Insights into the Unusual Semiconducting Behavior in Low-Dimensional Boron
元素半导体既稀有又有吸引力，尤其是对于低维材料。不幸的是，大多数硼纳米结构被发现是金属的，尽管它们具有典型的半导体块体结构。在此，我们提出了一个实现低维半导体硼的一般配方。这种不寻常的半导体行为归因于电荷转移和电子局域化，这是由将硼原子分为阳离子和阴离子的对称性破缺引起的。此外，通过合理设计各种结构，实现带隙工程是可行的。重要的是，低维半导体硼被预测是一种优良的太阳能电池材料，其功率转换效率高于20%，为其有前途的光电应用铺平了道路。
2018-10-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Vacancy induced energy band gap changes of semiconducting zigzag single walled carbon nanotubes
在这项工作中，我们研究了如何在水平方向上诱导的多空位缺陷改变半导体单壁碳纳米管（SWCNTs）的能量和电子结构。单壁碳纳米管的电子结构计算为每个变形的配置通过实空间，订单（N）紧束缚分子动力学（O（N）TBMD）模拟。通过费米能级附近的电子态密度（eDOS）的行为，得到了实空间中的能带隙。空位可以有效地改变能量学，从而改变SWCNT的电子结构。在这项研究中，我们选择了三种不同的半导体锯齿形单壁碳纳米管，并确定带隙修改。根据n（mod 3）= 0、n（mod 3）= 1和n（mod 3）= 2的分类，我们选择了（12，0）、（13，0）和（14，0）锯齿形SWCNTs。(12，0）SWCNT在其原始状态下是金属性的。空位的应用打开了电子带隙，并且对于双空位缺陷管，它上升到0.13eV。另一方面，（13，0）和（14，0）SWCNT是在其原始状态下分别具有0.44eV和0.55eV的能带隙值的半导体。当在水平方向上引入单空位缺陷时，它们的能带隙值减小到0.07 eV和0.09 eV。然后双空位缺陷再次打开带隙。因此，在这两种情况下，都发生了超导-金属-半导体的转变。它还表明，带隙修改具有不可逆的特性，这意味着带隙值的纳米管不达到其原始值与空位的数量增加。
2017-08-18 cond-mat.mes-hall
Switching behavior of semiconducting carbon nanotubes under an external electric field
我们从理论上研究了连接在金电极上的半导体碳纳米管在外加电场作用下的开关特性。我们发现，外部引入的空穴是必要的，占实验观察。我们确定金属诱导间隙状态（MIGS）的接触，并发现一个未掺杂的管的MIGS不会显着影响开关行为，即使是非常短的管长度。我们还探讨了纳米管晶体管的小型化限制，并在其开关比的基础上，我们得出的结论是，晶体管的通道短至50欧姆将有足够的开关特性。
2001-06-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Realization of microwave quantum circuits using hybrid superconducting-semiconducting nanowire Josephson elements
我们报告的实现量子微波电路使用混合超导半导体约瑟夫森元件组成的InAs纳米线接触NbTiN。电容分流的单个元件表现为具有电可调跃迁频率的transmon量子比特。双元件电路在零外加通量附近也表现出类似transmon的行为，但在通量量子的一半处表现为通量量子位，其中元件中的非正弦电流-相位关系产生双阱约瑟夫森势。这些混合约瑟夫森元件在需要工作在磁场中的微波超导电路中具有很好的应用前景。
2015-03-29 cond-mat.mes-hall quant-ph
Chiral superconductivity in a semiconducting wire induced by helical magnetic order
该研究提出一维半导体与常规超导体、螺旋磁体邻近时无需外磁场或本征自旋轨道耦合即可展现手性超导性，通过能隙相长干涉调至拓扑区域获马约拉纳零模，化学势范围与自旋-电子耦合成正比。
2025-07-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Anisotropic superconductivity induced at a hybrid superconducting-semiconducting interface
外延半导体-超导体异质结是门极可调谐超导电子学的一个很有前途的平台。到目前为止，在这样的混合系统中的超导性能已经预测的基础上简化的杂交模型，忽略了电子结构，可以出现在界面处。在这里，我们表明，在半导体黑磷和原子薄膜的铅之间的界面处衍生的混合电子结构可以大幅修改薄金属膜的超导性质。利用超低温扫描隧道显微镜和光谱学，我们确定了界面驱动的莫尔结构，并观察到铅膜的超导能隙和涡旋结构的强各向异性重整化。基于密度泛函理论，我们将超导体的重正化归因于半导体能带结构的各向异性特征印刻在超导体费米面上的界面处的弱杂化。基于混合双带模型，我们将这种杂化驱动的重正化与超导序参量的加权联系起来，从而定量地再现了测量的光谱。这些结果说明了界面杂化在超导体-半导体异质结构中的作用，以及基于门可调谐超导电子学的工程量子技术的途径。
