Electronic structure of helicoidal graphene: massless Dirac particles on a curved surface with a screw symmetry
对螺旋面上的无质量狄拉克粒子进行了理论研究。随着其可能的应用是螺旋石墨烯，我们探讨了狄拉克粒子的特性如何出现在弯曲的螺旋对称表面上。利用zweibein导出了螺旋面和一般曲面上的无质量狄拉克方程。证明了无质量Dirac电子的束缚态在螺旋面上不存在，然后由数值计算的波函数得到了表面上的散射几率和相移.我们发现局域态密度和相移的特性，特别是围绕螺旋轴。作为上述关于无质量狄拉克电子的结果的推广，表面上的有质量狄拉克电子的束缚态也被证明是不存在的。
2015-10-24 cond-mat.mes-hall
Experimental Observation of Two Massless Dirac-Fermion Gases in Graphene-Topological Insulator Heterostructure
石墨烯和拓扑绝缘体（TI）具有不同物理性质的二维狄拉克费米子。将这两种狄拉克材料集成在一个设备中，为探索相互作用的无质量狄拉克费米子的新物理学创造了有趣的机会。在这里，我们报告了一个实际的路线，实验制造的石墨烯Sb 2 Te 3异质结构。石墨烯-TI异质结构通过使用化学气相沉积生长的石墨烯膜的干法转移来制备。ARPES测量证实了石墨烯的Sb 2 Te 3和Dirac π带的拓扑表面态的共存，并确定了石墨烯-TI异质结构中的扭曲角。结果表明，一个潜在的可调电子平台，其中两个不同的狄拉克低能态主导的输运行为。
2015-11-08 cond-mat.mes-hall
Graphene in a Strong Magnetic Field: Massless Dirac Particles vs. Skyrmions
讨论了球几何中无质量狄拉克费米子受垂直磁场作用的模型。这些模型是大量载流子的Halfman的球形结构的类似物。这里构造的单粒子态很容易实现在现有的数值代码中的多体问题在传统的量子霍尔系统。此外，在朗道能级指数最低的子空间中，充满子能级的多体态是关于层自旋的skyrmions。
2008-11-27 cond-mat.mes-hall
Quantum capacitance and Landau parameters of massless Dirac fermions in graphene
我们提出了广泛的数值计算结果的热力学状态密度（即量子电容）的二维无质量狄拉克费米子流体在掺杂的石墨烯片。特别是，通过采用无规相位近似，我们量化的金属栅极附近的石墨烯片施加屏蔽的影响。最后，我们计算的自旋和圆对称朗道参数，这可以从实验上提取的量子电容和准粒子速度的相同设置上的独立测量。
2014-07-27 cond-mat.mes-hall
Generalized virial theorem for massless electrons in graphene and other Dirac materials
在紧束缚模型的框架下，导出了晶体中相互作用电子系统的维里定理。我们表明，在特定的情况下，相互作用的无质量的电子在石墨烯和其他狄拉克材料，传统的维里定理被违反。从紧束缚模型出发，导出了Dirac电子系统的广义维里定理，其中包含了一个附加项，该项与能带底部的动量截止有关.此外，我们推导出广义维里定理的狄拉克模型中使用的变分能量的最小化。所得到的定理说明了多体计算的基态能量的电子气在石墨烯进行Hartree-Fock和自洽随机相位近似。在石墨烯的情况下，该定理的实验验证进行了讨论。
2015-12-17 cond-mat.mes-hall
Semi-massless fermions tunneling through a gate barrier in graphene
在强烈变形的石墨烯的情况下，在临界变形时，无间隙石墨烯可以转变为有间隙石墨烯。我们发现，像半无质量的费米子一样，变形石墨烯中的电子在临界点处模仿无质量费米子在一个方向上的分散，而大质量费米子在另一个方向上的分散。我们预测的色散公式是以前预测的公式的推广。粒子状半无质量费米子隧穿栅势垒的行为与原始石墨烯中（纯）无质量费米子隧穿栅势垒的行为进行了对比。这是由于在临界变形时，无质量和有质量颗粒弥散的组合效应。
2010-09-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Wiedemann-Franz law for massless Dirac fermions with implications for graphene
在Crossno等人的2016年实验中[Science 351，1058（2016）]，发现电子对石墨烯热导率的贡献违反了众所周知的金属Wiedemann-Franz（WF）定律。在液氮温度下，电荷中性样品的热导率比WF定律预测的高10倍以上，这归因于粒子之间的相互作用导致流体力学描述的集体行为。在这里，我们表明，通过适应手册推导的WF法律的情况下，无质量狄拉克费米子，显着增强的热导率也应该出现在几个-甚至亚开尔文温度，在那里的相互作用的作用可以忽略不计。还提供了弹道石墨烯中矩形和盘形（Corbino）器件的Landauer-Büttiker形式主义内获得的数值结果的比较。
