Exciton absorption spectra in narrow armchair graphene nanoribbons in electric fields
我们提出了一个分析调查激子在窄扶手椅型石墨烯纳米管（AGNR）中的光学吸收的存在下的纵向外部电场方向平行于带轴。采用二维无质量电子和空穴在带约束、库仑相互作用和电场作用下的狄拉克方程。假设带约束比内部激子电场强得多，内部激子电场又大大超过外部电场。这证明绝热近似意味着慢的纵向和快速的横向电子-空穴相对运动受激子吸引力，并伴随着外部电场和带约束效应，分别。在单子带近似下，得到了激子电吸收系数的显式表达式。的激子峰的位置，宽度和强度上的带宽度和电场强度的显着的依赖关系被跟踪。电子-空穴激子吸引力显著地改变了由尺寸量子化能级确定的边缘以下和以上的频率区域中的Franz-Keldysh电吸收。在相互作用的基态和第一激发子带的双子带近似下，分别研究了由电场和子带间耦合引起的激子电电离和自电离的综合效应。对通常采用的AGNR的预期实验值的估计表明，对于弱电场，激子准离散态保持足够稳定以在光学实验中观察到，而相对较强的场释放捕获的载流子以进一步恢复它们对传输的贡献。
2018-12-16 cond-mat.mes-hall
Andreev reflection in two-dimensional topological insulators with either conserved or broken time-reversal symmetry
本文研究了二维超导异质结中的Andreev反射，该异质结由超导体与具有或破坏时间反演对称性的拓扑绝缘体带接触而形成。这两类拓扑绝缘体都表现出完美的Andreev反射，这对无序是鲁棒的。这被分配给拓扑保护的边缘状态。在时间反演对称的情况下，我们表明，掺杂的磁性杂质抑制一个Andreev通道的带状边缘之一，而没有这样的抑制被认为是在对称性破缺的情况。基于这一观察，我们建议一个桌面传输实验能够区分这两种类型的拓扑绝缘体，它不涉及直接测量的材料能带结构。
2012-07-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Crystallogprahically selective nanopatterning of graphene on SiO2
石墨烯具有许多有利的性质，但其缺乏电子带隙使得这种二维材料对于许多纳米电子应用（例如场效应晶体管）来说是不切实际的。通过将石墨烯图案化成具有几纳米宽度的带，打开限制诱导的间隙，可以避免这个问题。这种带状物的电子性质取决于它们的尺寸和带状物边缘的晶体学取向。因此，高度寻求能够区分石墨烯的锯齿形和扶手椅型边缘终端的蚀刻工艺。在这方面的贡献，我们表明，这种各向异性，干法蚀刻反应是可能的，我们用它来获得锯齿形边缘的石墨烯带。我们证明，碳去除反应的起始位置可以精确地定制。
2009-12-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Mechanical Manipulation of Graphene Auto-Kirigami with an AFM tip
提出一种基于AFM的压痕与硬敲击方法，实现石墨烯自折纸带的成核、操控和动态成像，适用于常规AFM，有望用于NEMS器件。
2026-06-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quantum confinement and edge effects on electronic properties of zigzag green phosphorene nanoribbons
采用第一性原理密度泛函理论研究了锯齿型绿色磷烯纳米带（ZGPNR）的量子限制效应和边缘效应对带宽为0.5~3.7 nm的电子性质的影响. ZGPNR从松弛的二维（2D）绿色磷烯单分子层与不同的切割策略，并选择最积极有利的带状配置的尺寸和边缘效应的进一步探索。结果发现，ZGPNR的电子性质与带宽和边缘化学物种密切相关。它们显示出半导体或金属特征，这取决于边缘官能化物种。ZGPNR表现出半导体行为，边缘物种为H、OH、F或Cl（\uppercase \expandafter{\romannumeral1}族），而表现出金属特性，具有原始或O、S边缘（\uppercase \expandafter{\romannumeral2}族）。具有基团\uppercase \expandafter{\romannumeral1}边缘的ZGPNR的导带最低（CBM）和价带最高（VBM）主要位于内部P原子，边缘P和官能化原子的贡献很小。而对于\uppercase \expandafter{\romannumeral2}群边缘，穿过费米能级的电子能带主要由边缘原子贡献。还发现，ZGPNR的带隙和功函数可通过改变带宽度和边缘官能化物种来调节。
2019-11-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Energy Band Gap Engineering of Graphene Nanoribbons
我们研究了光刻图案化的石墨烯带结构中的电子输运，其中载流子的横向限制在电荷中性点附近产生能隙。单个石墨烯层与金属电极接触，并图案化为不同宽度和不同晶体取向的带。随温度变化的电导测量显示更大的能隙开放较窄的带。这些能隙的大小进行了研究，通过测量在低温下的非线性响应制度的电导。我们发现，能隙与带宽度成反比，从而证明了通过光刻工艺设计石墨烯纳米结构的带隙的能力。
2007-02-22 cond-mat.mes-hall
Theoretical study of scattering in graphene ribbons in the presence of structural and atomistic edge roughness
