Topological crystalline insulator phase in graphene multilayers
虽然三维拓扑绝缘体的实验进展迅速，但二维拓扑绝缘体的发展相对缓慢，尽管它们具有技术前景。主要原因是迄今为止仅在半导体量子阱中实现二维拓扑绝缘体的材料挑战。在这里，我们确定了一种二维拓扑绝缘体的材料，不面临类似的挑战，这是目前最广泛的和良好的表征：石墨烯。对于某些相称的层间扭曲，石墨烯多层膜是具有相当大带隙的绝缘体。我们表明，他们是此外，在拓扑相保护晶体对称性。作为其基本特征，这种拓扑状态支持一维边界模式。它们形成低耗散的量子线，可以纯粹用静电来定义。
2013-09-06 cond-mat.mes-hall
Single-Particle Tunneling in Doped Graphene-Insulator-Graphene Junctions
从理论上研究了n-和p-掺杂石墨烯之间形成的隧道结的特性。评价在石墨烯的二维电子状态之间流动的单粒子隧道电流（2D-2D隧道效应）。在使两个电极的狄拉克点对准的电压偏置下，产生大的谐振电流峰值。这个峰值的幅度和宽度的计算，并讨论其用于设备。讨论了石墨烯电极的旋转取向和石墨烯的结构完整性的影响。
2011-10-25 cond-mat.mes-hall
Efficient nonlinear generation of THz plasmons in graphene and topological insulators
石墨烯中的表面等离子体可以提供贵金属等离子体的有吸引力的替代方案，这是由于其更紧密的限制、特有的色散和更长的传播距离。我们目前的理论研究的非线性差频产生的太赫兹表面等离激元模式支持的二维层的无质量狄拉克电子，其中包括石墨烯和表面态的拓扑绝缘体。我们的研究结果表明，在等离子体共振附近的DFG效率的强烈增强和相位匹配的非线性产生的等离子体激元在很宽的频率范围内的可行性。
2013-12-01 cond-mat.mes-hall
Heavy Dirac fermions in a graphene/topological insulator hetero-junction
石墨烯和三维拓扑绝缘体表面态的低能物理都是用具有线性色散的无隙狄拉克费米子来描述的。在这项工作中，我们预测了一个“重”狄拉克费米子出现在石墨烯/拓扑绝缘体异质结，其中的线性项几乎消失，相应的能量色散变得高度非线性。通过结合{ \it ab initio}计算和一个有效的低能模型，我们明确地显示了如何在石墨烯和拓扑绝缘体的表面态之间的狄拉克费米子的强杂化可以降低狄拉克费米子的费米速度。由于线性项可以忽略不计，相互作用效应将大大增强，并可以驱动“重”狄拉克费米子态到具有非零霍尔电导的半量子霍尔态。
2016-02-29 cond-mat.mes-hall
Quantum Anomalous Hall Effect in Graphene Proximity Coupled to an Antiferromagnetic Insulator
我们建议通过将石墨烯邻近耦合到反铁磁绝缘体来实现量子反常霍尔效应，该绝缘体提供破缺的时间反转对称性和自旋轨道耦合。我们通过对吸附在BiFeO3（111）表面上的石墨烯进行从头计算来说明我们的想法。在这种情况下，我们发现在石墨烯中的邻近诱导的交换场约为70 meV，并且通过Rashba自旋轨道耦合打开了拓扑非平凡的带隙。间隙的大小取决于石墨烯和薄膜衬底之间的间隔，这可以通过施加外部压力来实验性地调整。
2015-01-20 cond-mat.mes-hall
Double-layer graphene and topological insulator thin-film plasmons
我们提出了耦合无质量狄拉克二维电子系统的光学和声学等离子体激元集体模式的数值和分析结果。我们的研究结果适用于拓扑绝缘体（TI）薄膜和两个石墨烯片由薄的电介质阻挡层分开。我们发现，由于强体介电屏蔽TI声学模式被锁定到顶部的粒子-空穴连续，因此可能无法观察到。
2011-12-07 cond-mat.mes-hall
Theory of Graphene-Insulator-Graphene Tunnel Junctions
该研究从理论层面分析石墨烯-绝缘体-石墨烯垂直隧穿结构，验证两种已有理论的形式等价性，推导零动量守恒极限下的态密度公式，并将理论预测与实验对比，为相关晶体管结构研发提供理论支撑。
2014-04-11 cond-mat.mes-hall
Metal-insulator transition in graphene induced by circularly polarized photons
