Suppressed decay of a laterally confined persistent spin helix
我们实验研究了2至80 μ m宽的蚀刻GaAs线结构中持续自旋螺旋的动力学。利用高空间分辨率的磁光克尔旋转，我们确定了自旋螺旋的寿命。在将自旋极化局部注入到线中之后的几纳秒，与二维情况相比，极化被强烈增强。这主要归因于向一维扩散的过渡，强烈抑制了自旋极化的扩散稀释。螺旋模的本征寿命仅微弱增加，这表明沟道限制只能部分抑制立方Dresselhaus自旋轨道相互作用。
2014-10-06 cond-mat.mes-hall
Direction Dependence of Spin Relaxation in Confined 2D Systems
研究了在Rashba和Dresselhaus（线性和立方）自旋轨道耦合下，自旋弛豫与量子线方向的关系。在扩散区考虑了线的降维，发现（001）和（110）系统的自旋弛豫和退相速率最低，并将自旋弛豫降维的分析推广到非扩散线，表明与扩散线中从弱定域到弱反定域的维度交叉理论相反，由于立方Dresselhaus自旋轨道耦合引起的弛豫被减小，并且线性部分随着横向沟道的数量而移动。
2010-11-03 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall
Quantum confinement, energy spectra and backscattering of Dirac fermions in quantum wire in magnetic field
本文研究了圆柱形量子线中大质量狄拉克费米子的能谱和后向散射问题。狄拉克费米子由3D狄拉克方程描述，并在导线的表面处补充有时间反演不变的边界条件。即使在零磁场中，光谱量子限制态和表面态也基本上依赖于边界参数a0。在a0 > 0（a0 < 0）的线表面，表面态在体带隙内（外）形成一维块状子带。纵向磁场改变能谱。在粗导线和弱磁场的限制下，当半整数个磁通量量子通过导线截面时，一维无质量表面子带出现。我们揭示的条件时，由非磁性杂质的表面狄拉克费米子的背散射被抑制。此外，我们还计算了无质量表面狄拉克费米子在磁场中碰撞和弹道机制下的电导。
2013-09-10 cond-mat.mes-hall
Fast Hole Tunneling Times in Germanium Hut Wires Probed by Single-Shot Reflectometry
量子点中的重空穴是实现长相干时间自旋量子比特的理想材料。在这里，我们专注于这样的重空穴状态限制在锗小屋线。通过调节后者的生长密度，我们可以实现两个相邻的线之间的T型结构。这样的结构允许实现电荷传感器，其静电和隧道耦合到量子点，具有高达0.3e的电荷转移信号。通过将T型结构集成到射频反射仪设置中，执行允许提取空穴隧穿时间的单次测量。所提取的隧道时间小于10 $μ$ s归因于Ge重空穴态的小有效质量，并为投影自旋读出测量铺平了道路。
2017-08-21 cond-mat.mes-hall
Heavy hole states in Germanium hut wires
在过去的几年里，空穴自旋由于其快速电控量子比特的潜力而获得了相当大的兴趣。在这里，我们研究了限制在锗hut线，迄今未开发的纳米结构类型的孔。低温磁输运测量揭示了高达18的面内和面外g因子之间的大的各向异性。数值模拟结果表明，这种大的各向异性源于具有重空穴特征的受限波函数。一个轻空穴混合物小于1%的估计为最低能量的状态，导致一个令人惊讶的大减少的面外g因子。然而，这种微小的轻空穴的贡献不影响自旋寿命，预计将非常长，即使在非同位素纯化的样品。
2016-07-11 cond-mat.mes-hall
Size Dependent Sensitivity of Raman Line-Shape Parameters in Silicon Quantum Wire
将实验观测到的拉曼散射数据与用声子限制模型理论产生的拉曼谱线形状进行了比较，以了解不同拉曼光谱参数对量子限制效应的敏感性。半高宽（FWHM），拉曼峰位置和不对称比的尺寸依赖性的变化进行了分析，以建立其相应的物理对应物（声子寿命和色散）在受限系统的灵敏度。在三种不同的约束制度，即，弱，适度和强烈的比较已经完成。在用实验观察验证了理论分析后，为这种变化分配了适当的推理。通过使用金属诱导蚀刻制备6 nm尺寸的Si NS来创建适度受限的系统。观察到一个不对称的展宽和红移的拉曼线型，这表明在适度受限的系统中所有的参数都受到影响。已知拉曼光谱参数的灵敏度已被证明可用作理解材料中外部扰动作用的工具。
2019-10-28 cond-mat.mes-hall
