A quantum coherent approach to transport and noise in double barrier resonant diodes: shot noise a way to distinguish coherent from sequential tunneling
本文采用包含长程库仑作用的量子方法研究了双势垒谐振二极管的电流电压特性和散粒噪声散粒噪声。理论适用于低施加电压的区域，直到电流峰值的区域，并考虑从零到室温的宽温度范围。的电流-电压特性的形状被很好地再现，我们确认，即使在库仑相互作用的存在下，散粒噪声可以被抑制的Fano因子远低于0.5的值。该特征是相干隧穿的特征，因为标准顺序隧穿通常预测Fano因子等于或大于值0.5。这种巨大的抑制是泡利原理以及长程库仑相互作用的结果。该理论概括了以前的研究结果，并与实验进行了比较。
2003-12-11 cond-mat.mes-hall
Spin dependent electron transport through a magnetic resonant tunneling diode
纳米结构中的电子输运性质可以例如通过使用半经典维格纳形式体系或量子力学格林函数形式体系来建模。我们比较了磁共振隧穿二极管的情况下，这些方法的性能和结果。我们在自洽自旋密度泛函理论中实现了这两种方法。我们的数值实现的维格纳形式主义是基于有限差分格式，而格林函数形式主义的有限元方法。作为一个具体的应用程序，我们认为Slobodskyy等研究的设备。[Phys. Rev. Lett. 90，246601（2003）]，并分析其实验结果。维格纳函数和格林函数形式主义给出了类似的电子密度和电位，但令人惊讶的是，前一种方法需要更多的计算机资源，以获得数值准确的结果电流。这两种形式都可以成功地用于模拟磁共振隧穿二极管结构。
2004-11-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Intrinsic oscillations of spin current polarization in a paramagnetic resonant tunneling diode
用自洽Wigner-Poisson方法研究了顺磁共振隧穿二极管中自旋和时间相关的电子输运。基于计算的外磁场中的电流-电压特性，我们证明了在恒定偏压下，自旋上和自旋下的电流分量在两种不同的偏置电压下都呈现出太赫兹振荡。我们已经证明，自旋上（下）极化电流的振荡是由两个共振态之间的耦合引起的：一个位于发射区中产生的三角形量子阱中，第二个位于主量子阱中。我们还详细阐述了电流振荡的单电子模型，这证实了用Wigner-Poisson方法得到的结果。自旋电流振荡可以降低基于顺磁共振隧穿结构的自旋滤波器的有效性，并可用于设计能够在稳定偏置和恒定磁场下工作的自旋极化电流太赫兹振荡发生器。
2012-10-10 cond-mat.mes-hall
Spin effects in electron tunnelling through a quantum dot coupled to non-collinearly polarized ferromagnetic leads
从理论上分析了耦合到非共线磁化的铁磁导线上的相互作用单能级量子点的自旋相关输运。基于Hartree-Fock近似下的运动方程，利用非平衡格林函数方法研究了量子点的输运性质和平均自旋.数值结果表明，量子点上的库仑关联和引线的强自旋极化显著增强了量子点平均自旋在外部电极产生的有效分子场附近的旋进.此外，他们还表明，自旋旋进可能会导致负微分电导之间的两个相关的阈值电压的电压范围内。发现了电流的非单调角变化和隧道磁阻的符号变化，并表明在非共线结构中，一个电极为半金属的非对称结中的类二极管行为显著减弱。
2005-01-06 cond-mat.mes-hall
Experimental realization of single electron tunneling diode based on vertical graphene two-barrier junction
通常，石墨烯在其水平方向上用于设计新概念器件。在这里，我们报告了一个单电子隧穿二极管的基础上量子隧穿通过垂直石墨烯双势垒结。通过将扫描隧道显微镜（STM）尖端定位在沉积在石墨表面上的石墨烯纳米颗粒上方来形成结。由于双势垒结的不对称性，电子可以从针尖单向转移到石墨烯纳米管，但不能从石墨烯单向转移到针尖。这一结果为在垂直方向上设计新型石墨烯晶体管提供了有趣的机会。
2012-04-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin filter effect at room temperature in GaN/GaMnN ferromagnetic resonant tunneling diode
研究了发射极和量子阱层均为铁磁GaMnN材料的共振隧穿二极管在无外加磁场作用下的自旋电流极化。为此，我们应用自洽的Wigner-Poisson方法，研究了铁磁层中平行和反平行磁化排列的自旋极化效应。计算结果表明，反平行磁化对自旋过滤器的工作更为有利，在低温下产生全自旋电流极化，在室温下产生35%的自旋电流极化.