得到了描述石墨烯中无质量Dirac费米子与圆偏振光之间强相互作用的电子-光子Dirac方程的精确定态解。由此推论，这种相互作用形成了电子-光子束缚态，这种束缚态应被看作是一种带电准粒子。准粒子的能谱是介电型的，其特征在于在价带和导带之间存在能隙。因此，电子-光子相互作用导致石墨烯中的金属-绝缘体转变。石墨烯暴露于激光产生的圆偏振电磁波中，可以观察到光子引起的稳定能隙以及伴随的效应。
2010-04-23 cond-mat.mes-hall
Higher-Order Topological Insulator in Twisted Bilayer Graphene
高阶拓扑绝缘体是新近提出的一种物质拓扑相，其体拓扑表现为二维或高维下边界的局域模。在这项工作中，我们提出了扭曲的双层石墨烯与大角度作为高阶拓扑绝缘体，托管拓扑角电荷。在大的相称角，谷间散射打开了体隙和角状态发生在半填充。基于第一性原理计算和解析分析，我们得到了一个惊人的结果：只要基本对称性保持不变，角态的出现并不依赖于特定角的选择.我们的研究结果表明，扭曲双层石墨烯可以作为一个强大的候选材料的二维高阶拓扑绝缘体。
2019-07-05 cond-mat.mes-hall
Spintronic devices from bilayer graphene in contact to ferromagnetic insulators
石墨烯基材料由于其潜在的大自旋相干长度而显示出自旋电子学应用的前景。另一方面，由于它们的小的内在自旋-轨道相互作用，需要外部磁源来执行自旋操纵。由于石墨烯的平坦性质，与铁磁绝缘体（FI）表面的邻近相互作用似乎是将磁性引入石墨烯的自然方式。利用双层石墨烯与FI耦合的独特的电子性质，我们表明，在实验可行性的参数范围内，可以设计出非常有效的门可调自旋旋转器和自旋过滤器。我们还分析了自旋场效应晶体管中两个自旋电子构建块的组成。
2011-11-21 cond-mat.mes-hall
Graphene-based topological insulator in the presence of a disclination submitted to a uniform magnetic field
本文研究了均匀磁场作用下具有楔形向错的石墨烯基拓扑绝缘体中的准粒子。特别是，我们考虑一个大规模的无自旋模型。朗道水平分析发现所描述的系统。我们发现，朗道能级被提升的参数ν的特定范围。此外，我们还表明，对于适当的参数值，人们发现无隙和有隙状态。
2020-08-08 cond-mat.mes-hall
Plasmon generation through electron tunneling in twisted double-layer graphene and metal-insulator-graphene systems
通过远场光学照明产生高度受限的等离子体激元对于技术应用似乎是不切实际的，这是由于它们与外部光的大的能量-动量失配。等离子体激元的电产生提供了一个可能的解决方案，这个问题，虽然它的性能取决于材料和几何参数的仔细选择。在这里，我们从理论上研究了石墨烯基结构，并特别显示了（i）由电介质分隔的两层石墨烯和（ii）金属$|$绝缘体$|$石墨烯三明治作为非弹性电子隧穿辅助的传播等离子体激元的发生器之间的非常不同的性能。对于双层石墨烯，我们研究了两个片之间的相对倾斜角的依赖性，并表明$4^\circ$扭转角的等离子体激元产生效率下降到其最大值的$\sim20$ \%，以完美堆叠。对于金属$|$绝缘体$|$石墨烯夹层，非弹性隧穿效率相对于双层石墨烯下降了几个数量级，而不管掺杂水平、金属$|$石墨烯分离、金属的选择和隧穿方向（金属到石墨烯或来自石墨烯）如何，我们将这一结果归因于由石墨烯狄拉克锥覆盖的表面投影金属布里渊区的小部分。我们的研究结果揭示了一个合理的容忍石墨烯晶格错位和涉及金属的结构的性能差，从而支持使用双层石墨烯作为一个最佳选择的电等离子体产生隧穿器件。
2019-02-26 cond-mat.mes-hall
Current-induced spin polarization in topological insulator-graphene heterostructures
全电自旋电子学领域的进一步发展需要自旋输运通道与自旋注入器/发生器元件的成功集成。虽然随着石墨烯和相关2D材料的出现，高性能自旋通道材料是可用的，但纳米结构自旋发生器的使用仍然是一个主要挑战。对于后一个目的，特别有希望的是3D拓扑绝缘体，其2D表面态具有自旋-动量锁定的无质量狄拉克费米子。在这里，我们证明了自旋极化电流从拓扑绝缘体注入石墨烯，使其紧密耦合到一个超导Bi 2 Te 2Se纳米片内的范德华外延异质结构。自旋开关信号的大小与温度成反比，在~15 K的温度下都可以检测到。我们的研究结果确立了拓扑绝缘体作为自旋电子器件的未来组件，其中自旋操纵是通过纯电气手段实现的。