2021-04-16 cond-mat.mes-hall
Emergence of massless Dirac fermions in graphene's Hofstadter butterfly at switches of the quantum Hall phase connectivity
由六方晶体衬底上的石墨烯的莫尔超晶格诱导的磁性迷你带（霍夫斯塔德蝴蝶）的分形谱已知表现出带隙的狄拉克锥。我们发现，间隙可以通过稍微错位的基板，产生一个层次的锥形奇点（狄拉克点）的能带结构在合理的值Phi =（p/q）（h/e）的磁通量每个超晶胞。每个狄拉克点都表示量子霍尔相图连通分量中拓扑量子数的转换。模型计算揭示了尺度不变的电导率σ = 2qe^2 / pi h，以及在这些连通性开关处与无质量狄拉克费米子相关的克莱因隧穿。
2014-01-17 cond-mat.mes-hall
Spectroscopic Signatures of Massless Gap Opening in Graphene
石墨烯中的能隙开放通常是以类狄拉克光谱的形式来讨论的，其中狄拉克点处的有限能隙的出现伴随着费米子的有限质量。在这封信中，我们提出了一个间隙的情况下，从石墨烯保留的载体的无质量字符。这种方法解释了最近在外延生长的石墨烯中进行的光谱测量，范围从光电发射到光透射。
2008-04-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Gate tunable third-order nonlinear optical response of massless Dirac fermions in graphene
具有无质量狄拉克费米子的材料可以具有非常强和广泛可调的光学非线性。石墨烯单层的实验确实发现了非常大的三阶非线性响应，但报道的非线性光学系数的数量级变化尚未被理解。很大一部分的困难是缺乏掺杂或化学势如何影响不同的非线性光学过程的信息。在这里，我们报告的第一个实验研究，在证实与理论，在石墨烯的三次谐波产生（THG）和四波混频（FWM），其化学势调整离子凝胶门控。当原始石墨烯被重掺杂时，THG被认为增强了约30倍，而差频FWM则正好相反。后者被发现在未掺杂的石墨烯中具有向简并四波混频的强烈发散，导致巨大的三阶非线性。石墨烯的这些真正惊人的特性来自于门控化学势的可能性，其选择性地打开和关闭相干地贡献于光学非线性的单光子和多光子共振跃迁，因此可以用于开发基于石墨烯的非线性光电子器件。
2017-10-13 cond-mat.mes-hall
Graphene-like massless Dirac fermions in Harper systems
结果表明，由哈珀方程描述的系统表现出狄拉克点在中心的频谱时，场参数是一个分数的偶数分母。狄拉克点是由两个子带的接触形成的，并且围绕这样的点的物理仅由相对场来表征，就好像后者在参考值处为零。这种行为与Hofstadter提出的嵌套性质是一致的，其实验验证将支持Hofstadter提出的嵌套性质假说，并支持晶体电子在均匀外磁场中运动时的Peierls-Onsager公式
2007-08-23 cond-mat.mes-hall
Coulomb Drag of Massless Fermions in Graphene
使用一种新的结构，由两个，独立接触的石墨烯单层由超薄电介质分离，我们实验测量库仑阻力的无质量费米子在石墨烯。在高于50 K的温度下，库仑阻力遵循与费米液体制度一致的温度和载流子密度依赖性。随着温度的降低，库仑阻力表现出巨大的波动与增加的幅度，由于在石墨烯层中的相干传输和两层之间的相互作用之间的相互作用。
2011-04-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Massive thermal fluctuation of massless graphene electrons
尽管典型导体中的热电流噪声$\langle I^2 \rangle$与温度$T$成比例，但由于各个电子的无质量性质，石墨烯中的$\langle I^2 \rangle$表现出非线性$T$依赖性。由单独无质量电子产生的这种独特的$\langle I^2 \rangle$与石墨烯电子的非零集体质量密切相关;即，$\langle I^2 \rangle$由应用于集体质量的动能的均分定理设定，其中非线性$T$依赖性由集体质量的$T$依赖性产生。热涨落和集体动力学之间的这种联系统一了石墨烯和典型导体中的$\langle I^2 \rangle$，同时阐明了前者的独特性。
2014-07-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
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