2013-01-28 cond-mat.mes-hall
Twist-controlled resonant tunnelling in graphene-boron nitride-graphene heterostructures
由二维原子晶体制成的范德华异质结构技术的最新发展已经导致了对新物理现象的观察，如金属-绝缘体转变和库仑阻力，以及功能器件的实现，如隧道二极管，隧道晶体管和光伏传感器。不仅通过选择叠层中的材料，而且还通过通过调节组件层的内置应变和相对取向可实现的附加微调，可获得对电子特性的前所未有的控制程度。在这里，我们展示了如何仔细对齐两个石墨烯电极的晶体取向，在晶体管器件中由一层六方氮化硼（hBN）隔开，可以实现共振隧穿，保持电子能量，动量和潜在的手性。我们展示了器件特性中的谐振峰和负微分电导如何引起可调谐的射频振荡电流，该电流具有未来高频技术的潜力。
2014-09-08 cond-mat.mes-hall
Electric field switching in a resonant tunneling diode electroabsorption modulator
分析了谐振隧穿二极管（RTD）产生电场开关的基本机理，并将理论与实验结果进行了比较，两者的一致性在12%以内。电吸收调制器（EAM）设备的潜力，这种效果的光波导配置进行了探讨。结果表明，RTD-EAM可以提供显着的吸收系数的变化，通过Franz-Keldysh效应，在适当的光通信波长约1550 nm，并可以实现高达28 dB的光调制在200 μ m的有效长度的设备。与传统的反向偏置PN结EAM相比，RTD-EAM的优点在于RTD-EAM实质上具有集成的电子放大器，因此需要相当少的开关功率。
2005-03-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Self-excited current oscillations in a resonant tunneling diode described by a model based on the Caldeira-Leggett Hamiltonian
在非微扰和非马尔可夫处理的基础上，研究了双势垒隧穿过程的量子耗散动力学。我们采用了一个Caldeira-Leggett哈密顿与自洽计算的有效电位，占电子分布。有了这个哈密顿量，我们使用减少的维格纳空间表示的运动方程的层次研究非马尔可夫和非微扰的热效应在有限温度下，在一个严格的方式。本文研究了由掺杂GaAs组成的共振隧穿二极管在不同接触区宽度下电流随时间的变化和电流-电压关系。在负微分电阻（NDR）区域观察到滞后和单双平台状行为。当系统-电解液耦合较强时，电流振荡在NDR区随时间衰减，而当系统-电解液耦合较弱时，在NDR区平台区的某些部分存在自激高频电流振荡。我们发现，在振荡的情况下，有效电位具有盆状的形式在发射极侧（发射极盆）和电流振荡的结果从发射极盆和量子阱之间的隧道在障碍。我们发现两种不同类型的电流振荡，大和小的振荡幅度，分别。这两种类型的振荡在维格纳空间中表现不同，其中一种表现出类似龙卷风的运动，另一种表现出类似双活塞发动机的运动。
2013-10-25 cond-mat.mes-hall
An approach to quantum transport based on reduced hierarchy equations of motion: Application to a resonant tunneling diode
在严格处理的基础上，首次研究了双势垒隧穿过程的量子耗散动力学。我们采用了一个Caldeira-Leggett哈密顿与自洽计算的有效电位，占电子分布。有了这个哈密顿量，我们使用减少的维格纳空间表示的运动方程在有限温度下的非马尔可夫热涨落和耗散的影响，在一个严格的方式进行研究。在电流-电压曲线的负微分电阻（NDR）区域观察到磁滞、双平台状行为和自激电流振荡。我们发现，虽然大部分的电流振荡衰减的时间在NDR区域，有一个稳定的振荡，其特征在于在上高原的NDR区域的维格纳空间中的龙卷风般的旋转。
2013-02-06 cond-mat.mes-hall quant-ph
A physical model for the reverse leakage current in (In,Ga)N/GaN light-emitting diodes based on nanowires
研究了分子束外延（In，Ga）N/GAN纳米线系综发光二极管（LED）反向漏电流高的原因。为此，电容深能级瞬态谱（DLTS）和温度依赖的电流-电压（I-V）的测量上进行了充分处理的NW-LED。DLTS测量揭示了在p-i-n结的耗尽区存在两个不同的高浓度电子陷阱。这些带隙态位于导带最小值以下的$570\pm20$和$840\pm30$ meV的能量处。讨论了这些深能级态的物理起源。随温度变化的I-V特性，83和403 K之间获得的，表明不同的导电机制导致所观察到的漏电流。在所有这些结果的基础上，我们开发了一个定量的物理模型，在反向偏压制度的电荷输运。通过考虑可变范围跳跃和库仑陷阱态的电子发射的相互作用，后者由声子辅助隧穿和Poole-Frenkel效应描述，我们可以用一组一致的参数在整个温度范围内模拟实验I-V曲线。我们的模型也适用于平面GaN基LED。此外，提出了降低近场发光二极管漏电流的可能途径。