2016-03-29 cond-mat.mes-hall
Plasmonics in Dirac systems: from graphene to topological insulators
本文综述了石墨烯等狄拉克体系等离子体激元学的最新研究进展，并对标准模型和技术作了全面介绍。特别是，我们通过流体动力学方程和随机相位近似讨论了单层和双层石墨烯的内禀等离子体激元激发，但也评论了双层和多层结构。此外，我们解决狄拉克系统的延迟限制，也与大自旋轨道耦合，包括拓扑绝缘体。最后在附录中总结了电荷、电流和光子线性响应函数的基本性质。
2014-03-07 cond-mat.mes-hall
Spin Proximity Effects in Graphene/Topological Insulator Heterostructures
通过拓扑绝缘体的邻近效应增强石墨烯中的自旋轨道相互作用，可以创建一种新颖的2D系统，该系统将非平凡的自旋纹理与高电子迁移率相结合。为了设计具有这种石墨烯/拓扑绝缘体（Gr/TI）异质结构的实际自旋电子学应用，对混合自旋相关性质的理解是必不可少的。{然而，迄今为止，尽管大量的实验研究Gr/TI异质结报告了各种各样的显着的（自旋）输运现象，很少有人知道的真实性质的自旋纹理的界面状态，以及它们的作用上的测量性能。在这里，我们使用{ \it从头计算}模拟和紧束缚模型来确定与Bi $_2$ Se $_3$拓扑绝缘体连接的石墨烯中电子态的精确自旋纹理。我们的计算预测了石墨烯层中巨大的自旋寿命各向异性的出现，这应该是Gr/TI异质结构中自旋输运的可测量标志，并提出了新型自旋器件
2018-06-08 cond-mat.mes-hall
Optimizing superlattice bilayer graphene for a fractional Chern insulator
本文通过计算三角和方形超晶格下双层石墨烯的能带结构与量子几何，确定了优化分数量子陈绝缘体稳定性的参数区间，为实验实现FCI提供指导。
2025-05-08 cond-mat.mes-hall
Direct Low Temperature Nano-Graphene Synthesis over a Dielectric Insulator
石墨烯是未来高速和柔性电子产品的可能材料。目前的制造路线依赖于金属衬底，需要将石墨烯合成后转移到Si晶片上，或者在SiC上外延生长的情况下，需要高于1000 °C的温度。处理困难和高温都不适合当今的硅技术。我们报告了一种简单的化学气相沉积方法，其中纳米石墨烯和几层石墨烯直接在氧化镁上形成，并且可以在低至325 °C的温度下实现。
2011-03-02 cond-mat.mes-hall
Heterostructures of graphene and topological insulators Bi$_2$Se$_3$, Bi$_2$Te$_3$, and Sb$_2$Te$_3$
Bi $_2$ Se $_3$系列的原型三维拓扑绝缘体提供了一个漂亮的例子，说明了由自旋轨道耦合引起的拓扑结构在体带隙内出现表面态。表面态通过时间反演对称性被保护免受反向散射，并且表现出自旋-动量锁定，由此电子自旋垂直于动量被极化，通常在表面的平面中。另一方面，石墨烯是一种典型的二维材料，具有可忽略的自旋轨道耦合。当石墨烯被放置在拓扑绝缘体表面时，邻近效应会引起巨大的自旋轨道耦合，从而使其Dirac电子具有有趣的新电子特性。我们提出了一个详细的理论研究单层石墨烯和拓扑绝缘体Bi $_2$ Se $_3$，Bi $_2$ Te $_3$，和Sb $_2$ Te $_3$的邻近效应，并阐明了定性的新的自旋轨道分裂的外观以及描述的唯象哈密顿量，通过分析所涉及的能带结构的轨道分解。这对于建立拓扑绝缘体和石墨烯表面之间邻近效应的微观模型应该是有用的。
2020-05-05 cond-mat.mes-hall
Experimental Observation of Two Massless Dirac-Fermion Gases in Graphene-Topological Insulator Heterostructure
石墨烯和拓扑绝缘体（TI）具有不同物理性质的二维狄拉克费米子。将这两种狄拉克材料集成在一个设备中，为探索相互作用的无质量狄拉克费米子的新物理学创造了有趣的机会。在这里，我们报告了一个实际的路线，实验制造的石墨烯Sb 2 Te 3异质结构。石墨烯-TI异质结构通过使用化学气相沉积生长的石墨烯膜的干法转移来制备。ARPES测量证实了石墨烯的Sb 2 Te 3和Dirac π带的拓扑表面态的共存，并确定了石墨烯-TI异质结构中的扭曲角。结果表明，一个潜在的可调电子平台，其中两个不同的狄拉克低能态主导的输运行为。
