Low Magnetic Field Regime of a Gate-Defined Constriction in High-Mobility Graphene
我们报告了在增加磁场时，通过高迁移率石墨烯器件中的栅极限定的收缩从弹道输运到量子霍尔制度的相干电子传输的演变。在低场时，电导表现出法布里-珀罗共振，这是由顶部栅区下方形成的npn腔引起的。在对应于等于npn腔长的回旋半径的临界场$B^*$以上，法布里-珀罗共振消失，蛇轨迹被引导通过具有一组特征电导振荡的收缩。进一步增加的磁场，使我们能够探测的朗道能级谱的收缩，由于在鞍势的朗道能级的限制和解除限制的组合失真。数值计算证实了这些观察结果。
2018-12-02 cond-mat.mes-hall
Electron transport in bilayer graphene nano constrictions patterned using AFM nanolithography
本研究采用无电极AFM局部阳极氧化纳米光刻制备窄至20nm的双层石墨烯纳米收缩结构，观测到输运带隙与附加能超100meV的单量子点，揭示其输运由边缘无序与量子限域效应主导，为碳基量子器件制备提供了灵活新方法。
2024-12-11 cond-mat.mes-hall
Electronic triple-dot transport through a bilayer graphene island with ultrasmall constrictions
一个量子点被蚀刻在双层石墨烯中，通过两个小的收缩连接到引线。我们发现，这种结构不像一个单一的量子点，但至少有三个网站的局域电荷串联。该装置的高度对称性和电稳定性使我们能够对局部电荷的不同位置进行三角测量，并发现一个位置位于岛中，一个位置位于每个收缩中。然而，我们测量了许多连续的单个不重叠的库仑钻石系列。为了描述这些发现，我们把系统作为一个强耦合的串行三重量子点。我们发现，非重叠的库仑钻石出现，由于更高阶的共隧穿通过位于收缩的外部点。我们提取所有相关的电容，用电容模型模拟测量数据，并讨论其对电输运的影响。
2014-06-20 cond-mat.mes-hall
Robust quantum point contact operation of narrow graphene constrictions patterned by AFM cleavage lithography
检测石墨烯纳米结构中的电导量子化比预期更具挑战性。到目前为止，通过石墨烯纳米收缩观察到的良好定义的电导平台仅在最高质量的悬浮或h-BN封装的器件中可获得。然而，在零磁场中达到低电导量子，即使使用这样的超高迁移率器件也是一项微妙的任务。在这里，我们展示了一种简单的基于AFM的纳米图案化技术，用于定义具有高精度（低至10 nm宽度）和降低的边缘粗糙度（+/- 1 nm）的石墨烯收缩。图案化过程是基于由AFM针尖沿其高对称性结晶方向对石墨烯的面内机械裂解。如所定义的，具有改进的边缘质量的窄石墨烯收缩实现了前所未有的稳健QPC操作，允许甚至在标准$SiO_2/Si$衬底上观察电导量子化，直到低电导量子。在$ne^2/h$处观察到电导平台，在不存在外部磁场的情况下由$2e^2/h$均匀间隔（对应于n = 3、5、7、9、11），而在8 T磁场中由$e^2/h$（n = 1、2、3、4、5、6）间隔。
2020-10-08 cond-mat.mes-hall
The influence of constriction on the motion of graphene kinks
石墨烯扭结是弯曲的石墨烯膜的拓扑状态。我们表明，当一个移动扭结遇到收缩，有三个一般类的行为：反射，陷阱，和传输。总的来说，收缩的特点是有吸引力的潜力。在一个简单的对称收缩的情况下，扭结势能有一个相对较深的最小包围的能量障碍。然而，势能本身并不能完全定义行为的类别：在我们的模拟中观察到了共振反射的影响。此外，我们证明了不对称收缩可以将扭结从一种类型转变为另一种类型。MD模拟结果与经典的$ϕ^4$模型的预测进行了比较。
2021-04-10 cond-mat.mes-hall nlin.PS
Coulomb oscillations in three-layer graphene nanostructures
我们提出了一个可调的三层石墨烯单电子晶体管（SET）的传输测量。该器件由蚀刻的三层石墨烯薄片组成，具有将岛与源极和漏极接触分开的两个狭窄收缩。三个横向石墨烯栅极用于静电调谐装置。一个单独的三层石墨烯收缩已分别研究显示附近的电荷中性点的传输间隙。石墨烯隧穿势垒显示出强烈的非单调耦合作为门电压的函数，表明在收缩中存在局域态。我们展示了库仑振荡和库仑金刚石测量，证明了石墨烯SET的功能。提取$\approx 0.6$ meV的充电能量。
2008-06-09 cond-mat.mes-hall
Coherent transport of armchair graphene constrictions