我们研究了电荷掺杂的石墨烯带和边缘不完善的纳米带的扩散电子输运性质。我们考虑不同的制度的边缘散射，从宽的石墨烯带（部分）扩散边缘散射带大的宽度变化和纳米带原子边缘粗糙度。对于后者，我们介绍了一种基于赝势的方法，允许原子的治疗的能带结构和散射势，在自洽的解决方案的玻尔兹曼输运方程内的弛豫时间近似，并考虑到边缘粗糙度的属性和统计。所得的电阻率强烈地依赖于带的取向，Z字形（扶手椅）带显示最小（最大）的电阻率和中间带取向表现出中间电阻率值。结果还显示出清晰的电阻率峰值，对应于由于约束诱导的子带量子化的态密度的峰值，除了扶手椅边缘带，其表现出非常强的宽度依赖性，因为它们的claromatic行为。此外，我们确定了一个强大的相互作用之间的相对位置的两个山谷的石墨烯沿运输方向，原子的边缘粗糙度的相关配置文件，和手性谷模式，导致一个特殊的强烈抑制电阻率制度，最明显的锯齿形取向。
2019-02-07 cond-mat.mes-hall
Protected pseudohelical edge states in proximity graphene ribbons and flakes
我们研究的拓扑性质的模型，描述石墨烯在现实的基板上诱导邻近自旋轨道耦合在石墨烯。一个$\mathbb{Z}_2$相图计算的参数空间（通常不同）的内在的自旋轨道耦合的两个石墨烯亚晶格，在Rashba耦合的存在下。最吸引人的情况是，交错的内在自旋轨道耦合，尽管是拓扑平凡的，$\mathbb{Z}_2 = 0$，没有表现出边缘状态的保护，防止时间反转散射的锯齿形带一样宽的微米。我们称这些状态为伪螺旋，因为它们的螺旋度锁定在子晶格上。赝螺旋模的自旋特征和鲁棒性在有限薄片上表现得最好，这表明边缘态具有零$g$因子，在薄片的横截面中携带有限的自旋电流，并且在扶手椅边缘处表现出自旋翻转无反射隧穿。
2017-07-07 cond-mat.mes-hall
Symmetries and the conductance of graphene nanoribbons with long-range disorder
我们研究了长程无序石墨烯纳米带的电导。由于不存在来自无序势的谷间散射，即使没有磁场，时间反演对称性（TRS）也可以有效地被打破，这取决于带边缘的类型。即使扶手椅边缘一般混合谷，我们表明，金属扶手椅纳米带具有隐藏的伪谷结构和有效地打破TRS。相比之下，半导体扶手椅纳米带不可避免地混合山谷和恢复TRS。结果表明，在强无序状态下，金属扶手椅型带呈现出完全导电的沟道，而半导体扶手椅型带呈现出普通的局域化。在没有谷混合的情况下，TRS也在锯齿形纳米带中有效地断裂。然而，我们发现，谷间散射在锯齿形带显着增强和TRS恢复，即使是平滑的障碍，如果费米能量小于潜在的振幅。无序纳米带的对称性也反映在它们的电导在扩散制度。特别是，我们发现抑制弱本地化和增强的电导波动的金属扶手椅和锯齿带没有谷混合。相反，半导体扶手椅和锯齿带谷混合表现出弱的本地化行为。
2011-11-25 cond-mat.mes-hall
Inter-ribbon tunneling in graphene: an atomistic Bardeen approach
两个交叉的石墨烯纳米带的弱耦合系统由于两个带的波函数的重叠而表现出直接隧穿。我们应用Barnut转移哈密顿形式主义，使用原子能带结构计算占隧道过程中的原子结构的效果。纳米带的强量子尺寸限制被电子结构的一维特性所反映，导致与层间隧穿的情况显著不同的性质，其中隧穿发生在大块二维石墨烯片之间。带间隧穿结构的电流-电压特性表现出共振，以及电流的逐步增加。这两个功能是由高能对齐的一维峰的状态密度的带。如果耦合能带的曲率的符号相等，则发生共振隧穿，而如果符号相反，则发生电流的阶梯状增加。改变掺杂调制效应的起始电压以及它们的幅度。通过静电门控掺杂使得这些结构有希望应用于陡斜率开关器件。使用原子的Barnesian转移哈密顿方法，可以研究整个范围的二维材料，如过渡金属二硫属化物的带间隧穿。在石墨烯带中观察到的共振效应和电流阶跃式增加的效应，在由这些替代二维材料制成的带中也是预期的，因为这些效应是状态密度的一维特征的表现。
2016-03-10 cond-mat.mes-hall
Unravelling the electrical properties of epitaxial Graphene nanoribbons
实验研究了单层石墨烯带的电阻率随带宽从16 nm到320 nm的变化。实验结果是，电阻率遵循一个更显着的趋势比类似尺寸的金属纳米线，由于表面散射的边缘，带隙相关的影响和费米能级的偏移，由于边缘效应的组合。我们表明，电荷中性点开关极性低于约50 nm的带状宽度，并且在这一点上，电阻的热系数是最大值。因此，可以通过改变带宽度来控制主要掺杂类型。我们还表明，氧化铝钝化层上的平均自由程的载流子在石墨烯，这可以直接通过测量的宽度依赖的电阻率探测有显着的效果。我们提出了一个模型，考虑到边缘和约束效应的传导。
2019-05-23 cond-mat.mes-hall
"Graphene-Like" Exfoliation of Atomically-Thin Bismuth Telluride Films
本文报道了碲化铋大面积结晶薄膜和薄带的类石墨烯剥离现象。它表明，碲化铋，热电工业中最重要的材料，可以机械分离成其构建块-[Te-Bi-Te-Bi-Te]-原子五倍的厚度约为1 nm，甚至更进一步-亚单元具有更小的厚度。原子级薄的晶体可以被构造成悬浮的晶体带，提供二维的量子限制。碲化铋的准二维（2-D）晶体显示出高的导电性。碲化铋原子层工程的提出开辟了一条新的途径，大大提高热电优值。
2009-12-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Width-tuned magnetic order oscillation on zigzag edges of honeycomb nanoribbons
量子限制和干涉经常在纳米结构中产生奇异特性。最近的一个亮点是在约7 nm的临界带宽度处的带边缘的石墨烯纳米带中的磁性相变的实验指示[G. Z. Magda等人，Nature \textbf{514}，608（2014）]。在这里，我们从理论上表明，随着进一步增加的带的宽度，两个边缘的磁关联可以表现出一个有趣的反铁磁和铁磁之间的振荡行为，通过获得两个边缘之间的正相干性，以降低自由能。振荡效应在所施加的磁场中是容易调谐的。这些新的性质表明石墨烯纳米带中边缘磁性有序的新实验表现，并增强了在室温下工作的石墨烯类自旋电子纳米器件的希望。