2015-11-08 cond-mat.mes-hall
Observation of Chern insulator in crystalline ABCA-tetralayer graphene with spin-orbit coupling
本文报道在电荷中性ABCA堆叠四层石墨烯中，通过WSe2邻近自旋轨道耦合实现陈数为4的铁磁陈绝缘体，并展示其磁序可由磁场、掺杂和位移场三种方式调控。
2023-10-27 cond-mat.mes-hall
Magnetic scattering of Dirac fermions in topological insulators and graphene
研究了无质量狄拉克费米子在空间定域静态磁场中的量子输运和散射。该模型统一描述了拓扑绝缘体中的轨道磁场、塞曼场和交换场以及单层石墨烯中由应变或缺陷引起的赝磁场效应。一般的散射理论制定，并为径向对称的领域，散射振幅和总的和运输截面表示的相移。作为应用，我们研究了环形磁场（包括Aharanov-Bohm几何）和磁偶极子的散射。
2010-07-30 cond-mat.mes-hall
Cavity Quantum-Electrodynamical Chern Insulator: Route Towards Light-Induced Quantized Anomalous Hall Effect in Graphene
我们表明，一个能隙诱导在石墨烯中的光物质耦合到一个圆偏振的光子模式在一个腔。使用多体微扰理论，我们计算的电子光谱表现出光子修饰的边带类似于Floquet边带的激光驱动材料。与Floquet拓扑绝缘体相比，在Floquet拓扑绝缘体中，光只在高频极限下的非共振驱动下才引起严格量子化的霍尔响应，而腔中的光子修饰狄拉克费米子则表现出以整数陈氏数为特征的量子化霍尔响应。特别是对于石墨烯，我们预测，可以在低温极限下诱导$2 e^2/h$的霍尔电导。
2019-05-08 cond-mat.mes-hall
Graphene Conductivity near the Charge Neutral Point
无序的费米-狄拉克分布被用来建模，在一个简单的和本质上是现象学的玻尔兹曼方程的方法，电子/空穴传输通过石墨烯水坑。我们建立，与惊人的实验支持，石墨烯的最小电导率之间的函数关系，在玻尔兹曼制度的流动性，和陡峭的电导率抛物线型通常观察到通过栅极电压扫描周围的电荷中性点。
2011-10-18 cond-mat.mes-hall
Gate-tunable proximity effects in graphene on layered magnetic insulators
二维范德华（vdW）材料的极端通用性来自于它们在与不同晶体组装时表现出新的电子特性的能力。例如，尽管石墨烯本质上是非磁性的，但最近的工作已经报道了与磁性基底接合的石墨烯中的磁邻近效应，这可能实现实现高温量子反常霍尔效应的途径。在这里，我们研究了石墨烯和三卤化铬磁性绝缘体（CrI $_3$、CrBr $_3$和CrCl $_3$）的异质结构。令人惊讶的是，我们无法在石墨烯中检测到磁交换场，而是发现了具有前所未有的栅极可调谐性的邻近效应。由于来自相邻磁性绝缘体的电荷转移，石墨烯变得高度空穴掺杂，并且进一步表现出各种非典型的传输特征。这些包括高度扩展的量子霍尔平台，朗道能级填充序列的突然反转，以及至少几天长的时间尺度上的滞后。在CrI $_3$的情况下，我们能够通过门控完全抑制电荷转移和所有伴随的非典型输运效应。电荷转移还可以在切换最近的CrI $_3$层的磁状态时在一级相变中改变。我们的研究结果为利用石墨烯中的磁邻近效应提供了路线图，并激发了其他磁性绝缘体的进一步实验。
2022-06-14 cond-mat.mes-hall
Bloch-Zener Oscillations in Graphene and Topological Insulators
我们表明，基于零间隙半导体，如石墨烯和碲化汞的超晶格表现出特征布洛赫-齐纳振荡，出现从布洛赫振荡和多个齐纳隧道之间的电子和空穴分支的相干叠加。我们证明了这种机制的波包动力学在各种空间周期性调制的纳米带受到外部偏置场。相关的布洛赫频率表现出一种特殊的周期性的偏置依赖，我们解释内的两个波段模型。支持广泛的数值输运计算，我们表明，这种效应引起明显的电流振荡观察到的石墨烯和碲化汞超晶格的I-V特性。
2012-03-22 cond-mat.mes-hall
Topological crystalline insulators from stacked graphene layers
