Understanding the optical properties of doped and undoped 9-armchair graphene nanoribbons in dispersion
本文结合光谱分级、单纳米带测量与DFT计算，识别溶液合成9-aGNRs中的本征与边缘缺陷物种，并证明F4TCNQ空穴掺杂产生极化子而非三离子。
2023-09-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Supercollision cooling in undoped graphene
固体中的载流子迁移率通常受到电子-杂质或电子-声子散射的限制，这取决于最频繁发生的事件。载流子与声子和杂质之间的三体碰撞是罕见的;它们被称为超碰撞（SC）。在电子输运中难以捉摸，它们应该出现在弛豫过程中，因为它们允许大的能量转移。如参考文献\onlinecite{Song2012PRL}中所指出的，这是未掺杂石墨烯的情况，其中小费米表面极大地限制了普通碰撞中的允许声子能量。使用电加热和灵敏的噪声测温，我们报告SC冷却扩散单层石墨烯。在低载流子密度和高声子温度下，焦耳功率$P$服从作为电子温度$T_e$的函数的$P\propto T_e^3$定律。它推翻了最近在电阻率测量中观察到的普通碰撞所预期的线性定律。立方定律是SC的特征，并且与最近报道的低于Bloch-Grüneisen温度的金属石墨烯的$T_e^4$依赖性不同。这些超碰撞对于石墨烯在测辐射热和光电探测中的应用是重要的。
2012-10-25 cond-mat.mes-hall
Unconventional quasiparticle lifetime in undoped graphene
我们解决的问题是如何小的准粒子衰变率可以在低能量的未掺杂的石墨烯，其中已知的运动学约束，以防止衰变成粒子空穴激发。为此，我们研究了声子色散的重整化的多体效应，这原来是非常强的情况下，在K点的频谱的面外声子。我们表明，这些演变成一个分支的非常软的模式，提供相关的通道准粒子衰变，在能量低于光学声子模式的规模。在这种情况下，我们发现衰变率与准粒子能量的立方成正比。这意味着一个交叉应观察到的传输特性从高能量制度的线性依赖特性的慢得多的衰减速率，由于软声子模式。
2008-03-06 cond-mat.mes-hall
Quantum transport via evanescent waves in undoped graphene
石墨烯中的载流子是手性准粒子（"无质量狄拉克费米子"）。因此，石墨烯提供了一个惊人的机会，在凝聚态实验中研究微妙的量子相对论效应。在这里，我回顾了一个理论的这些不寻常的功能之一的石墨烯，一个"伪扩散"运输的极限为零的载流子浓度，这是有关的狄拉克运营商的零模式的存在和非相对论粒子的Zitterbewegung。保角映射技术是研究这些现象的强大数学工具，如这里所示，使用具有Corbino几何形状的石墨烯环中的Aharonov-Bohm效应作为示例。
2011-01-13 cond-mat.mes-hall quant-ph
Third harmonic generation of undoped graphene in Hartree-Fock approximation
在运动方程框架下，在非屏蔽Hartree-Fock近似下，研究了库仑相互作用对未掺杂石墨烯三次谐波产生的影响.未微扰的电子态用一个广泛使用的双带紧束缚模型描述，库仑相互作用用Ohno势描述。通过考虑Hartree-Fock项对基态进行重正化，并通过数值求解运动方程得到光学电导率。三次谐波产生的电导率的绝对值取决于光子频率$Ω$，对于$\hbarΩ<1$为$Ω^{-n}$，然后在$3\hbarΩ$接近$M$点的重整化能量时显示峰值。考虑到库仑相互作用，$n$被发现是$5.5$，这是显着大于值的$4$忽略库仑相互作用。因此，库仑相互作用增强了低光子能量下的三次谐波产生-对于我们的参数$\hbarΩ<0.8$ ~eV -然后降低它，直到光子能量达到约$2.1$ ~eV。背景介电常数的影响也被考虑。
2019-10-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Elementary Electronic Excitations in Graphene Nanoribbons
在无规相位近似下分析了石墨烯纳米带的集体模谱。在未掺杂的情况下，只有金属扶手椅型纳米带支持传播等离子体激元模式。这种模式的朗道阻尼示出通过单粒子波函数的手征性被抑制。我们认为，未掺杂的锯齿形纳米带不应该支持等离子体激元激发，因为与表面态，集体模式可能会衰减到一个广泛的连续的粒子-空穴激发。掺杂纳米带具有与半导体纳米线类似的性质，包括分散为$q\sqrt{-\ln qW}$的等离子体激元模式和在$q=2k_F$发散的静态介电响应。
2007-01-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Intra-Landau level magnetoexcitons and the transition between quantum Hall states in undoped bilayer graphene