2017-07-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Current density in the anomalous Hall effect regime under weak scattering
本研究探究弱散射下反常霍尔效应区的电流密度，揭示了带状系统中平衡电流的斑马纹通道分布及不同散射鲁棒性，阐明了电压施加方式对微分电流分布的影响，发现一定散射强度下四端器件霍尔电导与带宽无关，明确了电流密度在AHE输运中的关键作用。
2024-12-11 cond-mat.mes-hall
Energy Gaps in Graphene Nanoribbons
基于第一性原理方法，我们提出了石墨烯纳米带（GNRs）的带隙作为其宽度的函数的缩放规则。所考虑的GNR在两侧具有氢钝化的扶手椅或锯齿形边缘。这两个品种的丝带示出具有带隙。这不同于简单的紧束缚计算或基于它们的狄拉克方程的解的结果。我们的{ \it ab initio}计算表明，扶手椅形边缘GNRs的能隙起源于量子限制和边缘的关键效应。对于具有锯齿形边缘的GNRs，由于边缘磁化导致的六方晶格上的交错子晶格势而出现间隙。考虑边缘效应，进一步解析地得到了扶手椅形边缘带的富能隙结构。这些结果很好地再现了我们的{ \it ab initio}计算结果。
2006-11-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Epitaxial graphene on SiC: 2D sheets, selective growth and nanoribbons
综述了利用限制控制升华法在SiC上外延生长石墨烯的研究进展，重点介绍了在4 H-SiC碳表面上的多层和单层外延石墨烯以及在生长抑制或生长增强掩模下的定向和选择性生长结构。还介绍了模板化石墨烯纳米结构生长的最新进展，例如数十微米长的非常良好限制和隔离的20- 40 nm宽的石墨烯带。最后给出了带阵列与硅片大规模集成的方案。
2016-11-27 cond-mat.mes-hall
Tuning the Electronic Structure of Graphene by Controlling Spatial Confinement
Center for Advanced Systems Understanding (CASUS)（高级系统理解中心）；Helmholtz Zentrum Dresden-Rossendorf（德累斯顿-罗斯多夫亥姆霍兹中心）；Institute of Artificial Intelligence, Technische Universität Dresden（德累斯顿工业大学人工智能研究所）
通过调控石墨烯纳米带与石墨片的异质结构，研究其电子结构的变化，发现能隙可调，具有潜在的电子应用价值。
2026-01-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Robustness of spin-polarized edge states in a two-dimensional topological semimetal without inversion symmetry
三维拓扑无带隙相由于其独特的电子性质而引起了人们的广泛关注。一个典型的例子是Weyl半金属，它需要打破时间反演或反转对称。在二维中，降维需要施加额外的对称性，从而削弱相位。像它的三维对应物一样，这些二维Weyl半金属呈现与Weyl节点直接相关的边缘状态。直接与边缘状态的比较是不可避免的，这就提出了这些状态的鲁棒性及其差异的问题。在这里，我们基准的鲁棒性的边缘状态在二维Weyl半金属没有反转对称性与那些存在于锯齿形石墨烯带。我们的研究结果表明，尽管具有类似的电子能带结构，二维Weyl半金属的边缘状态比石墨烯带更强大的空位。我们将这种增强的鲁棒性归因于前一种情况下自旋自由度的关键作用
2022-02-03 cond-mat.mes-hall
Continuum Theory of Edge States of Topological Insulators: Variational Principle and Boundary Conditions
我们发展了一个连续介质理论来模拟一般的四带时间反演不变的电子系统的边界的低能激发。我们提出了一个变分能量泛函的波函数，使我们能够推导出自然的边界条件，有效的这样的系统。我们的配方是特别适合于开发一个连续理论的保护边缘/表面的拓扑绝缘体的激发在二维和三维。通过与Bernevig-Hughes-Zhang（BHZ）哈密顿量模拟的拓扑绝缘体带的紧束缚计算的详细比较，我们表明自然边界条件下的连续介质理论提供了一个合适的低能物理描述.作为一个自旋，我们发现，在一定的参数制度，在有限宽度的拓扑绝缘体带由于边缘状态从相对的边缘杂交产生的间隙，依赖于非单调的带宽，并可以几乎消失在某些“魔术宽度”。
2012-02-17 cond-mat.mes-hall
Spontaneous persistent currents and time-reversal symmetry breaking in thick-walled Weyl semimetal cylinders
Instituto de Ciencias Nucleares, Universidad Nacional Autónoma de México（墨西哥国立自治大学核科学研究所）
通过低能有效哈密顿量解析求解厚壁外尔半金属圆柱体的本征值问题，发现外尔节点的空间分离作为内禀手征规范场，在零外磁通下自发破缺时间反演对称性，产生持续电流和电导通道展开。
2026-05-26 cond-mat.mes-hall
Charge transport mechanism in networks of armchair graphene nanoribbons