原则上，不同二维（2D）材料的堆叠允许构建具有全新电子特性的3D系统。在这里，我们建议实现拓扑晶体绝缘体（TCI）的镜像对称性保护的异质结构组成的石墨烯单层分离的二维极性间隔。极性间隔物被布置成使得它们可以在相邻石墨烯片中引起交替掺杂和/或自旋轨道耦合。当自旋轨道耦合占主导地位时，由于每个石墨烯片进入量子自旋霍尔相，因此出现了非平凡相。相反，当石墨烯层以交替方式掺杂电子和空穴时，均匀的磁场导致形成具有相反陈数的量子霍尔相。因此，它具有显着的性质，不同于以前提出和观察到的TCI，非平凡的拓扑结构产生的外部时间反演破坏扰动。
2019-04-17 cond-mat.mes-hall
Density inhomogeneity driven percolation metal-insulator transition and dimensional crossover in graphene nanoribbons
在石墨烯纳米带中的传输与能隙的频谱被认为是在存在的随机带电杂质中心。在低载流子密度下，我们预测并确定该系统表现出密度不均匀性驱动的二维金属-绝缘体转变，这是在渗流普适类。对于非常窄的石墨烯纳米带（宽度小于无序诱导的长度尺度），我们预测，应该有一个维度交叉的1D渗流普适性类与可观察到的签名在运输间隙。此外，在高载流子密度下，应该存在到玻尔兹曼输运状态的交叉。测得的电导率指数和临界密度与这种渗流过渡的情况是一致的。
2008-07-23 cond-mat.mes-hall
Absence of Edge States in The Valley Chern Insulator in Moiré Graphene
我们研究了单层和双层石墨烯扭曲片的边缘谱，在这种情况下，连续模型预测了一个谷陈绝缘体-一种绝缘状态，其中每个谷的被占据的莫尔迷你带具有净陈数，但两个谷一起没有净陈数，如时间反演对称所要求的。在一个简单的图片中，这样的状态可能被期望具有手性谷极化反向传播边缘状态。我们提出的结果从严格对角化的紧束缚模型的相称结构的带状几何。我们发现，无论是单层和双层莫尔条纹强大的边缘模式一般都不存在。我们把这种缺乏边缘模式的事实，即边缘诱导谷混合。此外，即使在大体积中，陈谷绝缘体和普通绝缘体之间的明显区别也需要精确的$C_3$对称性。
2022-08-18 cond-mat.mes-hall
Landau levels for massive disclinated graphene-based topological insulator
本文研究带向错和磁场的大质量Kane-Mele石墨烯拓扑绝缘体，通过自旋投影算符解耦八分量Dirac方程，得到朗道能级并发现反演对称性破缺导致的零模边缘态及子晶格依赖的带隙宽度。
2024-07-04 cond-mat.mes-hall
Spin Hall Effect in Bilayer Graphene Combined with an Insulator up to Room Temperature
石墨烯中的自旋-轨道耦合可以通过化学官能化、吸附原子装饰或与范德华材料接近来增强。由于预期这种增强会引起相当大的自旋霍尔效应，这是一种与技术相关的自旋-电荷电流转换现象，因此引起了广泛的研究兴趣。然而，它仅在石墨烯/过渡金属二硫属化物范德华异质结构中测量，具有有限的可扩展性。在这里，我们实验证明自旋霍尔效应的双层石墨烯结合的绝缘体，蒸发的氧化铋层到室温。测量的自旋霍尔效应很可能是由外在机制引起的。具有较大的自旋-电荷转换效率，可扩展性和易于集成到电子器件，我们展示了一种有前途的材料异质结构，适用于基于自旋的器件应用。
2020-05-14 cond-mat.mes-hall
Model of the Electrostatics and Tunneling Current of Metal-Graphene Junctions and Metal-Insulator-Graphene Heterostructures
本文基于Bardeen转移哈密顿方法建立金属-绝缘体-石墨烯异质结构隧穿电流模型，并以金属-石墨烯结为例揭示微分接触电阻的影响因素。
2013-09-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
Topological insulator Bi2Se3 thin films grown on double-layer graphene by molecular beam epitaxy
采用分子束外延技术在6 H-SiC（0001）衬底上制备了双层石墨烯，在石墨烯上生长了原子级平坦的拓扑绝缘体Bi 2Se 3薄膜。通过反射式高能电子衍射和扫描隧道显微镜的结合研究，确定了Bi_2Se_3外延薄膜逐层生长的富Se条件和温度判据。原位角分辨光电子能谱测量表明，未掺杂的薄膜具有1.0 \pm 0.2 × 10 ~（11）/cm ~ 2的低缺陷密度，在10个五层厚的薄膜中形成块状绝缘体.