利用紧束缚方法和格林函数方法研究了扶手椅型石墨烯纳米收缩体（GNC）的相干输运性质。当一个空位位于理想金属扶手椅型石墨烯纳米管（aGNR）的$y=3n\pm 1$处时，我们发现在零费米能级处存在一个非成键态，导致零电导谷。当空位位于y=3n时，不存在非成键态，最低导电沟道的电导行为不受空位的影响。对于由三个金属aGNR段组成的正方形扶手椅GNC，在单沟道能区观察到共振隧穿行为。我们发现位于锯齿形边界的局域边缘态的存在会严重影响共振隧穿。最后提出了一个简化的一维模型，很好地解释了扶手椅型GNC的共振隧穿行为。
2009-12-21 cond-mat.mes-hall
Tunable Graphene Single Electron Transistor
我们报告了石墨烯单电子晶体管的电子输运实验。该器件由通过两个窄的石墨烯收缩连接到源极和漏极的石墨烯岛组成。它是静电可调的三个横向石墨烯栅极和一个额外的背栅。隧道耦合是栅电压的强非单调函数，表明势垒中存在局域态。我们研究了隧道能隙的能量尺度、收缩区的共振和库仑阻塞共振。从库仑金刚石测量在不同的设备配置（即障碍配置），我们提取的充电能量为3.4毫电子伏，并估计一个特征的能量尺度为10毫电子伏的收缩共振。
2008-06-09 cond-mat.mes-hall
Lattice Expansion in Seamless Bi layer Graphene Constrictions at High Bias
我们对sp2碳纳米结构的理解仍然是新兴的，对于开发高性能的全碳器件非常重要。例如，就石墨烯或双层石墨烯在高偏压下的结构行为而言，几乎一无所知。为此，我们研究了双层石墨烯收缩与封闭的边缘（无缝）在高偏压使用原位原子分辨率透射电子显微镜。我们直接观察到一个高度本地化的巨大的晶格膨胀内的收缩。随着双层石墨烯收缩变窄，电流密度和晶格膨胀都增加。当收缩宽度减小到低于10 nm时，在失效之前不久，电流密度上升到4 \cdot × 109 A cm-2，并且收缩表现出晶格膨胀，单轴分量显示出接近5%的膨胀，各向同性分量显示出超过1%的膨胀。晶格膨胀的起因很难完全归因于热膨胀。碰撞电离是载流子从成键态转移到反键态从而削弱键的过程。碰撞电离改变的C-C键特性可以解释我们在无缝双层石墨烯收缩中观察到的巨大晶格膨胀。此外，碰撞电离也可能有助于观察到的晶格膨胀的各向异性，虽然应变可能是主要因素。
2012-08-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Coherent electronic transport through graphene constrictions: sub-wavelength regime and optical analogies
石墨烯的二维性质与今天的光刻相结合，可以实现比狄拉克电子波长更小的纳米电子器件。在这里，我们表明，在这些石墨烯亚波长纳米器件的电子量子输运性质提出了深刻的类比与经典现象的亚波长光学。通过引入电子衍射势垒的概念来表示收缩效应，我们可以很容易地描述丰富的纳米器件中丰富的输运物理：从石墨烯狭缝中的Bethe和Kirchhoff衍射，到纳米带中的Fabry-Perot干涉振荡。同样的概念也适用于石墨烯量子点，并为这些系统的最新实验提供了新的启示。
2008-10-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Surface Atom Motion to Move Iron Nanocrystals through Constrictions in Carbon Nanotubes under the Action of an Electric Current
在电流的作用下，碳纳米管内部的金属纳米晶体可以被整体传输。我们从实验和理论上研究了铁纳米管如何通过比纳米管本身横截面积更小的碳纳米管收缩。值得注意的是，通过原位透射电子成像和衍射，我们发现，当通过收缩时，碳纳米管在很大程度上保持固体和结晶，而碳纳米管不受影响。我们解释了这种行为的铁原子的运动和重排的表面上的铁原子的图案。可以用一个模型来描述微电极的运动，该模型的参数几乎与微电极的长度、面积、温度和电迁移力的大小无关。我们预测，金属纳米晶体可以通过复杂的几何形状和收缩，与纳米力学和金属纳米粒子的可调合成的影响。
2013-04-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Imaging Localized States in Graphene Nanostructures
具有空间分辨率的探测技术有可能导致更好地理解微观物理过程和操纵纳米结构的新途径。我们提出了一个石墨烯量子点，它是耦合到源极和漏极通过两个收缩的扫描门图像。我们的图像和定位的量子点在库仑阻塞制度的电导共振，以及在实空间中的压缩局域态的共振。
2010-05-12 cond-mat.mes-hall
Imaging the breakdown of ohmic transport in graphene
欧姆定律描述了电流密度与电场的比例关系。在固态导体中，欧姆定律出现是由于电子散射过程使电流松弛。在这里，我们使用氮空位中心磁力直接图像的局部击穿欧姆定律在一个狭窄的收缩制造的高迁移率石墨烯单层。欧姆流动在室温下是可见的，因为电流集中在收缩边缘，流动曲线完全由样品的几何形状决定。然而，当温度降低到200 K以下时，电流集中在收缩中心附近。在流动模式的变化是一致的交叉从扩散到粘性电子输运为主的电子-电子散射过程，不放松电流。