Dynamical screening of the Coulomb interaction for two confined electrons in a magnetic field
我们表明，在垂直和横向动力学的时间尺度的差异允许一个分析的问题，相互作用的电子限制在一个轴对称的三维潜力与横向振荡器限制通过有效的二维哈密顿屏蔽库仑相互作用。使用绝热近似的基础上的作用角变量，我们提出的解决方案的库仑相互作用（屏蔽）的垂直限制电位模拟抛物线，正方形和三角形井的有效电荷。对于抛物势，有效电荷的解是以封闭的解析形式给出的，而对于其它情况，类似的解可以很容易地用数值方法计算。
2008-09-24 cond-mat.mes-hall
Dirac Wire
光子自旋和轨道角动量（OAM）在光纤（一维波导）的相互作用最近上升到量子纳米光子学的前沿。在这里，我们介绍了费米子对偶的光纤，狄拉克线，它具有独特的电子自旋和OAM特性所产生的狄拉克方程的限制解决方案。这里分析的狄拉克线代表Jackiw-Rebbi畴壁和最小拓扑绝缘体的圆柱形推广，这在自旋电子学中具有重要意义。我们显示了独特的纵向自旋所产生的电子局限于传播在一个线，这是从根本上禁止在平面几何形状的效果。我们的工作揭示了受限几何中电子自旋的普遍空间动力学以及电子自旋和光子自旋之间的对偶性。
2019-07-28 cond-mat.mes-hall physics.app-ph quant-ph
Wigner Crystallization in inhomogeneous one dimensional wires
我们探讨了一维幂律势约束下的电子理论。计算了高密度电子气、低密度维格纳晶体和中间态的密度分布。我们提取的动量空间波函数的电子在费米面，这可以在实验中测量平行线之间的隧道。发病的本地化导致显着扩大的动量空间波函数与显着锐化（在能量）的隧穿光谱。
2005-04-22 cond-mat.mes-hall
$4π$-periodic supercurrent tuned by an axial magnetic flux in topological insulator nanowires
拓扑绝缘体（TI）纳米线与传统超导体相邻被提出作为实现拓扑超导性和马约拉纳零模（MZM）的可调谐平台。使用轴向磁通量$Φ$来完成调谐，其允许将系统从$Φ=0$处的平凡变换到当半个磁通量量子$Φ_0/2$穿过导线的横截面时的拓扑非平凡。在这里，我们探讨了预期的拓扑转变在TI线为基础的约瑟夫森结作为磁通量的函数，通过探测的$4π$周期分数的超导，这被认为是一个指标的拓扑超导性。我们的数据表明，这种$4π$ -周期性的超电流是在较低的磁场主要是平凡的起源，但在磁场以上的$\simΦ_{0}/4$拓扑$4π$ -周期性的超电流接管。
2021-10-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Dirac fermions on wires confined to the graphene Moebius strip
本文研究石墨烯莫比乌斯带上受限电子的狄拉克方程精确解，揭示弯曲几何势导致的几何相位、宇称破缺引起的电子态内外侧集中以及由非平凡拓扑造成的能级半整数倍规律。
2023-09-22 cond-mat.mes-hall hep-th quant-ph
Localized NMR Mediated by Electrical-Field-Induced Domain Wall Oscillation in Quantum-Hall-Ferromagnet Nanowire
我们提出了分数量子霍尔畴壁限制在一个门定义的线结构。我们的实验利用射频电场驱动的畴壁的空间振荡来引起核磁共振。由此产生的光谱进行了讨论，在两个大的四极场创建的导线和超精细领域与振荡域壁。这提供了这样的实验事实，即尽管存在潜在的变形，但畴壁在受限的几何形状附近仍然存在，由此允许在电装置中进行局部磁共振。
2016-03-10 cond-mat.mes-hall
Spin-Incoherent Transport in Quantum Wires
当量子线受到弱约束时，随着零磁场中载流子密度的降低，电导平台出现在e^2/h处，并伴随着2e^2/h平台的逐渐抑制。施加面内磁场B||并不改变这种量子化的值;然而，随着B的增加，e^2/h的平台变弱||高达9 T，然后加强进一步增加B||，这也恢复了2e^2/h的平台。我们的结果是一致的自旋非相干输运的一维线。
2008-07-22 cond-mat.mes-hall
Graphene Nanoribbons with Smooth Edges Behave as Quantum Wires
