Contact Induced Spin Relaxation in Graphene Spin Valves with Al2O3 and MgO Tunnel Barriers
我们通过系统地比较自旋吸收，其他接触诱导效应（例如边缘场等），以及具有MgO阻挡层、Al2O3阻挡层和透明接触的石墨烯自旋阀的体自旋弛豫。我们得到的有效自旋寿命拟合Hanle自旋进动数据与两个模型，包括或不包括自旋吸收的影响。结果表明，额外的接触引起的自旋弛豫以外的自旋吸收占主导地位的接触效果。对于隧穿接触，我们发现合理的协议之间的两个模型的中位数差异约20%的MgO和10%的Al2O3。
2015-12-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Low-field magnetotransport in graphene cavity devices
限制和边缘结构在二维材料的电子和输运性质中起着重要的作用。在这里，我们报告的光刻图案化的石墨烯腔纳米器件的低温磁输运测量。研究发现，石墨烯腔体器件和石墨烯体器件的低场磁导特性随载流子密度的变化表现出不同的行为。在石墨烯腔器件中，我们已经观察到，当费米能级接近狄拉克点时，谷内散射变得占主导地位。我们将这种增强的谷内散射与受限石墨烯纳米结构中的电荷不均匀性和边缘无序的影响联系起来。我们还观察到，腔器件中的载流子的退相速率遵循抛物线温度依赖性，表明直接库仑相互作用散射机制在低温下控制退相。我们的研究结果表明，在石墨烯纳米结构器件中的载流子输运的限制的重要性。
2018-02-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnetotransport Properties of Quasi-Free Standing Epitaxial Graphene Bilayer on SiC: Evidence for Bernal Stacking
我们研究了SiC上的准独立外延石墨烯双层的磁输运性质，该石墨烯双层是通过在Ar中的大气压石墨化，然后通过H $_2$插层而生长的。在电荷中性点的纵向电阻表现出绝缘行为，它遵循的温度依赖性与可变范围跳跃运输在带隙状态一致。在垂直磁场中，我们观察到了填充因子为4倍（$ν$）的量子霍尔态（QHS），以及在$ν=0$和$ν=6$的破谷对称性QHS.这些结果明确地表明，在SiC的Si面上生长的准自立式石墨烯双层表现出Bernal堆叠。
2011-08-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nanosecond spin relaxation times in single layer graphene spin valves with hexagonal boron nitride tunnel barriers
我们提出了一个实验研究的自旋输运在单层石墨烯使用六方氮化硼（h-BN）的原子片作为自旋注入的隧道势垒。虽然h-BN有望有利于自旋注入，但以前的实验研究无法在纳秒范围内实现自旋弛豫时间，这表明接触可能存在潜在问题。在这里，我们研究了具有h-BN势垒的石墨烯自旋阀中的自旋弛豫，并观察到超过纳秒的室温自旋寿命，这提供了实验证实，h-BN确实是用于自旋注入石墨烯的良好势垒材料。通过对不同厚度的h-BN进行测量，我们表明，对于在石墨烯中实现高非局域自旋信号和更长的自旋弛豫时间，少层h-BN是比单层更好的选择。
2016-08-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tunable induced magnetic moment and in-plane conductance of graphene in Ni/graphene/Ni nano-spin-valve-like structure: a first principles study
本研究从理论上研究了石墨烯基纳米自旋阀结构的磁性和电子结构。考虑石墨烯两侧的磁性镍层。一个自旋极化广义梯度近似确定的电子状态。在石墨烯和两个镍层的能量稳定堆叠布置中，底层和上层磁矩的反平行自旋配置具有最低能量，这与先前的实验研究一致。自旋密度映射和能带结构结果表明，当上下Ni（111）片具有反平行（平行）磁矩组态时，子晶格A和B的碳原子将具有反铁磁（铁磁）自旋组态.当排列具有反平行配置时，狄拉克锥处的带隙是开放的，而当排列具有平行配置时，带隙是关闭的。因此，当费米能级被调整到狄拉克点时，石墨烯层的面内电导取决于两个镍片的磁对准。Ni/graphene/Ni纳米结构的磁性和电子结构使该系统成为一种具有可控面内磁电阻的新型自旋电子器件。
2018-11-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electrical Detection of Spin Precession in Single Layer Graphene Spin Valves with Transparent Contacts