在石墨烯纳米带（GNR）中，载流子的横向限制打开了带隙，这是实现新型石墨烯基电子器件的关键特征。GNRs的成功合成引发了实现基于单带的场效应晶体管（FET）的努力。尽管取得了很大进展，但可靠和可重复的单带FET制造仍然是一个挑战，阻碍了电荷传输的应用和理解。在这里，我们提出了基于纳米带网络的扶手椅GNR-FET的可重复制造，并使用9个原子宽，特别是具有前所未有的导电性的5个原子宽GNRs分析电荷传输机制。我们表明，形成可靠的欧姆接触和产量的功能FET接近统一的GNRs层压在电极上。在网络中的载流子运输的建模表明，这个过程是由核隧穿介导的带间跳跃，跳跃长度与GNRs的物理长度相当。此外，我们证明了核隧穿是一个一般的电荷传输特性的GNR网络，通过使用两个不同的GNR。通过网络克服低产率单带晶体管的挑战并确定相应的电荷传输机制，使基于GNR的电子器件处于一个新的视角。
2018-06-04 cond-mat.mes-hall
Spin-orbit coupling, edge states and quantum spin Hall criticality due to Dirac fermion confinement: The case study of graphene
我们提出了一个广义狄拉克费米子描述的电子状态的石墨烯终止的锯齿形边缘。这种描述承认需要保持锯齿形约束的时间反演不变性的自旋轨道耦合，否则，对于无自旋粒子，显示出（2+1）维量子电动力学典型的奇偶异常。在一定的临界强度下，自旋-轨道耦合引起量子-自旋-霍尔型的相变。它表现为一种新型的边缘状态，由一对具有相反自旋取向的Kramers反向传播模式组成。这种边缘状态能够在没有磁场的情况下响应于横向电场而积累整数自旋。它们在体中没有任何激发隙，因此我们的系统在早期研究的其他量子自旋霍尔系统中脱颖而出。我们表明，在过渡的局域态密度是不连续的，其能量依赖性反映了系统的相图。
2008-11-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Impurity electrons in narrow electric field-biased armchair graphene nanoribbons
我们提出了一个分析研究的准库仑杂质态的窄间隙扶手椅型石墨烯纳米管（GNR）在存在一个均匀的外部电场平行于带轴定向。带约束的影响被认为是远远大于杂质电场的影响，杂质电场又大大超过外部电场。在这些条件下，我们采用绝热近似，假设平行（“慢”）和垂直（“快”）的运动带轴是分开的绝热。在“快”运动引起的孤立尺寸量子化子带近似下，以显式形式计算了杂质电子的复能量。这些能量的实部和虚部分别决定了准离散态的结合能和宽度。随着电场和带宽的增加，能带宽度增加。后者形成了维度电离机制的背景。研究输运问题的基本工具-S矩阵可以由显式表示的连续谱波函数的相位简单地导出。在双子带近似下，我们计算了由电场和杂质态之间Fano共振耦合的联合作用所引起的杂质态的完整宽度。
2014-06-13 cond-mat.mes-hall
Room temperature magnetic order on zigzag edges of narrow graphene nanoribbons
在其他非磁性材料如碳中出现的磁序是一种新型s-p电子磁性的典型例子，预计这种电子磁性具有特殊的高温稳定性。已经证明，石墨烯的原子尺度结构缺陷可以容纳不成对的自旋。然而，目前还不清楚在什么条件下，长程磁序可以出现从这样的缺陷约束磁矩。在这里，我们提出，与随机缺陷分布相反，具有特定结晶取向的石墨烯边缘的原子尺度工程，包括仅来自二分石墨烯晶格的一个子晶格的边缘原子，可以产生鲁棒的磁序。我们采用基于扫描隧道显微镜的纳米带技术来定义具有纳米精度和良好定义的晶体学边缘取向的石墨烯纳米带。虽然扶手椅带显示量子限制带隙，但窄于7 nm的Z字形带显示约0.2 - 0.3eV的带隙，这可以被识别为沿其边缘的相互作用诱导的自旋有序的特征。此外，半导体到金属的过渡时，揭示了增加带的宽度，表示从反铁磁到铁磁配置的相对带边缘之间的磁耦合的切换。我们发现，即使在室温下，石墨烯边缘的受控锯齿形取向的磁性秩序也可以保持稳定，这为在环境条件下工作的石墨烯基自旋电子器件带来了希望。
2014-11-05 cond-mat.mes-hall
Regulating spin dynamics of graphene flakes
分析了调节所谓的磁性石墨烯的自旋动力学的方法。磁矩可以通过缺陷（例如吸附原子和空位）并入石墨烯薄片和石墨烯带中。局部自旋也可以在氢化的锯齿形边缘处附着到石墨烯。自旋翻转可以通过横向脉冲和将样本连接到共振电线圈来产生。共振器反馈场的作用强烈地加速了自旋反转。快速自旋反转的可能性对于自旋电子学和量子信息处理是重要的，从而允许自旋寄存器的有效功能。
2020-07-20 cond-mat.mes-hall
Electron transport properties of graphene nanoribbons with Gaussian deformation
石墨烯结构中的高斯变形表现出有趣的效果，其中在变形区域中观察到花形限制态[Carrillo-Baidu等人，Rev. B 90 041411（2014）]。为了利用这种变形用于各种应用，期望包括用于半金属结构的带隙开口的可调谐电子特征。此外，还需要考虑紊乱和外部激励的影响。在这项工作中，我们提出了一个系统的研究量子输运的石墨烯带高斯变形。探索不同程度的变形以找到电子传输的普遍行为。使用紧束缚模型结合非平衡格林函数形式主义，我们表明，高斯变形强烈影响电子传输显着降低，即使在高能量区，即使考虑小的变形带的电子性质。有趣的是，它揭示了在小变形的情况下，半金属扶手椅带的传输的第一平台仅受到微弱的影响。然而，显著的大高斯凸点可以引起该平台的强烈下降，并且形成传输带隙。发现零能量处的透射率随着高斯凸块尺寸的增大呈指数下降。此外，半导体带的间隙随着大的变形而增大。在大变形的扶手椅结构的运输间隙的开放或加宽的解释是沿跳跃分布的运输方向的三区行为的形成。另一方面，无论高斯凸块的大小如何，在锯齿形带中都没有观察到输运能隙。这种行为是由于在能量点E = 0.