具有完美边缘的石墨烯纳米带被预测表现出有趣的电子和自旋电子学性质，特别是量子限制带隙和磁性边缘状态。然而，到目前为止，通过光刻法生产的石墨烯纳米带表现出粗糙的边缘和由缺陷主导的低温传输特性，主要是狄拉克点附近的传输间隙中的局域态之间的可变范围跳跃。在这里，我们报道了通过解链碳纳米管10制成的单层和双层纳米带量子点表现出定义明确的量子输运现象，包括库仑阻塞、近藤效应、高达~ 20 meV的清晰激发态和非弹性共隧穿。随着本征量子限制带隙和高电导率的签名，我们的数据表明，纳米带在低温下表现为干净的量子线，并且不受缺陷的支配。
2011-08-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnetotransport in a double quantum wire: Modeling using a scattering formalism built on the Lippmann-Schwinger equation
我们使用建立在Lippmann-Schwinger方程上的散射形式，模拟了在外部均匀垂直磁场中通过双量子线的电子输运。在散射区域中，在平行线之间打开窗口，允许线间和线内散射过程。由于磁场的宇称破缺，双线系统的子带能谱及其类空穴和类电子的传播模式导致比在单个抛物线限制的量子线中看到的更结构丰富的电导作为入射波能量的函数。系统的消逝模式的更复杂的结构也在电导上留下了痕迹。
2006-08-01 cond-mat.mes-hall
Interaction between light and highly confined hypersound in a silicon photonic nanowire
在过去的十年里，在光子学和声子学之间的边界上的研究激增。大多数的努力集中在高质量光学腔中的光与运动的耦合上，通常是为了观察机械振荡器的量子态。最近预测，在纳米硅光子线中，光-声相互作用的强度将急剧增加。在这里，我们第一次展示了近红外线和千兆赫声音在小芯硅线中的巨大重叠。导线由一个小支柱支撑，以阻挡外部声子泄漏的路径，将$\mathbf{10} \; \textbf{GHz}$声子捕获在$\mathbf{0.1 \; \boldsymbolμ}\textbf{m}^{\mathbf{2}}$下方的区域中。由于我们的几何形状可以盘绕起来形成环形腔，它为腔光学力学和布里渊散射之间的完全融合铺平了道路。这一结果预示着在密集集成的硅芯片上实现低占用空间的光泵激光器/半导体激光器和延迟线。
2014-07-18 cond-mat.mes-hall physics.optics
Systematic study of Ga$_{1-x}$In$_x$As self-assembled quantum wires with different interfacial strain relaxation
对Ga $_{1-x}$ In $_x$ As自组装短周期超晶格量子线的电学和光学性质进行了系统的理论研究。该理论是基于有效键轨道模型（EBOM）结合价力场（VFF）模型。价带各向异性，带混合，和由于在原子水平的局部应变分布的影响都考虑在内。几种结构模型与不同程度的合金混合横向调制被认为是。通过最小化晶格能的方法，利用价力场模型找到了QWR结构中原子的平衡位置。然后获得每个原子（In或Ga）位置处的应变张量，并将其包括在电子状态和光学性质的计算中。研究发现，不同的原子局域排列方式会导致不同的应变分布，从而改变材料的光学性质。特别是，我们发现，在模型结构与厚盖层的电子和空穴被限制在富Ga区和光学各向异性可以逆转由于横向合金混合的变化，而模型结构与薄盖层的电子和空穴被限制在富In区，和光学各向异性是不太敏感的横向合金混合。
2000-05-23 cond-mat.mes-hall
Negative differential magneto-resistance in ferromagnetic wires with domain walls
铁磁一维纳米线中的畴壁由于与传导电子的耦合而经历电流感应运动。当电流不足以驱动磁畴壁通过导线时，或者它被限制在垂直层，它仍然会经历振荡运动。反过来，畴壁的这种振荡运动可以与系统中的电子共振耦合，进一步影响输运性质。我们研究了这些畴壁模式和电流电子之间的耦合对系统的输运性质的影响，并表明，这样的系统表现出负微分磁阻由于共振耦合与低的畴壁运动模式。
2012-07-05 cond-mat.mes-hall
Nanowire terahertz quantum cascade lasers