利用非局域自旋阀方法研究了室温下单层石墨烯中的自旋积累和自旋进动。研究了非局域磁电阻对电极间距的依赖关系，结果表明自旋扩散长度约为1.6微米，自旋注入/探测效率为0.013。电检测的自旋进动证实，非本地信号来源于自旋注入和运输。Hanle自旋进动数据的拟合产生~84 ps的自旋弛豫时间和~1.5微米的自旋扩散长度，这与通过间距依赖性获得的值一致。
2009-05-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Room-temperature spin-lifetime anisotropy exceeding 60 in bilayer graphene spin valves proximity coupled to WSe$_2$
nd Institute of Physics and JARA-FIT, RWTH Aachen University（亚琛工业大学第二物理研究所和JARA-FIT）；Peter Grünberg Institute (PGI-9), Forschungszentrum Jülich（于利希研究中心彼得·格林贝格研究所（PGI-9））
研究通过近邻耦合实现双层石墨烯自旋阀中室温自旋寿命各向异性超过60，揭示了自旋轨道耦合对自旋寿命的影响。
2026-02-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnetic Field-Free Giant Magnetoresistance in a Proximity- and Gate-Induced Graphene Spin Valve
由于其二维性质，石墨烯中的邻近效应和电场效应可以诱导铁磁性和电荷掺杂。利用这些功能，我们提出了一个电气工程自旋阀结合两个磁绝缘体（使用EuO，EuS，或YIG）和三个涂层门。两个顶栅用于消除这些磁体中的重电子掺杂，一个背栅用于利用正常或半金属铁磁体。我们证明，当第二顶栅被调谐到利用绝缘或自旋绝缘态时，EuO和YIG可以在高温下获得巨大的巨磁电阻（GMR）（几倍于68 K和100 K时的$10^5\%$）。这些结果意味着一个杰出的巨磁电阻，是磁性可调，垂直配置（铁磁性与绝缘），和磁场自由。我们的工作可能提供一个可行的路径，一个诱人的磁场自由自旋电子学。
2017-05-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Interfacial Magnetotransport in a NiI$_2$/Graphene Heterostructure
University of Illinois Urbana-Champaign（伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校）
通过石墨烯层中的磁输运测量，非侵入式探测绝缘螺旋反铁磁体NiI₂的磁态相关界面行为，发现一阶纵向磁阻在面内磁场下出现大的各向异性低场峰，并在多铁转变温度以上消失。
2026-06-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Analysis of Degradation in Graphene-based Spin Valves
研究了多层石墨烯自旋阀的退化机理。石墨烯自旋阀中的自旋注入信号已经被报道为线性地依赖于漏极偏置电压，这表明石墨烯中注入的自旋的自旋极化对偏置电压是鲁棒的。我们提出，这种鲁棒性的消失是由于两种不同的退化机制的自旋阀。我们的研究结果表明，鲁棒性的消失是由于降解，而不是石墨烯的固有特性。因此，如果能够防止劣化，则可以极大地增强鲁棒性。
2009-11-17 cond-mat.mes-hall
Aharonov-Bohm effect in undoped graphene: Magnetotransport via evanescent waves
利用保角变换技术，推导出了磁通量对非掺杂石墨烯纳米片电导和Fano因子影响的解析表达式.
2009-11-17 cond-mat.mes-hall
Pseudospin valve in bilayer graphene: towards graphene-based pseudospintronics
我们提出了一个非磁性的，基于赝自旋的自旋阀的版本，其中在相邻区域的石墨烯双层的赝自旋极化由外部门控制。数值计算表明这种器件具有较大的开关比。这一发现为赝自旋电子学的实现提供了希望：一种基于赝自旋操纵的电子学形式，类似于自旋电子学应用中对物理自旋的控制。
2009-06-18 cond-mat.mes-hall
Large room-temperature magnetoresistance in lateral organic spin valves fabricated by in-situ shadow evaporation
我们报告的成功制造的横向有机自旋阀的通道长度在子$100\,nm$制度。制造工艺基于在超高真空条件下的原位阴影蒸发，因此在铁磁金属电极和有机半导体之间产生清洁且无氧的界面。自旋阀器件由镍和钴-铁电极以及高迁移率\emph{n}型有机半导体$N,N'$ -双（七氟丁基）- $3,4:9,10$ -二萘嵌苯二酰亚胺组成。我们的研究包括横向自旋阀器件的制造工艺和材料的适用性以及室温下的磁输运测量的基础研究。最好的器件表现出高达$50\,%$的磁阻，这是迄今为止报道的室温下的最大值。