Time-dependent massless Dirac fermions in graphene
使用Lewis-Riesenfeld方法的不变量，我们构造明确的解析解的无质量狄拉克方程在2+1维描述准粒子在石墨烯。所考虑的系统的哈密顿量包含一些明确的时间依赖性，除了一个从最低限度地耦合到一个随时间变化的磁场。两个旋量分量的Lewis-Riesenfeld不变量的本征值方程被发现解耦成一对超对称不变量，以类似的方式作为已知的解耦的时间无关的狄拉克哈密顿量。
2015-09-15 cond-mat.mes-hall quant-ph
Massless Dirac cones in graphene: experiments and theory
单层石墨烯中间隙的打开通常归因于两个碳亚晶格之间的等效性的破坏。我们通过角度分辨光电子能谱表明，在Ir（111）表面上生长的Ir和Na改性的石墨烯呈现出非常大的非常规间隙，其可以用现象学的“无质量”狄拉克模型来描述。我们讨论了这个模型的后果和标准的大质量的差距模型的比较，我们调查的条件下，这种反常的间隙可以产生一个自发对称性破缺。
2015-02-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Coulomb drag between massless and massive fermions
本文从理论上研究了低温下空间分离的无质量费米子和有质量费米子之间的库仑相互作用引起的摩擦阻力。作为一个模型系统，我们使用一个双层结构组成的二维电子气（2DEG）和n掺杂的石墨烯层。本文对该系统进行了数值分析，并给出了在大、小层间分离极限下阻力系数的解析公式。研究了温度和密度依赖性，并与2DEG-2DEG和石墨烯-石墨烯双层结构进行了比较。尽管对于这三种结构中的每一种，小层间分离的跨阻率的密度依赖性在前导级中已经不同，但是我们发现在大层间分离极限中密度依赖性的前导级con-cords在每种情况下都表现出相同的密度依赖性。为了区分不同的系统之间的大层间分离的限制，我们还调查了子领先的贡献的跨阻。此外，我们研究了由n掺杂双层和单层石墨烯组成的双层结构中的库仑阻力，我们发现它具有与2DEG-石墨烯系统相同的定性行为。
2012-09-19 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
Massless Dirac Fermions Trapping in a Quasi-one-dimensional npn Junction of a Continuous Graphene Monolayer
石墨烯中的无质量狄拉克费米子为实现克莱因悖论提供了前所未有的机会，克莱因悖论是相对论粒子最奇异和最引人注目的性质之一。在开创性的理论工作[Katsnelson等人，Nat.Phys.2620（2006）]中，预测了无质量的狄拉克费米子可以在垂直入射下无阻碍地穿过一维（1D）势垒。这样的结果似乎排除了通过使用1D势垒在石墨烯中限制无质量的狄拉克费米子。在这里，我们证明，实验和理论上，无质量狄拉克费米子可以被困在准一维npn结的连续石墨烯单层。由于无质量狄拉克费米子在n-p结边界处的高度各向异性传输（石墨烯中所谓的克莱因隧穿），以大斜角入射的电荷载流子将以高概率从结的一个边缘反射，并继续从相对边缘反弹。因此，这些电子在有限的时间内被捕获，在准一维npn结中形成准束缚态。被视为明显的共振的准束缚态被探测，并且从这些状态产生的量子干涉图案在我们的扫描隧道显微镜测量中直接可视化。
2017-02-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Reversal of Klein reflection in bilayer graphene
而单层石墨烯中的无质量狄拉克费米子在垂直入射时穿过势垒时表现出克莱因隧穿，由于手性的差异，这种势垒完全反映了双层石墨烯中的大质量狄拉克费米子。我们表明，在磁势垒的存在下，这样的大规模狄拉克费米子可以有传输通过，即使在正常的入射。这种行为的多层石墨烯组成的无质量和大量的模式的一般后果被提及。我们还简要地讨论了偏置电压对这种磁输运的影响。
2011-06-02 cond-mat.mes-hall
Generation and morphing of plasmons in graphene superlattices
最近对六方氮化硼（hBN）上的石墨烯的实验研究表明，hBN不仅是一种确保石墨烯载流子优异电子特性的无源衬底，而且它通过周期性莫尔电位主动修改了它们的无质量狄拉克费米子特性。在这项工作中，我们提出了一个理论的无质量狄拉克费米子的等离子体激元激发谱的云纹超晶格。我们证明，石墨烯-hBN堆叠为等离子体提供了丰富的平台，其中等离子体模式的控制不仅可以通过静电门控发生，而且可以通过调节例如相对晶体结构来发生。
2014-07-10 cond-mat.mes-hall
