SINIS）和超导体-超导体-超导体（SISIS）隧道双结中内部相位差对外部相位差的非常规依赖性。得到的结果内的Ginzburg-Landau（GL）的方法，其中包括边界条件的超导体序参量中存在的约瑟夫森耦合通过接口。边界条件是在GL理论中推导出来的，并在微观上得到证实。外部$ϕ$和内部$χ_{1,2}$的相位差之间的一一对应关系的情况下，在路口被示出发生在两个定性不同的方式，这两个结果在范围内的$χ_{1,2}$减少，并防止$4π$ -周期性的电流相位关系$j=j_c\sin\fracϕ{2}$。在SINIS结中，介观长度为$L$的中心电极的端面之间的超导诱导相位侵入$φ$的效果可以起到至关重要的作用。在SISIS结中，出现了模式互换的状态，其随着$L$的减小而改变。在双结与紧密间隔的接口的邻近和对断裂效应的解决。
2022-08-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
All-plasmonic switching effect in the graphene nanostructures containing quantum emitters
含有低维量子发射体的透视2D材料中的非线性等离子体效应可以是用于制造快速全等离子体触发器、晶体管和传感器的新型技术平台的基础。本文考虑了量子纳米线（NW）放置在纳米结构石墨烯片附近的系统中实现强等离子激元-激子耦合的条件。在强耦合条件下，研究了两个表面等离子体激元-极化激元（SPP）模在石墨烯波导中的非线性相互作用.利用二维全波电磁场模拟，研究了强泵浦SPP和弱信号SPP分别调谐到NW带间和带内跃迁时，NW短截线的不同透射率区域。我们发现这样一个制度的NW-SPP相互作用，对应于相消干涉的信号SPP通过短截线的透射率小于7%的情况下，泵浦SPP被关闭。相反，打开泵浦SPP导致过渡到短截线中的相长干涉，并且信号SPP透射率增强到93%。在我们的模型中，等离子体激元开关的效果发生与50 GHz的速率在波长8 μ m的信号SPP本地化内20 nm的石墨烯短柱装载核壳InAs/ZnS NW。
2023-01-31 cond-mat.mes-hall
Förster-induced energy transfer in functionalized graphene
碳纳米结构是分子功能化的理想基底，因为它们由单个原子层组成，对周围环境的变化具有非凡的敏感性。这种功能化为具有可定制性质的杂化纳米结构开辟了一个新的研究领域。在这里，我们提出了一个微观视图上的基板分子相互作用的示例性的混合材料组成的石墨烯功能化与二萘嵌苯分子。最近已经实现了对类似系统的第一次实验，说明了激发能从吸附的分子到碳基底的极其有效的转移-这是一种在高效光伏器件和生物医学成像和传感方面具有巨大应用潜力的过程。到目前为止，还没有微观上建立的解释所观察到的能量转移。基于第一性原理计算，我们已经明确地研究了不同的传输机制，揭示了福斯特耦合的至关重要性。由于石墨烯中有效的库仑相互作用，我们获得了1/fs范围内的强Förster速率。我们调查其依赖于衬底分子的距离R和描述的影响的动量转移q为一个有效的能量转移。此外，我们发现，德克斯特转移机制是微不足道的小，由于所涉及的强本地化轨道函数之间的重叠消失。所获得的见解适用于各种碳基混合纳米结构。
2014-03-18 cond-mat.mes-hall
Quantum transport of pseudospin-polarized Dirac fermions in gapped graphene nanostructures
我们研究了带隙单层石墨烯中的量子输运特性，该石墨烯处于赝自旋破缺态，具有净垂直赝磁化。利用这些赝铁磁体，我们提出了一个完美的赝自旋阀效应，可用于实现赝自旋电子学在单层石墨烯。研究了赝自旋注入和赝自旋积累联合效应的特点。我们进一步证明了亚晶格赝自旋自由度对Andreev反射的决定性影响以及PF和超导体在S/PF和PF/S/PF几何结构中的混合结构中的邻近效应。特别是，我们发现了一个奇特的Andreev反射，这是与反转的z分量的载流子赝自旋矢量。我们的研究结果表明，带隙的正常石墨烯的行为像一个铁磁石墨烯和赝自旋自由度的影响，在带隙的石墨烯是一样重要的自旋在铁磁石墨烯。
2013-08-19 cond-mat.mes-hall