2013-04-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin filter and spin valve in ferromagnetic graphene
我们提出并证明了一个氧化铕诱导和顶栅石墨烯铁磁结可以同时作为一个自旋过滤器以及自旋阀。我们将这样一个显著的结果归因于铁磁石墨烯中半金属带和共同的能隙的共存。我们发现，自旋过滤器和自旋阀可以有效地控制的背栅电压，它们的生存实际的金属接触和有限的温度。具体地，可以利用具有类似于石墨烯的功函数的接触来达到更大的单自旋电流和通态电流，并且自旋过滤器可以在比自旋阀更高的温度下操作。
2015-06-06 cond-mat.mes-hall
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
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
Suppression of magnetotransport in strongly disordered graphene
研究了原子位置随机涨落的紧束缚模型，讨论了石墨烯中的强无序效应。我们采用强无序扩展的运输量，并找到一个扩散行为，电导率随无序度的增加而降低。令人惊讶的是，磁场在这种膨胀的领先顺序中退出了输运量。这表明对于足够强的无序，磁输运效应受到强烈抑制。该结果与Morozov { \it et al.}
2008-03-30 cond-mat.mes-hall
Towards wafer scale fabrication of graphene based spin valve devices
我们演示了在铜基化学气相沉积（Cu-CVD）合成的晶片级单层（SLG）和双层石墨烯（BLG）中图案化的自旋阀阵列中的自旋的注入、传输和检测。我们观察到的自旋弛豫时间与剥离的石墨烯样品的报告相当，表明CVD特定的结构差异，如纳米波纹和晶界不限制本样品中的自旋输运。我们的观察使Cu-CVD石墨烯成为大规模自旋电子应用的有前途的材料选择。
2011-04-25 cond-mat.mes-hall
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
Dry-transferred CVD graphene for inverted spin valve devices
将化学气相沉积法生长的高迁移率石墨烯集成到自旋输运器件中是石墨烯自旋电子学的关键任务之一。我们使用范德华拾取技术将CVD石墨烯通过六方氮化硼（hBN）从铜生长衬底转移到预定义的Co/MgO电极上以构建反向自旋阀器件。提出了两种方法：（i）首先将CVD-石墨烯/hBN叠层图案化为条，然后通过第二较大的hBN晶体转移到自旋阀电极上的过程，和（ii）CVD-石墨烯/hBN叠层的直接转移。我们报告了CVD石墨烯在室温下高达1.75 ns的高自旋寿命。总的来说，我们的设备的性能与由剥离的石墨烯制造的设备相当，也揭示了纳秒的自旋寿命。我们期望我们的干转移方法为更先进的器件几何形状铺平道路，不仅用于自旋电子应用，而且还用于CVD-石墨烯基纳米电子器件，其中在组装最终的范德华异质结构之前需要CVD石墨烯的图案化。
2017-09-05 cond-mat.mes-hall
Valley filter and valley valve in graphene
已知的是，石墨烯的窄弹道带中的最低传播模式可能缺乏较高模式的双重谷简并性。根据带轴的结晶取向，最低模式混合两个谷或主要位于单个谷中（根据传播方向选择）。我们表明，使用紧束缚模型计算，非平衡谷极化可以实现在一张石墨烯，电流注入后，通过弹道点接触锯齿形边缘。通过将栅极电压局部施加到点接触区域，可以反转极性。串联的两个谷滤波器可以起到静电控制的“谷阀”的作用，代表与熟悉的自旋阀对应的零磁场。
2006-08-28 cond-mat.mes-hall
Imaging the diffusive-to-ballistic crossover of magnetotransport in graphene
利用扫描隧道电位测量成像石墨烯中磁输运行为，揭示随磁场增强载流子从扩散到弹道输运的转变，并阐明高场下电位急剧变化源于载流子螺旋图运动导致的霍尔场局域增强。
2024-09-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Graphene Spin Valve Devices
石墨烯-石墨的单原子层-是最近发现的碳的二维形式，其在室温下表现出高晶体质量和弹道电子输运。软磁NiFe电极已被用于将极化自旋注入石墨烯中，并且当电极从平行状态切换到反平行状态时，已观察到电阻的10%变化。这与场效应电极可以调制这些石墨烯膜的导电性的事实相结合，使它们成为自旋电子器件的潜在候选者。
2007-04-24 cond-mat.mes-hall