2010-07-06 cond-mat.mes-hall
Bound States of Conical Singularities in Graphene-Based Topological Insulators
本文研究了在实现陈数$γ=\pm 1$的蜂窝晶格模型中由楔向错（锥形奇点）引起的电子结构。我们建立了一个对应的束缚态之间的（i）一个孤立的$Φ_0/2$通量，（ii）一个孤立的五边形$(n=1)$或七边形$(n=-1)$缺陷与外部通量的大小$nγΦ_0/4$通过中心和（iii）一个孤立的正方形或八角形缺陷没有外部通量，其中$Φ_0=h/e$是通量量子。由于上述的对应关系，孤立的电子状态的存在绑定到向错是强大的各种扰动。这些结果也被推广到石墨烯基的时间反演不变的拓扑绝缘体。
2013-01-22 cond-mat.mes-hall
Correlated Charge Density Wave Insulators in Chirally Twisted Triple Bilayer Graphene
本研究在手性扭转三层石墨烯中发现半整数和四分之一整数莫尔填充下的关联电荷密度波绝缘体，揭示长程相互作用与对称性破缺机制，为莫尔电子学提供新途径。
2024-05-22 cond-mat.mes-hall
High density carriers at a strongly coupled graphene-topological insulator interface
我们报道了一种强耦合双层石墨烯（BLG）- \bise \器件，其结电阻小于1.5 k $Ωμ$ m $^2$ .该器件在界面处表现出独特的行为，在没有另一种材料的情况下，这不能归因于任何一种材料。我们观察到量子振荡的结的磁阻，表明存在良好的解决朗道水平由于空穴载流子的来源不明，具有非常大的费米面。可以想象，这些仅在界面处发现的载流子可能是由于双层石墨烯的显着空穴掺杂而产生的，其中电荷转移约为2 $\times$ 10 $^{13}$ cm $^{-2}$，或者由于扭曲角相关的迷你带传输。
2018-03-22 cond-mat.mes-hall
Transport through quantum spin Hall insulator/metal junctions in graphene ribbons
量子自旋霍尔绝缘体/金属界面形成在石墨烯带与内在的自旋轨道耦合通过选择性掺杂两个区域创建一个潜在的步骤。对于干净的石墨烯带，由于进入和离开边缘通道的正交性，拓扑边缘状态通过n-n或p-p结的传输是完美的，与带终止、宽度和电势阶跃参数无关。这是一个任意的晶体取向的带状和证明分析锯齿形和金属扶手椅边界条件的数值。在无序带中，左和右运动者之间的正交性通常被破坏，并发生后向散射。然而，通过增加带的宽度，即使在存在强边缘粗糙度的情况下，透射率也接近1。
2012-12-07 cond-mat.mes-hall
Bilayer Insulator Tunnel Barriers for Graphene-Based Vertical Hot-electron Transistors
依赖于量子力学隧穿的垂直石墨烯基器件概念在电子学和光电子学中的应用文献中正在激烈地讨论。在这项工作中，载流子输运机制的半导体绝缘体石墨烯（SIG）电容器的研究，相对于其作为电子发射极的垂直石墨烯基极晶体管（GBT）的适用性。比较了几种用作隧道势垒的介质材料，包括介质双层。使用双层薄膜，我们实验证明显着改善电子注入电流，促进福勒-诺德海姆隧穿（FNT）和步骤隧穿（ST），同时抑制缺陷介导的载流子传输。使用1 nm厚的高质量电介质硅酸铥（TmSiO）作为第一绝缘体层和二氧化钛（TiO $_2$）作为高电子亲和性第二层绝缘体，实现了接近10 $^3$ A/cm $^2$（受串联电阻限制）的高注入隧穿电流密度和优异的电流-电压非线性和不对称性。我们还证实了我们的方法在一个完整的GBT结构的可行性和有效性，显示出显着的改善集电极导通态电流密度相对于以前报道的GBT。器件设计和制造方案的选择考虑到未来的CMOS工艺兼容性。这项工作提出了一个双层隧道势垒的方法作为一个有前途的候选人，用于高性能的垂直石墨烯为基础的隧道器件。
2015-07-23 cond-mat.mes-hall
Neutral-current Hall effects in disordered graphene
一个非本地霍尔棒的几何形状被用来检测中性电流霍尔效应在二氧化硅上的石墨烯。在超高真空中添加Au或Ir吸附原子可以调谐无序。一个可重复的中性电流霍尔效应被发现在这两个制造和adatom修饰的石墨烯。霍尔角表现出复杂但可再现的依赖于栅极电压和无序，并显着打破电子空穴对称性。霍尔和逆霍尔探针之间的长度的指数依赖性表明约300 nm的中性电流弛豫长度。在平行磁场中弛豫长度较短且无进动，表明中性电流为谷电流。从7-300 K几乎没有温度依赖性是前所未有的，并有希望使用受控的无序室温中性电流电子学。
2015-04-22 cond-mat.mes-hall
Carrier scattering from dynamical magneto-conductivity in quasi-neutral epitaxial graphene
用朗道能级谱研究了准中性多层外延石墨烯中电子散射时间的能量依赖性。从朗道能级加宽的结果可以看出，散射率随能量的增加而线性增加。这意味着石墨烯中朗道能级谱的令人惊讶的性质-分辨的朗道能级的数量随着施加的磁场保持恒定。洞察给出了可能的散射机制和载流子迁移率在石墨烯系统的调查。
2011-10-20 cond-mat.mes-hall
Electrical switching of Chern insulators in moire rhombohedral heptalayer graphene
本文在莫尔菱面体七层石墨烯中实现了电场诱导的陈绝缘体手性反转，揭示了层数依赖的可切换量子反常霍尔效应，为电控拓扑量子材料提供了新平台。
2025-04-08 cond-mat.mes-hall