2021-09-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Phonon-Induced Exchange Gate Infidelities in Semiconducting Si-SiGe Spin Qubits
本研究通过主方程方法分析Si-SiGe自旋量子比特交换门在声子库中的保真度，发现温度升高时误差来源从自旋态扰动转为轨道态耦合，且优化脉冲可提升鲁棒性一个数量级，表明200-300 mK下操作不受体声子限制。
2024-11-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.other quant-ph
Emerging Dirac and Majorana fermions for carbon nanotubes with proximity-induced pairing and spiral magnetic field
我们研究了具有邻近诱导超导配对的扶手椅型和小禁带半导体碳纳米管在螺旋磁场中的低能能带结构，其中磁场的塞曼项和轨道部分的周期势产生了强的有效自旋轨道相互作用.我们发现，无带隙狄拉克费米子可以产生一个单一的参数的变化。对于一个半导体管与场在同一平面上，一个非简并零模在动量k=0，可以诱导，允许拓扑保护的马约拉纳费米子端态的产生。
2012-06-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Imaging transverse electron focusing in semiconducting heterostructures with spin-orbit coupling
研究了强自旋轨道耦合二维电子气中的横向电子聚焦。横向聚焦与当施加垂直磁场时在2DEG的边缘处的两个接触之间的传输有关。扫描探针显微镜成像技术可用于研究这些系统中的电子流。使用数值技术，我们模拟的图像，可以在这样的实验中获得。我们表明，混合边缘状态可以成像，如果显微镜针尖探针被放置在特定的位置，传出的通量可以被极化。
2007-08-14 cond-mat.mes-hall
Flux-tunable supercurrent in full-shell nanowire Josephson junctions
该研究理论上分析了全壳纳米线约瑟夫森结的物理特性，发现临界超流可通过外加磁通调节，且不遵循Little-Parks调制，在真实纳米线半径下呈现台阶状变化，其位置由轨道横向通道的对称性决定。
2023-04-01 cond-mat.mes-hall
Low-Noise Quantum Dots in Ultra-Shallow Ge/SiGe Heterostructures for Prototyping Hybrid Semiconducting-Superconducting Devices
Institute of Science and Technology Austria（奥地利科学与技术研究所）；Catalan Institute of Nanoscience and Nanotechnology – ICN2 (CSIC and BIST)（加泰罗尼亚纳米科学技术研究所（CSIC和BIST））
本研究通过超薄Ge/SiGe异质结构实现低噪声量子点，结合低温氧化物工艺，为混合半导体-超导器件原型提供新平台。
2026-03-10 cond-mat.mes-hall
Proximity induced spin-orbit splitting in graphene nanoribbons on transition metal dichalcogenides
我们利用第一性原理研究了石墨烯纳米颗粒（GNR）和过渡金属二硫属化物（TMD）单层形成的异质结构的电子结构。我们考虑半导体和金属的TMD，和不同的堆叠配置。我们发现，当TMD是半导体时，对GNR的能带结构的影响很小。特别是自旋分裂引起的GNRs带上的接近是唯一的顺序几毫电子伏的堆叠配置无关。当TMD是金属的，如NbSe 2，我们发现，自旋分裂诱导的GNRs可以是非常大的，强烈依赖于堆叠配置。对于最佳堆叠配置的邻近诱导的自旋分裂是扶手椅型石墨烯纳米带的20 meV的顺序，和高达40 meV的锯齿形石墨烯纳米带。这一结果对于利用GNR-TMD异质结实现支持Majorana模的准一维拓扑超导态的前景是令人鼓舞的。
2020-05-25 cond-mat.mes-hall
Electrostatically Induced Superconductivity at the Surface of WS$_2$
我们研究通过离子液体栅控场效应晶体管（FET）的基础上剥离晶体的半导体WS $_2$的运输。在电子积累时，在表面密度接近或刚好大于10 $^{14}$ cm $^{-2}$时，输运表现出金属行为，表面电阻率在冷却时显著降低。作为温度和磁场的函数的详细表征清楚地显示了在临界温度$T_c \approx 4$ K以下发生栅极诱导的超导转变，这一发现代表了钨基半导体过渡金属二硫属化物中超导性的首次证明。我们研究了超导性的性质，并发现显着的不均匀性，起源于从WS $_2$表面的冻结的离子液体的局部分离。尽管不均匀性，我们发现，在所有的情况下，观察到一个充分发展的零电阻状态，不同的属性的设备表现出的Berezinskiiii-Kosterlitz-无过渡的行为特征，因为它可以预期的二维性质的静电积累的电子系统。
