Interaction effects on proximity-induced superconductivity in semiconducting nanowires
研究了一维纳米线中电子-电子相互作用对邻近诱导$s$波超导性的影响。我们把相互作用的自洽平均场水平上，并找到一个有效的配对潜力的相互作用，有效的弱隧道耦合线的存在下，一个解析表达式。我们发现，对于一组的两个纳米线平行放置在超导衬底上，相互作用引起的配对能量的减少可能会导致有效的线间配对电位超过线内电位，这是在这样的双线系统中创建时间反演对称拓扑超导态的要求之一。
2015-04-29 cond-mat.mes-hall
GaAs/GaP Superlattice Nanowires for Tailoring Phononic Properties at the Nanoscale: Implications for Thermal Engineering
该研究通过实验与DFPT计算揭示了GaAs/GaP超晶格纳米线中声子色散和电子带隙的可调性，证明纳米尺度材料工程可定制声子特性并为热工程开辟新途径。
2023-09-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Suppression of the overlap between Majorana fermions by orbital magnetic effects in semiconducting-superconducting nanowires
我们研究的解析和数值的作用所造成的轨道效应的磁场施加沿轴的半导体Rashba纳米线的拓扑制度托管马约拉纳费米子。我们证明了轨道效应可以有效地考虑在一个一维模型中，通过移动的化学势，从而修改拓扑标准。我们专注于两个马约拉纳费米子在有限的纳米线之间的能量分裂，并发现一个惊人的轨道和塞曼效应之间的相互作用，这种分裂。在强自旋轨道相互作用的限制下，我们发现制度的振荡分裂的幅度保持不变，甚至衰减与增加磁场，在形成鲜明对比的情况下，通常研究的轨道效应的磁场被忽略。这些振荡的周期被发现在许多参数制度几乎是恒定的。
2017-10-04 cond-mat.mes-hall
Influence of structural deformations on the reentrant conductance feature in semiconducting nanowires
螺旋态可以通过观察重入行为来测量，重入行为是在具有强自旋轨道耦合（SOC）的半导体纳米线（NW）中探测的电导在外部垂直磁场存在下的下降。我们研究了考虑不同横模之间耦合的纳米线中电子输运的形变效应。在这种方法中，我们表明，在NW的电导下降的影响存在的一个局部收缩。此外，我们发现即使在没有SOC和磁场的情况下，随着纳米线半径的局部扩大，纳米线中的电导也会出现重入特征。此外，我们发展了一种计算输运性质的数值方法，该方法能够包括变形和多个散射通道之间的耦合。
2021-08-18 cond-mat.mes-hall
Single-shot fabrication of semiconducting-superconducting nanowire devices
半导体超导纳米线吸引了广泛的兴趣，由于可能存在的非阿贝尔马约拉纳零模式，这有望拓扑量子计算。然而，马约拉纳签名的搜索是具有挑战性的，因为具有所需的纳米线长度和材料参数的可重复的混合器件需要可靠地制造，以执行系统的探索，在栅极电压和磁场。在这里，我们利用一个制造平台的基础上的阴影墙，使超导体和正常金属的原位，选择性和连续沉积，形成正常超导结。重要的是，该方法允许在Single Shot中实现器件，消除了在脆弱的半导体/超导体界面合成之后的制造步骤。在原子水平上，所有研究的设备揭示了一个尖锐的和无缺陷的超导-超导界面，相应地，我们电测量硬诱导超导能隙。虽然我们的进步对于提高复杂混合器件的产量至关重要，但它也为探索混合器件的新材料组合提供了一条直接的途径。
2020-09-14 cond-mat.mes-hall
Quantum Transport Length Scales in Silicon-based Semiconducting Nanowires: Surface Roughness Effects
我们报告的理论研究的量子电荷输运的原子模型的硅纳米线与表面粗糙度为基础的障碍。根据纳米线的功能（长度，粗糙度分布）的各种导电制度进行了探讨，通过使用有效的实空间阶N计算方法的库博-格林伍德和Landauer-Buttiker运输框架。的弹性平均自由程，电荷迁移率和本地化长度的定量估计作为表面粗糙度无序的相关长度的函数进行。所获得的电荷迁移率的值以及比较与最高性能的未掺杂纳米线的实验估计。此外，平均自由程和本地化长度之间的无偏关系的局限性进行了概述。
2008-01-10 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall
Direct microwave measurement of Andreev-bound-state dynamics in a proximitized semiconducting nanowire
现代对介观器件中约瑟夫森效应的理解来自安德烈耶夫束缚态的物理学，费米模式局限于超导弱连接中。最近，利用半导体纳米线构建的约瑟夫森结实现了具有门可调约瑟夫森能量的超导量子比特。我们已经使用了微波电路QED架构来检测Andreev束缚态在这样一个门可调结的基础上的铝proximitized InAs纳米线。我们演示了这些束缚态的相干操纵，并实时跟踪束缚态费米子宇称。由于非平衡准粒子的个别宇称切换事件观察到的特征时间尺度$T_\mathrm{parity} = 160\pm 10~\mathrm{μs}$。拓扑纳米线结的$T_\mathrm{parity}$设定了控制马约拉纳束缚态所需带宽的下限。
2017-11-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Surface state band mobility and thermopower in semiconducting bismuth nanowires