2020-03-12 cond-mat.mes-hall
Coherent transport in graphene nanoconstrictions
我们研究的结构nanoconstriction上的相干输运性质，否则理想的锯齿形边缘的无限长的石墨烯带的效果。电子结构用标准的单轨道紧束缚模型计算，线性电导用Landauer公式计算。我们发现，由于零偏置电流是在大部分的带，这是非常强大的各种收缩的几何形状和边缘缺陷。与此相反，零偏置电导与栅极电压的曲线偏离$(2n+1) e^2/h$阶梯的理想情况下，只要一个原子被从样品中删除。我们还发现，楔形收缩可以呈现非导电状态完全本地化的费米能量附近的收缩。讨论了这些局域态在石墨烯中形成量子点的兴趣。
2006-08-31 cond-mat.mes-hall
Gate defined zero- and one-dimensional confinement in bilayer graphene
我们报道了基于双层石墨烯夹在六方氮化硼底部和顶部栅极之间的纳米级器件的制造和测量。对顶栅进行图案化，使得可以通过向栅施加适当的电压来静电感应收缩和岛。从低温下收缩处的电导量子化可以明显看出器件的高质量。这些岛显示出明显的库仑阻塞和单电子输运。
2012-05-25 cond-mat.mes-hall
Hot Phonons in an Electrically Biased Graphene Constriction
声子载流子相互作用可以对器件性能具有显著影响。它们可以通过测量声子寿命来探测，声子寿命反映了声子与其他准粒子，特别是载流子及其伴随声子的相互作用强度。载流子声子和声子-声子对声子寿命的贡献可以从温度依赖的研究中解脱出来。在这里，我们解决的重要性，声子载流子相互作用的焦耳加热的石墨烯收缩，以有助于理解的能量耗散在石墨烯为基础的电子器件。我们证明，无隙石墨烯授予电子声子相互作用不寻常的意义，特别是在低载流子密度。在常规半导体中，带隙通常防止声子通过电子-空穴产生而衰减，并且在金属或其他半金属中，费米温度过大而不能进入电子-声子耦合起主导作用的区域，如在石墨烯中在300至1600 K的研究声子温度区域中。
2010-01-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Symmetry-dependent transport behavior of graphene double dots
通过包络函数分析，我们进行了一个数值研究的石墨烯结构的电导行为的两个区域（点）连接到入口和出口引线通过收缩和分离的势垒。我们表明，双点的电导取决于结构的对称性，这种效果的生存也在一个低水平的障碍的存在下，在类比中，我们以前发现的双点在半导体异质结构中获得。在石墨烯中，这种现象不那么引人注目，特别是，相对于单独的势垒，通过添加对称收缩并不能增强电导。
2013-12-22 cond-mat.mes-hall
Gate-defined superconducting channel in magic-angle twisted bilayer graphene
本研究在魔角双层石墨烯中实现了栅极定义的超导通道，通过分裂栅极调节通道宽度，实现了从超导到高阻输运的转变，并控制超流流动，为开发量子收缩器件奠定了基础。
2023-12-18 cond-mat.mes-hall
Electron interference in ballistic graphene nanoconstrictions
我们已经实现了在SiC台面结构的侧壁上生长的弹道石墨烯纳米带的纳米尺寸收缩。我们设备的高质量允许观察许多电子量子干涉现象。在不同的温度下，通过原位传输测量来探测法布里-珀罗类共振的传输。共振的能量由收缩的尺寸决定，而收缩的尺寸可以使用STM光刻精确控制。测量的电导的温度和尺寸的依赖性与紧束缚计算定量一致。即使在室温下，这些干扰效应也是可见的，这一事实使得所报道的器件作为未来碳基电子器件的构建模块具有吸引力。
2016-05-04 cond-mat.mes-hall
Superballistic flow of viscous electron fluid through graphene constrictions
电子-电子（e-e）碰撞可以以各种令人惊讶的，有时是违反直觉的方式影响传输。尽管有强烈的兴趣，对这个问题的实验证明是具有挑战性的，因为同时存在不同的散射机制，抑制或模糊的e-e散射的后果。直到最近，具有由电子-电子碰撞主导的传输的足够干净的电子系统才变得可用，显示出高粘性流体的行为特征。在这里，我们研究了通过石墨烯收缩的电子输运，并表明它们的电导低于150 K随着温度的升高而增加，与掺杂石墨烯的金属特性形成鲜明对比。值得注意的是，测量的电导超过了自由电子可能的最大电导。这种反常的行为归因于相互作用的电子的集体运动，其“屏蔽”了单个载流子在样品边界处的动量损失。测量使我们能够确定由于电子粘度所产生的电导贡献，并确定其温度依赖性。除了基本的兴趣，我们的工作表明，粘性效应可以促进高温下的高迁移率传输，这是一种潜在的有用行为，用于设计石墨烯基器件。