我们研究了在强垂直磁场和电场作用下，未掺杂双层石墨烯中量子霍尔态的集体模。对于与小电场$E_\perp$相关的公知铁磁态和适用于大$E_\perp$的类似谷/层极化态，低能物理都由具有零角动量的磁激子主导，所述磁激子是守恒朗道轨道的激子的甚至组合。我们确定在这两个国家的长波长的不稳定性，并认为有一个中间范围的电场$E^{(1)}_\text{c} < E_\perp < E^{(2)}_\text{c}$的无间隙相位之间插入不可压缩的量子霍尔状态。这种交叉通过一个无间隙状态的实验相关性进行了讨论。
2011-05-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Two distinct methods to evaluate graphene relaxation time and mobility in Boltzmann diffusive transport, considering ionized impurity scattering and Thomas-Fermi screening
研究了受电离杂质散射限制的石墨烯中的玻尔兹曼扩散输运，包括弛豫时间和迁移率。弛豫时间的计算有两种不同的方法，一种是通过散射矩阵直接利用玻尔兹曼输运方程，另一种是基于散射截面。对于石墨烯，两种方法产生相同的弛豫时间结果。假设线性的超导费米屏蔽和合理的电子载流子密度，弛豫时间和迁移率可以计算和绘制，这表明石墨烯是一种非常有前途的高迁移率材料，用于超快电子器件应用。
2017-12-30 cond-mat.mes-hall
Diluted Graphene Antiferromagnet
我们研究了掺杂和未掺杂石墨烯的局部磁矩之间的RKKY相互作用。我们发现，在这两种情况下，相互作用主要是铁磁的时刻相同的子晶格，和反铁磁的时刻相反的子晶格。这表明，在足够低的温度下，嵌入石墨烯中的稀磁矩可以有序地进入类似于稀反铁磁体的状态。我们发现，在未掺杂的情况下，人们预计没有净磁矩，并证明数值，这种效果推广到磁带的磁响应是最强的边缘，这表明一个不寻常的自旋转移设备的可能性。对于掺杂的石墨烯，我们发现，在确定的晶格位点的时刻比那些放置在晶格的间隙位点（$1/R^2$与$1/R^3$）更长的距离上相互作用，因为前者支持科恩异常，后者由于没有背散射而被抑制。
2007-05-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Anisotropic photoconductivity in graphene
我们在弛豫时间近似下研究了石墨烯的光电导特性。当存在线偏振光诱导的带间跃迁时，由于类狄拉克载流子的赝自旋选择规则，光电导表现出高度的各向异性。这种效应可以在干净的未掺杂石墨烯样品中观察到，并可用于光偏振检测。
2011-10-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ordered states of undoped AB bilayer graphene: bias induced cascade of transitions
Institute for Theoretical and Applied Electrodynamics, Russian Academy of Sciences（俄罗斯科学院理论与应用电动力学研究所）
利用平均场理论，研究横向电场下未掺杂AB堆叠双层石墨烯的电子相图，揭示偏压驱动的多个有序绝缘相之间的级联一级相变。
2026-06-18 cond-mat.mes-hall
Vacancy-induced low-energy states in undoped graphene
我们证明了一个非零浓度$n_v$的静态，随机放置的空位在石墨烯导致密度$w$的零能量准粒子态在带中心$ε=0$内的紧束缚描述与最近邻跳跃$t$的蜂窝晶格。我们表明，即使存在跳跃无序，在补偿情况下（两个亚晶格上的空位数量完全相等），$w$仍然一般非零，并且敏感地依赖于$n_v$和空位位置之间的相关性。对于低，{ \em，但不太低} $|ε|/t$在这种补偿的情况下，我们表明，状态密度（DOS）$ρ(ε)$表现出强烈的发散的形式$ρ_{\rm 1D}(ε) \sim |ε|^{-1}/ [\log(t/|ε|)]^{(y+1)} $，交叉到普遍的低能量渐近形式预期的对称理由$ρ_{\rm GW}(ε) \sim |ε|^{-1}e^{-b[\log(t/|ε|)]^{2/3} }$低于交叉尺度$ε_c \ll t$。发现$ε_c$随着$n_v$的降低而迅速降低，而$y$降低得慢得多。
2016-06-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Nonlinear response of biased bilayer graphene at terahertz frequencies