Correlating spin transport and electrode magnetization in a graphene spin valve: simultaneous magnetic microscopy and non-local measurements
使用同时磁力显微镜（MFM）和运输测量的石墨烯自旋阀，我们相关的非本地自旋信号与设备电极的磁化强度。成像的磁化状态证实了一维自旋输运模型内的每个电极的影响，并提供证据连接畴壁钉扎的传输信号中的附加功能。
2015-07-17 cond-mat.mes-hall
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
Spin inversion in graphene spin valves by gate-tunable magnetic proximity effect at one-dimensional contacts
石墨烯由于其高迁移率和长自旋扩散长度而具有显著的自旋电子学机会，特别是当封装在六方氮化硼（h-BN）中时。在这里，我们第一次展示了这种封装的石墨烯自旋阀与一维（1D）铁磁边缘接触门可调自旋输运。静电背栅调谐石墨烯的费米能级以探测1D铁磁接触的自旋极化态密度（DOS）的不同能级，其通过在石墨烯中诱导铁磁性的磁邻近效应（MPE）相互作用。与传统的自旋阀相比，在高电阻和低电阻配置之间的切换需要通过施加的磁场或高密度自旋极化电流进行磁化反转，我们提供了一种具有石墨烯中的栅极控制自旋反转的替代路径。所得到的可调MPE采用一个简单的铁磁金属自旋电子器件的承诺，并实现奇异的拓扑状态，从量子自旋霍尔和量子反常霍尔效应，马约拉纳费米子和skyrmions。
2018-02-21 cond-mat.mes-hall
Nonlinear magnetotransport in a dc-current-biased graphene
利用平衡方程方法研究了直流偏压下石墨烯的磁输运特性。我们研究了非零偏置电流下的Shubnikov-de Haas振荡。随着电流密度的增加，振荡微分电阻率表现出相位反转，与最近的实验观察。在表面光学声子的存在下，在较高的直流偏压下，由于电子加热的影响减小和电流对微分磁阻的直接影响增强，可能会发生第二次相位反转。我们还预测了在较低的磁场和较大的电流密度下，悬浮石墨烯中电流诱导的磁电阻振荡的出现。对于目前可用的石墨烯迁移率（$\approx 20\,{\rm m^2/Vs}$），在有限偏置电流条件下，振荡行为可以通过由固有声学声子产生的磁声子共振而稍微改变。
2013-05-22 cond-mat.mes-hall
Role of MgO barriers for spin and charge transport in Co/MgO/graphene non-local spin-valve devices
我们研究了单层和双层石墨烯非局域自旋阀器件中的自旋和电荷输运。类似于以前的双层石墨烯的研究，我们观察到的自旋寿命在我们的单层设备的载流子迁移率的逆依赖。这种普遍趋势仅在具有大接触电阻的器件中观察到。此外，我们观察到的第二个狄拉克峰的设备具有长的自旋寿命。这是由于触点下方的电荷传输造成的。相反，所有具有低欧姆接触电阻的器件仅表现出单个狄拉克峰。此外，自旋寿命显著降低，表明在电极下方发生额外的自旋退相。
2013-09-25 cond-mat.mes-hall
Spin Relaxation in Weak Localization Regime in Multilayer Graphene Spin Valves
采用非局域磁电阻（NLMR）测量方法，研究了多层石墨烯（MLG）自旋阀器件中自旋弛豫时间的温度依赖性。从低于70 K的磁阻（MR）测量中观察到弱局域化（WL），表明载流子的相干传输。在相同的温度范围内，我们观察到的自旋弛豫时间和自旋扩散长度的大的增加，即使扩散常数Ds被抑制的WL。这表明，在相干电荷输运机制中，当电荷经历量子干涉效应时，MLG中的自旋弛豫时间可以显著延长。
2013-03-08 cond-mat.mes-hall
Magnetic edge states and magnetotransport in graphene antidot barriers
磁场通常用于表征纳米材料中的输运。最近的磁输运实验表明，弹道输运是可能的石墨烯antidot晶格（GAL）。这些实验启发了目前对垂直磁场中GAL的理论研究。我们计算磁输运通过石墨烯antidot障碍（GABs），这是有限行的antidot周期性地排列在一个原始的石墨烯片，使用紧束缚模型和Landauer-Büttiker公式。我们表明，GABs表现为理想的狄拉克质量障碍小于磁长度的反点，并证明存在的磁边缘状态，这是本地化的状态上的反点的周边由于连续反射的反点边缘的存在下，一个磁场。我们表明，这些国家是强大的晶格配置和antidot边缘手性的变化。此外，我们还计算了无序GABA的透射率，发现磁性边缘态在适度的无序度下仍然存在。由于石墨烯中的长相位相干长度和这些状态的鲁棒性，我们希望在实验中也可以观察到磁边缘状态。
2016-05-13 cond-mat.mes-hall