许多热电材料，如Bi，表现出Rashba自旋轨道表面带，预测了由电子迁移率和增强的热电势组成的拓扑绝缘体行为。Bi纳米线实现了仅表面的电子输运，因为当它们经历体半金属-半导体转变时，它们成为体绝缘体，这是由于直径接近50 nm的量子限制。我们研究了20-，30-，50-和200-nm的三角Bi线。由表面电子和块状空穴引起的Shubnikov-de Haas磁阻振荡使得能够确定它们的密度和迁移率。表面电子具有超过2（m^2）/（Vsec）的高迁移率，并且对热电势有很大贡献，在温度T< 100 K时占主导地位。表面热电势为-1.2 T微伏/（K^2），这一数值与理论相符，提高了基于表面能带的纳米热电材料的发展前景。
2011-03-17 cond-mat.mes-hall
Spectroscopic Visualization of a Robust Electronic Response of Semiconducting Nanowires to Deposition of Superconducting Islands
在半导体纳米线和超导岛混合系统中Majorana端模的可视化和表征方面取得了重大进展之后，人们非常关注半导体和超导体之间掩埋界面处的电子结构的研究。该界面的性质和占据该界面的电子波函数的结构决定了其中感应的超导态的功能和拓扑性质。在这里，我们研究这个掩埋接口进行光谱映射的超导铝岛外延生长在砷化铟纳米线。我们发现意外的鲁棒性的混合系统的铝岛的直接接触不会导致任何变化的化学势的纳米线，也不会引起显着的能带弯曲在其附近。我们把这归因于表面态的存在，绑定到纳米线的小平面。在铝沉积之前也存在于裸纳米线中的这种表面状态钉扎费米能级，从而使纳米线对表面扰动有弹性。铝岛进一步显示库仑阻塞间隙和峰，其表示在InAs-Al界面处形成电阻性隧穿势垒。在低能量下，我们确定了一个潜在的能量势垒，进一步抑制通过界面的透射率。在裸露的半导体中，在表面态和积累层之间存在相应的势垒，以保持电荷中性。我们的观察阐明了InAs-Al界面的电阻性质和接近超导性的能力之间的微妙的相互作用，并调整超导体-超导体混合纳米线的化学势。
2019-11-18 cond-mat.mes-hall
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
Transcendental momentum quantization in semiconducting Rashba nanowires and zero energy states in their normal and superconducting phase
University of Regensburg（雷根斯堡大学）；Université de Strasbourg（斯特拉斯堡大学）；Donostia International Physics Center (DIPC)（多诺斯蒂亚国际物理中心）；Wrocław University of Science and Technology（弗罗茨瓦夫科技大学）；Freie Universität Berlin（柏林自由大学）
研究半导体纳米线中自旋轨道耦合对动量量子化的影响，揭示零能量态在正常和超导相中的存在条件及传输机制。
2026-02-23 cond-mat.mes-hall
Observation of Space-Charge-Limited Transport in InAs Nanowires
最近的理论和实验表明，空间电荷限制输运应该是普遍的高纵横比半导体纳米线。我们报告的InAs纳米线表现出这种模式的运输，并利用基本的理论来确定个别纳米线，这两者都被发现是直径依赖的迁移率和有效载流子浓度。焦耳加热有意诱导的故障支持的概念，空间电荷有限的运输，并提出降低由于纳米线的多态性的热导率。
2010-10-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Overlapping Andreev states in semiconducting nanowires: competition of 1D and 3D propagation
最近提出的具有重叠Andreev束缚态（ABS）的器件的建议开辟了控制和微调其光谱的机会，可以用于各种应用。在这篇文章中，我们研究了由三个超导导线覆盖的半导体纳米线组成的器件中的ABS。ABS形成在导线未被覆盖的两个连接处。它们在电子传播为1D的导线中重叠，在传播为3D的导线中重叠。我们确定了一些制度，其中这两个重叠占主导地位或竞争，这取决于结分离$L$相比，相关长度$ξ_{\rm w}$，$ξ_{\rm s}$在电线和铅，分别。我们利用一个简单的一维电子光谱模型的纳米线，并考虑到纳米线和超导导线之间的接触质量。我们提出了不同的$L$的光谱，详细介绍了从一个单一的ABS在强1D杂交的政权过渡到两个几乎独立的ABS在简并点杂交，在弱1D杂交的政权。我们提出的细节合并上ABS与连续谱后，减少$L$。我们详细研究了量子干涉的效果，由于在结之间的电子通道的相位积累。我们发展了一个微扰理论的杂交分析处理。我们解决一个有趣的完全透明的交界处单独的情况下。我们推导出并证明了适合于竞争制度的扰动理论，证明了1D和两个3D传输幅度的干扰。
2019-12-21 cond-mat.mes-hall
Hot Electrons Regain Coherence in Semiconducting Nanowires
该研究利用扫描隧道显微镜首次观测到一维半导体纳米线中热电子退相干性随能量非单调演化并在高能区恢复稳定的现象，为高能量量子应用提供了新途径。
2017-04-09 cond-mat.mes-hall
Majorana Fermions in Semiconducting Nanowires on the Top of Fulde-Ferrell Superconductor