本文提出了一种基于长度规范的密度矩阵方法，计算了掺杂和未掺杂双层石墨烯在太赫兹波段的非线性响应。采用紧束缚模型，我们推导出一个有效的双带哈密顿量，我们计算的导带和价带色散，以及它们各自的布洛赫态。然后，我们解决的密度矩阵元素的动力学方程，允许带内和带间电流密度和透射和反射的太赫兹场的计算。我们发现，对于未掺杂的BBLG的间隙大小为4毫电子伏，反射场表现出的三次谐波振幅是45%的基本反射场（0.07%的入射场基本）的入射1太赫兹单周期脉冲的场振幅为2.0 kV/cm。我们发现，掺杂的BBLG，虽然色散成为高度非抛物线作为一个偏置施加，三次谐波是一个最大的8%的基本反射场（0.56%的入射场基本）时，没有偏置和减少与偏置的增加。
2016-12-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Extended Hubbard model in undoped and doped monolayer and bilayer graphene: Selection rules and organizing principle among competing orders
执行一个领先的顺序重整化群分析，在这里，我们计算的一般的本地或短程电子相互作用的单层和Bernal双层石墨烯的影响。在这两个体系中，手征准粒子分别呈现线性和双二次带接触，导致线性消失和常数态密度。因此，前一个系统保持稳定，足够弱的本地相互作用，并支持各种有序的阶段，只有超过一个临界强度的相互作用。相比之下，有序相可以在双层石墨烯中成核足够的弱相互作用。通过调整所有对称性允许的局部相互作用的强度，我们构建了在零和有限温度和化学掺杂的相图的各种削减。通常，在零掺杂时，绝缘相（例如电荷密度波、反铁磁体、量子反常和自旋霍尔绝缘体）在最低温度下占主导地位，而无隙半导体或近晶液体在较高温度下稳定。另一方面，在有限掺杂下，最低温度有序相被超导体占据。除了锚定这样的组织原则之间的候选有序相，我们还建立了它们之间的选择规则和相互作用通道负责的线性或双四边形手征节费米液体的故障。此外，我们还展示了正常状态的能带结构的作用，在选择的对称性破缺的模式，从预先选定的初期竞争订单汤。作为选择规则的直接结果，虽然反铁磁相在未掺杂的单层和双层石墨烯中发展，但线性（双二次）能带色散有利于掺杂单层（双层）石墨烯中自旋单重态（平移对称破缺凯库勒）超导体的凝聚，当现场哈伯德排斥在这些系统中占主导地位时。
2021-05-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Thomas-Fermi theory of out-of-plane charge screening in graphene
该研究以 Thomas-Fermi 变分模型分析无限悬浮石墨烯对面外点电荷的屏蔽，证明中性点能量极小元的存在唯一、正则性、正性、普适衰减及精确电荷抵消，并推广到非零背景电荷情形。
2024-06-17 cond-mat.mes-hall math-ph math.AP
Temperature dependence of the paramagnetic spin susceptibility of doped graphene
在这项工作中，我们提出了一个半解析表达式的自旋分辨动力学密度-密度响应函数的无质量狄拉克费米子内的随机相位近似的温度依赖性。这个结果是至关重要的，以描述相互作用系统的热力学性质。特别是，我们用它来定量预测掺杂石墨烯片的顺磁自旋磁化率。我们发现，在低温下，自旋磁化率的行为类似于$T^{-2}$，这是完全不同的温度依赖性的磁化率在未掺杂的石墨烯片。
2012-01-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Non-linear electric transport in graphene: quantum quench dynamics and the Schwinger mechanism
我们提出了一个统一的观点，在未掺杂的清洁石墨烯有限电场的电输运。弱场结果与Kubo方法一致。对于强电场，电流随着电场非线性地增加为E^{3/2}。当狄拉克点被场在倒易空间中移动时，产生激发态，其方式类似于通过量子临界点的淬火中的缺陷的产生。这些结果也分析了在Schwinger的对生产和朗道-齐纳隧道。提出了一个光晶格中冷原子的实验来验证这些想法。
2009-09-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spectral gap induced by structural corrugation in armchair graphene nanoribbons
本文研究了未掺杂扶手椅型石墨烯纳米带（AGNR）的结构涨落对电子性质的影响。首先，重新分析单个波纹石墨烯层，我们发现两个不等价的狄拉克点（DP）彼此远离。另外，随着波纹的增加，费米速度减小。关于AGNR，其金属行为取决于它们的宽度，我们特别分析的情况下，零间隙带结构的AGNR。通过求解狄拉克方程与适当的边界条件，我们表明，由于位移的DP的间隙打开的光谱。该间隙与变形的高和波长之间的比率的平方成比例。我们证实了这一预测的精确数值解的有限宽度波纹AGNR。此外，我们发现，量子电导，由非平衡格林函数技术计算的间隙打开时消失。我们的研究结果的主要结论是，电导间隙应该出现所有未掺杂的波纹AGNR的宽度无关。
2010-01-07 cond-mat.mes-hall
Electron-hole asymmetry in two-terminal graphene devices