2017-08-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Time-resolved charge detection in graphene quantum dots
我们提出了在石墨烯量子点的电子隧穿的实时检测测量。通过计算量子点上的单电子充电事件，详细研究了石墨烯收缩中的隧穿过程和局域态的作用。在低电荷检测器偏压的情况下，我们只看到隧穿速率中的单个时间依赖性过程，其可以使用铅中载流子的费米加宽能量分布来建模。我们发现一个非单调的依赖于门的隧道耦合归因于局域态的形成收缩。将检测器偏置增加到2 mV以上导致与电荷检测器电流在点上的反作用相关的点-引线转换速率的增加。
2011-05-02 cond-mat.mes-hall
Conductance response of graphene nanoribbons and quantum point contacts in the scanning probe measurements
我们提供了一个理论研究的电导响应系统的基础上石墨烯纳米粒子的扫描探针的电位。这项研究是基于量子传输边界方法的实施的紧束缚哈密顿量的朗道方法，并涵盖均匀的纳米带，它们的非对称窄化和量子点接触的各种配置文件。在低费米能量的响应图解决形成的n-p结引起的探测电位和存在的非均匀带的边缘的扶手椅段。对于纳米带的非对称变窄，扫描探针解决了与系统的较窄部分的最高子带内的反向散射相关的驻波的形成。包含长收缩的QPC支持形成局部共振，诱导在费米能量中重入的电导峰系统，具有可以通过电导映射解析的概率密度的形式。对于较短的收缩，探针诱导收缩内的平滑电导最小值。一般来说，除了低能输运能隙之外，在带的较宽部分中，系统的电导的变化与较窄部分相比是低的。
2015-05-13 cond-mat.mes-hall
Performance limits of graphene-ribbon-based field effect transistors
利用原子模型研究了基于单石墨烯带的场效应晶体管的性能。它示出了这种方案，与传统的基于碳纳米管的晶体管不同，降低了与金属电极的化学键合的细节的重要性，有利于碳基器件的一部分。在这里研究了各种收缩和金属带接触模型的最终性能极限。特别是，我们表明，即使是接触不良的金属，适当泰勒收缩可以给有前途的值的导通电导和亚阈值摆动。
2007-07-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electron transport and quantum-dot energy levels in Z-shaped graphene nanoconstriction with zigzag edges
受石墨烯纳米结构制造的最新进展的启发，我们发现电子可以被捕获在Z形石墨烯纳米收缩与锯齿形边缘。收缩的中心部分作为单能级量子点操作，因为由于失配的谷极化，朝向附属部分（旋转60度）的电流流动被强烈抑制，尽管隔离的每个部分示出电导的最大量子值$G_0=2e^2/h$。我们进一步表明，捕获机制是不敏感的收缩几何形状的细节，除了从两个相邻的部分的宽度相等的情况下。与早期的研究电子输运通过对称和非对称扭结锯齿形边缘的关系也建立。
2009-11-20 cond-mat.mes-hall
Acoustoelectric current transport through single-walled carbon nanotubes
我们已经接触了单壁碳纳米管后，通过使用表面声波对齐的管。声电电流已被测量在4.2 K和探测的低维电子状态的表面声波已被检测到。通过减小声波波长导致对限定的碳纳米管收缩的长度的调整，已经观察到声电电流的量化。
2004-08-05 cond-mat.mes-hall
Maxwell-Hall access resistance in graphene nanopores
由于从本体到收缩部（例如纳米孔）的会聚而产生的阻力是运输现象的主要部分。在经典的电传导中，麦克斯韦和后来的霍尔对于离子传导，预测这种进入或收敛电阻与体积尺寸无关，并且与孔半径$a$成反比，对于完美的圆形孔。然而，更一般地，这种阻力是上下文的，它取决于官能团/电荷和波动的存在，以及（有效）收缩几何形状/尺寸。解决上下文一般需要全原子模拟，但这需要巨大的资源，由于代数衰减收敛的性质。我们开发了一个有限尺寸标度分析，让人想起的治疗的关键现象，这使得在这样的模拟中的收敛阻力。该分析表明，模拟单元存在“黄金纵横比”，其产生具有有限系统的无限系统结果。我们采用这种方法来解决石墨烯纳米孔电阻的半径依赖性的实验和理论差异。
2018-02-14 cond-mat.mes-hall
Switching spin and charge between edge states in topological insulator constrictions