自旋-轨道耦合（SOC）和$s$波配对在强磁极限下可导致感应$p$波配对的新观点引起了人们对超导-超导混合结构中自厄米粒子Majorana费米子（MFs）的广泛关注。然而，这个系统有几个固有的限制，禁止实现和识别的MF与半导体纳米技术的主要进展。我们发现，这些限制可以解决的替代$s$波超导体与II型富尔德-费雷尔（FF）超导体，其中的库珀对质心动量的作用，重整化的面内塞曼场和化学势。结果，可以实现具有小的Landé $g$因子和高载流子密度的半导体纳米线的MF。SOC强度直接影响拓扑边界，因此可以通过外部电场来设计拓扑相变和相关联的MF。几乎所有的半导体纳米线都可以在这个平台上实现微结构。特别地，我们发现InP纳米线，在某些方面，比InAs和InSb纳米线更适合于实现MF。因此，这个新的平台可以整合半导体纳米技术的进步，实现和识别这种混合结构中的MF。
2014-02-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Hybrid superconductor-semiconductor nanowire junctions as useful platforms to study Majorana bound states
一维拓扑超导的最有前途的平台之一是基于具有强自旋轨道耦合（SOC）的半导体纳米线，其中s波超导性由邻近效应诱导，并且外部塞曼场驱动系统进入拓扑超导相，其中Majorana束缚态（MBS）在线的末端。在过去的几年里，这个想法导致了大量的重要实验中的混合超导体半导体系统，其中的主要签名是一个紧急的零偏置峰（ZBP）的微分电导塞曼场的增加。本论文的重点是研究的半导体纳米线与Rashba SOC的混合超导半导体结。我们强调的重要性，采用混合超导半导体纳米线结对明确检测MBSbeyond零偏置异常。
2017-03-22 cond-mat.mes-hall
Quasiparticle trapping by orbital effect in a hybrid superconducting-semiconducting circuit
准粒子在约瑟夫森结中的隧穿效应对超导量子比特和电荷宇称量子比特的相干性产生了重要影响，并且在磁场中更容易发生。在这里，我们证明了宇称寿命超过50 $\,\mathrmμ$ s在磁场高达1 $\,$ T，利用半导体纳米线transmon实时检测QP隧穿。我们利用门可调QP过滤器，并找到磁场增强的奇偶寿命，符合增加QP捕获的非门控纳米线由于轨道效应。我们的研究结果强调了QP陷阱工程对于构建磁场兼容混合超导电路的重要性。
2021-05-23 cond-mat.mes-hall
Nanowires for heat conversion
本文综述了半导体纳米线热电性能的研究和增强。纳米线是纳米结构，其典型直径在几到几百纳米之间，长度在几到几微米之间，表现出高的表面积与体积比。如今，已经实现了对它们的生长的非凡控制，也使得不同类型的异质结构的集成成为可能，这可以导致纳米线的功能特性的工程化。在这篇综述中，我们讨论了所有的概念已经提出，并实现了迄今为止的半导体纳米线的热电性能的改善。此外，我们提出了一个简短的调查的实验方法，使这些纳米结构的热电性能的调查。
2021-01-04 cond-mat.mes-hall
Vapor-liquid-solid growth of serrated GaN nanowires: Shape selection driven by kinetic frustration
化合物半导体纳米线是几种纳米电子器件的有前途的构建块，但无法可靠地控制其生长形态是一个主要的挑战。在这里，我们报告了金催化的气液固（VLS）生长的GAN纳米线的控制生长方向，表面极性和表面粗糙度。我们开发了一个理论模型，涉及的生长形式的动力学挫折引起的V（N）/III（Ga）的比例在整个生长纳米线前的变化。模型预测验证的趋势所引起的系统变化的催化剂颗粒尺寸和加工条件的生长形态。我们的研究所强调的形状选择的原则铺平了道路，技术相关的化合物半导体纳米线的形态控制。
2013-05-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Strictly one dimensional behavior emerging from dispersive two dimensional system: implications on metallic nanowires on semiconducting substrates
研究了半导体基底上 Su-Schreiffer-Heeger 导线的耦合行为，发现对角耦合在满足特定参数条件下可使二维色散系统涌现严格一维性质，为表面重构中的 Luttinger liquid 研究提供理论支持。
2024-04-01 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
Epitaxial aluminum contacts to InAs nanowires
我们报告了一种方法，使外延超导接触半导体纳米线。温度和栅极特性证明了无势垒电接触，并在低温下的超导状态下的性能进行了研究。半覆盖铝接触实现，而不需要光刻，我们演示了如何可控地插入高带隙层的界面区域。这些发展与支持马约拉纳零能态的混合超导体纳米线器件有关。
2013-09-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
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
Kondo physics in tunable semiconductor nanowire quantum dots
我们在强耦合半导体纳米线量子点中观察到了近藤效应。这些器件由砷化铟纳米线制成，通过分子束外延生长，并与钛导线接触。器件的透明性可以通过改变栅电极上的电势来调节，并且为了增加透明度，主导输运的效应从库仑阻塞变化到具有近藤物理出现在中间区域的普适电导涨落。
2006-08-22 cond-mat.mes-hall
Majorana bound states in two-channel time-reversal-symmetric nanowire systems