Self-organized pseudo-graphene on grain boundaries in topological band insulators
半金属的特点是节点能带结构，产生奇异的电子特性。狄拉克半金属的稳定性，如二维（2D）的石墨烯，需要晶格对称性的存在，而类似于拓扑带绝缘体的表面状态，三维（3D）的Weyl半金属受到带拓扑的保护。在这里，我们表明，在大部分的拓扑带绝缘体，自组织拓扑保护的半金属可以出现沿晶界，一个无处不在的扩展晶格缺陷在任何晶体材料。除了实验上可获得的电子输运测量之外，这些状态在2D中表现出影响边缘自旋输运的谷异常，而在3D中，它们表现为可以表现出奇数量子霍尔效应的类石墨烯状态。这些新的半金属的一般机制-自旋模式绑定到晶界的杂交-表明拓扑半金属可以出现在任何拓扑材料中，其中晶格位错绑定局部拓扑模式。
2016-03-17 cond-mat.mes-hall
High-$T_c$ $d^{0}$ ferromagnetism in a doped Mott insulator: the case of hydrogenated epitaxial graphene on SiC(0001)
通过第一性原理计算，我们发现在某些SiC衬底上的电子掺杂氢化外延石墨烯中可以实现高居里温度的$d^{0}$铁磁性（$T_c$）.原始系统被发现是一个莫特绝缘体独立的SiC多型体（2 $H$，4 $H$或6 $H$），然而，在磁相互作用的调制中发挥了重要作用。载流子掺杂通过双交换机制增强了铁磁耦合，实现了反铁磁性到铁磁性的相变。在2 $H$ -SiC上预测了约400 K的$T_c$。我们采用非简并的哈伯德模型来描述SiC在原子内库仑排斥和原子间跳跃相互作用中对界面磁性的影响。
2015-05-26 cond-mat.mes-hall
Suppression of conductance fluctuation in weakly disordered mesoscopic graphene samples near the charge neutral point
我们测量了在机械剥离的石墨烯上通过全干燥、无光刻工艺制备的双层和三层石墨烯器件的电导波动，所述全干燥、无光刻工艺使用石英丝作为荫罩。当栅极电压被调节到石墨烯器件被推到电荷中性点时，当器件仍然处于弱无序状态时，电导波动的幅度从与普遍电导波动一致的值迅速被抑制。抑制的可能的物理起源进行了讨论。
2007-09-06 cond-mat.mes-hall
Dynamics of electric charge transport and determination of the percolation insulator-to-metal transition in polyvinyl-pyrrolidone / nano-graphene platelet composites
采用宽带介电谱（Broadband介电谱）研究了不同分散度纳米石墨烯片晶（NGP）负载聚乙烯吡咯烷酮（PVP）的介电性能。探讨了复介电常数和动态交流电导率作为频率，温度和成分的函数。浓度依赖性的绝缘体到导体的过渡跟踪通过依赖性的直流电导率和发病的色散交流交流电导率。介电谱的温度演化，低于和高于分数阈值表现出不同的动力学和标志的临界逾渗阈值。逾渗是由量子渗透的有效势垒设置的聚合物基体平行于NGP的物理接触的导电操作，根据预测的系统组成的半导体矩阵和分散的导电夹杂物。
2017-04-29 cond-mat.mes-hall
From graphene to graphane : A density functional investigation of metal insulator transition
虽然石墨烯是一种半金属，但最近合成的氢化石墨烯（称为石墨烷）却是一种绝缘体。本文在密度泛函理论的框架下研究了石墨烯-石墨烯体系的金属绝缘体相变。通过分析石墨烯上15种不同氢浓度的电子结构的演变趋势，我们揭示了这种转变的一些新特征。随着氢覆盖率的增加，半金属首先变成金属，然后转变为绝缘体。金属相在空间上是不均匀的，它包含由氢化碳原子形成的绝缘区域的岛和由传染性裸碳原子形成的金属通道。
2009-11-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnetoplasmons in quasi-neutral epitaxial graphene nanoribbons
利用红外透射光谱研究了准中性外延石墨烯纳米阵列的朗道能级间激发。我们观察到$L_{0(-1)}$ $\to$ $L_{1(0)}$跃迁的能量与二维石墨烯的特征平方根磁场依赖性的实质性偏差。这种偏离是由于朗道能级跃迁和等离子体共振之间的上杂化模的形成。在量子制度的混合模式表现出独特的色散关系，明显不同于传统的二维系统和高度掺杂的石墨烯预期。
2013-06-29 cond-mat.mes-hall
Coulomb interaction and semimetal-insulator transition in graphene
无质量狄拉克费米子之间的强库仑相互作用可以通过动态地产生激子费米子间隙来驱动单层石墨烯中的半金属-绝缘体转变。存在将半金属相与绝缘体相分离的临界相互作用强度$λ_c$。我们计算了系统的比热和磁化率，表明它们在半金属和绝缘体相中表现出不同的行为。
2010-06-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Magnetoresistance measurements of Graphene at the Charge Neutrality Point
我们报告在磁场中的石墨烯的电荷中性点处形成的绝缘状态的运输测量。使用传统的两端测量，敏感的体积和边缘电导，和Corbino测量，敏感的体积电导，我们观察到一个消失的电导与增加磁场。通过研究这种绝缘状态的电阻变化与不同的垂直和面内的字段，我们探测自旋活跃的组件的激发在总字段高达45特斯拉。结果表明，单层石墨烯中的ν=0量子霍尔态是非自旋极化的.