Dot-ring nanostructure: Rigorous analysis of many-electron effects
我们讨论了量子点-环纳米结构（DRN）作为纳米系统的典型例子，它的电子间相互作用可以精确地计算。选择该系统是因为其可调谐性，即，其电子波函数可以比，例如，量子点我们确定了$N_e=2$和$3$电子的多粒子态，计算了3-和4-态相互作用参数，并讨论了它们的重要性。为此目的，我们结合了第一和第二量子化方案，因此能够挑选出的组成部分单粒子的贡献，所得的多粒子状态。该方法提供了地面和第一激发态能量，作为精确对角化的多粒子哈密顿量进行。DRN提供了一个为数不多的例子，其中一个可以确定理论上所有的相互作用微观参数，以高精度。因此，单粒子与多粒子对每个状态及其能量的贡献的演化可以随着系统尺寸的增加而确定和测试。以这种方式，我们有助于波函数工程与~相互作用包括那些少电子系统。
2016-05-04 cond-mat.mes-hall
Transport approach to the superconducting proximity effect in carbon nanotubes
一个微观的方法来解释实验中观察到的超导接触之间的碳纳米管的超电流的大小。我们建立了一个模型的纳米管绳包含电子排斥库仑相互作用和声子交换给出的有效吸引力。我们表明，现有的实验数据是一致的预期衰减的超导沿长度的纳米管样品。我们的研究结果强调，库珀对的传播是有利于在粗绳，作为一个结果，从金属纳米管之间的静电耦合的库仑相互作用的强度降低。我们还提供了一个解释的温度依赖性的实验中观察到的超电流，remarking交叉的存在，从一个非常平坦的行为在低温下的长纳米管中的一个明显的衰减。
2003-06-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Proximity-induced charge transfer, strain and magnetic exchange in graphene/CrSBr heterostructure
Brookhaven National Laboratory（布鲁海文国家实验室）；University of Connecticut（康涅狄格大学）；Columbia University（哥伦比亚大学）
研究石墨烯/CrSBr异质结构，结合多种技术全面光谱表征其界面，发现界面电荷重分布致CrSBr层转变，其电子结构独特且有应变，石墨烯狄拉克锥有相关特征，为下一代器件应用提供关键微观见解。
2026-07-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Imaging mesoscopic spin Hall flow: Spatial distribution of local spin currents and spin densities in and out of multiterminal spin-orbit coupled semiconductor nanostructures
我们引入了键自旋电流的概念，它描述了自旋输运的两个站点之间的晶格模型的多端自旋轨道（SO）耦合半导体纳米结构，并表示它的自旋相关的非平衡（Landauer-Keldysh）的设备的格林函数。应用该方法计算了{ \em clean}相位相干二维电子气中微观自旋流的空间分布，其中SO耦合为Rashba型，外加四根引线.连同相应的配置文件的固定自旋密度，这种可视化的相位相干自旋流使我们能够解决几个关键问题的机制，产生纯自旋霍尔电流的弹道装置的横向引线由于流动的非极化电荷电流通过其纵向引线的理解。局部自旋电流分布的关键取决于样品是否小于或大于自旋进动长度，从而证明其作为弹道多端半导体纳米结构中自旋霍尔效应的特征介观尺度的重要作用。虽然静态自旋无关的无序减少了引线中的总自旋电流的大小，但键自旋电流继续流过整个扩散2DEG样品，而不被定位为围绕其任何边界的边缘自旋电流。
2005-06-23 cond-mat.mes-hall
Proximity-induced Josephson $π$-Junctions in Topological Insulators