我们考虑时间反演对称的双通道半导体量子线与s波超导体的邻近耦合。我们分析了非平凡拓扑相的条件，发现其必要条件是：1）通道空间中对矩阵的行列式必须为负，2）反演对称必须破缺，3）两个通道必须具有不同的自旋轨道耦合.第一个条件可以在半导体纳米线系统中实现，其中相互作用抑制沟道内配对，而反转对称性可以通过调节沟道的化学势来打破。对于共线自旋轨道方向的情况，我们通过将块对角化为两个仅具有手征对称性的块，得到了拓扑不变量的一般表达式。通过投影到低能区，我们明确地求解了零模，并研究了在一般情况下发生在有限动量的能隙闭合的细节。
2014-03-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Effects of the electrostatic environment on superlattice Majorana nanowires
在超导-半导体纳米线中寻找产生、测量和操纵马约拉纳束缚态（MBSs）的方法是凝聚态物理中高度追求的目标。最近有人提出，周期性覆盖的半导体纳米线与超导手指将允许门控和调谐系统到一个拓扑相，同时留下空间的MBS波函数的本地检测。我们执行一个详细的，自洽的三维（3D）模型的超导体超晶格的纳米线，包括周围的静电环境的影响，并考虑到在半导体表面产生的表面电荷的数值研究。我们考虑不同的实验方案，其中超晶格是在顶部或底部的纳米线相对于背栅。的3D静电分布，电荷密度，低能谱和MBSs的形成的分析揭示了丰富的现象，取决于纳米线参数以及超晶格尺寸和外部背栅电位。事实证明，3D环境对于正确捕获和理解系统的相图以及建立拓扑超导性的参数区域至关重要。
2019-07-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
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
Tailoring exciton dynamics by elastic strain-gradient in semiconductors
随着器件小型化接近原子极限，人们非常希望利用新的范例来定制材料中的电子结构和载流子动力学。原则上可以应用弹性应变来实现对这些性质的可逆和快速控制，但在半导体中产生和利用精确控制的不均匀变形仍然是一个巨大的挑战。在这里，我们采取了一个结合的实验和理论的方法来证明，弹性应变梯度可以可控地和可逆地创建在ZnO微/纳米线。特别是，我们表明，不均匀的应变分布创建一个有效的字段，从根本上改变了中性激子的动力学。由于这些结果背后的基本原理是相当通用的，适用于大多数半导体，这项工作指出了一个新的路线，在电子学，光电子学和光化学的广泛应用。
2013-07-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Spin Orbit coupling and Anomalous Josephson effect in Nanowires
在存在自旋轨道耦合和磁场的情况下，超导体-半导体超导体-超导体异质结构即使在超导电极之间没有相位差的情况下也可以支持超电流。我们研究这种现象，反常约瑟夫森效应，采用一个模型能够描述许多带在正常区域。我们讨论了几何和对称条件所需的有限的异常超电流，特别是我们表明，这种现象是增强时，费米能级位于靠近正常区域的带开口。
2015-02-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Electronic transport in Si nanowires: Role of bulk and surface disorder
我们使用两种不同的数值方法计算长金属和半导体硅纳米线（SiNWs）的电阻和平均自由程：实空间Kubo方法和递归格林函数方法。我们比较了这两种方法，发现它们是互补的：根据情况，可以确定一个更好的方法。几个数值结果来说明这两种方法的相对优点。我们对弛豫原子结构及其电导性质的计算是基于密度泛函理论，没有引入可调参数。被认为是两个特定的模型的障碍：非钝化，表面重建的硅纳米线扰动随机现场（安德森）的障碍，而缺陷的氢钝化线引入随机删除的H原子。未钝化的线是非常敏感的无序在表面，而体无序几乎没有影响。对于钝化的线，由氢空位的散射是强烈的能量依赖性，并且对于相对长的SiNW（L>200 nm），电阻在费米能的0.1 eV偏移内从欧姆改变到局域化状态。这种高灵敏度可用于传感器应用。
2006-06-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Control of surface induced phase separation in immiscible semiconductor alloy core-shell nanowires
半导体纳米线已被证明表现出新颖的光电性能，相对于由相同材料制成的块状试样。然而，如果半导体合金在其相图中具有可熔性间隙，则在平衡时它将相分离，导致上述性能的劣化。防止这种分离的一种方法是在低温下生长材料，从而抑制动力学。这种生长通常需要随后进行高温退火，以去除系统中不期望的生长诱导缺陷。在这项研究中，我们提出了一种方法来控制相分离的核壳纳米线在高温退火过程中通过剪裁几何形状和应变。使用相场模型，我们确定，在纳米线的相分离开始在自由表面和传播到散装。我们发现，包括一个薄壳周围的核心延迟相分离，而厚壳抑制分离几乎完全。
2017-01-13 cond-mat.mes-hall
Sn/InAs Josephson junctions on selective area grown nanowires with in-situ shadowed superconductor evaporation