2020-05-09 cond-mat.mes-hall
The Casimir effect for fermionic currents in conical rings with applications to graphene ribbons
我们调查的边界和拓扑结构上的真空期望值（VEVs）的电荷和电流密度的大规模的二维费米子场限制在一个锥形环螺纹的磁通量的综合影响。对于实现Clifford代数的两个不等价的不可约表示的域，考虑了环边上不同类型的边界条件。讨论了相关的束缚态和零能费米子模。明确提取的边缘贡献的VEVs的电荷和方位电流密度和他们的行为被认为是在各种渐近极限。在环的边缘上，方位电流密度等于电荷密度或具有相反的符号。我们发现，电荷和电流密度的绝对值随着平面角亏损的增加而增加。根据边界条件，VEV在有效磁通量与磁通量量子之比的半整数值处是连续的或不连续的。这种不连续性与零能模的存在有关。结合实现Clifford代数不可约表示的场的结果，研究了宇称对称和时间反演对称费米子模型中的电荷和电流密度.如果边界条件和准周期条件下的相位相同，则总电荷密度为零。应用程序给出了石墨锥与边缘（锥形带）。
2019-12-19 cond-mat.mes-hall hep-th quant-ph
Charging graphene nanoribbon quantum dots
我们描述了通过电子或空穴对半导体石墨烯纳米颗粒内静电诱导的量子点充电。所应用的模型是基于紧束缚的方法与电子-电子相互作用的平均场局域自旋密度近似。数值方法考虑了所有$p_z$电子的电荷和电荷中性点附近的状态对外部电势的屏蔽。讨论了均质带和嵌入带内的石墨烯薄片。作为外部限制电位（顶栅电位）和费米能量（背栅电位）的函数的传输带隙的形成描述在良好的定性与实验数据一致。对于固定数量的过量电子，我们发现添加到系统的过量电荷是，-取决于定义器件工作点的电压：- 在由于顶栅电势$(i)$而位于量子点内部的传输间隙中，- 在传输间隙中，由于背栅电势或$(iii)$在量子点区域和带连接上延伸，讨论了用冻结价带近似来描述量子点的过剩电子充电的适用性。
2015-08-27 cond-mat.mes-hall
Energy gaps of atomically precise armchair graphene nanoribbons
石墨烯纳米带（GNR）是一维（1D）结构，具有丰富的电子特性1 -17。因此，它们被预测为下一代纳米电子器件的构建模块。理论上，已经证明扶手椅GNR可以分为三个家族，即，Na = 3 p、Na = 3 p + 1和Na = 3 p + 2（这里Na是横跨带宽度的二聚体线的数量，p是整数），根据它们的电子结构，并且即使具有相同的p1，3-6，三个家族的能隙也是相当不同的。然而，这一基本预测的系统实验验证仍然缺乏，由于非常有限的扶手椅GNRs的宽度原子级控制调查7，9，10，13，17。本文利用扫描隧道显微镜（STM）研究了原子宽度为Na = 6 ~ Na = 26的扶手椅型GNR的电子结构。我们的结果明确表明，所有研究的扶手椅GNRs表现出半导体间隙由于量子限制，更重要的是，观察到的间隙作为Na的函数很好地分为三类，如密度泛函理论计算预测3。这样的结果表明，我们可以通过简单地沿带宽添加或切割一条碳二聚体线来显著地调节扶手椅型GNR的电子性质。
2016-01-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ferromagnetism without flat bands in thin armchair nanoribbons
通过Hubbard类型的模型描述扶手椅型六边形链极限中的薄扶手椅型石墨烯带，可以精确地显示，即使系统根本不具有平坦带，在低浓度下，介观样品也可以具有铁磁基态，同时是金属的。该机制与相关性和限制的共同效应有关。
2010-05-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Graphene Plasmonics: Challenges and Opportunities
石墨烯等离子体激元正迅速成为一种可行的工具，用于快速电操纵光。与传统的等离子体材料相比，这些激发的特征是相对较低的损耗水平和高度的空间限制，这进一步刺激了在纳米级的电光调制、光学传感、量子等离子体、光捕获、光谱光度学和可调谐照明的应用前景。我们首先对扩展石墨烯中的等离子体激元进行了一般性描述，然后通过分析方法对等离子体激元能量和石墨烯纳米结构（包括石墨烯带）中与外部光耦合的强度进行了合理准确的估计。我们讨论了几种可能的策略，以扩展这些等离子体向可见光和近红外，包括在石墨烯结构的尺寸减小和掺杂水平的增加。具体来说，我们讨论了等离子体激元在窄带和分子大小的石墨烯结构。我们进一步制定处方的基础上的几何形状，以增加静电掺杂的水平，而不会导致电击穿。结果还提出了在高掺杂的单壁碳纳米管，表现出类似的特性作为窄带，并表现出相对较小的依赖于管的手性等离子体。我们进一步讨论了完美的光吸收的单原子碳层，我们说明了调查阵列的丝带使用完全解析表达式。最后，我们探讨了利用石墨烯中的光泵浦瞬态等离子体激元的可能性，由此光学加热的石墨烯价带可以维持与高度掺杂的石墨烯类似的集体等离子体激元振荡，并且在电子处于升高的温度的皮秒时间窗口期间定义良好。
2014-03-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.atm-clus
Spin-resolved ballistic transport in three-terminal Zigzag Graphene Nanoribbon Device