提出了一个理论模型来描述两端弹道石墨烯器件的电导和噪声的非对称栅电压依赖性。在自洽的Hartree和Fermas-Fermi近似下，对模型进行了独立分析。我们的研究结果证明了金属接触在最近的实验与悬浮石墨烯片的突出作用。石墨烯中的接触诱导静电势表现出幂律衰减，其指数从-1变化到-0.5。在我们的模型中，我们解释了电子-空穴的不对称性和强的法布里-珀罗振荡的电导和噪声在正掺杂，这是在许多实验中观察到的亚微米样品。讨论了狄拉克点附近的狄拉克-费米近似的局限性。
2011-05-10 cond-mat.mes-hall
Density of states of a graphene in the presence of strong point defects
计算了石墨烯中随机位置的强点缺陷引起的零能量附近的态密度。我们不直接研究态密度，而是在幺正极限下分析逆T矩阵的本征函数。基于数值模拟，我们发现逆T矩阵的本征函数的平方幅值在缺陷位置上表现出随机行走行为。因此，本征函数的平方幅度具有相等的{ \it先验}概率，这进一步意味着态密度由众所周知的M-P分布表征。在相应的逆T-矩阵的复场论的鞍点极限下，进一步导出了M-P分布的数值结果。此外，还研究了由于在零能量附近的发散性，P-P分布对石墨烯的磁性和输运性质的影响。
2010-11-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Non-Fermi Liquid behavior in Neutral Bilayer Graphene
在随机相位近似（RPA）下，我们计算了未掺杂双层石墨烯的密度-密度响应函数和电子自能。结果表明，准粒子衰变率与准粒子能量成线性关系，准粒子质量在低能极限下近似为零，表明非费米液体行为。这是中性双层石墨烯缺乏费米表面以及相应的可用于散射过程的较大相空间的结果。实验结果，我们的结果，以及他们的差异从单层石墨烯进行了讨论。
2009-10-23 cond-mat.mes-hall
Electronic response of graphene to linelike charge perturbations
未掺杂或弱掺杂的石墨烯对带电线的静电屏蔽的问题被处理为超出线性响应理论。在离带电线的中间距离x处，感生电子密度近似与掺杂无关，为n（x）~（logx）^2/x^2。在较大的x处，如果外部扰动对于石墨烯载流子是排斥的，则可以形成双pn结。计算了这种非均匀性对石墨烯电导和量子电容的影响。结果是相关的石墨烯晶界的输运性质和局部静电控制的石墨烯与双栅极。
2015-05-02 cond-mat.mes-hall
Ferromagnetism in chiral multilayer 2D semimetals
我们计算了手性多层二维半金属中存在稀浓度随机磁性杂质时的温度相关长程磁耦合，即，未掺杂的本征多层石墨烯。假设分离良好的磁性杂质之间存在载体介导的间接RKKY交换相互作用，而巡游载体介导杂质之间的磁性相互作用，我们利用有效手性哈密顿模型研究了本征多层石墨烯的磁性.我们发现由于石墨烯层的菱面体堆叠序列中态密度的增强，多层石墨烯的磁有序在连续极限下是铁磁的。的铁磁转变温度计算使用有限温度自洽场近似，并发现在实验范围内的杂质载流子耦合的合理值。
2017-02-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Non-linear screening of external charge by doped graphene
我们解决了一个非线性积分方程的静电势在掺杂石墨烯由于外部电荷，所产生的屏蔽石墨烯的$π$的电子带的T-F（TF）模型。特别地，我们研究了石墨烯中的有限平衡载流子密度、非零温度、石墨烯与电介质衬底之间的非零间隙以及能带态密度的非线性的影响。交换和关联相互作用的影响也简要讨论了未掺杂的石墨烯在零温度。非线性的结果进行了比较与线性TF模型和随机相位近似（RPA）内的介质屏蔽模型。此外，从非线性积分方程的解决方案的外部电荷的图像电位进行评估，并比较线性模型的结果。我们已经发现，在掺杂石墨烯的非线性TF模型和RPA模型的结果之间的一般良好的协议，除了弗里德尔振荡在后者的模型。然而，相对较强的非线性效应被发现在TF模型中持续存在，即使在高掺杂密度和大的外部电荷的距离。
2009-11-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Effect of electron-electron interactions on the conductivity of clean graphene
已知单个未掺杂石墨烯层的最小电导率为电导量子的量级，与电子速度无关。我们表明，这种普遍性不生存的电子-电子相互作用，导致在非平凡的频率依赖性。我们从分析电子自能的相互作用参数g的微扰理论开始，观察到无规相位近似的失败。然后从量子动力学方程出发，导出了电导率的计算公式，并在g << 1 <<gln ω的极限下得到了精确的结果。
2007-05-21 cond-mat.mes-hall
Comment on "Electron screening and excitonic condensation in double-layer graphene systems"