超导体-半导体纳米线混合结构可用于制造用于量子信息处理的器件。虽然选择性区域生长（SAG）提供了以任意几何形状生长半导体纳米线的灵活性，但是超导体的原位蒸发确保了原始的超导体-半导体界面，从而在半导体纳米线中产生强的诱导超导性。在这项工作中，我们蒸发的超导锡岛上的InAs SAG纳米线，通过使用高纵横比预制的SiOx电介质壁的原位遮蔽。我们的技术允许完全定制这种混合纳米结构的每个物理参数，同时在不破坏真空的情况下进行纳米线和超导体生长。使用这种技术，我们生长了超级（S）-正常（N）-超级（S）（SNS），NS和SNSNS连接。我们进行了低温电子输运测量，揭示了在平面SAG纳米线上制造的阴影结中存在栅极和场可调超电流。我们进一步测量了混合纳米结构中的超导能隙和临界场，以及SNSNS结中从2 e到1 e周期性的交叉，作为这些混合纳米结构的可用性的证明。
2023-03-08 cond-mat.mes-hall
Zero-energy pinning from interactions in Majorana nanowires
拓扑超导体边界处的马约拉纳零模是电荷中性的，是电子和空穴的相等叠加。然而，这种理想的情况在物理实现中很难实现，例如接近实际长度的半导体纳米线。在这样的系统中，马约拉纳重叠是不可避免的，并导致其杂化成有限能量的带电Bogoliubov准粒子，不像真正的零模式，受电子相互作用。我们在这里证明，这些相互作用，特别是与束缚电荷在介电环境中，彻底改变了非相互作用的范例。值得注意的是，相互作用可以完全抑制马约拉纳杂化周围的奇偶交叉，在纳米线中的总电荷的变化。这种效应被称为零能量钉扎，使Majoranas稳定回到零能量和电荷，并导致电子不可压缩的参数区域，其中Majoranas对局部扰动保持不敏感，尽管它们重叠。
2017-03-08 cond-mat.mes-hall
Interaction-induced zero-energy pinning and quantum dot formation in Majorana nanowires
马约拉纳模式出现在非平凡的拓扑相位在一些特定的材料，如邻近的半导体纳米线在外部磁场的边缘。理想情况下，它们是电子和空穴的电荷中性叠加的非局域态。然而，在实际长度的纳米线中，它们的波函数重叠并获得有限的电荷，在某些情况下，这使得它们易于相互作用，特别是与静电环境中产生的图像电荷相互作用。考虑到介电环境的现实三维模型，在这里我们表明这种相互作用会导致更简单理论模型预测的马约拉纳振荡的抑制，并导致与马约拉纳振荡相互作用的低能量子点态的形成。模式。这两个功能都观察到在最近的实验检测马约拉纳，因此可以帮助正确地描述它们。
2018-09-12 cond-mat.mes-hall
Revealing Charge Carrier Dynamics and Transport in Te-Doped GaAsSb and GaAsSbN Nanowires by Correlating Ultrafast Terahertz Spectroscopy and Optoelectronic Characterization
III-V族半导体纳米线生长的最新进展为纳米级光电子器件的应用带来了巨大的希望。最近，发现在III-V族半导体纳米线中掺入少量的氮（N）可以有效地使其工作波长红移并针对特定应用定制其电子性质。然而，理解N掺入对非平衡载流子动力学和半导体NW中的输运的影响对于实现高效的半导体NW器件是至关重要的。在这项工作中，超快光泵太赫兹（THz）探测光谱（OPTP）和电气特性已被用来研究非平衡载流子动力学和平衡输运的Te掺杂的GaAsSb和稀氮化物GaAsSb纳米线，与这些结果与偏置下的光响应和低频噪声特性的目标。氮掺入GaAsSb纳米线导致载流子散射率的显着增加，导致载流子迁移率的严重降低。载流子复合寿命分别为33 ps和147 ps的GaAsSbN和GaAsSb纳米线，使用超快OPTP测量。载流子寿命和光致光学电导率的减少是由于N诱导缺陷的存在，导致稀氮化物纳米线相对于非氮化物纳米线的电学和光学特性的劣化。最后，我们观察到两种NW材料的上升时间非常快，约为2 ps，直接影响了它们作为高速光电探测器的潜在用途。
2022-03-21 cond-mat.mes-hall
Squeezing light with Majorana fermions
将半导体纳米线耦合到微波腔提供了一种强有力的手段来评估纳米线中是否存在孤立的马约拉纳费米子。这些奇异的束缚态可以引起显著的腔频移，但也会引起强的腔非线性，例如导致光压缩。这些效应对纳米线栅极电压的依赖性给出了马约拉纳费米子的独特性质的直接签名，例如它们的自伴特性和指数约束。
2013-11-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Finite-size nanowire at a surface: unconventional power laws of the van der Waals interaction
我们研究了金属或窄隙半导体纳米线与表面的范德华相互作用，在中间线-表面距离$(v_{F}/c)L \ll d \ll L $或$L \ll d \ll (c/v_{F})L $的制度，其中$L$是纳米线长度，$d$是到表面的距离，和$v_{F}$是纳米线电子的特征速度（对于金属线，它是费米速度）。我们的方法，基于Luttinger液体框架，允许一个分析的依赖关系的相互作用的纳米线的长度，线表面的距离，和相关的光谱间隙和温度的特征长度尺度之间的相互作用。我们发现，这种相互作用导致非平凡的修改的幂律支配范德华力，特别是非单调依赖的幂律指数的线表面分离。
2017-09-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Effects of the electrostatic environment on the Majorana nanowire devices
其中一个有前途的平台，创造马约拉纳束缚态是一个混合纳米结构组成的半导体纳米线覆盖的超导体。我们分析了以前忽视的静电相互作用在这些设备中的作用。我们的主要结果是库仑相互作用导致化学势对外加磁场的响应，而自旋-轨道相互作用和超导铅的屏蔽抑制了这种响应。因此，静电环境影响两个属性的马约拉纳设备：拓扑相边界的形状和振荡的马约拉纳分裂能量。我们证明，这两个属性显示出非普遍的行为，并依赖于静电环境的细节。我们表明，当导线只包含一个单一的电子模式，实验上可访问的这种模式的反自电容完全捕获静电和塞曼场之间的相互作用。这提供了一种将理论预测与实验进行比较的方法。