2015-01-26 cond-mat.mes-hall
Nonlinear optical responses of semiconducting graphene nanoribbons: Strong constraint from a hidden symmetry
University of California at Berkeley（加州大学伯克利分校）；Lawrence Berkeley National Laboratory（劳伦斯伯克利国家实验室）；Eastern Institute of Technology（宁波东方理工大学）；National Center of Theoretical Sciences（台湾理论科学中心）；Institute of Atomic and Molecular Sciences, Academia Sinica（中央研究院原子与分子科学研究所）
本研究揭示二部晶格粒子-空穴对称性强烈抑制偶数阶非线性光学效应，并在铁磁性石墨烯纳米带中实现可磁场调控的纯自旋位移电流，为自旋电子器件提供新方案。
2026-09-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Origin and magnitude of 'designer' spin-orbit interaction in graphene on semiconducting transition metal dichalcogenides
我们使用的实验技术相结合，以证明一般发生的自旋轨道相互作用（SOI）在石墨烯上的过渡金属二硫属化物（TMD）衬底。我们的测量结果表明，SOI是超强的，非常强大，尽管它只是界面诱导，既没有石墨烯也没有TMD衬底改变其结构。这被发现的情况下，无论使用的TMD材料的传输制度，在石墨烯带中的载体类型，和石墨烯多层的厚度。具体来说，我们进行弱反局域化测量作为最简单和最一般的诊断SOI，并表明，自旋弛豫时间是非常短的，在所有情况下，无论弹性散射时间。如此短的自旋弛豫时间强烈表明SOI起源于石墨烯能带结构的改性。我们通过测量WSe $_2$上的高质量双层石墨烯中的低场Shubnikov-de Haas磁阻振荡中的栅极相关拍频和相应的频率分裂来证实这一预期。这些测量提供了SOI诱导的电子能带结构分裂的明确诊断，并且它们的分析使我们能够确定Rashba项和所谓的自旋谷耦合项的SOI耦合常数，即，最近在石墨烯中的界面诱导SOI的理论预测的条款。发现SOI分裂的幅度在10 meV的量级上，比石墨烯固有的SOI大100倍以上。界面诱导SOI的能带特性以及其鲁棒性和大幅度使石墨烯-TMD成为一种有前途的系统，以实现和探索各种自旋相关的输运现象，特别是诸如自旋-霍尔和谷-霍尔拓扑绝缘态。
2016-06-06 cond-mat.mes-hall
Confinement effects and surface-induced charge carriers in Bi Quantum Wires
我们目前的测量舒布尼科夫德哈斯振荡的铋纳米线阵列的直径可比的费米波长。对于80纳米线的空穴浓度小于30%的散装铋，符合目前的量子限制效应的模型。然而，30纳米线纳米线，预计是一个半导体显示出近各向同性的短周期为0.025 T-1，符合重载流子浓度的五倍，散装铋。这些结果进行了讨论的表面诱导的载流子在一个球形的费米表面口袋中，均匀分布在30 nm的纳米线体积，并抑制半金属到半导体的过渡。
2003-11-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Producing cluster states in charge qubits and flux qubits
我们提出了一种方法来有效地产生团簇状态的电荷量子比特，半导体和超导，以及通量量子比特。我们表明，高度纠缠的集群状态可以实现一个'一触'纠缠操作通过调整栅极偏置电压的电荷量子比特。我们还研究了这些团簇态对非均匀量子比特的鲁棒性，这在固态系统中是不可避免的。我们发现基于团簇态的量子计算是一种很有前途的固态量子比特计算方法。
2006-08-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Flux-induced Majorana modes in full-shell nanowires
我们展示了一种新的方法，使用磁通量施加到一个完整的超导壳周围的半导体纳米线核心，统一的方法，基于邻近的纳米线和涡旋拓扑超导体的创建马约拉纳零模式。在破坏性的Little-Parks制度中，超导性的再入区域与壳中整数个相绕组相关联。在零磁通附近有一个硬感应隙，对应于零相绕组;在Φ 0 = h/2 e附近有一个带隙区，对应于2π相绕组。库仑峰间距在全壳岛周围的一个应用的通量呈指数下降偏离1 e周期与设备长度，与图片的马约拉纳模式位于线的两端。
2018-09-14 cond-mat.mes-hall
Proximity effect in a two-dimensional electron gas coupled to a thin superconducting layer