Self-similar occurrence of massless Dirac particles in graphene under magnetic field
晶格结构的周期性和回旋运动的周期性之间的复杂相互作用产生了一个众所周知的能量本征值的自相似分形结构，称为霍夫施塔特蝴蝶，对于在磁场下在晶格中运动的电子。从$n=0$朗道能级演化而来，霍夫斯塔德蝴蝶的中心带特别有趣，因为它可能是解开石墨烯中观察到的分数量子霍尔效应之谜的关键。虽然整个霍夫施塔特蝴蝶在原则上可以通过数值求解哈珀方程获得，但弱场极限，最相关的实验，是棘手的，因为事实上，需要对角化的哈密顿矩阵的大小，发散。在本文中，我们开发了一个有效的哈密顿方法，可以用来提供一个准确的分析描述的中心霍夫斯塔德带在弱场制度。在这项工作中获得的最重要的发现之一是，无质量狄拉克粒子总是存在于中心Hofstadter带内，无论磁通量可能变得多么小。换句话说，由于晶格效应使其带宽变宽，$n=0$朗道能级在其内部包含无质量的狄拉克粒子。事实上，通过仔细分析中心Hofstadter带的自相似递归模式，我们得出结论，无质量狄拉克粒子应该出现在任意磁场下。作为一个推论，中央霍夫施塔特带也包含一个递归朗道能级的自相似结构与这种无质量的狄拉克粒子。为了评估在中心霍夫施塔特带内观测无质量狄拉克粒子的实验可行性，我们计算了中心霍夫施塔特带的宽度作为弱场区磁场的函数。
2012-09-11 cond-mat.mes-hall
Excitonic condensation of massless fermions in graphene bilayers
石墨烯是一种具有蜂窝晶格结构的单层石墨，具有密度和极性可调的无质量载流子。利用平均场论研究了两个石墨烯片（嵌入在电介质中）的基态相图，其中顶层有电子，底层有空穴，间隔距离为$d$.我们发现，一个均匀的激子凝聚体发生在一个大范围的载流子密度和弱依赖于两个片的相对取向。得到了激子能隙、准粒子能量和态密度。我们发现，这两个，冷凝物相刚度和激子的质量，与无质量的粒子作为成分，随着载流子密度的平方根变化，并预测冷凝物将不会进行维格纳结晶。
2008-05-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
A Gapless MoS$_2$ Allotrope Possessing Both Massless Dirac and Heavy Fermions
MoS $_2$是过渡金属二硫属化物（TMD）的一员，由于其优异的力学、热学、电学和光学性能，近年来成为发展最快的二维材料之一。与具有超高电子迁移率的无质量狄拉克费米子的石墨烯不同，单层MoS $_2$是直接带隙半导体。一个有趣的问题出现了：单层MoS $_2$是否也具有超高电子迁移率的无质量狄拉克费米子？在这里，使用第一性原理计算，我们表明，单层的MoS $_2$同素异形体，它由重复的正方形八角形环（缩写为so-MoS $_2$，以区别于正常的六方晶格，h-MoS $_2$）具有无质量狄拉克费米子和重费米子。与石墨烯的$p$ -轨道狄拉克费米子不同，so-MoS $_2$的狄拉克费米子是$d$ -电子并且具有与石墨烯的费米速度相当的费米速度。在so-MoS $_2$中发现的狄拉克锥结构极大地丰富了我们对TMD物理性质的理解，并为开发新型电子/自旋电子器件开辟了新的可能性。
2014-01-30 cond-mat.mes-hall
Spin Orbit Interaction and Isotropic Electronic Transport in Graphene
石墨烯中的对称性破坏影响了其载流子的无质量性质。我们提出了一个分析的散射缺陷在石墨烯中存在的自旋轨道相互作用（SOI）。无质量电子的输运时间与弹性时间的特征常数比（$\simeq 2$）表示散射的各向异性。我们发现，SOI导致这个比例急剧下降，特别是在低载流子浓度，而散射变得越来越各向同性。由于SOI的强度决定了这种下降更明显的能量（载流子浓度），因此这种效应可以帮助通过传输测量来评估这些相互作用。
2013-11-06 cond-mat.mes-hall
Spatial Confinement, Magnetic Localization and Their Interactions on Massless Dirac Fermions
研究人员对了解将无质量狄拉克费米子限制在石墨烯中的不同方法非常感兴趣，这也是制造基于石墨烯的电子设备的核心问题。在这里，我们研究了空间限制，磁局域化和无质量狄拉克费米子的相互作用，在一个有角度的石墨烯楔形形成的两个线性石墨烯p-n边界与角度34。使用扫描隧道显微镜，我们可视化的准束缚态暂时限制在所研究的石墨烯楔。大的垂直磁场将石墨烯楔中的无质量狄拉克费米子压缩到朗道能级（LL）。楔形的空间限制影响了朗道量子化，这使我们能够实验测量的空间范围的波函数的LL。磁场会使石墨烯中的无质量狄拉克费米子发生π Berry相跃迁，从而导致准基态能量的突然大幅增加。这种行为是石墨烯中克莱因隧穿的标志。我们的实验表明，斜楔是一个独特的系统，其临界磁场的π Berry相位跳变取决于距离的楔形顶点。