提出了一种利用纳米线轴向异质结制作量子级联激光器的方法。利用非平衡格林函数理论研究了它们载流子的耗散量子动力学。它们的传输和增益特性计算不同的纳米线厚度，从经典线制度的量子线制度。我们的计算表明，由纳米线提供的横向量子限制允许的最高工作温度的增加和电流密度阈值的大幅降低相比，传统的太赫兹量子级联激光器。
2014-10-07 cond-mat.mes-hall
Energy spectra for quantum wires and 2DEGs in magnetic fields with Rashba and Dresselhaus spin-orbit interactions
我们引入了一个解析近似的方法来对角化具有Rashba和Dresselhaus自旋轨道相互作用的抛物约束的二维电子系统。我们的微扰展开的出发点是一个零阶哈密顿的电子被限制在量子线与有效的自旋轨道沿导线诱导磁场，通过适当地旋转通常的自旋轨道哈密顿获得。我们发现，自旋轨道相关的横向耦合项可以被改写成两个部分W和V，分别耦合交叉和非交叉相邻的横模。有趣的是，零阶哈密顿量和W可以精确求解，因为它映射到量子光学的Jaynes-Cummings模型上。我们处理的V耦合进行Schriffl-Wolff变换。这使得我们能够获得V的耦合强度k_Rl中的三阶有效哈密顿量，其可以通过附加的么正变换直接对角化。我们还将我们的方法应用于其他类型的有效抛物线约束，例如，垂直磁场中的二维电子。为了证明我们的近似本征解的有用性，我们得到了在Rashba和Dresselhaus耦合存在下的第n^Landau水平g_n因子的解析表达式。对于体积g因子的小值，我们发现自旋轨道效应完全抵消特定值的自旋轨道耦合。通过求解简单的超越方程，我们还得到了作为外部磁场的函数的Rashba耦合量子线的能带极小值。这些可以用来描述Shubnikov-de Haas振荡。这一过程使得通过适当的数据拟合更容易提取这些系统中自旋-轨道相互作用的强度。
2010-08-07 cond-mat.mes-hall
Turnstile pumping through an open quantum wire
我们使用一个非马尔可夫广义主方程（GME）来描述通过耦合到半无限准二维导线的有限长度的抛物约束量子线的含时电荷转移。量子线和引线处于垂直的外部磁场中。左引线和右引线的接触取决于时间，并且保持异相以模拟有限尺寸的量子旋转门。的旋转门的驱动周期，外部磁场，字符的接触，和化学势偏置上的旋转门的电荷转移的有效性的影响进行检查，无论是在存在和不存在的磁场。还讨论了耦合强度和磁场强度之间的相互作用。我们观察如何在磁场的存在下产生的边缘状态有助于泵浦电荷。
2010-04-23 cond-mat.mes-hall
Asymptotic solution of the Schrodinger equation for the elliptic wire in the magnetic field
在均匀纵向磁场作用下，得到了无限长椭圆柱势阱中粒子的不可分变量薛定谔方程的渐近解.用标准问题法计算了磁场长度大于边界椭圆焦点距离一半时的量子本征值。在半经典近似下，受限电子（空穴）态被分为边界态（BS）、环态（RS）、双曲焦散态（HCS）和谐振子态（HOS）。对于大的角动量量子数和小的径向量子数，BS和RS被分组为回音壁模式。它们与沿导线截面边界移动的粒子相关联。椭圆焦散线从线芯开始限制运动。跳球模由HCS和HOS两种模式组成，对应于粒子在角动量量子数远小于径向量子数时沿丝径运动的状态。在这种情况下，运动受到双曲焦散线和两个边界椭圆弧的限制。分析了Bi线中空穴激发态的能谱和空间几率分布。
2008-03-06 cond-mat.mes-hall math-ph math.MP
Chiral sound waves in strained Weyl semimetals
我们表明，一个Weyl半金属的应变线支持一种新型的无间隙激发，手征声波（CSW）。它是一种纵向电荷密度波，类似于在夸克-胶子等离子体中预测的手征磁波，但由弹性轴向伪磁场驱动。它涉及到轴-轴-轴对手征反常的贡献，手征反常将手征电荷密度耦合到弹性轴向规范场。手征声音是单向的：它沿着弹性磁场传播，而不是相反的方向。CSW可以传播很长的距离，因为它不直接耦合到快速耗散的电磁等离子体激元，而它的阻尼由慢的手性翻转速率控制。我们提出了一个实验装置，直接检测手征声音，这是由晶格的机械振动在GHz的频率范围内激发。我们的研究结果有助于一个新的趋势，手征声学，应变外尔半金属。
2020-01-19 cond-mat.mes-hall hep-th
Supercurrent interference in HgTe Josephson junctions