2015-11-25 cond-mat.mes-hall
A Semiconductor Nanowire-Based Superconducting Qubit
我们介绍了一种基于半导体纳米线和外延生长的超导层的混合量子比特。类transmon器件（“gatemon”）的约瑟夫森能量由耗尽半导体弱连接区中的载流子的静电栅极控制。在这些第一代器件中，证明了与片上微波腔的强耦合和通过栅极电压脉冲的相干量子比特控制，产生了相当长的弛豫时间（0.8 μs）和失相时间（1 μs），超过栅极操作时间两个数量级。因为量子位控制依赖于电压而不是通量，所以电阻控制线中的耗散减少，屏蔽减少串扰，并且通量控制的缺乏允许在磁场中操作，这与拓扑量子信息相关。
2015-03-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Quantum charge pumping through fractional Fermions in charge density modulated quantum wires and Rashba nanowires
在两种不同的设置下，我们研究了分数荷电费米子束缚态系统中的绝热量子电荷泵现象。第一个量子泵设置由电荷密度调制的量子线组成，第二个是基于半导体纳米线与Rashba自旋轨道相互作用，在空间振荡磁场的存在下。在这两种量子泵中，研究了N-X-N几何结构中的输运，其中感兴趣的系统（X）连接到两个正常金属引线（N），并且两个泵浦参数是有效的引线-引线势垒的强度。泵浦电荷的散射矩阵形式主义内计算。我们表明，在这两种设置中的量子泵浦提供了一个独特的签名的分数费米子束缚态的存在下，在渐近量化的泵浦电荷。此外，我们调查散粒噪声所产生的量子泵浦，验证量子化的泵浦电荷对应于最小的散粒噪声。
2014-07-18 cond-mat.mes-hall
Explicit Gain Equations for Single Crystalline Photoconductors
基于半导体薄膜、纳米线和二维原子层的光电导体已经得到了广泛的研究。但是，没有明确的光增益方程，允许拟合和设计这些设备的光响应。在这项工作中，我们设法推导出明确的光增益方程的硅纳米线光电导体的实验观察的基础上。硅纳米线是通过标准光刻法对掺杂硼的绝缘体上硅晶片的器件层进行图案化来制造的。结果表明，所制备的硅纳米线具有约32 nm宽的表面耗尽区。该耗尽区保护沟道中的载流子免受表面散射，导致载流子迁移率与纳米线尺寸无关。这与我们的霍尔效应测量结果一致，但与过去几十年中公认的结论相矛盾，即由于表面散射，纳米线越小，载流子迁移率越小。在光照射下，耗尽区在电学上变窄，并且纳米线沟道相应地变宽。光霍尔效应测量表明，纳米线光电导不是由载流子浓度的增加，但纳米线的沟道加宽。因此，纳米线光电导体可以被建模为与纳米线表面附近的浮动肖特基结连接的电阻器。基于肖特基结的光响应，我们推导出了纳米线光电导体的光增益方程，该方程是光强和器件物理参数的函数。增益方程与实验数据拟合良好，从中我们提取的少数载流子寿命与文献报道的纳米线中的少数载流子寿命一致。
2020-12-03 cond-mat.mes-hall
Giga-Hertz quantized charge pumping in bottom gate defined InAs nanowire quantum dots
半导体纳米线（NW）是一种多功能、高度可调的材料平台，是纳米尺度和量子物理学许多新发展的核心。在这里，我们展示了电荷泵，即，单个电子在高达$1.3\,$ GHz的频率下通过InAs NW量子点（QD）器件的受控传输。QD在NW中由一系列局部底栅以现有技术的器件几何形状静电感应。单个栅极的周期性调制足以获得与调制频率成比例的直流电流。直流偏置、调制幅度和局部栅极上的栅极电压可以用于控制每个周期传送的电荷数量。InAs纳米线中的电荷泵不仅与作为当前标准的计量学相关，而且还开辟了通过单电子光谱和相关实验来研究各种奇异状态物质（例如Majorana模式）的机会。
2015-09-04 cond-mat.mes-hall
Doughnut shaped emission from vertical organic nanowire coupled to thin plasmonic film
垂直纳米线促进了一种创新机制，在正交方向上引导光场，并充当纳米级光源。亚波长，垂直取向的纳米线平台，无论是等离子体和半导体品种可以促进有趣的远场发射分布和潜在的携带轨道角动量状态。受这些前景的启发，在这封信中，我们展示了如何利用混合等离子体-有机平台来设计远场辐射。我们所采用的系统是由二氨基蒽醌在等离子体金膜上生长制成的有机纳米线。我们利用倏逝波激发和傅立叶平面显微镜，实验和数值研究了从一个单一的，垂直的有机纳米线的表面等离子体极化激元介导的发射的角分布。从单根纳米线的光致发光和弹性散射分别分析在平面动量态的耦合光子。我们发现，发射是甜甜圈形状的光致发光和弹性散射制度。我们预计，讨论的结果可以在设计有效的，极化激元介导的纳米光子源，可以携带轨道角动量状态相关。
2018-01-23 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
Temperature-resilient anapole modes associated with TE polarization in semiconductor nanowire