在费米近似下研究了屏蔽对双层石墨烯凝聚态的影响。我们发现屏蔽对强相互作用体系中的Kosterlitz无温度几乎没有影响。此外，我们预测到凝聚态的相变是一级的。
2008-10-02 cond-mat.mes-hall
Optical properties of graphene antidot lattices
未掺杂的石墨烯是半金属的，因此不适用于许多需要带隙半导体材料的电子和光电应用。然而，孔的周期性阵列（反点晶格）使得石墨烯具有可控带隙的半导体性。使用原子模型，我们证明了这种人工纳米材料是一个偶极允许的直接带隙半导体具有非常明显的光学吸收边。因此，光学红外光谱应该是一个理想的探针的电子结构。为了解决现实的实验情况下，我们包括由于无序和基板的存在下，在分析的影响。
2008-06-02 cond-mat.mes-hall
Random resistor network model of minimal conductivity in graphene
在未掺杂的石墨烯中的输运与{ \em N-}和{ \em P}型区域的网络中的振荡电流模式有关，反映了强的双极电荷密度波动。{ \em P-N}结的传输虽然很小，但在建立宏观电导率方面至关重要。我们提出了一个随机电阻网络模型来分析电导对掺杂和无序的标度依赖性，量子磁电阻和相应的退相速率。
2007-06-22 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall
Coulomb screening and collective excitations in a graphene bilayer
我们研究了石墨烯双层膜的库仑屏蔽特性和集体激发。静态屏蔽效应是各向异性的，并且在未掺杂的石墨烯双层中比在单层石墨烯中强得多[1]。动态屏蔽显示了狄拉克气体在低频的性质和费米气体在高频的性质。从狄拉克到费米气体的跃迁也在等离子体光谱中观察到。最后，我们发现掺杂的石墨烯双层中的电子气与含有两个能谷的材料中的费米气体具有非常相似的性质。
2006-11-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Fermion condensation around a Coulomb impurity in a Weyl semimetal as a manifestation of the Landau zero-charge problem
一个库仑杂质放在一个未掺杂的外尔半金属自发地包围着自己的凝聚外尔费米子云。我们研究了这个系统内的T-Fermi近似。我们发现该系统的基态是电中性的，并表现出实验上可达到的朗道零电荷效应：杂质电荷在任何有限距离处被屏蔽掉。具体来说，我们将展示如何在此限制的Escheras费米方程的静电势转换成盖尔曼低方程的电荷。
2012-05-31 cond-mat.mes-hall hep-th nucl-th
Enhanced Casimir effect for doped graphene
我们分析了掺杂石墨烯的Casimir相互作用。为此，我们推导出一个简单的表达有限温度极化张量与化学势。据发现，掺杂导致强增强的卡西米尔力达到几乎$60\%$在相当现实的情况下。这一结果对于计划和解释卡西米尔测量应该是重要的，特别是考虑到未掺杂石墨烯的卡西米尔相互作用相当弱。
2017-03-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.other hep-th
Is Graphene a Fermi Liquid?
我们通过理论上考虑在未掺杂的（“内在”）和掺杂的（“外在”）2D石墨烯层中电子-电子相互作用诱导的多体效应来回答上述标题中提出的问题。我们发现：（1）本征石墨烯是一种边缘费米液体，其自能的虚部${Im}Σ(ω)$与能量$ω$呈线性关系，这意味着准粒子谱权在狄拉克点处为零，即$({ln}ω)^{-1}$ ;并且，在本发明中，（2）非本征石墨烯是一种良好的定义的费米液体与${Im}Σ(ω)\sim ω^2\mathrm{ln}ω$附近的费米表面类似的二维载体系统与抛物线能量色散。我们提供了分析和数值计算结果的准粒子重整化的石墨烯，得出的结论是，所有的实验石墨烯系统是普通的二维费米液体，因为任何掺杂自动诱导通用费米液体的行为。
2007-03-19 cond-mat.mes-hall
Electron mobility in graphene without invoking the Dirac equation
石墨烯中的狄拉克点和线性能带结构赋予其显着的电子和光学性质，这是一个正在进行的激烈研究的主题。石墨烯中高电子迁移率的解释，通常基于有效的相对论性狄拉克方程行为来调用电子的无质量，这对大多数本科生来说是难以理解的，对于不熟悉相对论的非物理学研究人员来说也不是直观的。在这里，我们将展示如何仅使用半导体理论的基本概念和石墨烯的线性能带结构来解释其不寻常的有效质量和迁移率，并将其与传统的金属和半导体进行比较。我们讨论了更直观的横向有效质量的概念，自然出现从这些基本的推导，这在低温下未掺杂的石墨烯的极限接近零，是负责其极高的流动性。
2019-01-19 cond-mat.mes-hall