2018-10-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Massless Dirac fermions in a laser field as a counterpart of graphene superlattices
我们建立了激光场中狄拉克费米子的光谱和静态一维周期势形成的石墨烯超晶格的电子光谱之间的类比。导出了电子动量依赖于准能量的激光控制谱与超晶格能带谱之间的一般关系。作为一个例子，我们考虑两个光谱产生的脉冲激光和一个阶梯状的静电势。我们还计算了连续强激光场的线性和圆偏振的共振近似下的石墨烯激发光谱，并表明圆偏振激光场不能减少到任何石墨烯静电超晶格。讨论了在强电磁场中与石墨烯特殊能谱有关的一些物理现象。
2011-03-30 cond-mat.mes-hall quant-ph
2D massless QED Hall half-integer conductivity and graphene
从磁化介质中的光子自能张量出发，在费米子-反费米子交换作用下，在非不变的费米子系统$C$的静态极限下，得到了电导率张量的三维完全反对称形式.利用沿平行于磁场方向的紧致化方法，导出了QED中的无质量相对论性二维费米子极限。在静态极限和零温条件下，得到了量子霍尔效应的主要特征：半整数量子霍尔效应和霍尔电导率与$e^2/h$成正比的极小值。对于石墨烯的典型值，霍尔电导率的平台也被再现。
2011-10-13 cond-mat.mes-hall hep-ph
Large gap quantum spin Hall insulator, massless Dirac fermions and bilayer graphene analogue in InAs/Ga(In)Sb heterostructures
量子自旋霍尔绝缘体（QSHI）态已经在两个半导体系统- HgTe/CdTe量子阱（QWs）和InAs/GaSb量子阱双层中得到证实。与HgTe/CdTe量子阱不同，InAs/GaSb量子阱双层结构的反向带隙在布里渊区的$Γ$点处不开放，从而阻止了无质量狄拉克费米子的实现。在这里，我们提出了一类新的半导体系统的基础上InAs/Ga（In）Sb多层膜，托管QSHI状态，石墨烯类相和双层石墨烯类似物，这取决于它们的层厚度和几何形状。QSHI间隙在新的结构可以达到60 meV的现实设计和参数。该值是室温下热能的两倍，显著扩展了基于III-V族晶闸管的拓扑器件的应用潜力。
2017-10-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Coexisting Massive and Massless Dirac Fermions in Moire'-Reconstructed Bilayer Graphene
Indian Institute of Science（印度科学学院）；National Institute for Materials Science（日本物质材料研究机构）
研究揭示了双层石墨烯在莫尔重构带中出现无质量狄拉克费米子的现象，通过磁输运测量发现莫尔诱导的二次带中存在无质量准粒子，展示了莫尔工程调控带拓扑结构的潜力。
2026-03-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Engineering artificial graphene in a two-dimensional electron gas
在低能量下，掺杂石墨烯片中的电子表现得像无质量的狄拉克费米子，其费米速度不依赖于载流子密度。在这里，我们表明，调制一个二维电子气与长波长周期性的潜力与蜂窝对称性，可以导致创建孤立的无质量狄拉克点与可调费米速度。我们提供了详细的理论估计，以实现这样的人工类石墨烯系统，并讨论了在调制掺杂GaAs量子阱的实验实现。具有线性色散带的超高迁移率电子可能为半导体中的狄拉克-费米子物理研究开辟新的途径。
2009-04-27 cond-mat.mes-hall
High-Energy Limit of Massless Dirac Fermions in Multilayer Graphene using Magneto-Optical Transmission Spectroscopy
我们研究了多层石墨烯在强磁场中的吸收光谱。石墨烯中电子光谱的低能量部分由具有线性色散关系的相对论性狄拉克方程很好地描述。然而，在更高的能量（>500 meV）下，观察到与狄拉克粒子的理想行为的偏离。在1.25 eV的能量下，与线性的偏差为40 meV。这一结果与理论模型吻合得很好，该模型包括费米面的三角形翘曲和高阶能带修正。偏振分辨测量显示没有可观察到的电子空穴不对称性。
2008-02-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
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