本研究通过紧束缚模型与非平衡格林函数方法，探究三终端锯齿形石墨烯纳米带器件的自旋极化弹道输运特性，发现塞曼场可诱导自旋选择输运与半金属行为，自旋电流可电调控且室温稳定，为栅控自旋电子器件提供了新思路。
2025-07-29 cond-mat.mes-hall
Effective Hamiltonian for protected edge states in graphene
拓扑绝缘体中的边缘态在布里渊区中关于一个时反不变动量$Λ$对称地分散，在$Λ$处具有受保护的简并。通常，TI通过一个或多个拓扑不变量的值与普通绝缘体区分开，所述拓扑不变量需要分析跨越BZ的体能带结构。基于紧束缚哈密顿量关于BZ边缘的时间反演不变$M$点的泰勒展开，我们提出了一种有效的石墨烯电子态的双带哈密顿量.这个哈密顿量提供了一个忠实的描述的保护边缘状态的锯齿形和扶手椅带，虽然BZ的概念是不是这样一个有效的模型的一部分。我们表明，边缘状态是由带反转在倒易和真实的空间，这允许一个选择$Λ$的边缘状态，而不影响批量光谱。
2017-03-28 cond-mat.mes-hall
Aharonov-Bohm interferometer based on n-p junction in graphene nanoribbons
我们证明了在高磁场下沿石墨烯n-p结的电流约束现象可以用来形成Aharonov-Bohm干涉仪。干涉系统利用了一个封闭的n-p结，可以通过样品内的浮栅感应，并在量子霍尔制度中耦合结电流与边缘电流。器件的工作需要在边缘和n-p结接触处的电流分裂，这在低费米能的扶手椅带中发现。
2016-08-20 cond-mat.mes-hall
Multiphoton absorption and Rabi oscillations in armchair graphene nanoribbons
我们提出了一种分析方法的问题的多光子吸收和拉比振荡的扶手椅型石墨烯纳米带（AGNR）在存在的时间振荡的强电场诱导的光波平行于带轴。本文采用二维无质量电子受带约束的狄拉克方程。在共振近似下，得到了电子-空穴对的产生率、电子在价电子和传导尺寸量子化子带之间的跃迁、相应的多光子吸收系数和Rabi振荡频率的显式表达式.我们跟踪的依赖关系，上述数量上的带的宽度和电场强度的多光子辅助和隧道制度有关的时间振荡和实际恒定的电场，分别。电场的振荡特性对子带间跃迁有显著的增强作用。我们的分析结果是在定性的协议与石墨烯层的数值方法。通常采用的AGNR和激光参数的预期实验值的估计表明，拉比振荡和多光子吸收是在实验室中访问。与子带间隧穿相关的数据使得AGNR成为一个一维凝聚态模拟物，其中量子电动真空衰变可以通过施加外部实验室电场来检测。
2022-01-11 cond-mat.mes-hall quant-ph
Signatures of single quantum dots in graphene nanoribbons within the quantum Hall regime
我们报告的观察周期性电导振荡附近的量子霍尔平台悬浮石墨烯纳米带。它们是由单量子点形成的，这些单量子点形成于带的最西端，在无序势的山谷和山丘中。在具有两个门的宽薄片中，已经观察到双点系统的签名。由于朗道能级之间形成的间隙，在单层石墨烯中实现了静电限制，这表明了一种创建可以用量子霍尔边缘态访问的栅极定义的量子点的方法。
2016-01-07 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
Quantum Dot in Z-shaped Graphene Nanoribbon
在石墨烯隔离技术的最新进展的刺激下，我们发现量子点可以被捕获在Z型石墨烯纳米结中。结的拓扑结构可以完全限制电子态。通过改变结的长度，我们可以改变结内的空间限制和离散能级的数量。此外，可以实现量子点，而不管衬底引起的静态无序或结的不规则边缘。该器件可用于方便地设计量子点器件。该平台还可用于设计使用石墨烯带的零维功能纳米级电子器件。
2007-04-30 cond-mat.mes-hall
Anisotropic Acoustic Plasmons in Black Phosphorus
最近，已经证明石墨烯/电介质/金属配置可以支持声学等离子体激元，其表现出比常规石墨烯等离子体激元高一个数量级的极端等离子体激元约束。在这里，我们调查声等离子体支持在一个单层和多层的黑磷（BP）放置在几个纳米以上的导电板。在存在导电板的情况下，扶手椅方向的声学等离子体激元色散被发现在中红外和远红外区域表现出特征线性标度，而在长波长极限和近红外区域则大大偏离。对于Z字形方向，由于相对较紧的等离子体激元约束，这种缩放行为不明显。此外，我们展示了一种新的设计的声学等离子体共振器，表现出更高的等离子体限制和共振效率比BP带状谐振器在中红外和更长的波长制度。理论框架和新的谐振器设计研究提供了一个实用的路线，对BP中的声学等离子体激元的实验验证，并开辟了可能性，开发新的等离子体激元和光电子器件，可以利用其强大的面内各向异性和厚度依赖的带隙。
2017-12-29 cond-mat.mes-hall physics.optics
Magneto-optical properties of charged excitons in quantum dots
我们给出了磁场对半导体量子点中激子影响的实验和理论结果。我们发现一个显着的差异之间的强和弱的限制制度。对于弱约束，激子抗磁位移强烈依赖于过剩电荷，对应于中性激子的常规抗磁位移的符号反转。在这个极限下，我们认为具有两个或更多额外电子的激子的光学性质与中性激子和trion的光学性质是根本不同的。