Density of states as a probe of electrostatic confinement in graphene
我们从理论上分析了在金属栅的帮助下，限制电子在单层石墨烯中的可能性，通过评估这种栅极定义的量子点在环形金属接触的存在下的态密度。在栅极限定的具有有限载流子密度的"量子点"中静电限制电子的可能性，被未掺杂的石墨烯片包围，强烈地依赖于量子点中电子动力学的可积分性。与目前的计算，我们可以定量地比较禁闭在点与可积和混沌动力学，并验证预测的Berry相位与赝自旋导致部分禁闭的情况下，预计没有禁闭，根据依赖于经典动力学的参数只。
2014-04-08 cond-mat.mes-hall
First observation of spin-helical Dirac fermions and topological phases in undoped and doped Bi2Te3 demonstrated by spin-ARPES spectroscopy
具有类光色散关系或锥形狄拉克光谱的电子系统，如石墨烯和铋，最近被证明在高磁场中具有不寻常的集体态。这种状态是可能的，因为它们的类光电子是手性的自旋对，这意味着它们的传播方向与描述它们在晶格中位置的称为赝自旋的量有关。量子材料研究的一个新兴方向是操纵原子自旋轨道耦合来模拟自旋相关磁场的效应，试图实现物质的新自旋相。这种效应已经被提出来实现由螺旋形的不成对狄拉克锥组成的系统，这意味着它们的传播方向与电子自旋本身有关，这在石墨烯或铋中是禁止存在的。没有自旋分辨的测量，拓扑序的实验存在性不能确定。在这里，我们报告的Bi 2 Te 3和Bi{2-x} MnxTe 3系列，这被发现表现出一个单一的螺旋狄拉克锥，是完全自旋极化的六边形表面的自旋和角度分辨的光电发射研究。我们观察到的一个间隙在体自旋简并带和自旋分辨表面狄拉克节点接近化学势表明，低能动力学的Bi 2 Te 3是由不成对的自旋螺旋狄拉克模式。我们的自旋纹理测量证明了在这种材料类中首次存在罕见的拓扑相，并表明其适用于超越手性品种或传统石墨烯的新型2D狄拉克自旋器件应用。
2009-04-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Coulomb interaction effects in graphene bilayers: electron-hole pairing and plasmaron formation
本文从理论上研究了电子-电子相互作用的多体效应对双层石墨烯基态和光谱性质的影响。使用基于投影的重整化方法，我们表明，如果一个有限的电压差之间的石墨烯层的电子空穴对可以形成和-在非常低的温度-激子不稳定性可能会出现在双层石墨烯结构。费米面附近的单粒子谱函数表现出突出的准粒子峰，不同于中性（未掺杂）石墨烯双层。远离费米面，我们发现，载流子强烈地与等离子体相互作用，从而引起一个广泛的等离子体峰的角度分辨光电发射光谱。
2012-07-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Nonlinear Response of Bilayer Graphene at Terahertz Frequencies
为了计算本征双层石墨烯在太赫兹频率下的非线性响应，发展了一种基于长度规范的密度矩阵形式。采用紧束缚模型，我们发现，带间和带内动力学之间的相互作用导致强谐波产生在中等场振幅。具体地说，我们发现，在低温（10 K），未掺杂的悬浮双层石墨烯的反射场表现出的三次谐波振幅是30%的基本反射场的入射1太赫兹单周期脉冲与1.5 kV/cm的场振幅。更有趣的是，我们发现，随着入射辐射的中心频率的增加，三次谐波振幅也增加;达到最大值的53%的入射频率为2太赫兹和振幅为2.5千伏/厘米。
2016-08-16 cond-mat.mes-hall
Space charge and screening in bilayer graphene
未掺杂的双层石墨烯是一种二维半金属，其低能激发光谱在动量上是抛物线。结果，任意外部电荷$Ze$的屏蔽伴随着基态的重建：价带电子（对于$Z>0$）被促进以在电荷周围形成空间电荷，而空穴离开物理图像。结果是类似于规则原子的扁平中性物体，除了$Z \gg 1$是由严格线性的爱因斯坦-费米理论描述的。该理论还预言，双层的静态介电常数与长波长极限下的二维电子气的静态介电常数相同。
2016-08-30 cond-mat.mes-hall
Chiral and topological superconductivity in isospin polarized multilayer graphene
Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）；California Institute of Technology（加州理工学院）
研究提出库仑排斥导致手性p波超导的微观机制，用于菱形多层石墨烯的自旋和谷极化态，分析超导不稳定性、临界温度及拓扑相变等，结果与相关实验观测相符。
2026-07-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Wiedemann-Franz law in graphene