2015-11-11 cond-mat.mes-hall
Effect of current hysteresis on the spin polarization of current in a paramagnetic resonant tunneling diode
研究了基于Zn $_{1-x}$ Mn $_x$ Se/ZnBeSe异质结的顺磁共振隧穿二极管（RTD）中自旋相关的量子输运.本文采用Wigner-Poisson方法，假定两电流模型，计算了外磁场中自旋上升和自旋下降电子流的电流-电压特性、势能分布和电子密度分布。我们发现，-对于两个自旋极化电流-两种类型的电流滞后出现在电流-电压特性。第一类型的电流滞后发生在低于谐振电流峰值的偏置电压处，并且是由量子阱层中的电子的积累引起的。第二种类型的电流滞后出现在偏置电压以上的谐振电流峰值，是由在左接触区域中的准束缚态的创建和通过这个准束缚态的谐振隧穿引起的。这两种类型的电流滞后的物理解释进一步支持的分析计算的自洽电位分布和电子密度分布。基于这些结果，我们证明了在一定的偏置电压和磁场范围内，电流的自旋极化呈现出几乎完全自旋极化的平台行为。这一性质在自旋电子学中有很好的应用前景。
2011-03-02 cond-mat.mes-hall
Gate-controlled reversible rectifying behaviour in tunnel contacted atomically-thin MoS$_{2}$ transistor
集成到范德华异质结构中的原子薄2D半导体材料已经实现了为下一代纳米电子学带来巨大希望的架构。然而，挑战仍然存在，以使其能够完全接受为用于集成在逻辑器件中的顺应性材料。金属/半导体界面的势垒和半导体沟道的迁移率是构成${pn}$二极管和场效应晶体管的两个关键因素。在这里，我们已经设计了一种反转堆叠技术，以插入无毛刺的h-BN隧道层之间的MoS $_{2}$通道和接触电极。因此，电子的垂直隧穿使得可以抑制肖特基势垒和费米能级钉扎，从而导致跨带隙边缘的沟道化学势的均匀栅极控制。所观察到的双极${pn}$到${np}$二极管的前所未有的特征，其可以被可逆地栅极调谐，为基于原子薄半导体沟道的未来逻辑应用和高性能开关铺平了道路。
2017-05-12 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Quantum Well Resonant Tunneling Diode Probe of Correlated States in Twisted Bilayer MoS$_2$
the Hong Kong University of Science and Technology（香港科技大学）；Anhui University（安徽大学）
本研究开发量子阱共振隧穿二极管平台，探测扭转双层MoS₂中的关联态，发现整数ν=1和分数ν=3/4绝缘态，后者为广义维格纳晶体，为强关联研究提供新工具。
2026-10-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Two mini-band model for self-sustained oscillations of the current through resonant tunneling semiconductor superlattices
提出了一个包含散射和能带间隧穿的半导体超晶格中电子输运的双能带模型。该模型是制定的维格纳函数在一个基础上由泡利矩阵，包括电子-电子散射的Hartree近似和修改Bhatnagar-Gross-Krook碰撞条款。对于强外加场，平衡方程的电场和迷你带人口推导出使用Chapman-Enskog微扰技术。这些方程，然后数值求解直流电压偏置的超晶格。结果包括自持电流振荡，由于重复成核的电场脉冲在注入接触区域和它们的运动朝向集电极。魏格纳函数的数值重建表明，具有较高能量的迷你带是空的振荡期间的大部分：它成为人口只有当本地电场（对应于通过脉冲）是足够大的触发共振隧穿。
2010-06-11 cond-mat.mes-hall nlin.PS
Triplet excitation and electroluminescence from a supramolecular monolayer embedded in a boron nitride tunnel barrier
我们发现，通过剥离的少层六方氮化硼（hBN）薄片表面上的氢键稳定的有机分子的有序单层可以并入到具有完整的少层石墨烯接触的范德华异质结构中，形成分子/2D混合隧穿二极管。电子可以在施加的电压VSD下隧穿通过hBN/分子势垒，并且我们观察到来自激发单重态的分子电致发光，其中发射的光子能量> eVSD，表明能量高达~ 1 eV的上转换。我们发现，隧道电子激发嵌入的分子进入单重态在两个步骤的过程中，通过一个中间的三重态通过非弹性散射，也观察到直接发射的三重态。这些异质结构提供了一种固态器件，其中自旋三重态，这不能产生的光学跃迁，可以可控地激发，并提供了一种新的途径，以研究物理，化学和量子自旋为基础的应用三重态的产生，发射和分子光子上转换。