我们研究了拓扑绝缘体与$s$波超导体接触的两个微观模型。在第一个模型中，超导体和拓扑绝缘体通过一层标量和随机取向的自旋杂质隧道耦合。在这里，我们要求自旋翻转隧穿优于自旋守恒隧穿。在第二个模型中，隧道耦合是由自旋随机取向的单能级量子点阵列实现的。结果表明，隧道区形成一个$π$结的有效序参量改变的符号。有趣的是，由于随机自旋取向，两个模型的有效描述都表现出时间反演对称性。然后，我们讨论了如何建议$π$ -结支持拓扑超导性没有磁场，并可用于产生和操纵Kramers对马约拉纳费米子的门。
2015-06-30 cond-mat.mes-hall
First-principles real-space embedding theory of the superconducting proximity effect
Università di Trieste（的里雅斯特大学）；California Institute of Technology（加州理工学院）；Scuola Internazionale Superiore di Studi Avanzati (SISSA)（高等师范研究学校）
本文提出一种基于实空间动态嵌入的格林函数框架，用于模拟微观电子结构与介观近接物理之间的联系，实现对超导界面的预测原子级模拟。
2026-08-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Resonant magnetic proximity hot spots in Co/hBN/graphene
University of Regensburg（雷根斯堡大学）
研究揭示了Co/hBN/graphene异质结构中磁性近邻效应的共振热点，通过第一性原理计算分析了自旋极化和轨道耦合的局部特性。
2026-01-12 cond-mat.mes-hall
Antiferromagnet-mediated interlayer exchange: hybridization versus proximity effect
本文研究了F*/AF/F三层膜中反铁磁FeMn间隔层厚度对铁磁层间耦合的影响，揭示了无耦合、磁振子介导耦合和磁邻近效应诱导耦合三种区域，并结合理论分析深化了对磁性多层膜层间交换的理解。
2023-03-31 cond-mat.mes-hall
Quantum Hall Effect Measurement of Spin-Orbit Coupling Strengths in Ultraclean Bilayer Graphene/WSe2 Heterostructures
我们研究了双层石墨烯/少层WSe 2异质结器件中邻近诱导的自旋轨道耦合（SOC）。接触模式原子力显微镜（AFM）清洁产生超清洁界面和高迁移率器件。在垂直磁场中，通过测量量子霍尔效应确定了面外Ising和面内Rashba SOC的Landau能级结构.当采用双栅极独立调节电荷密度和位移场时，会出现明显的Landau能级交叉图案，这源于层选择性SOC邻近效应.通过分析朗道能级交叉点和测量的朗道能级间能隙，得到了邻近诱导的SOC能量尺度。Ising SOC为~ 2.2 meV，比石墨烯中的本征SOC高100倍，而其符号与预测SOC依赖于层间扭转角的理论一致。Rashba SOC约为15 meV。最后，我们推断了朗道能级间库仑相互作用对磁场的依赖性。这些超净双层石墨烯/WSe 2异质结构提供了一个高迁移率的系统，有可能实现新的拓扑电子状态和操纵纳米结构中的自旋。
2019-09-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Storing quantum information for 30 seconds in a nanoelectronic device
半导体中电子或原子核的自旋[1]自然地实现了量子信息的单位-量子比特-同时提供了与现有电子工业的技术联系[2]。然而，固态环境可能会在量子位和周围原子的核自旋之间提供有害的相互作用[3]，或者在缺陷，氧化物和界面中提供电荷和自旋波动[4]。对于IV族材料，例如硅，自旋零28-Si同位素的富集大大降低了自旋浴退相干[5]。28-Si晶体中体自旋系综的实验确实证明了非凡的相干时间[6-8]。然而，目前还不清楚这些是否会持续在单自旋水平，在门控纳米结构附近的非晶界面。在这里，我们提出了一个顶栅纳米结构，同位素工程28-Si衬底上制造的个别31-P电子和核自旋量子比特的相干操作。我们报告了固态任何单个量子位的相干时间（> 30秒）和控制保真度（> 99.99%）的新基准，并进行了详细的噪声光谱学[9]，以证明-与普遍的看法相反-相干性不受界面附近的限制。我们的研究结果代表了控制和理解纳米结构中的自旋量子位的根本性进展。