2012-01-21 cond-mat.mes-hall
Chiral charge pumping in graphene deposited on a magnetic insulator
我们证明了在室温下石墨烯/钇铁石榴石（YIG）双层系统中可以实现相当大的手性电荷泵。这种效应不能归因于普通的自旋泵浦，而是在石墨烯中产生直流电场/电压，作为对相邻的面外磁化YIG膜中的动态磁激发（自旋波）的响应。我们发现，当静态磁化方向被反转时，感应电压改变其符号，清楚地表明在所研究的系统中的空间反转对称性被打破。的效果的强度表现出非单调的依赖于自旋波的频率，与所提出的理论模型。
2016-09-07 cond-mat.mes-hall
Anomalous insulator metal transition in boron nitride-graphene hybrid atomic layers
二维电子系统的研究在物理学中具有重要的基础性意义。石墨烯和六方氮化硼（h-BNC）杂化结构的原子层构成了一种新型的二维无序电子系统。在低温下在气相合成的h-BNC原子层中进行的磁电输运测量显示出在冷却时从绝缘到金属行为的清晰和异常的转变。所观察到的绝缘体到金属的转变可以通过电子和空穴掺杂以及通过施加外部磁场来调制。从头计算支持的这些结果表明，这种转变在h-BNC有明显不同的特性相比，其他2D电子系统，是两种不同的机制，即通过金属石墨烯网络和跳跃导电之间的边缘状态随机分布的绝缘h-BN域的渗透共存的结果。
2011-11-29 cond-mat.mes-hall
Influence of electron-hole drag on conductivity of neutral and gated graphene
单层和两层石墨烯的导电性被认为是适当考虑带电子和空穴的相互拖动。通过对曳力对电导率贡献的研究表明，曳力效应对不同群、不同漂移速度的载流子迁移率影响较大。在两层系统中，互曳力甚至可以改变分离层中部分流的方向。
2010-11-04 cond-mat.mes-hall
Tunable thermopower in a graphene-based topological insulator
根据Weeks等人最近的提议，这表明，铟（或铊）吸附原子沉积在石墨烯的表面上，后者应该变成一个量子自旋霍尔（QSH）绝缘体，其特征在于一个相当大的差距，我们进行了系统的研究，该系统的输运性质作为随机分布的吸附原子的密度的函数。虽然样品是，通过建设，非常无序，我们发现，他们表现出一个非常稳定的QSH相没有签名的吸附原子配置的空间不均匀性。我们发现，一个简单的重新调整的自旋-轨道耦合参数，使我们能够考虑到使用均匀模型的非均匀系统的行为。这种鲁棒性为这种拓扑绝缘体的更容易的实验实现开辟了道路。我们还发现这种材料是一个非常有前途的候选人热电发电的目标温度可调从1到80 K和效率ZT接近1。
2012-06-26 cond-mat.mes-hall
Tuning Spin Transport in a Graphene Antiferromagnetic Insulator
反铁磁绝缘体（AFMIs）中的长距离自旋输运是自旋电子学研究的一个长期目标。与传统的自旋电子学系统不同，量子霍尔机制（QH）中的单层石墨烯在QH边缘态中提供了前所未有的自旋极化和载流子密度的调谐。在这里，使用栅极控制的QH边缘作为自旋相关的注入器和检测器在全石墨烯电路中，我们第一次展示了通过石墨烯$ν$ =0 AFMI的双极自旋输运的选择性调谐。通过调制极性的激发偏置，磁场，和载流子主机相反的手征，我们表明，自旋注入器区域中的相邻边缘通道的自旋化学势之间的差异是至关重要的，在调谐自旋输运观察整个石墨烯AFMI。我们证明，当我们的设备中的自旋过滤器不再是一个特定的自旋极化的选择性时，反转方向的共同传播的边缘通道的非本地响应消失。我们的研究结果建立了一套通用的方法来调整纯自旋输运通过反铁磁介质，并开辟了一条途径，以探索其应用的广泛领域的反铁磁自旋电子学研究。
2022-05-25 cond-mat.mes-hall