2019-12-11 cond-mat.mes-hall
Confined vacuum resonances as artificial atoms with tunable lifetime
原子工程人工晶格是模拟复杂量子现象的有用工具，但到目前为止，它仅限于研究电子-电子相互作用不起作用的哈密顿量-但正是这些相互作用起作用的机制，计算时间使模拟比数值方法具有关键优势。在这里，我们提出了一个新的平台，用于构建人工物质，依赖于场发射共振，一类真空本地化的离散电子状态的限制。我们使用原子操作的表面空位在氯终止的Cu（100）表面，以揭示底层金属的方形补丁，从而创建原子精确的势阱主机粒子在一个盒子模式。通过调整限制势的形状和大小，我们可以获得具有不同量子数的态，使这些补丁成为量子点或人工原子的有吸引力的候选者。我们表明，在这些工程状态的电子的寿命可以延长和调整，通过修改的限制电位，无论是通过原子组装或通过改变尖端样品的距离。我们还展示了控制在有限范围内的状态填充，参数在量子多体状态的演化中起着关键作用。我们通过局域态的传输模型解开和量化的寿命限制过程，说明了关键的依赖关系的电子寿命的基础散装能带结构的属性。与体能带的相互作用也引起了负微分电阻，为工程定制原子级共振隧穿二极管开辟了可能的途径，这些二极管表现出类似的电流-电压特性。
2022-04-22 cond-mat.mes-hall
Non-Adiabatic Effects of Nuclear Motion in Quantum Transport of Electrons: A Self-Consistent Keldysh-Langevin Study
分子结的几何形状是仿照核的自由度，嵌入在一个随机的量子环境中的非平衡电子。分子几何形状的时间演化是由平均力、摩擦力和随机力控制的，这些力是由给定核振动的许多电子穿过结隧穿而产生的。相反，电流驱动的核动力学反馈到电子电流，这可以根据对经典核速度和加速度具有显式依赖性的电流的扩展表达式来捕获。在Wigner空间中，通过Keldysh-Kadanoff-Baym方程的时标分离解，利用非平衡格林函数计算了电流感生核力和非绝热电流.将该理论应用于分子结表明，非绝热修正起着重要的作用，当核运动被认为是非平衡的，特别是，表明核运动的非平衡和平衡描述产生显着不同的电流特性。据观察，非平衡的描述一般会产生相对于平衡的描述，并提供证据表明，有效的温度是一个有效的措施的稳态特性提高电导率的配置文件。最后，我们观察到，核运动的非平衡描述可以引起的Landauer喷灯效应，通过多极小势能面的出现，结合非均匀的温度分布。探讨了Landauer喷灯效应及其对电流特性、等待时间和Fano因子的影响，其有效绝热势随电压在单、双和三重势之间变化。
2020-09-29 cond-mat.mes-hall physics.chem-ph
Timescale separation solution of Kadanoff-Baym equations for quantum transport in time-dependent fields
与含时外场的相互作用，特别是含时驱动和量子关联之间的相互作用，改变了电子输运通过纳米系统的熟悉的画面。虽然非相互作用电子的AC量子输运问题的精确解已经知道了二十多年，但相关粒子的处理提出了一个重大的理论挑战。本文利用快电子隧穿和慢驱动时间尺度的微扰分离，发展了一种实用的非平衡格林函数含时量子输运方法。在格林函数中，快速的电子动力学与相对时间相关，而慢速驾驶与中心时间相关。特征电子隧穿时间与谐波驱动周期的比值被用作理论中的一个小参数，以获得格林函数的收敛时间导数展开。这使得Kadanoff-Baym方程在Wigner空间中的代数解成为可能。因此，我们产生了分析表达式的动态校正先进的，滞后的，和较少的格林函数，以及交流电流的改进表达式。该方法适用于一般情况下的多通道电子输运通过一个相关的中心区域。该理论被应用到不同的运输方案：通过一个驱动的单共振水平的时间相关的运输相比，精确的结果和电子输运通过分子结所描述的Holstein模型与时间振荡的电压偏置也进行了研究。
2020-02-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Disentangling Measurement Protocol from Material Physics in Isotypic and Anisotypic SiC/Si Heterojunctions: A Metrology-Driven Study for Betavoltaic Energy Conversion
Samara State Technical University（萨马拉国立技术大学）
本研究通过计量驱动方法分离测量协议与材料物理，证明异型SiC/Si异质结在正确测量下具有更优的β伏特转换性能，提出四线开尔文传感框架。
2026-09-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci math-ph