自石墨烯中物质的一种新拓扑状态被预测以来，作为拓扑绝缘体的材料引起了人们的广泛关注。在碲化汞（HgTe）基二维拓扑绝缘体的理论提出后不久，量子自旋霍尔效应和非局域边缘输运的观察为边缘态量子化电导带来了令人信服的实验证据。这种螺旋边缘状态的自旋取向和传播方向是固有地连接的，从而提供对反向散射的保护。然而，这些特征相反地使得诸如自旋切换的受控自旋操作变得困难。因此，在这里，我们提出收缩作为连接器之间的相对边缘（和自旋）状态的碲化汞。我们演示了如何边缘状态之间的耦合，重叠的收缩，可以用于转向到不同的边缘模式的电荷流和控制自旋开关。这产生了三态电荷和自旋晶体管功能。与传统的自旋晶体管不同，开关不依赖于可调的Rashba自旋轨道相互作用，而是依赖于边缘态波函数的能量依赖性。基于这种机制，并支持数值输运计算，我们提出了两种不同的方式来控制自旋和电荷电流取决于门控的收缩。
2011-04-21 cond-mat.mes-hall
Edge channels in a graphene Fabry-Perot interferometer
本文通过量子力学计算研究石墨烯法布里-珀罗干涉仪中边缘通道空间结构对电子磁输运的影响，揭示了不同干涉仪制备方式导致的输运特性差异及阿哈罗诺夫-玻姆振荡模式。
2023-10-21 cond-mat.mes-hall
Contacts and upstream modes explain the electron-hole asymmetry in the graphene quantum Hall regime
在高磁场下通过石墨烯器件传输的电子-空穴不对称性的观察挑战了石墨烯量子霍尔效应的流行模型。在这里，我们研究这种不对称性，在传统的磁输运和扫描门显微镜测量的封装石墨烯收缩地图。我们发现，上游模式和局部掺杂的存在下，在附近的电接触导致一个完全不同的图片的拓扑击穿的电子和空穴，解释所观察到的不对称性。
2021-03-18 cond-mat.mes-hall
Magnetism and Spin Transport of Carbon Chain between Armchair Graphene Nanoribbon electrodes
采用紧束缚哈密顿量、平均场哈伯德模型和Landauer-Butikker方法研究了扶手椅型石墨烯纳米颗粒（AGNR）电极间碳链的磁性和自旋输运性质.结果表明，只有奇数碳链在链-石墨烯结中显示出内禀磁矩。碳链-石墨烯结的电子、磁性和自旋输运性质强烈依赖于碳链在AGNR电极之间的位置和长度。有趣的是，我们在所有奇数碳链-石墨烯结中发现了费米能附近的完全自旋极化传输，无论它们的长度如何，也没有任何磁场和磁性电极。
2016-08-20 cond-mat.mes-hall
Controlled epitaxial graphene growth within amorphous carbon corrals
高质量石墨烯的结构化生长对于碳基电子技术的发展是必要的。具体地，控制SiC上外延石墨烯下的表面台阶的聚束和放置是石墨烯器件生产的重要考虑因素。我们展示了光刻图案化的蒸发无定形碳陶瓷作为钉扎SiC表面台阶的方法。蒸发的无定形碳是SiC上理想的阶跃流动屏障，这是由于其与石墨烯生长的化学相容性和其在高温下的结构稳定性以及其可图案化性。在石墨烯生长之前，将无定形碳在真空中沉积在SiC上。在温度高于1200 $^\circ$ C的石墨烯炉中，可移动的SiC台阶在这些无定形碳阻挡层处积累，从而在高于1330 $^\circ$ C的温度下形成用于石墨烯生长的对齐的无台阶区域。原子力显微镜成像和拉曼光谱支持形成质量的无台阶的石墨烯片生长在SiC上的步骤形态对齐的碳网格。
2014-02-19 cond-mat.mes-hall
Fabrication of zinc oxide/graphene-carbon nanotubes nanocomposite with enhanced dye degradation ability
本研究制备了氧化锌/石墨烯-碳纳米管纳米复合材料，经多种表征验证其结构，实验证明该材料比纯ZnO纳米颗粒具有更优异的罗丹明B染料降解能力。
2024-12-11 cond-mat.mes-hall
Quantum Conductance of Achiral Graphene Ribbons and Carbon Nanotubes
基于石墨烯的紧束缚大分子模型，推导了扶手椅型和锯齿型石墨烯带以及碳纳米管在中性点附近的能带谱的显式表达式。得到的色散关系被用来确定和比较这些结构的电导梯，并为许多其他应用是有益的。我们的研究结果在许多方面与以前报道的数据不同。这一新的信息为评估石墨烯纳米电子器件的潜力奠定了坚实可靠的基础。
2009-01-26 cond-mat.mes-hall
Enhanced spin accumulation at room temperature in graphene spin valves with amorphous carbon interfacial layers
我们证明了一个大的增强的自旋积累在单层石墨烯以下的电子束诱导沉积的无定形碳层在铁磁体-石墨烯界面。当石墨烯沉积在聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）上并暴露于足够的电子束剂量以交联PMMA时，增强是10^4倍，而当石墨烯直接沉积在SiO2上并暴露于相同剂量时，增强是10^3倍。我们将这种差异归因于在前一种情况下更有效的碳沉积，这是由于PMMA释放的含碳化合物的存在增加。无定形碳界面可以维持非常大的电流密度而不退化，这导致在室温下超过500微电子伏的非常大的自旋积累。