All-electrical valley filtering in graphene systems (II): Numerical study of electron transport in valley valves
本文对谷电子学中的基本逻辑门--由两个或更多个谷滤波器组成的谷阀--的电子输运进行了数值研究。各种典型的影响的运输进行了研究，如那些由于界面散射，长和短距离杂质散射，边缘粗糙度，应变，过滤器间的间距，或增加数量的谷过滤器。为了说明，我们考虑由单层或双层石墨烯中的石墨烯量子线谷过滤器构建的特定阀的类别，其中过滤器受到面内横向电场的单独控制。利用石墨烯的最近邻紧束缚模型建立了相应的输运问题，并采用递推格林函数法求解相应的透射系数。在两个过滤器阀的情况下，结果明确地证明了存在一个显着的开关对比度的电子传输之间的两种配置的阀门，即，一个具有相同的和另一个具有相反的谷极性的两个组成过滤器。当增加阀中过滤器的数量时，对比度被示出增强。Fano-Fabry-Perot型共振与界面散射和滤波器间距的签名进行了说明。电子背散射由于杂质被发现是sizably抑制，与阀的性能表现出相当大的鲁棒性对边缘粗糙度散射。另一方面，单轴应变的存在下修改电子传输和结果在一个有趣的准周期调制的传输，因为我们改变应变强度。
2022-09-05 cond-mat.mes-hall
Valley filtering and valley valves in irradiated pristine graphene
Indian Institute of Technology, Kanpur（坎普尔印度理工学院）；Indian Institute of Technology Bombay（孟买印度理工学院）
该研究提出利用双圆反向旋转激光及其相对相位控制原始石墨烯的两个谷，实现高效率、全光学且抗中等无序的谷滤波器与谷阀。
2024-01-20 cond-mat.mes-hall
Magnetic miniband and magnetotransport property of a graphene superlattice
计算了石墨烯片在一维余弦势和磁场作用下的本征能和电导率。随着磁场的增加，这种石墨烯超晶格呈现出三种不同的磁性微带结构。它们分别是三重简并朗道能级谱、有限色散的非简并微带和与原始石墨烯相同的朗道能级谱。磁长度与势函数周期的比值是决定超晶格电子结构的特征量。对应于这些不同的电子结构，对角电导率在弱和中等磁场的情况下呈现非常强的各向异性。但主要的磁输运取向从超晶格的横向转变为纵向。更有趣的是，在弱磁场的情况下，超晶格表现出半整数量子霍尔效应，但在霍尔平台之间有很大的跳跃。因此，它不同于原始石墨烯。
2010-04-04 cond-mat.mes-hall
Non linear magnetotransport theory and Hall induced resistance oscillations in graphene
研究了直流偏压下石墨烯非线性磁电阻的量子振荡。我们提出了一个理论模型的非线性磁输运的石墨烯载流子。该模型是基于有效的狄拉克方程的精确解在交叉的电场和磁场，而随机分布的杂质的影响微扰添加。为了计算非线性电流，我们开发了一个协变公式的迁移中心理论。对大磁场区微分电阻率的分析表明，当直流电流超过阈值时，Shubnikov de Hass振荡的极值反转。这一结果与实验观察结果符合得很好。在小磁场下，超净石墨烯样品存在霍尔感应电阻振荡。这些振荡起源于朗道能级之间的朗道-齐纳跃迁，朗道能级被强霍尔电场倾斜。
2014-02-12 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
Pseudo-diffusive magnetotransport in graphene
研究了在任意掺杂和磁场作用下宽、短弹道石墨烯结的输运性质。对于任何电流累积量，在狄拉克点处都没有观察到对磁场的依赖性，就像在经典的扩散系统中一样，在正常石墨烯-正常和正常石墨烯-超导体结中。然而，这种伪扩散制度是非常脆弱的掺杂在有限领域。我们确定的交叉场抑制和一个正常的弹道输运制度中的磁场掺杂参数空间，并提供了一个物理解释的相图。值得注意的是，伪扩散运输恢复远离狄拉克点共振朗道水平在高磁场。
2007-04-03 cond-mat.mes-hall
Reliability of spin-to-charge conversion measurements in graphene-based lateral spin valves
了解石墨烯中的自旋物理对于开发未来的二维自旋电子器件至关重要。最近的研究表明，通过与相邻的自旋-轨道耦合材料接近，可以在石墨烯中实现经由逆自旋霍尔效应或逆Rashba-Edelstein效应的有效的自旋-电荷转换。由石墨烯霍尔棒和铁磁体组成的横向自旋阀装置最适合此类研究。在这里，我们报告说，模拟逆Rashba-Edelstein效应的信号可以在具有可忽略的自旋-轨道耦合的原始石墨烯中测量，证实这些信号与自旋-电荷转换无关。我们确定无论是在铁磁体的异常霍尔效应或普通的霍尔效应在石墨烯引起的杂散场作为可能的来源，这个文物。通过定量比较这些选项与有限元方法模拟，我们得出结论，后者更好地解释了我们的结果。我们的研究加深了对石墨烯中自旋-电荷转换测量方案的理解，在设计未来的实验时应考虑到这一点。