2002-02-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Spin-valley polarized edge states and quantum anomalous Hall states controlled by side potential in 2D honeycomb lattices
本研究基于紧束缚方法探究侧势对含本征自旋轨道耦合的二维蜂窝晶格自旋谷电子性质的调控，发现可实现多种霍尔效应与自旋谷极化边缘态，且该绝缘态可用于制备完美自旋谷开关。
2025-09-04 cond-mat.mes-hall
Conductance of quantum spin Hall edge states from first principles: the critical role of magnetic impurities and inter-edge scattering
在二维时间反演不变拓扑绝缘体的边缘预期的出色的输运性质已被证明是具有挑战性的实验实现，到目前为止，只有在非常短的设备中被证明。为了解释这一令人困惑的观察，我们在这里报告一个完整的第一性原理计算的拓扑保护输运的边缘的新型量子自旋霍尔绝缘体-特别是铋和锑卤化物-基于非平衡格林函数形式主义。我们的计算解开两个不同的散射机制，可能会影响二维拓扑绝缘体，即时间反转对称性破缺空位缺陷和边缘间散射介导的多个合作的杂质，可能是非磁性的。我们讨论了它们对典型的非本地传输测量的严重后果以及减轻其负面影响的策略。最后，我们提供了一个有益的比较拓扑保护的边缘状态的输运性质的平凡边缘状态的MOS $_2$带。虽然我们专注于几个特定的情况下（在材料和缺陷类型方面），我们的结果应该是代表一般情况下，因此有意义的系统以外的研究。
2020-03-19 cond-mat.mes-hall
Quasiparticle Energies and Band Gaps of Graphene Nanoribbons
我们提出了计算的准粒子的能量和带隙的石墨烯纳米带（GNRs）进行了使用第一性原理的多电子格林函数方法内的GW近似。由于GNR的准一维性质，由于增强的屏蔽库仑相互作用和限制几何的电子-电子相互作用效应极大地影响准粒子带隙。与以前的紧束缚和密度泛函理论的研究相比，我们计算的准粒子带隙显示出显着的自能修正扶手椅和锯齿形GNRs，在0.5-3.0 eV的宽度为2.4-0.4 nm的带。这里发现的准粒子带隙表明，在环境条件下使用GNRs的电子设备组件可能是可行的。
2007-06-11 cond-mat.mes-hall
Symmetry driven spin anisotropic magnetotransport in quantum spin Hall insulator WTe2 1T
本文通过比较单层 1T WTe2 的 x、y 边缘纳米带磁输运，证明非简单对称性导致边缘态自旋劈裂的方向各向异性，并保护 ΓX 方向自旋简并。
2025-07-24 cond-mat.mes-hall
Graphene plasmonics: A platform for strong light-matter interaction
石墨烯等离子体提供了贵金属等离子体的合适替代方案，因为它们表现出大得多的限制和相对长的传播距离，具有经由静电门控高度可调的优点。我们报告了由石墨烯等离子体辅助的强的光-物质相互作用，并且特别地，我们预测了在碳片附近的量子发射体的前所未有的高衰减速率、大的真空拉比分裂和珀塞尔因子以及超过石墨烯带和纳米尺寸的盘中的几何面积的消光截面。我们的研究结果为石墨烯等离子体的新兴和潜在的深远领域提供了基础，为腔量子电动力学提供了理想的平台，并支持单分子，单等离子体器件的可能性。
2011-04-11 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Rough edges in quantum transport of Dirac particles
我们考虑狄拉克粒子被限制在一个细条上，例如，石墨烯纳米颗粒，边缘粗糙。通过在哈密顿量中的大质量或通过直接在石墨烯波函数上施加边界条件来实现限制。粗糙边缘的散射导致横向通道混合，并对窄带中的量子输运提供了重要的限制。我们解决了这个问题的微扰，并找到边缘散射的电导率，这可以通过实验测量的贡献。在一个带的薛定谔粒子的情况下也得到解决，薛定谔和狄拉克运输之间的比较。异常与准一维，如范霍夫奇点和本地化，进行了讨论。指出了对Matthiessen规则的违反。
2008-02-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Graphene Spin Transistor
石墨纳米结构，例如碳纳米管（CNT）和石墨烯，已被提出作为自旋传导的理想材料[1-7];它们具有长的电子平均自由程[8]和小的自旋轨道耦合[9]，因此预计具有非常长的自旋散射时间。此外，石墨烯中的自旋注入和检测为研究奇异电子态（如量子霍尔[10，11]和量子自旋霍尔[9]态）以及石墨烯带中的自旋极化边缘态[12]提供了新的机会。在这里，我们对铁磁坡莫合金电极接触的石墨烯进行了第一次非局部四探针实验[13]。我们观察到急剧的开关，并经常在电极的矫顽场的非本地电阻的符号反转，明确表示存在的自旋电流之间的注射器和检测器。非局域电阻随背栅电压准周期性地改变幅度和符号，观察到Fabry-Perot样振荡[6，14，15]，与量子相干输运一致。非局部电阻信号至少可以在T = 300 K时观察到。