圆柱形纳米线的偏振相关散射各向异性在例如纳米天线、光热治疗、热光致发光、催化、传感、光学滤波器和开关中具有许多潜在的应用。在所有这些应用中，依赖于温度的材料特性起着重要的作用，并且通常会对性能产生不利影响，这取决于辐射阻尼或耗散阻尼的主导地位。在这里，我们采用基于Mie散射理论的数值模拟，研究和比较金属（金，Au）纳米线与间接（硅，Si）和直接（砷化镓，GaAs）带隙半导体纳米线的温度和偏振相关的光学各向异性。结果表明，等离子体散射共振在半导体中，在吸收带内，随着温度的增加而恶化，而那些发生远离吸收带加强作为结果的声子贡献的增加。间接带隙薄（$20 \,\mathrm{nm}$）Si纳米线对于横向电（TE，$E_{\perp}$）和磁（TM，$E_{\parallel}$）模式都呈现低吸收效率，并且对于较短波长处的TM模式呈现高散射效率，使得它们适合作为高效散射体。在TE偏振的半导体纳米线（$r \! = \! 125 \! - \! 130$ nm）中也观察到具有温度弹性的高阶阿那普尔模式，其特征在于高吸收和低散射效率。在此，GaAs纳米线呈现出比Si纳米线大$3 \! - \! 7$倍的吸收效率，使得它们特别适合于温度弹性应用，例如扫描近场光学显微镜（SNOM）、局部加热、非侵入式感测或检测，其需要近场中的能量的强局部化。
2022-03-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Tunable proximity effects and topological superconductivity in ferromagnetic hybrid nanowires
结合外延超导体和铁磁绝缘体层的混合半导体纳米线器件最近已被实验探索作为在零施加磁场下的拓扑超导性的替代平台。在这个证明的原则工作，我们表明，拓扑制度可以达到在实际设备中取决于一些几何约束。为此，我们进行数值模拟的InAs线中，我们明确包括超导铝和磁性EuS壳，以及在自洽的平均场水平与静电环境的相互作用。我们的计算表明，纳米线上的磁性和超导邻近效应都可以通过附近的门来调节，这要归功于它们能够将波函数移动到整个线部分。我们发现，拓扑相位是实现在相图的重要部分，只有在配置中的Al和EuS层重叠的一些线面，由于相当本地的直接诱导自旋极化和外观的额外的间接交换场通过超导体。虽然与最近的实验解释明显相关，但可调谐邻近效应在更广泛的超导自旋电子学领域中引起了人们的兴趣。
2021-07-21 cond-mat.mes-hall
Nonlocal measurement of quasiparticle charge and energy relaxation in proximitized semiconductor nanowires using quantum dots
超导体的最低能量激发不携带电荷，因为它们的波函数同样是类电子和类空穴的。这种基本性质在依赖于电荷产生可观察信号的电学测量中不容易研究。量子点作为电荷过滤器的能力使我们能够解决这个问题并测量超导-半导体混合纳米线异质结构中的准粒子电荷。我们报告测量的三端电路，其中注入铅激发的混合系统中的非平衡准粒子分布，和电子或空穴成分的准粒子检测使用量子点作为一个可调的电荷和能量过滤器。结果验证了在间隙边缘的准粒子的不带电的性质，并揭示了注入的电荷和能量在一个接近的纳米线的完全放松，解决了以前的三端实验中悬而未决的问题。
2022-08-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Probing charge carrier movement in organic semiconductor thin films via nanowire conductance spectroscopy
了解有机半导体薄膜中电荷的运动对于光致发光和柔性电子学的应用至关重要。我们研究了硅纳米线的电导对纳米线表面物理吸附的有机半导体内电荷态变化的敏感性。纳米线附近的载流子运动引起的弹性散射改变了在纳米线内传播的电子的背散射的平均自由程，我们已经用因果格林函数在数学上表示了这一点。结合极化连续模型和密度泛函理论计算了有机分子的散射势，有机分子采用距离分离的交换关联泛函，硅采用半经验紧束缚模型.作为一个例子，并四苯的电荷状态变化的灵敏度计算作为一个功能的工作温度和纳米线的几何参数。对于单个分子，具有小于2nm的横截面特征尺寸的超薄硅纳米线在室温下产生可检测的电导变化。对于较大的纳米线，灵敏度降低，然而电导变化随着带电分子的数量而增加：亚4 nm的纳米线灵敏度足以检测几十个载流子。我们建议使用噪声光谱来访问的电荷状态的时间演化。关于有机薄膜中的电荷载流子的空间分布的信息可以使用纳米线电阻器的网格和电阻抗断层成像来获得。
2019-05-17 cond-mat.mes-hall physics.chem-ph
Conductance behavior in nanowires with spin-orbit interaction -- A numerical study
本文研究了具有自旋-轨道相互作用（SOI）的半导体纳米线（W）在N-W-N混合结构中的电子输运问题，其中纳米线与普通金属引线（N）接触。我们研究了系统的电导行为作为门和偏置电压，磁场，导线长度，温度和无序的函数。输运计算进行数值计算，是基于标准的递归格林函数技术。特别是，我们有兴趣了解是否以及如何从传输行为推断SOI的强度。这是一个非常相关的问题，因为到目前为止，在这方面还没有明确的实验观察。我们发现，接触和导线之间的静电势分布的平滑度起着至关重要的作用，我们表明，在现实的制度的N-W-N设置可能会掩盖SOI的影响，并观察到一个平凡的行为与明显的消失SOI。我们确定了一个最佳的参数制度，既不太光滑，也不太突然的潜力，SOI的签名是最明显的，有和没有法布里-珀罗振荡，是最有弹性的无序和温度的影响。
2014-12-15 cond-mat.mes-hall
Majorana Fermions in Semiconductor Nanowires
研究了多带半导体纳米线与s波超导体的近耦合，计算了其拓扑相图随化学势和磁场的变化关系。非平凡的拓扑状态对应于超导相支持奇数对马约拉纳模式本地化的线的两端，而非拓扑状态对应于超导相没有马约拉纳或偶数对马约拉纳模式。我们的主要发现是，多带占用不仅解除了一维的严格约束，而且还允许在纳米线中具有更高的载流子密度。因此，多带纳米线更适合于稳定拓扑超导相和观察马约拉纳物理。我们提出了一个详细的研究多带半导体纳米线的参数空间，重点是了解固态系统中的Majorana费米子的实现和检测所需的关键实验条件。我们包括各种来源的混乱和表征其对拓扑相的稳定性的影响。最后，我们计算了局域态密度以及微分隧穿电导作为外部参数的函数，并预测了实验签名，将建立在固态系统中的紧急马约拉纳零能模式的存在。