2021-11-03 cond-mat.mes-hall
Coulomb Drag and Magnetotransport in Graphene Double Layers
我们回顾了石墨烯双层的制造和关键输运性质，由两个石墨烯单层放置在靠近，独立接触，并由超薄电介质分离。我们概述了一个简单的能带结构模型的层密度所施加的栅极和层间偏置，并表明，计算和实验结果是在零和高磁场在很好的协议。库仑阻力测量，探测两层之间的电子-电子散射揭示了两个不同的制度：（i）在高温下的扩散阻力，和（ii）介观波动主导的阻力在低温下。我们讨论了库仑阻力的结果在现有的理论框架内。
2012-06-13 cond-mat.mes-hall
Enhanced spin accumulation at room temperature in graphene spin valves with amorphous carbon interfacial layers
我们证明了一个大的增强的自旋积累在单层石墨烯以下的电子束诱导沉积的无定形碳层在铁磁体-石墨烯界面。当石墨烯沉积在聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）上并暴露于足够的电子束剂量以交联PMMA时，增强是10^4倍，而当石墨烯直接沉积在SiO2上并暴露于相同剂量时，增强是10^3倍。我们将这种差异归因于在前一种情况下更有效的碳沉积，这是由于PMMA释放的含碳化合物的存在增加。无定形碳界面可以维持非常大的电流密度而不退化，这导致在室温下超过500微电子伏的非常大的自旋积累。
2015-06-15 cond-mat.mes-hall
A study of the magnetotransport properties of the graphene (I. Monolayer)
我们提出了一个单电子的方法来分析的单层石墨烯的磁输运性质作为两个功能，栅极电压和磁场，以及，它们随温度的演变。本文提出的模型是我们以前研究半导体量子阱中二维电子系统的量子Hall和Shubnikov-de Haas效应的模型的推广。现在，在石墨烯中的这两种现象的框架中的研究涉及包括两个带和两个简并谷的存在（倒易空间中的点K和K'）。基于单电子近似，我们表明它是能够再现的霍尔和对角磁导率（和相应的磁导率）的实验中观察到的整个特性，作为栅极电压和磁场的函数。在该模型中，由表达式2（2n+1）确定的单层石墨烯中观察到的霍尔平台系列以自然的方式出现，作为石墨烯的能谱的特定量子化的结果。因此，另一方面，所提出的方法集成了在石墨烯和量子阱半导体中观察到的量子霍尔效应
2014-04-22 cond-mat.mes-hall
Magnetotransport Signatures of the Radial Rashba Spin-Orbit Coupling in Proximitized Graphene
本文通过大规模磁输运计算揭示径向 Rashba 自旋轨道耦合的独特特征，并提出利用面内磁场翻转对称性直接估计 Rashba 角的方案。
2024-02-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Graphene: Kinks, Superlattices, Landau levels, and Magnetotransport
本文综述了单层和双层石墨烯超晶格的研究进展。我们强调的准粒子的手性在产生新的狄拉克费米子模式与可调的各向异性速度在一维（1D）超晶格中的单层和双层石墨烯的作用。我们讨论了在宽范围的垂直（轨道）磁场的超晶格中的朗道能级和磁输运的结构。在单层石墨烯中，我们发现，轨道磁场可以扭转由超晶格势施加的各向异性的运输，这表明可能的开关型器件的应用。我们还考虑了局部的拓扑模式在一个扭结的电场施加垂直于双层石墨烯，并显示如何相互作用转换成两个波段的Luttinger液体与可调Luttinger参数。双层石墨烯中电场超晶格的能带结构（有或没有磁场）被示出自然地从这种拓扑模式的耦合阵列产生。我们简要回顾了二维超晶格的能带结构的一些结果。最后，我们讨论了最近的隧道和运输实验，并指出开放的问题。
2012-07-19 cond-mat.mes-hall
Theory of the valley-valve effect in graphene nanoribbons
具有锯齿形边缘的石墨烯纳米颗粒中的潜在台阶被证明是谷间散射的内在来源-无论该台阶在晶格常数a的尺度上多么平滑。谷由相对边缘处的一对局域态耦合，其充当在谷K/K '中传播的边缘态的吸引子/排斥子。沿局域态带的相对位移δ决定电导G。我们的结果G=（e^{2}/h）[1- \cos（Nπ+2πΔ/3 α）]解释了为什么“谷阀”效应（由pn结阻塞电流）取决于整个带中碳原子数N的奇偶性。
2008-04-17 cond-mat.mes-hall
Absence of hyperfine effects in $^{13}$C-graphene spin valve devices