我们分析了一个众所周知的实验工作[J. Crossno等人，Science 351，1058（2016）]，其报道了在$T\sim 10$ - $100\,\mathrm{K}$的石墨烯中的Wiedemann-Franz定律的失败，将该失败归因于与未掺杂的本征石墨烯相关的狄拉克流体的非费米液体性质。尽管进行了认真的理论研究，但报告的观测结果仍然无法解释。我们基于费米液体考虑的详细定量分析，适用于非本征掺杂石墨烯，建立了对所报道的观察结果的一种可能的解释是在狄拉克点处的间隙的打开，这可能是由氮化硼衬底引起的。我们建议，更多的实验是必要的，以解决这个问题，我们相信，实验可能实际上没有任何关系狄拉克流体动力学，但涉及有限温度低密度双极扩散运输的电子和空穴中存在的短期和长期的障碍，声子。
2023-02-02 cond-mat.mes-hall
How many-body effects modify the van der Waals interaction between graphene sheets
通过随机相近似（RPA）计算，已知低温下的未掺杂石墨烯（Gr）片表现出不寻常的范德华力（vdW）。在这里，我们表明，石墨烯是第一个已知的系统，其中超出RPA的影响使vdW力发生质的变化。对于大的分离，$D \gtrsim 10$ nm的地方，只有$π_z$ vdW的力量仍然存在，我们发现Gr Gr vdW的相互作用是大大减少RPA的预测。它的$D$依赖性对无质量狄拉克费米子速度的长波长多体增强的形式非常敏感，并且可以通过直接力测量提供对后者的独立确认。
2014-02-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Electron interaction, charging and screening in grain boundaries in graphene
在Hartree和Hubbard近似下，研究了有限电子密度下静电掺杂石墨烯中晶界的电子、输运和自旋性质。我们证明，根据GB的特性，其上的态可以具有群速度为零的金属特性，或者可以完全填充而失去承载电流的能力。这些态在电荷积累和自旋极化方面表现出质的不同特征。我们还表明，半经典的Escheras-Fermi方法提供了一个令人满意的近似计算的自洽势。由于这种电势的增强的背散射，GB的电导降低。
2013-08-31 cond-mat.mes-hall
Boltzmann transport and residual conductivity in bilayer graphene
用Drude-Boltzmann理论计算了双层石墨烯的输运性质。我们发现，对于石墨烯实验中可获得的典型载流子密度，主要的散射机制是过屏蔽的库仑杂质，其行为类似于短程散射体。我们预计，在高密度下，电导率$σ(n)$在$n$中是线性的，并且在低密度下具有对应于$n^* = \sqrt{n_{\rm imp} {\tilde n}}$的剩余密度的平台，其中${\tilde n}$是一个常数，我们使用自洽的高斯-费米屏蔽近似估计为${\tilde n} \approx 0.01 ~q_{\rm TF}^2 \approx 140 \times 10^{10} {\rm cm}^{-2}$。导出了电导率随带电杂质密度变化的解析结果。我们还评论的双层电导率的温度依赖性。
2008-03-21 cond-mat.mes-hall
Gate-Tunable Optical Nonlinearities and Extinction in Graphene/LaAlO$_3$/SrTiO$_3$ Nanostructures
原始的未掺杂石墨烯在电磁波谱的可见光至近红外（VIS-NIR）区域内具有2.3%的恒定吸收。在某些条件下，例如纳米结构和强门控，石墨烯可以与VIS-NIR光更稳健地相互作用，并表现出大的非线性光学响应。在这里，我们探索石墨烯/LaAlO $_3$ /SrTiO $_3$纳米结构的光学性质，其中在LaAlO $_3$ /SrTiO $_3$界面处形成的纳米结使得能够在~10 nm的尺度上将大（~10 $^8$ V/m）电场施加到石墨烯。在用超快VIS-NIR光照射时，石墨烯/LaAlO $_3$ /SrTiO $_3$纳米结构产生宽带THz发射以及和频生成（SFG）响应。在VIS-NIR和SFG区域都观察到强光谱尖锐、门可调的消光特性（>99.99%），同时非线性响应显著增强。所观察到的门可调谐的强石墨烯-光相互作用和非线性光学响应具有根本意义，并且为基于石墨烯的光学器件的未来开发开辟了道路。
2019-12-15 cond-mat.mes-hall physics.optics
Conformal symmetry of electron-hole puddles in ungated graphene
本文在E-F理论的基础上，考虑了电荷中性点处的单层石墨烯，将非均匀外电势和电子-电子相互作用同等对待。我们提出了关于基态电荷密度的概率测度的一些一般考虑。该系统显示出自相似性的程度。通过对基态载流子密度分布的分析，我们发现，虽然它不是高斯分布，但临界指数符合Kondev超标度关系。利用Schramm-Loewner（SLE）演化方法，我们证明了非门控石墨烯具有共形不变性，其随机零电荷密度轮廓为$_κ$与$κ=1.8\pm 0.2$ .