2011-11-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Efficient and Continuous Microwave Photodetection in Hybrid Cavity-Semiconductor Nanowire Double Quantum Dot Diodes
单光子探测器是时间相关光子计数应用的关键[1]，并使大量新兴的光学量子信息技术成为可能[2]。到目前为止，光学领域中连续有效的单光子检测的主要方法是基于半导体光电二极管[3]。然而，在微波区域中缺乏有效和连续的单光子探测器，因为光子能量在其中低四到五个数量级，并且常规光电二极管不具有该灵敏度。在这里，我们解决这个差距，并演示如何巡回微波光子可以有效地和连续地转换为电流的高品质，半导体纳米线双量子点，是谐振耦合到一个腔。特别地，在我们的探测方案中，吸收的光子引起通过双点的单电子隧穿事件，转换效率达到6%。我们的研究结果为具有单次微波光子检测的光电二极管铺平了道路，理论上预测的单位效率[4]。
2022-01-03 cond-mat.mes-hall quant-ph
Hot-carrier optoelectronic devices based on semiconductor nanowires
在诸如太阳能电池和光电探测器的光电子器件中，电子-空穴对的一部分被生成为所谓的热载流子，其具有通常作为热量损失的过量能量。长期以来，收集这些多余的能量以提高器件性能的目标已经被证明是非常具有挑战性的，这主要是由于热载流子的寿命极短。因此，努力集中在增加热载流子弛豫时间，并在定制异质结构，允许在短时间和长度尺度上的热载流子提取。最近，半导体纳米线已经成为一个有前途的系统，以实现这些目标，因为它们提供了独特的机会，异质结构工程以及潜在的修改声子性质，可以导致增加的弛豫时间。在这篇综述中，我们评估了目前的理论和实验有关的纳米线的热载流子动力学，重点是热载流子photoprophics。为了提供一个基础，我们首先简要概述了热载流子弛豫所涉及的基本过程，以及如何在纳米线中定制和表征这些过程。然后，我们分析了纳米线作为热载流子器件系统的优势，并回顾了与热载流子光电子学相关的原理验证实验的现状。为了帮助解释现有的实验中的纳米线的光电流提取，我们提供非平衡格林函数的基础上建模。最后，我们确定了开放的研究问题，需要回答，以充分评估潜在的纳米线提供实现更有效的，热载流子为基础的，光电子器件。
2021-04-19 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Odd-even rule for zero-bias tunneling conductance in coupled Majorana wire arrays
一个半导体纳米线与强Rashba耦合和接近超导主机马约拉纳边缘模式。这种纳米线与线间耦合的阵列给出了一个二维拓扑超导体的近似描述，其中取决于磁场和化学势的强度，可以实现丰富的相图托管平凡和不同类型的非平凡相。在这里，我们从理论上考虑这样一个二维组装的自旋轨道耦合超导纳米线和计算之间的正常电极和导线的拓扑制度的集体隧穿电导。当组装的导线数为$N$时，由于Majorana键合和反键合状态的形成方式，我们发现$N$电导峰关于偏压$V = 0$对称出现，对于偶数$N$。当$N$为奇数时，也会出现ZBCP。这样的组件可以通过标准纳米制造技术来实现，其中通过使用机械开关（或局部顶选通）来使$N$变为偶数或奇数，从而分别切换ZBCP $OFF$或$ON$，可以将各个纳米线变为$ON$或$OFF$。因此，我们的结果可以用来实现和检测拓扑超导性有效，明确和在一个可控的方式。
2021-01-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Ultrafast optical spectroscopy of semiconducting and plasmonic nanostructures and their hybrids
纳米结构中载流子动力学的知识对于（光）电子器件的发展具有根本的重要性。这对于半导体纳米结构以及等离子体纳米颗粒（NP）是真实的。事实上，通过结合半导体和等离子体纳米结构来提高光催化效率是其超快动力学被深入研究的原因之一。在这项工作中，我们将审查我们的活动在最近成立的EuroFEL支持实验室进行的纳米结构的超快光谱。我们研究了金属纳米粒子在溶液中以及在表面上的2D和3D阵列中的动态等离子体响应，特别注意纳米粒子形状的影响以及在纳米局部尺度上将吸收的光转换为热。我们将总结在纳米结构的钙钛矿中的载流子动力学的结果，重点是热载流子动力学和半导体纳米系统，如ZnSe和Si纳米线，特别注意带隙漂白动力学。随后，研究了掺杂剂-金属NP杂化物，例如CeO $_2$ -Ag NP、ZnSe-Ag NP和ZnSe-Au NP，允许讨论相互作用机制，例如电荷载流子转移和F{<$}rster相互作用。最后，我们评估了另一种方法的敏化宽带隙半导体可见光通过讨论的TiO $_2$纳米颗粒和V掺杂TiO $_2$纳米颗粒的载流子动力学和它们的催化性能之间的关系。
2020-09-18 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Evidence for spin-polarized bound states in semiconductor-superconductor-ferromagnetic insulator islands
我们报告的库仑阻塞输运的半导体InAs纳米线与外延超导铝和铁磁绝缘体EuS重叠方面的研究。通过实验和理论模型的比较，我们将奇偶偏置谱中的共隧穿特征与自旋极化的Andreev能级联系起来。结果与零场自旋分裂超过诱导的超导能隙是一致的。亚能隙态的能量可以通过静电门在零的两侧进行调节。
2022-02-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