与$^{12}$ C相反，碳同位素$^{13}$ C具有核磁矩并且可以在石墨烯中诱导电子自旋退相。由于天然碳同素异形体中$^{13}$ C的丰度较低（$\sim$ 1%），该效应通常被忽略。化学气相沉积（CVD）允许仅从$^{13}$ C前体人工合成石墨烯，潜在地放大核磁矩的影响。在这项工作中，我们研究了纯$^{13}$ C-石墨烯中的超精细相互作用对其自旋输运性质的影响。使用Hanle进动测量，我们确定自旋弛豫时间，并观察到$τ_{s}$随着掺杂的微弱增加和$τ_{s}$随着温度的微弱变化，如在天然石墨烯中。为了比较，我们研究了纯$^{12}$ C-石墨烯中的自旋输运，也是通过CVD合成的，并且观察到类似的自旋弛豫性质。由于超精细效应的签名可以在倾斜自旋阀和Hanle配置中更好地解决，我们使用有限元建模来模拟典型石墨烯性质的超精细磁场存在下的倾斜信号。与GaAs的情况不同，与$^{13}$ C核的超精细相互作用对电子自旋输运的影响非常微弱，即使对于完全极化的核系统也是如此。此外，在测量的倾斜自旋阀和汉勒效应没有超精细功能可以解决。实验证实了石墨烯中超精细相互作用的弱特征和$^{13}$ C原子在自旋退相过程中的作用可以忽略不计。
2014-04-25 cond-mat.mes-hall
Spin absorption by in situ deposited nanoscale magnets on graphene spin valves
石墨烯非局域自旋阀中自旋输运的原位测量用于量化由小（250 nm $\times$ 750 nm）金属岛吸收的自旋电流。该实验允许在不破坏真空的情况下连续沉积Fe或Cu，使得岛的厚度是唯一变化的参数。此外，通过使用单独的接触注入和检测测量岛的效果，我们隔离的自旋吸收的效果从任何变化的自旋注入和检测机制。从厚度依赖性推断，由Fe吸收的有效自旋电流$j_e = \frac{2e}{\hbar} j_s$与$10^8$ A/m $^2$一样大。$j_e$的最大值受到石墨烯/Fe界面的电阻-面积积的限制，其小至3 $Ωμ$ m $^2$。由相同厚度的Cu吸收的自旋电流小于Fe，正如预期的那样，考虑到Cu与Fe相比更长的自旋扩散长度和更大的自旋电阻。这些结果允许使用基于石墨烯的非局部自旋阀实现纳米磁体的自旋转移矩切换的前景的定量评估。
2018-04-06 cond-mat.mes-hall
Magnetotransport of a periodically modulated graphene monolayer
我们已经进行了详细的调查的电气性能的石墨烯单层，这是调制的一个弱的一维周期性的潜力，在存在一个垂直的磁场。周期性调制使朗道能级展宽成随B振荡的带。在这个系统中的电子传导可以通过扩散散射或碰撞散射杂质。在这项工作中考虑到了这两个电子运输的贡献。除了在碰撞和扩散贡献的可伸缩性振荡的外观，我们发现，霍尔电阻也表现出可伸缩性振荡。此外，在这项工作中还讨论了这些输运参数的可伸缩性振荡的周期和幅度，以及它们是如何受到温度的影响。
2009-08-17 cond-mat.mes-hall
Superlattice structures in twisted bilayers of folded graphene
双层石墨烯的电子性质强烈依赖于两个原子晶格的相对取向。虽然Bernal堆叠的石墨烯是最常研究的，但层间的旋转失配开辟了一个全新的丰富物理学领域，特别是在小的层间扭曲时。在这里，我们报告的磁输运测量扭曲的石墨烯双层，通过折叠的单层制备。这些揭示了一个强烈的依赖于扭转角，这可以通过样品的几何形状来估计。在小的旋转，超晶格的波长在10 nm的顺序出现，并通过摩擦原子力显微镜观察。在这个小角度制度的磁输运测量显示卫星朗道风扇的形成。这些都归因于额外的狄拉克奇性的能带结构和讨论相对于广泛的层间耦合模型。
2014-12-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
High quality magnetotransport in graphene using the edge-free Corbino geometry
我们报告了由同心圆电极组成的Corbino几何结构中的石墨烯器件的制造，该同心圆电极没有连接内部电极和外部电极的物理边缘。高器件迁移率实现了使用氮化硼封装与双石墨栅极结构。体电导测量的量子霍尔效应（QHE）制度优于以前报道的霍尔棒测量，提高分辨率观察到的整数和分数QHE状态。我们确定明显的相变的分数序列中的最低和第一激发朗道能级（LLS）和观察到的功能与电子固相在较高的LLS。
2018-08-30 cond-mat.mes-hall
Emergence of bound states in ballistic magnetotransport of graphene antidots
提出了一种通过测量弹道两端电导来探测石墨烯片中空穴形成的反点周围束缚态的实验方法。特别是，我们考虑了由磁场形成的束缚态对两端电导的影响，并表明，人们可以观察到Breit-Wigner一样的共振的电导作为费米能级的函数接近的束缚态的能量。此外，我们开发了一种新的数值方法，其中的计算工作量是成比例的线性尺寸，而不是现有的数值递归格林函数方法的典型的散射区域的面积。
2014-09-25 cond-mat.mes-hall