2015-06-15 cond-mat.mes-hall
Carbon sp chains in graphene nanoholes
如今，在几个纳米技术实验室中，以石墨烯或类石墨碳为末端的sp碳链被常规合成。我们提出了一个从头算研究这样的碳只有材料，通过计算它们的结构和稳定性，以及它们的电子，振动和磁性。我们采用了一个公平的妥协微观现实主义与一定程度的理想化的模型配置，并预测了一些属性容易与实验比较。
2011-09-29 cond-mat.mes-hall
Formation mechanism of bound states in graphene point contacts
从理论上研究了石墨烯窄收缩结构中的电子局域化，发现在一类超短石墨烯量子点接触中可以存在长寿命的准束缚态.这些QBS被证明是源于无色散的边缘状态，这是一般终止的石墨烯的电子结构的特征，其中伪时间反演对称性被打破。QBS可以被看作是限制在两个石墨烯样品之间的界面态，并且它们的性质可以通过改变QPC的尺寸和界面几何形状来改变。在有胡子的网站的存在下，这些QBS可以转换成束缚态。实验结果和潜在的应用进行了讨论。
2014-12-04 cond-mat.mes-hall
Performance of Solution Processed Carbon Nanotube Field Effect Transistors with Graphene Electrodes
本研究以少层石墨烯为接触电极材料，评估碳奈米管场效电晶体的效能。我们提出了在CNT石墨烯结的势垒高度上使用温度依赖性IV测量获得的实验结果。在我们的器件中，空穴和电子的估计势垒高度接近于零或略负，表明石墨烯与CNT的价带和导带的欧姆接触。此外，我们还报道了石墨烯的势垒高度和厚度之间没有相关性。
2016-11-16 cond-mat.mes-hall
Transport in coupled graphene-nanotube quantum devices
我们报道了基于石墨烯和单壁碳纳米管的全碳混合量子器件的制备和表征。我们讨论了两个，碳纳米管量子点设备与石墨烯电荷检测器和纳米管量子点与石墨烯引线。这些设备是通过化学气相沉积生长碳纳米管并随后结构化机械剥离的石墨烯来制造的。我们研究了在碳纳米管量子点由附近的石墨烯nanoriginal的个别充电事件的检测，并表明，它们导致高达20%的石墨烯nanoriginal作为一个良好的执行电荷检测器的电导最大值的变化。此外，我们讨论了一个电耦合的石墨烯纳米管结，它表现出隧道势垒与隧道速率在低GHz制度。这允许在具有石墨烯源极引线和漏极引线的碳纳米管量子点上观察库仑阻塞。
2013-08-09 cond-mat.mes-hall
Multilayer Graphene Synthesized by CVD Using Liquid Hexane as the Carbon Precursor
我们通过化学气相沉积（CVD）方法在大气压和1000 °C下生产多层石墨烯，使用柔性铜基底作为催化剂，液体己烷作为碳源。我们设计了一个光学装置来测量碳膜的透射率;根据这些信息，我们计算出碳膜的层数近似为11层。
2011-09-06 cond-mat.mes-hall
All-carbon approach to inducing electrical and optical anisotropy in graphene
由于其一系列独特的性质，石墨烯是一种有前途的材料，用于各种各样的应用。由于是二维的，石墨烯的性质也很容易通过接近其他材料来调整。在这项工作中，我们研究了通过将石墨烯与其他各向异性碳系统（包括纳米多孔石墨烯和石墨烯纳米带阵列）连接来诱导石墨烯中的电学和光学各向异性的可能性。我们发现，这种材料确实在石墨烯中诱导了这种各向异性，同时还保留了石墨烯的狄拉克能带结构所提供的独特性质，即其优越的电荷传输和长波长光吸收。光学各向异性使得这种异质结构对于它们在与长波长偏振测量相关的应用中的使用感兴趣，而电各向异性对于增强石墨烯光电热电探测器的性能可能是有价值的。
2021-11-08 cond-mat.mes-hall
Scattering of topological kink-antikink states in bilayer graphene structures
带隙的双层石墨烯可以支持由于施加到石墨烯层的扭结栅极电势而存在的带隙内状态。处于这些状态的电子显示谷动量锁定，这使得它们对拓扑谷电子学具有吸引力。在这里，我们表明，扭结-反扭结局部电位使调制散射的拓扑电流。我们发现，扭结-反扭结耦合导致的结电导的异常步骤。此外，当收缩从传播模式分离，形成一个环，电导揭示了系统的能谱。值得注意的是，这些扭结-反扭结装置还可以通过调整中央门来作为具有微小磁场的谷滤波器。
2021-10-12 cond-mat.mes-hall
Selective self-excitation of higher vibrational modes of graphene nano-ribbons and carbon nanotubes through magnetomotive instability