2007-06-12 cond-mat.mes-hall
Edge state transport through disordered graphene nanoribbons in the quantum Hall regime
石墨烯纳米带中存在强无序在高电荷密度下产生低迁移率扩散传输，而在低密度下发生传输间隙。在这里，我们调查的纵向和横向的磁阻窄（60 nm）纳米取向在六端霍尔酒吧的几何形状。在B= 11 T时，在$σ_{xy}=\pm2e^2/h$、$\pm6e^2/h$和$\pm10e^2/h$处出现量子霍尔平台，其朗道能级间距大于朗道能级展宽。有趣的是，当零能量朗道能级出现在电荷中性点时，量子霍尔机制中的输运能隙并没有消失，这意味着它不能起源于横向限制能隙。在高电荷密度，纵向和霍尔电阻表现出可再现的波动，这是最明显的霍尔平台之间的过渡区。偏置相关的测量强烈表明，这些波动可以归因于无序带中的相位相干散射。
2012-08-31 cond-mat.mes-hall
Engineering Topological quantum dot through planar magnetization in bismuthene
实验上发现的具有巨大体隙的量子自旋霍尔材料，如铋，为拓扑器件提供了一个通用的平台。提出了一种铋带拓扑量子点（QD）器件，其中两个平面磁化区将样品分成一个QD和两个引线。在零温度下，微分电导峰出现，表明从受限的拓扑边缘状态的离散能级。量子点的关键参数，与引线的隧穿耦合强度和离散的能级，可以通过平面磁化强度和样品尺寸来控制。特别地，与传统量子点不同，我们发现两个平面磁化方向之间的角度提供了一种有效的方法来操纵离散的能级。结合数值计算和理论分析，我们发现这种操纵源于拓扑边态独特的量子限制效应。基于这样的机制，我们发现量子点的自旋输运性质也可以被控制。
2018-12-30 cond-mat.mes-hall
Orbital magnetic susceptibility of finite-sized graphene
我们在有效质量近似下研究了石墨烯带的轨道磁性，以确定在体极限下已知的奇异磁化率的有限尺寸效应。我们发现，在T = 0的磁化率作为费米能量的函数，在抗磁性和顺磁性之间振荡，根据量子限制形成的子带结构。在增加T时，一旦热加宽能量超过子带间距，振荡迅速消失，并且磁化率接近体极限，即，以零能量点为中心的热加宽的抗磁性峰。发现支持抗磁性的电流在边缘附近流动，其深度与T的倒数成比例，其中v是带速度，而在T = 0时，电流分布完全在样品中扩散，反映了石墨烯中不存在特征波长。结果被施加到估计的三维随机堆叠的多层石墨烯，在那里我们表明，外部磁场显着屏蔽在低温下的样品内，在一个更强的方式比在石墨。
2012-01-31 cond-mat.mes-hall
Stacking-Induced Large-Chern-Number Quantum Anomalous Hall Phases
通过层间堆叠诱导的价带扭曲，研究发现具有大陈数的量子反常霍尔相。
2025-11-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Geometry effects in topologically confined bilayer graphene loops
我们通过不同形状的拓扑环来研究双层石墨烯中的电子约束。这些环是由通过间隙反转作用在两个石墨烯片上的横向栅极产生的。对于大面积的循环的频谱是很好地描述了一个量化规则，只依赖于循环周长。对于小尺寸，光谱取决于环的形状。我们发现，零能态表现出强烈依赖于空间对称性的特征图案。我们通过考虑较高到较低对称性（圆形，正方形，矩形和不规则多边形）的循环来证明这一点。有趣的是，磁场会导致态的谷分裂、能量反转态之间的不对称、通量周期性和持续电流的出现。
2021-10-12 cond-mat.mes-hall
Edge states mechanism for the anomalous quantum Hall effect in diatomic square lattice
本文的第一个目的是利用受限系统中的手征边缘态来理解陈氏绝缘体和反常量子霍尔效应。我们使用的模型包括在一个双原子的正方形晶格跳跃到下一个最近的邻居和破缺的时间反转对称性，在没有外部磁场的情况下，表现出边缘状态。手征边缘态的问题是在不同的原子连接在边界的带状和plaquette几何接近。绝缘相和半金属相被揭示出来，由此产生的相图比Haldalle的模型更丰富。在Landauer-Büttiker公式中计算了有限尺寸系统的透射系数和霍尔电阻$R_H$。量子化值$R_H=\pm h/e^2$，具体到陈氏绝缘体，是表现在所占用的手征边缘状态的能量范围，对应于存在于能谱中的独特的间隙。我们的第二个目的是检查模型的无序诱导的属性，并且，作为一个新颖的，我们证明了半金属相的无序驱动的AQHE。
2018-05-14 cond-mat.mes-hall
Observation of Anti-helical Edge States in Acoustic Metamaterials
本研究基于具有交错正负层间跃迁的双层模型，在声学平台上首次观测到反螺旋边缘模式，通过选择性激发自旋子空间提供证据并确认体谱中的能量偏置狄拉克点，为拓扑相和新器件设计提供新见解。
2025-08-09 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