2016-09-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
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
Gaussian Quadrature and Lattice Discretization of the Fermi-Dirac Distribution for Graphene
我们构造了一个晶格动力学方案来研究石墨烯中的电子流。为此，我们首先推导出一个正交多项式的基础，作为权函数的超相对论费米-狄拉克分布在休息。稍后，我们使用这些多项式来扩展移动框架中的相应分布，对于两种情况，未掺杂和掺杂的石墨烯。为了离散Boltzmann方程并使数值实现可行，我们通过应用高斯求积将动量空间中的离散点的数量减少到18个，发现满足求积的代表性波矢量族（2+1）重构蜂窝晶格。通过求解Riemann问题验证了该方法和离散模型的有效性，并与其它数值模型进行了比较。此外，我们已经扩展了黎曼问题的情况下，不同的掺杂，发现通过增加化学势，电子流体的行为，如果它增加其有效粘度。
2013-05-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech physics.comp-ph
Analytical Expression for the RKKY Interaction in Doped Graphene
我们得到了线性狄拉克能带下电子或空穴掺杂石墨烯中Ruderman-Kittel-Kasuya-Yosida（RKKY）相互作用$J$的解析表达式.在线性能带结构成立的区域，计算结果与全紧束缚能带结构的数值计算结果吻合得很好。的分析结果，表示在Meijer G函数，由两个振荡项的产品，一个来自两个狄拉克锥和第二个来自有限大小的费米面之间的干扰。对于大的距离，Meijer G函数表现为正弦项，导致位于同一子晶格上的矩的结果为$J \sim R^{-2} k_F \sin (2 k_F R) {1 + \cos[(K-K').R]}$。$R^{-2}$的依赖性，这是相同的标准的二维电子气，是普遍的，无论亚晶格的位置和距离方向的两个时刻，除了当$k_F =0$（未掺杂的情况下），在那里它恢复到$R^{-3}$的依赖性。这些结果纠正了文献中发现的一些不一致之处。
2011-06-10 cond-mat.mes-hall
Onset of an Insulating Zero-Plateau Quantum Hall State in Graphene
我们分析了强磁场中出现在未掺杂石墨烯中的零平台量子霍尔态的耗散电导。在这种状态下的电荷输运被假定为由磁畴壁进行，该磁畴壁由由于相互作用而形成的相反自旋的两个反向传播边缘状态的杂交形成。由此产生的非手性边缘模式是参数K的Luttinger液体，其在低于临界值K_c \approx 1/2时进入带隙的理想导电状态。该系统中的背散射涉及自旋翻转，使得与局部磁矩的相互作用经由“手性近藤效应“产生有限电阻率R_{xx}。在有限温度T下，当K在阈值K_{MI}上调谐时，R_{xx}（T）表现出从金属到绝缘行为的交叉。对于T->0，在中间区域K_{MI} <K<K_c中的R_{xx}是有限的，但随着K接近K_c而发散.这个模型为最近的实验提供了一个自然的解释。
2009-05-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Scale-invariant puddles in Graphene: Geometric properties of electron-hole distribution at the Dirac point
我们研究了在零栅压下，考虑粒子间相互作用和随机带电杂质时石墨烯的基态载流子密度分布。我们提供了详细的分析所产生的空间不均匀的电子气考虑到粒子-粒子相互作用和远程库仑无序在平等的基础上内的Escheras-Fermi-Dirac理论。我们提出了石墨烯片的载流子密度概率测度的一些一般特征。我们还表明，当被视为一个随机的表面，所产生的电子空穴水坑在零化学势表现出奇特的自相似的统计特性。虽然无序势被选为高斯，我们表明，电荷场是非高斯与不寻常的康德夫关系，可以被视为一类新的二维（2D）随机场表面。
2016-09-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Orbital-free density functional theory of out-of-plane charge screening in graphene
我们提出了一个密度泛函理论的D-Fermi-Dirac-von Weizsäcker型描述的响应的单层石墨烯的电介质基板上的一个点电荷或电荷的集合远离层的距离。我们制定了一个变分设置中，建议的能量泛函承认极小，无论是在自由石墨烯层的情况下，并根据背门。我们进一步提供的条件下，这些极小是唯一的，对应于配置的非均匀密度分布的载流子的只有一种类型。在一般条件下，得到了相应的电荷密度Euler-Lagrange方程，并证明了极小元的唯一性、正则性和衰减性。此外，从零到非零响应的分岔在有限的阈值的外部电荷被证明。
2015-06-30 cond-mat.mes-hall math-ph math.AP