2014-02-28 cond-mat.mes-hall quant-ph
Gate-controlled proximity magnetoresistance in In1-xGaxAs/(Ga,Fe)Sb bilayer heterostructures
磁邻近效应（MPE）是在磁性不同的层之间的界面处的铁磁耦合，作为将铁磁性引入高迁移率非磁性导电沟道的一种有前途的途径，引起了人们的广泛关注。最近，我们的小组发现了巨邻近磁电阻（PMR），这是由MPE引起的非磁性半导体InAs量子阱（QW）层和铁磁半导体（Ga，Fe）Sb层之间的界面。非磁性半导体中的MPE可以通过施加栅极电压并控制InAs QW中的电子波函数穿透到相邻的绝缘铁磁（Ga，Fe）Sb层中来调制。然而，在InAs/（Ga，Fe）Sb界面获得强MPE的最佳条件尚未澄清。本文系统地研究了In_（1-x）Ga_xAs（x = 0%，5%，7.5%，10%）/（Ga，Fe）Sb双层半导体异质结在宽栅压范围内的PMR特性。Ga的引入改变了InAs薄膜的电子结构，特别是改变了电子载流子的有效质量和量子阱势。我们对In_（1-x）Ga_xAs/（Ga，Fe）Sb异质结中PMR的实验结果和理论分析表明，MPE不仅取决于电子波函数对（Ga，Fe）Sb的穿透程度，而且还取决于电子密度。这些发现有助于我们揭示MPE的微观机制，在基于半导体的非磁性/铁磁性异质结。
2021-12-17 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
First-Principles Wannier Representation of Proximity Effects
École Polytechnique Fédérale de Lausanne（洛桑联邦理工学院）；National Cheng Kung University（国立成功大学）；Slovak Academy of Sciences（斯洛伐克科学院）
研究层状异质结构近邻效应，通过推导动态近邻算符克服静态参数表示的局限，将哈密顿量降维到万尼尔子空间，精确再现光谱，揭示静态投影局限，为低能相关计算建立无拟合微观基础。
2026-10-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Optical response of noble metal nanostructures: Quantum surface effects in crystallographic facets
贵金属纳米结构是纳米光学中普遍存在的元素，支持等离子体激元模式，其可以将光聚焦到与下面的电子气中的量子限制和空间色散相关联的非局部效应相称的长度尺度。非局部效应对于结晶贵金属自然更突出，其潜在地提供比其非晶对应物更低的固有损耗，并且具有特定的晶体小面，从而产生不同的电子表面状态。在这里，我们采用量子力学模型来描述非经典效应影响的晶体贵金属薄膜的光学响应，并证明这些可以很好地捕获使用一组表面响应函数称为Feibelman $d$参数。特别是，我们表征的$d$ -参数与（111）和（100）晶面的金，银，铜，强调的重要性，表面效应所产生的电子波函数溢出和表面投影带隙出现从原子层反射。然后，我们表明，提取的$d$参数可以直接应用于描述各种感兴趣的纳米级金属形态的光学响应，包括金属超薄膜，石墨烯-金属异质结构托管极其有限的声学石墨烯等离子体，和晶体学多面金属纳米粒子支持本地化的表面等离子体。这里报告的列表$d$ -参数可以规避计算昂贵的第一原理原子模拟来描述微观非局部效应的介观晶体金属表面的光学响应，这是越来越多的控制形态下降到原子长度尺度的最先进的纳米光学实验中变得广泛可用。
2020-09-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