最近有几个实验研究诱导超导性的半导体二维电子气体，强耦合到薄超导层，以及探测可能的拓扑相支持马约拉纳束缚态在这样的设置。我们表明，在这种几何形状的超导体在半导体中诱导了大的能带位移，从而使实现拓扑相位具有挑战性。此外，我们表明，虽然增加超导层的厚度降低了带移的幅度，但它也导致了半导体材料参数的更显著的重正化，并且不会减少调谐到拓扑相的挑战。
2018-04-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Confined Electron and Hole States in Semiconducting Carbon Nanotube sub-10 nm Artificial Quantum Dots
我们表明，半导体单壁碳纳米管的价带和导带的量子限制可以通过人工缺陷来设计。这种能力具有设计未来基于纳米管的量子器件的潜力，例如在电信波长发射的电驱动室温单光子源。使用Ar $^{+}$和N $^{+}$离子诱导的缺陷，intranotube量子点与子10 nm的横向尺寸创建，产生量子化的电子束缚态的水平间距的顺序为100 meV和更大。使用低温扫描隧道光谱，我们解决了量子化态的能量和实空间特性，并与理论模型计算进行比较。通过求解一维分段恒势模型下的薛定谔方程，很好地再现了Au（111）衬底中不均匀缺陷散射强度以及表面变化对量子态结构的影响。此外，使用从头计算，我们表明，缺陷结构，如空位，双空位和化学吸附氮原子构成强散射中心，能够形成量子点与实验观察到的离散束缚态的清晰签名。从头算模拟还允许研究散射强度分布作为不同缺陷组合的能量的函数，支持在室温下用于实际应用的高度稳定的双空位的潜力。
2018-03-04 cond-mat.mes-hall
Detecting non-Abelian statistics of Majorana fermions in quantum nanowire networks
我们提出了一个半导体量子纳米线结构的方案，以证明马约拉纳费米子的非阿贝尔统计的编织群。马约拉纳费米子位于半导体导线的端点，而半导体导线则沉积在\emph{s}波超导体上。马约拉纳费米子的非阿贝尔性质表现在辫子群元素构造的两个运算的不同应用阶的输出是不同的。特别是，这种差异可以明确地印在超导通量量子比特的量子态上。
2011-09-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Fluxoid-induced pairing suppression and near-zero modes in quantum dots coupled to full-shell nanowires
我们分析了量子点与半导体纳米线耦合的亚能隙激发和相图。我们考虑如何一个小公园（LP）配对磁通量（在S相绕壳绕组）影响的点上的邻近效应。我们发现，在轴对称的QD-S耦合，壳fluxoids导致诱导配对消失，而不是产生一个水平重整化，推动subgap水平更接近零能量，并随着耦合强度的增加，fermionic宇称交叉。这种磁通诱导的稳定机制类似于对称S-QD-S约瑟夫森结在相位$π$，并可以自然地导致模式的近零模式弱色散的参数，但在所有的LP频谱的零瓣。
2022-01-25 cond-mat.mes-hall
Inter-valley scattering induced by Coulomb interaction and disorder in carbon-nanotube quantum dots
我们发展了半导体碳纳米管量子点的谷间库仑散射理论，考虑了曲率和手征的影响。从单粒子态的有效质量描述出发，充分考虑库仑相互作用、自旋轨道耦合和短程无序，研究了双电子系统。我们发现，与谷间散射相关的能级分裂几乎与手征角无关，虽然小于由于自旋轨道相互作用，大到足以测量。
2013-08-16 cond-mat.mes-hall
Mechanically induced current and quantum evaporation from Luttinger liquids
我们调查运输通过隧道结之间的不相关的金属铅和Luttinger液体时，后者受到随时间变化的扰动。隧道电流以及电子的能量分布函数被发现是强烈的扰动，由于在密度振荡中产生谐波的影响。使用半导体引线而不是金属引线导致电子被注入引线，即使没有施加电压。讨论了碳纳米管的一些应用。
2002-05-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Nontopological zero-bias peaks in full-shell nanowires induced by flux tunable Andreev states
一个半导体纳米线完全包裹在超导壳已被提出作为一个平台，获得马约拉纳模式在小磁场。在这项研究中，我们表明，在这种结构中的子隙状态的外观实际上是由隧道光谱测量的结区，而不是全壳纳米线本身。短的隧穿区从不显示亚能隙态，而较长的结总是显示亚能隙态。这可以理解为在结中形成的量子点，并在Yu-Shiba-Rusinov制度中托管Andreev能级。通过塞曼效应和利特尔-帕克斯效应，安德烈耶夫能级对复杂的磁场依赖性可能会导致鲁棒的零偏置峰，这些特征很容易被误解为源自马约拉纳零模，但与拓扑超导电性无关。