由拓扑绝缘体（TI）制成的导线是一种很有前途的寻找Majorana束缚态的平台。这些状态可以通过分析以TI线为弱连接的约瑟夫森结中的分数交流约瑟夫森效应来探测。轴向磁场可用于将系统从平凡调谐到拓扑非平凡。本文研究了这种线约瑟夫森结中超导电流的振荡随轴向磁场强度和不同接触电阻的变化。虽然电流平均平行于磁场流动，但我们观察到$h/2e$，$h/4e$ -甚至$h/8e$ -接触电阻率较低的样品中的超导电流的周期性振荡。相应的紧束缚输运模拟使用Bogoliubov-de Gennes模型哈密顿量产生的超导通过约瑟夫森结，特别是显示奇特的$h/4e$ -在实验中观察到的周期性振荡。进一步的半经典分析的基础上Andreev反射的轨迹连接两个超导体，使我们能够确定这些振荡的物理起源。它们可以与围绕TI纳米线缠绕的磁通封闭路径相关，从而突出了与常见平面结相比的结几何形状的三维特征。
2022-11-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Weyl-Majorana solenoid
具有轴向磁化的外尔半金属线具有沿着其周边缠绕的金属表面状态（费米弧），连接具有相反拓扑电荷（贝里曲率）的体外尔锥。我们调查发生了什么事，这个“外尔螺线管”，如果导线覆盖着超导体，通过确定沿导线传播的表面模式的色散关系。与超导体的耦合将费米弧分解成一对马约拉纳模，它们被能隙分开。当耦合强度沿导线变化时，存在捕获马约拉纳费米子的间隙反转。
2016-12-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Electron spin rotations induced by oscillating Rashba interaction in a quantum wire
介绍了一种新的方法和纳米器件，它允许旋转被限制在栅控静电InSb纳米线量子点中的单电子自旋。所提出的方法不需要施加任何（振荡或静态）外部磁场。我们的建议，而不是采用空间和时间调制的限制电位诱导的电子门，这反过来又导致振荡Rashba型自旋轨道耦合。在这样的可变Rashba场中来回移动电子允许在不使用外部磁场的情况下分别实现围绕两个不同轴的自旋旋转。结果支持现实的三维时间相关的泊松-薛定谔计算系统和材料参数对应的实验访问的结构。
2015-12-10 cond-mat.mes-hall quant-ph
Theory of magnetotransport in shaped topological insulator nanowires
我们表明，形状的拓扑绝缘体（TI）纳米线，即，使其横截面半径沿导线长度变化，可以被调谐到一些不同的运输制度时，沉浸在一个均匀的同轴磁场。这与广泛研究的具有恒定横截面的管状纳米线形成对比，并且是由于狄拉克表面载流子的磁约束。在平坦的2D系统中，这样的限制需要非均匀磁场，而对于标准尺寸的成形纳米线，$B\sim\,1$ T量级的均匀场就足够了。我们把最近的工作[Kozlovsky等人，物理修订版信函124，126804（2020）]中，并将其扩展到更广泛的背景中，以处理具有任意径向轮廓的轴对称线几何形状。哑铃形TI纳米线被用作通过收缩传输的范例，并且被示出为可调谐成五种不同的传输机制：（i）电导阶跃，（ii）共振传输，（iii）电流抑制，（iv）库仑阻塞，以及（v）通过三重量子点传输。通过调制同轴磁场的强度来实现状态之间的切换，并且不需要导线横截面的严格轴对称。因此，它应该是可观察到的TI纳米线制造可用的实验技术。
2020-10-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Coupled Wire Models of Interacting Dirac Nodal Superconductors
拓扑节点超导体具有以点或线节点费米面为特征的无带隙低能激发。在这项工作中，使用耦合线建设，我们研究拓扑节点超导体，保护狄拉克节点。在这种结构中，低能电子的自由度被限制在一个三维的导线阵列中，这些导线阵列作为微观超导系统的配对涡旋出现。涡旋阵列具有反铁磁时间反演和镜像滑移对称性，可以保护无质量的狄拉克费米子在单体非相互作用极限下。在这个模型中，我们证明了精确可解的多体相互作用，保持基本的对称性，并引入有限的激发能间隙。这些间隙的相互作用支持细分和一般导致非平凡的拓扑秩序。我们还构造了一个特殊的情况下，$N=16$狄拉克费米子相应的间隙相互作用导致一个平凡的$E_8$拓扑秩序，这是密切相关的大引力异常的取消。
2018-06-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