我们从理论上证明了石墨烯纳米带和碳纳米管的高模弯曲振动的选择性自激发的磁动不稳定性的手段的可行性。除机械谐振器外，该器件仅由恒压源、电感、电容、栅电极和恒定磁场组成。对石墨烯和碳纳米管进行了数值模拟，显示出总体相似的行为，但主要由于非线性机械弯曲力而产生一些差异。两种材料的优点和缺点进行了讨论。
2011-12-05 cond-mat.mes-hall
Electron Standing Wave Formation in Atomic Wires
利用传输理论的Landauer公式和电子结构的紧束缚模型，我们研究了电子输运通过原子线形成的一维收缩金属纳米接触对之间。我们的结果解释的电子驻波形成的原子线，由于电子波反射在原子收缩的末端的干涉。我们探讨这些驻波和相关的传输共振考虑两种类型的原子线：连接到金接触和碳线连接到金接触的原子线-金属接触界面的化学的影响。我们发现，金导线的电导大致为$1 G_0 = 2 e^2/h$的导线长度的研究，与实验一致。相比之下，对于碳线的电导被发现强烈振荡的原子数在电线中的变化，奇数链比偶数链更导电，在协议与以前的理论工作，是基于不同的模型的碳线和金属接触。
1999-07-06 cond-mat.mes-hall
Graphene at high bias: cracking, layer by layer sublimation and fusing
高偏压下的石墨烯和少层石墨烯由于达到的高温而暴露出大量现象。通过原位透射电子显微镜（TEM），我们直接观察电流如何改变结构，反之亦然。在一些样品中，裂纹从薄片的边缘扩展，导致在击穿后形成窄收缩或纳米间隔的间隙。在其他样品中，我们发现了几层石墨烯的逐层蒸发，这可以用于从多层样品控制生产单层石墨烯。令人惊讶的是，我们甚至发现重叠的两片石墨烯可以在高偏压下愈合并形成一个连续的薄片。这些发现为特定器件应用的石墨烯结构开辟了新的途径。
2012-03-14 cond-mat.mes-hall
Coulomb drag between carbon nanotube and graphene
我们报道了在石墨烯中的二维（2D）电子气和由碳纳米管组成的一维（1D）线之间的库仑阻力的观察。我们发现，当石墨烯的大部分是导电的，但强烈抑制在量子霍尔制度时，磁场限制导电电子的石墨烯的边缘和远离纳米管的阻力。非平衡和非线性阻力测量显示了1D和2D导体之间有趣的相互作用。这些新颖的几何形状的混合电子器件可能导致范德华电子学的潜在应用
2017-10-18 cond-mat.mes-hall
Electronic structure of carbon nanotubes on graphene substrates
碳的同素异形体，包括一维碳纳米管和二维石墨烯片，继续引起人们的注意，作为探测低维电子物理的有前途的平台。最近的研究表明，石墨烯多层膜的电子性质对片层之间的相对取向非常敏感，并且在双层情况下，当接近魔扭角时，表现出强烈的电子相关性。在这里，我们研究的电子性质的碳纳米管沉积在石墨烯片上，通过推导出一个低能量的理论，占旋转和刚性位移的纳米管相对于底层的石墨烯层。我们表明，这种异质结构是由一个几何不变的，周期性或准周期性的哈密顿量，这取决于取向和手性的纳米管。此外，我们发现，即使对于一个消失的扭曲角，刚性位移的纳米管相对于石墨烯基板可以改变其电子结构定性。我们的结果确定了一个有前途的新方向，在低维强关联物理。
2019-09-06 cond-mat.mes-hall
Transport Spectroscopy of a Graphene Quantum Dot Fabricated by Atomic Force Microscope Nanolithography
我们报道了用原子力显微镜纳米光刻技术制备的石墨烯量子点的低温输运谱。原子力显微镜出色的空间分辨率使我们能够可靠地制造长度小于15 nm的短收缩量子点。输运测量表明，该器件是由一个单一的量子点在一个宽的门范围内占主导地位。通过施加面内磁场研究了量子点的电子自旋系统。结果与Lande g因子2一致，但没有观察到规则的自旋填充序列，很可能是由于无序。
2013-11-29 cond-mat.mes-hall
Transmission spectra and valley processing of graphene and carbon nanotube superlattices with inter-valley coupling
我们数值研究了具有谷间耦合的石墨烯纳米带和碳纳米管的电子输运性质，例如，在\sqrt{3} NPDMATHABMN \sqrt{3} N和3N \times 3N超晶格中。以\sqrt{3} \times \sqrt{3}石墨烯超晶格为例，我们发现通过对石墨烯超晶格的剪裁，可以得到丰富的纳米带和纳米管的结构构型。在研究了相应的扶手椅和锯齿形纳米管几何结构的电子特性后，我们发现碳纳米管的线性能带可以导致类似克莱因隧道的现象，即，电子沿着管传播而没有反向散射，即使在存在势垒的情况下也是如此。由于\sqrt{3} \times \sqrt{3}超级电池在原始石墨烯的K和K'谷之间的耦合，我们提出了一种基于扶手椅型碳纳米管的谷场效应晶体管，其中电流的谷极化可以通过施加栅极电压或改变扶手椅型碳纳米管的长度来调节。
2017-01-03 cond-mat.mes-hall