Negative differential resistances with back gate-controlled lowest operation windows in graphene double barrier resonant tunneling diodes
本文从理论上研究了基于足够短和宽的石墨烯带的双势垒共振隧穿二极管中无质量和有质量狄拉克费米子的负微分电阻。在旋转赝自旋空间中计算的电流-电压特性表明，在无质量的情况下，NDR特性只在适当的结构参数下出现，并且峰谷电流比可以通过可调带隙指数地提高.值得注意的是，最低的NDR操作窗口几乎是无结构的，并且几乎可以完全由背栅控制，这可能在NDR器件中具有潜在的应用，其中操作窗口作为关键参数。
2013-03-09 cond-mat.mes-hall
Conductivity of Coulomb interacting massless Dirac particles in graphene: Regularization-dependent parameters and symmetry constraints
我们计算库仑修正$\mathcal{C}$到a。C.在正则化独立的框架下，使用极化张量方法，在无碰撞极限下，研究了石墨烯中相互作用的无质量狄拉克粒子的电导率。任意的参数，从不同的几何发散的积分之间的差异是固定的物理基础上，只利用空间$O(2)$旋转不变性的模型，相当于横向的偏振张量。因此，在该有效模型中，明确确定$\mathcal{C}$为$(19- 6π)/12$。我们比较我们的结果与显式正则化，并讨论了文献中发现的其他结果的起源$\mathcal{C}$。
2013-11-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el hep-th
Two-Dimensional Quantum ring in a Graphene Layer in the presence of a Aharonov-Bohm flux
本文研究了量子环中无质量费米子的相对论量子动力学。我们采用一个束缚势模型，通过狄拉克振子耦合引入相互作用，为无质量狄拉克费米子提供了环束缚。我们得到了该模型在石墨烯层中的能级和相应的本征函数，在环中心存在Aharonov-Bohm通量的情况下，以及该模型中持续电流的表达式。我们还研究了存在向错和磁通量时石墨烯层中的量子环模型。精确地得到了这种情况下的能谱和波函数。我们看到持续电流依赖于表征拓扑缺陷的参数。
2016-07-19 cond-mat.mes-hall
Klein tunneling in graphene: optics with massless electrons
本文对石墨烯中的Klein隧穿，即二维无质量Dirac电子的特殊隧穿性质进行了教学回顾。我们详细考虑了两种简单的情况：无质量狄拉克电子入射到势阶或势垒上，并利用初等量子波动力学得到了透射几率。我们强调了与光学中相关现象的联系，例如Snell-Descartes折射定律，全内反射，Fabry-Pérot共振，负折射率材料（所谓的超材料）等。我们还强调克莱因隧穿不是真正的量子隧穿效应，因为它不一定涉及通过倏逝波穿过经典禁戒区。在克莱因隧穿中起着至关重要的作用（亚晶格）赝自旋的守恒，这是详细讨论。一个主要的后果是在正常的入射角，其中我们给出了一个新的缩短证明后向散射的情况下。目前的实验状态也进行了全面的审查。附录包含了一个一维玩具模型的讨论，该模型清楚地说明了单层和双层石墨烯之间克莱因隧穿的差异。
2011-08-17 cond-mat.mes-hall quant-ph
Spatial distribution of local currents of massless Dirac fermions in quantum transport through graphene nanoribbons
我们采用的形式主义的键电流，表示在非平衡格林函数，图像之间的两个网站的蜂窝状晶格的几个纳米宽度的石墨烯带的电荷流。与非相对论性电子形成鲜明对比的是，在清洁的锯齿形石墨烯纳米带（ZGNR）中，在接近狄拉克点的能量处量子输运的电流密度分布与由于零能量局部边缘态而在边缘处达到峰值的电荷密度分布明显不同。对于通过由这些边缘状态引起的最低传播模式的传输，边缘空位不影响ZGNR中心的电流密度峰值。单个杂质的长程电势用于减小其周围的局部电流，同时增加沿Z字形边缘的电流密度，使得ZGNR电导保持完美的$G=2e^2/h$。
2007-04-18 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall
Electronic topological transition in sliding bilayer graphene
我们从理论上证明了当层间任意方向发生极其微小的横向位移时，双层石墨烯的能带和费米面的拓扑结构会发生非常敏感的跃迁。这一现象源于滑动运动在狄拉克哈密顿量中产生了有效的非阿贝尔矢量势。由于有效的非阿贝尔规范场和与无质量电子相关的Berry相之间的独特相互作用，跃迁的特性（如无质量狄拉克费米子的对湮灭）由滑动方向决定。这种跃迁表现为各种可测量的量，如反常态密度、最小电导率和明显的朗道能级谱。