Magnetotransport study of the mini-Dirac cone in AB-stacked four- to six-layer graphene under perpendicular electric field
在垂直电场作用下，实验研究了AB堆叠的四到六层石墨烯的朗道能级.在低磁场下的朗道能级显示出一种特征结构，这种结构起源于由垂直电场产生的小型狄拉克锥。在它们的朗道扇形图中，在电中性点附近观察到了由小狄拉克锥产生的六重或十二重简并朗道能级，它们是一种放射状结构。四层石墨烯的结构在电荷中性点附近具有近似的电子-空穴对称性，而五层和六层石墨烯则表现出不对称性。对色散关系和朗道能级谱的数值计算表明，在低磁场下，三角弯曲对实验观测到的朗道能级结构的形成起着至关重要的作用。在高磁场中，三角扭曲变得不那么明显，朗道能级谱变得更简单，接近不考虑三角扭曲时计算的结果。在垂直电场中出现的微型狄拉克锥将是AB堆叠的多层石墨烯的共同特征。
2019-06-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Suppression of contact-induced spin dephasing in graphene/MgO/Co spin-valve devices by successive oxygen treatments
通过对石墨烯非局域自旋阀器件的连续氧处理，我们实现了Co/MgO自旋注入和检测电极的接触电阻面积积（$R_cA$）的逐渐增加以及相应差分dV-dI曲线中从线性到非线性特性的转变。通过这种接触的操纵，自旋信号的自旋寿命和幅度可以在相同的器件中显著增加七倍。这表明接触诱导的自旋退相是具有小$R_cA$值的石墨烯器件中自旋传输的瓶颈。随着$R_cA$值的增加，我们进一步观察到第二个电荷中性点（CNP）的出现在栅极相关的电阻测量。同时，我们观察到两个CNP之间的栅极电压分离的减少。自旋输运性质的强烈增强以及电荷输运的变化被解释为通过在氧处理过程中改善氧化物阻挡层来逐渐抑制Co/石墨烯相互作用。
2014-08-06 cond-mat.mes-hall
Simulations on the influence of spatially-varying spin transport parameters on the measured spin lifetime in graphene non-local spin valves
石墨烯非局域自旋阀器件的自旋输运性质通常通过使用一维Bloch-Torrey方程的简化解由Hanle自旋进动测量确定，该方程假设无限长的输运通道和均匀的自旋输运参数。我们研究了有限的石墨烯尺寸的影响，并探讨了空间变化的输运参数的影响，通过有限元模拟测量汉勒曲线。我们假设在具有额外费米能级钉扎的接触覆盖的石墨烯区域中增强的自旋退相，并探索未与石墨烯适当解耦的非磁性参考电极的影响。在实验中，通常观察到自旋寿命随着载流子密度的增加而增加。我们的模拟都不能再现这种趋势，表明这种依赖性源于通过未被接触覆盖的石墨烯区域的自旋输运。我们发现，提取的自旋寿命可能被高估的薄片是短于自旋扩散长度。此外，接触引起的自旋退相导致提取的自旋寿命的整体减少。此外，我们表明，非磁性参考电极也可能会影响测量的自旋寿命，即使他们不是调查中的运输区域的一部分。
2018-05-08 cond-mat.mes-hall
Ballistic magnetotransport in graphene
我们报告说，一个垂直的磁场引入了一个异常的相互作用校正，$δσ$，掺杂石墨烯的静态电导率在弹道制度。修正意味着磁阻$δρ_{xx}$在参数大的区间内与温度$δρ_{xx}(T) \propto 1/T$成反比。当无序是类标量时，$\propto 1/T$行为是表现出弱局域化的扩散机制和量子磁振荡之间的交叉的主要贡献。这种行为起源于狄拉克电子在单谷附近的手征对称性的场致破缺。结果是特定的一般二维狄拉克材料偏离半填充。最后，我们提出了磁输运实验，它有能力检测高迁移率狄拉克单层，如最近制造的弹道石墨烯样品中的杂质和缺陷的性质。
2022-03-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Molecular Valves for Controlling Gas Phase Transport Made from Discrete Angstrom-Sized Pores in Graphene
精确调节分子通量的数量和位置的能力在纳米级3D打印、催化和传感器设计等应用中具有价值。含有具有分子尺寸的孔的阻挡材料先前已被用于操纵气相中的分子组成，但迄今为止还不能提供通过单个孔的受控气体输送。在这里，我们表明，通过单层石墨烯中离散的埃大小的孔的气体流量可以检测到，然后使用纳米大小的金簇进行控制，这些金簇形成在石墨烯的表面上，可以迁移并部分阻塞孔。在没有金簇的样品中，我们观察到的气体渗透，我们归因于分子重排的孔隙的大小的随机切换。例如，我们的分子阀可用于开发基于分子气体通量的可控切换的分子合成的独特方法，这让人想起生物细胞膜和固态纳米孔中的离子通道。
2015-07-08 cond-mat.mes-hall