The unexpected thermal conductivity from graphene disk, carbon nanocone to carbon nanotube
石墨烯和单壁碳纳米管（SWCNT）因其超高的导热性能而引起人们的极大关注。然而，很少有工作探讨其导热系数的定量关系。碳纳米锥（CNC）是介于石墨烯盘（GD）和单壁碳纳米管（SWCNT）之间的梯度结构。采用非平衡分子动力学（NEMD）模拟方法研究了不同顶角的CNC的导热性能，并与GD和SWCNT的导热性能进行了比较。我们的研究结果表明，不同的单壁碳纳米管的均匀的导热系数，CNC也有一个自然的梯度导热系数，这是类似的GD。出乎意料的是，当顶角从180°（GD）减小到19°时，分级率几乎保持不变，但当顶角从19°减小到0°（SWCNT）时，分级率突然下降到零。更有趣的是，当原子间力常数变小和平均自由程变短时，梯度效应并没有减弱。也就是说，除了纳米级之外，可以在宏观尺度石墨烯或CNC结构中观察到梯度效应。
2016-12-19 cond-mat.mes-hall
Odd-even phonon transport effects in strained carbon atomic chains bridging graphene nanoribbon electrodes
基于第一性原理方法，我们研究了石墨烯纳米带之间伸展的有限单原子碳链的弹道声子输运性质，石墨烯纳米带是一种$sp$ - $sp^2$混合碳纳米结构，最近在其合成方面取得了显着的实验进展。我们发现，晶格热导与拉伸应变的偶数碳链，采用交替的键长聚炔配置的异常增加。另一方面，在奇数碳链的情况下，假设等键长的累积结构，声子电导随应变的增加而减小。我们发现，强奇-偶声子输运效应源于碳线的特征纵向声学声子模式及其相对于石墨烯纳米线声子模式的独特应变诱导红移。在这项工作中揭示的新的声子输运性质和它们的原子机制将为设计用于下一代电子、生物和能源器件应用的混合碳纳米结构提供有价值的指导。
2018-08-10 cond-mat.mes-hall
Coulomb drag between a carbon nanotube and monolayer graphene
我们研究了碳纳米管（CNT）和单层石墨烯组成的系统中的库仑阻力。在费米液体理论中，我们计算了拖曳电阻率，并发现系统组件的尺寸失配导致拖曳速率对载流子密度、温度和间距的依赖性，这与石墨烯双层的已知情况有很大不同。由于前向和后向散射的竞争效应，我们确定了新的功能的阻力依赖于电子密度，这使我们能够控制它们的相对贡献的阻力。
2019-09-11 cond-mat.mes-hall
Paramagnetic centers in graphene nanoribbons prepared from longitudinal unzipping of carbon nanotubes
电子自旋共振（ESR）研究了通过纵向解链多壁碳纳米管（MWCNTs）制备的石墨烯纳米带（GNRs），发现存在与C相关的悬挂键中心，表现出顺磁性特征。原始或氧化的石墨烯纳米带（OGNR）的ESR信号展宽是根据未分辨的超精细结构来解释的，并且在还原的GNR（RGNR）的情况下，ESR信号的展宽可能是由于还原时电导率的增强。从ESR线宽-温度数据观察到的自旋动力学反映了通过局域态的可变范围跳跃（VRH）机制，与电阻-温度数据一致。
2010-06-25 cond-mat.mes-hall
Hyperfine interaction and electron-spin decoherence in graphene and carbon nanotube quantum dots
我们解析计算了单电子在碳纳米管或石墨烯量子点中的核自旋相互作用。虽然石墨烯中的导带态是p型的，但碳纳米管中的相应态由于曲率而为sp杂化。这导致了各向同性和各向异性超精细相互作用之间有趣的相互作用。通过仅使用分析方法，我们能够显示相互作用强度如何取决于重要的物理参数，如曲率和同位素丰度。我们发现，对于所研究的碳结构，13 C超精细耦合强度小于1 μ-eV，并且相关的电子自旋退相干时间可以预期为几十微秒或更长，这取决于自旋携带13 C核的丰度。此外，我们发现超精细诱导的奈特位移是高度各向异性的，无论是在石墨烯和纳米管的任意手性。
2009-09-09 cond-mat.mes-hall
Nonlinear damping in mechanical resonators based on graphene and carbon nanotubes
碳纳米管和石墨烯可以制造出色的纳米机械谐振器。它们有望用于各种科学和技术应用，包括质量，力和电荷的传感，以及介观尺度下量子现象的研究。在这里，我们发现纳米管和石墨烯谐振器的动力学实际上是非常奇特的。我们提出了一个前所未有的情况下，机械耗散完全由非线性阻尼。作为一个惊人的结果，品质因数Q强烈地依赖于运动的幅度。这种情况是从根本上不同于其他谐振器，其耗散是由线性阻尼项占主导地位。我们认为，这种差异源于碳纳米管和石墨烯的降维。此外，我们利用非线性性质的阻尼，以提高品质因数的纳米管/石墨烯谐振器。
2011-03-09 cond-mat.mes-hall