2011-10-14 cond-mat.mes-hall
Sarin and Air Permeation Through a Nanoporous Graphene
沙林毒气是一种危险的化学战剂（CWA）。它是一种神经毒剂，能够在15分钟内使人死亡。空气中沙林分子的致死浓度约为30毫克/立方米。对这种气体的实验研究需要非常谨慎的处理和储存安全协议。因此，对沙林毒气的理论和计算研究是非常受欢迎的，并可能提供重要的安全指导，对这种致命物质的管理。在这项工作中，我们研究了沙林，空气和纳米多孔石墨烯之间的相互作用，使用经典的分子动力学模拟的工具。为了在石墨烯选择性过滤沙林的可能性中投下一些光，我们设计了一个中间放置多孔石墨烯纳米片的二分模拟盒。沙林和空气分子最初只放在盒子的一侧，以便产生一个初始压力，使两者都能通过另一侧。盒子的尺寸是这样选择的，石墨烯上的洞是沙林和空气分子到达盒子另一边的唯一可能途径。在10 ns的模拟期间监测通过石墨烯中的孔的分子的数量，并比较不同温度的结果。结果表明，只要孔的尺寸很小，石墨烯和分子之间的范德华力在室温下将沙林保持在石墨烯附近起着重要作用。
2020-07-16 cond-mat.mes-hall
Breaking whispering-gallery modes of massless Dirac fermions in graphene quantum dots by Coulomb interaction
库仑相互作用在局域能级（束缚态）或电子平带中具有核心重要性，并且可能导致许多奇异量子相，例如石墨烯系统中的磁性相、超导相和拓扑相1 -14。在石墨烯单层中，载流子的相对论无质量狄拉克费米子性质使我们能够实现前所未有的准束缚态，其通过回音壁模式（WGM）暂时捕获，寿命（捕获时间）为~ 10 fs，在圆形石墨烯量子点（GQD）中15-20。在这里，我们表明，库仑相互作用仍然起着主导作用，在确定的电子性质的时间限制准束缚态。我们的扫描隧道显微镜（STM）和光谱（STS）测量表明，在GQD中的离散准束缚态将分裂成两个峰值时，它是部分填充。两个分裂峰的能量分离与GQD有效半径的倒数呈线性增加，表明分裂源于库仑相互作用。此外，我们发现两个分裂态的实空间分布在GQD的不同区域分开，以减少库仑相互作用，导致准束缚态的WGM破缺。
2020-01-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Quantum Hall Effect of Massless Dirac Fermions in a Vanishing Magnetic Field
数值研究了强长程无序对石墨烯霍尔电导率$σ_{xy}$量子化的影响。结果表明，增加朗道级混合逐步破坏$σ_{xy}$中的所有平台，除了在$σ_{xy}=\mp e^2/2h$的平台（每谷和每自旋）。电荷中性狄拉克点的临界态对强无序具有鲁棒性，属于整数量子霍尔效应中常规平台跃迁的普适类。我们提出，石墨烯中的波纹打破时间反演对称性可以在消失的磁场中实现这个量子临界点。
2008-05-12 cond-mat.mes-hall
Non-linear electromagnetic response of graphene
结果表明，石墨烯中电子和空穴的无质量能谱导致了该系统的强非线性电磁响应。我们预测，石墨烯层，由电磁波照射，发出辐射在更高的频率谐波，可以作为一个频率倍增器。石墨烯倍频器的工作频率可以处于从微波到红外的宽范围内。
2007-04-15 cond-mat.mes-hall
Evidence of electronic cloaking from chiral electron transport in bilayer graphene nanostructures
单层石墨烯中无质量狄拉克费米子的电荷载流子运动和赝自旋通过手性的耦合产生了戏剧性的后果，例如不寻常的量子霍尔效应和克莱因隧穿。在双层石墨烯中，载流子是在零能量下具有有限态密度的大质量狄拉克费米子。由于它们的非相对论性质，有质量的狄拉克费米子可以提供一个更好的测试平台，与单层石墨烯中的无质量狄拉克费米子相比，它可以澄清手性在输运测量中的重要性。在这里，我们报告了一个电子隐形效应作为一种表现的手性探测相相干传输在化学气相沉积双层石墨烯。通过静电门控，在极窄的双层石墨烯异质结上观察到不同周期的电导振荡。使用傅立叶分析技术，我们确定了每个单独的干涉图案的起源。重要的是，势垒两侧的电子波可以通过势垒内的倏逝波耦合，使势垒下的受限态对电子不可见。这些发现为电子隐身效应提供了直接证据，并有望实现基于双层石墨烯的赝自旋电子学。
2016-11-16 cond-mat.mes-hall
On the mystery of the missing pie in graphene
我们研究了石墨烯的伪相对论无质量旋量有效模型的电磁流密度的结构。结果表明，在{ \em 2+1}维时空中，在均匀恒定电场存在下，赝相对论性无质量狄拉克场论实际上导致了测量电流密度和最小量子电导率.