2021-08-10 cond-mat.mes-hall
Induced current in the presence of magnetic flux tube of small radius
本文考虑小半径磁通量管中对应于（2+1）维无质量狄拉克方程的感应电流密度。这个问题对石墨烯来说很重要。当电子不能穿过非零磁场区域时，该电流是磁通量的奇周期函数。如果磁管内没有电子穿透的禁区，则感应电流不是磁通量的周期函数。但在极限$R\to 0$（$R$为磁通量管半径）下，该函数具有普适形式，在固定的磁通量值下，该函数与磁管内的磁场分布无关。
2010-08-23 cond-mat.mes-hall
Magnetic flux induced spin polarization in semiconductor multichannel rings with Rashba spin orbit coupling
我们表明，一个有限的磁通量线程的多通道半导体环诱导自旋积累在样品的边界时，Rashba自旋轨道相互作用被考虑在内，即使在没有外部电场。
2005-05-16 cond-mat.mes-hall
Super-resolution Control of Individual Two-dimensional Quantum Emitters
University of Geneva（日内瓦大学）；National Institute for Materials Science（国立材料研究所）
该研究结合低温光谱学与扫描探针显微镜，利用AFM实现WSe₂/MoSe₂双层中量子发射器的超分辨定位与单个电荷态控制，为研究FCI中的分数化和任意子动力学提供了多点电荷传感平台。
2026-09-22 cond-mat.mes-hall
Flux-induced topological superconductivity in full-shell nanowires
我们提出了一种新的路线，实现拓扑超导性使用磁通量施加到一个完整的超导壳周围的半导体纳米线核心。在破坏性的Little-Parks制度中，超导性的再入区域与壳中整数个相绕组相关联。在零外加磁通附近有一个硬感应能隙，对应于零相绕组;在一个外加磁通量子附近有一个能隙区，对应于2π相绕组，Φ 0 = h/2 e。理论分析表明，在半导体中存在径向自旋-轨道耦合时，超导相的缠绕可以引起向支持Majorana零模的拓扑相的转变.逼真的建模显示了一个拓扑相持续在很宽的参数范围内，并再现实验隧道电导数据。进一步测量的库仑阻塞峰间距周围的一个通量量子在全壳纳米线岛显示指数下降偏离1 e周期与设备长度，与马约拉纳模式在纳米线的两端。
2020-03-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Flux-induced Nernst effect in a superconducting loop
当超导环中的磁通量不是磁通量的一半的整数倍时，在垂直于温度梯度的方向上会产生电压。这种影响完全是由于热波动造成的。我们研究了温度梯度，磁通量，位置，平均温度，BCS相干长度，热相干长度，和Kramer-Watts-Tobin参数上的电压的依赖关系。最大的电压获得的通量接近$0.3Φ_0$，平均温度略低于临界温度，热相干长度的顺序的周长的环和BCS相干长度是不可忽略的相比，热相干长度。作为磁通诱导效应和场诱导效应的粗略比较，我们还考虑了一个二维样品。
2014-08-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Measurement of the heat flux normalised spin Seebeck coefficient of thin films as a function of temperature
自旋塞贝克效应（SSE）在热电和磁社区中产生了潜在的高效率能量收集应用的兴趣，并且自旋电子社区作为纯自旋电流的来源。为了理解潜在的机制，需要在一定的温度范围内表征潜在的材料，然而，对于薄膜，所施加的温度梯度（在样品上）的默认测量已被证明是由热阻的存在妥协。在这里，我们展示了一种方法来执行低温SSE测量，而不是监测温度梯度，通过样品的热通量测量使用两个校准的热通量传感器。这具有测量通过样品的热损失以及提供可靠的方法来归一化薄膜样品的SSE响应的优点。我们证明了这种方法与$\text{SiO}_{2}/\text{Fe}_{3}O_{4}/\text{Pt}$的样品，其中发生在Verwey过渡，$T_{\text{V}}$，$\text{Fe}_{3}\text{O}_{4}$和量化的热磁响应以上和以下$T_{\text{V}}$的超导绝缘过渡。
2020-03-17 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
A flux-controlled two-site Kitaev chain
本研究利用磁通可调约瑟夫森结中的扩展安德烈夫束缚态控制远距离量子点耦合，通过静电与相位控制扩大马约拉纳束缚态参数空间，并探测两位点Kitaev链中波函数分布。
2025-01-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