2009-10-01 cond-mat.mes-hall hep-th
Contribution of Geometry and Non-Abelian Gauge Fields to Aharonov-Bohm Scattering of Massless Fermions in Graphene with Disclinations
本文通过紧束缚方法和几何理论引入向错，修正无质量 Dirac 方程并引入规范场，研究含向错石墨烯中无质量费米子的 Aharonov-Bohm 散射，揭示向错对相移、干涉图样和微分截面的显著影响。
2025-03-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci hep-lat
Graphene wormhole trapped by external magnetic field
在这项工作中，我们研究了无质量费米子在石墨烯虫洞和在外部磁场的存在下的行为。石墨烯虫洞是由两片石墨烯制成的，这两片石墨烯扮演着通过具有锯齿形边界的碳纳米管连接的渐近平坦空间的角色。我们求解了这种几何中的无质量狄拉克方程，并分析了它的波函数。我们发现，这些解决方案的能谱表现出类似的行为朗道能级。
2019-11-21 cond-mat.mes-hall hep-th
Conductivity of interacting massless Dirac particles in graphene: Collisionless regime
我们提供了详细的计算。当ω>> T时，在无碰撞极限下，石墨烯中1/r库仑相互作用的无质量狄拉克粒子的电导率。分析了电子的自能、电流顶角函数和极化函数，它们是计算包括交流磁场在内的物理量的基础。通过检查与电荷守恒相关联的Ward-Takahashi恒等式并确保它们在每一步都得到满足来进行电导率。我们采用Veltman和t 'Hooft的维数正则化的变体，取空间维数D=2-ε，其中ε> 0。这里采用的程序产生的电导率校正的结果，而明确地保持电荷守恒定律，然而，从文献中先前报道的结果不同。
2010-12-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el hep-th
A primer on twistronics: A massless Dirac fermion's journey to moiré patterns and flat bands in twisted bilayer graphene
最近在魔角扭曲双层石墨烯中发现的超导性引发了人们对$sp^2$碳的强关联物理的新兴趣，这与由无质量狄拉克费米子的单体物理主导的初步研究形成鲜明对比。因此，我们提供了一个独立的，理论的角度来看，石墨烯的旅程，从单粒子物理为主的制度，强相关的物理平带。从凝聚态系统中狄拉克点的起源开始，我们讨论了超晶格对石墨烯中费米速度和范霍夫奇点的影响，以及它如何自然地导致对以石墨烯-六方氮化硼和扭曲双层石墨烯为例的范德华异质结构中的莫尔图案的研究。随后，我们阐明了扭曲的双层石墨烯中的魔术角度的平坦带的起源，详细阐述了广泛的突出的理论工作在教学的方式，同时将它们链接到可用的实验支持，在适当的情况下。最后，我们提供了一个列表中的主题在扭曲的双层石墨烯的电子性质的研究不包括在这篇评论，但可以很容易地接近这个底漆的帮助。
2023-02-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el quant-ph
Weak localization of Dirac fermions in graphene beyond the diffusion regime
我们发展了一个在整个经典弱磁场范围内都有效的二维无质量狄拉克费米子弱局域化的微观理论。应用该理论计算了石墨烯和块状拓扑绝缘体导电表面的弱局域化引起的磁电阻。
2011-04-19 cond-mat.mes-hall
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
Imaging Universal Conductance Fluctuations in Graphene
研究了二维无质量Dirac系统中电导涨落及其对单个散射体运动的敏感性。我们广泛的数值研究发现，CF的预测普遍价值的限制。我们发现在狄拉克点附近的弹道系统中，CF被抑制，并且在足够强的无序下接近普适值。无质量狄拉克费米子的电导对单个散射体的运动很敏感。$e^2/h$级的CF是由单个杂质运动与费米波长相当的距离产生的。该结果适用于具有宽范围的杂质强度和浓度的石墨烯系统，同时可以探索{ \em via}栅极电压对费米波长的依赖性。我们的预测可以通过比较具有不同无序度的石墨烯样品来测试，并可用于了解介观石墨烯器件中的干扰效应。
2013-04-26 cond-mat.mes-hall
Fabrication of Artificial Graphene in a GaAs Quantum Heterostructure
本研究在超高品质GaAs/AlGaAs量子阱中制备出周期50nm的高分辨率人工石墨烯，采用电子束光刻定义蜂窝掩模与优化的各向异性反应离子刻蚀工艺，为首次在人工半导体中观测无质量狄拉克费米子提供了可能。
2015-07-17 cond-mat.mes-hall
Atomic collapse of high-order singular potentials in graphene
本研究理论探究石墨烯中无质量狄拉克费米子在1/r^γ形式高阶奇异势中的行为，发现其可在无穷小电荷下引发原子坍缩，且存在体狄拉克点之上的特殊坍缩态，为相关实验与器件应用提供指导。
2025-09-04 cond-mat.mes-hall
