Tuning confined states and valley g-factors by quantum dot design in bilayer graphene
本研究针对双层石墨烯量子点受限态调控需求，通过大规模数值模拟分析多类栅极可调参数的影响，明确态性质与参数依赖关系，证实可通过量子点设计高效调控受限态与谷g因子，为其在量子技术中的应用提供支撑。
2024-04-15 cond-mat.mes-hall
Trigonal distortion of topologically confined channels in bilayer Graphene
在这项工作中，我们表明，在双层石墨烯中的电子带的三角形翘曲显着修改的行为的一维模式拓扑限制由于不均匀的偏置，改变跨通道的符号。拓扑保护的状态是存在的，但它们的行为是从各向同性近似的预测中断。我们提出了详细的研究的1D通道中的通道的方向的功能的电子特性。
2011-07-18 cond-mat.mes-hall
Confined states in graphene quantum blisters
双层石墨烯样品可以表现出两层局部分层的区域，从而在石墨烯片中形成所谓的量子泡。通过施加全局静电偏压，可以将电子和空穴态限制在石墨烯量子泡（GQB）中。我们仔细研究了这些受限态的电子性质的变化下的层间偏压，耦合，和水泡的大小。由于泡罩内上下层的束缚态耦合，光谱显示出很强的反交叉。这些光谱是层局部化的，其中相应的受限态位于任一层上或均匀分布。对于有限的角动量，这层本地化可以在边缘的水泡，并对应于相反的动量简并模式。此外，GQB中的能级表现出对静电偏压敏感的电子-空穴对称性。最后，我们证明了在GQB的限制持续存在，即使在层间耦合的变化。
2018-08-13 cond-mat.mes-hall
Electrostatically confined Quantum Rings in bilayer Graphene
我们提出了一个新的系统，其中电子和空穴态被静电限制在双层石墨烯的量子环中。这些结构可以通过使用纳米结构栅极或通过位置依赖性掺杂来调节石墨烯双层的间隙来创建。能级具有磁场（$B_{0}$）依赖性，这与通常的半导体量子环截然不同。特别是，本征值是不是不变的下一个$B_0 \to -B_0$变换，并为一个固定的总角动量指数$m$，其字段的依赖性是不是抛物线，但显示两个极小分开的鞍点。光谱还显示几个反交叉，这是由于门限制和磁限制状态的重叠。
2009-08-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Imaging electrostatically confined Dirac fermions in graphene quantum dots
石墨烯中载流子的静电约束由Klein隧穿控制，Klein隧穿是一种相对论量子过程，其中粒子-空穴嬗变导致PN结边界处的不寻常的各向异性传输。在这些新的势垒的反射和透射应该会影响这些边界附近的电子波函数的量子干涉。在这里，我们报告的使用扫描隧道显微镜（STM）映射的狄拉克费米子的电子结构的圆形石墨烯PN结限制。这些有效的量子点是使用一种新技术制造的，该技术涉及在石墨烯单层下的绝缘衬底内局部操纵缺陷电荷。在这样的石墨烯量子点内部，我们观察到对应于准束缚态的能级，并且我们在空间上可视化受限电子的量子干涉图案。这些量子点外的狄拉克费米子表现出类似弗里德尔振荡的行为。支持的理论模型描述相对论粒子在谐振子势，我们的研究结果产生新的见解静电限制狄拉克费米子的空间行为。
2016-06-12 cond-mat.mes-hall
Confined magneto-optical waves in graphene
计算了单层石墨烯在量子化磁场作用下的电磁模谱，并考虑了带内和带间对磁光电导率的贡献.我们发现，由于量子化的磁场，一系列弱衰减的准横电模，分离的磁等离子体极化激元模式，出现。通过改变磁场或费米能量，这些模式的特性是可调谐的。
2012-05-15 cond-mat.mes-hall
Water confined between graphene layers: the case for a square ice
以小间隔限制在两个石墨烯层之间的水形成二维冰结构，具有明显的正方形对称性[Algara-Siller等人，Nature（London）519，443（2015）]，这是知之甚少的。一个密度泛函的方法被应用到水，但不是水石墨烯相互作用，因为这两个晶体是不相称的。因此，我们需要使用一个水和石墨烯之间相互作用的势模型。我们分析了石墨烯限制水的模型，发现尽管一般特征已经很好地建立，但细节还没有得到很好的理解。使用一个有代表性的范围内的潜在的模型，我们进行密度泛函计算，并表明，存在许多冰状配置。在某些情况下，这些相对于衰变成双层结构是不稳定的，但我们预计这种结构之间的隧穿是缓慢的。结果表明，有一个很好的候选方晶体，这是一个特殊的反铁电排列的水分子。
2017-02-03 cond-mat.mes-hall
One-dimensional plasmons confined in bilayer graphene p-n junctions
石墨烯的无间隙光谱允许利用外部面内电场容易地空间分离电子和空穴。引导的集体等离子体激元模可以沿分离线传播，其振幅随距离的增加而衰减，其频谱和传播方向可以通过面内电场的强度和方向来控制。在双层石墨烯的情况下，可以通过在电子的带谱中打开间隙的垂直电场进行额外的控制。利用带电电子液体的流体力学研究了双层pn结中的引导等离子体激元谱。
2012-05-21 cond-mat.mes-hall
Quantum confined electronic states in atomically well-defined graphene nanostructures
尽管人们对石墨烯的性质和石墨烯纳米结构在电子应用中的潜力有着巨大的兴趣，但在原子上定义良好的石墨烯纳米结构中的量子受限态的研究仍然是一个实验挑战。在这里，我们研究了石墨烯量子点（GQD）与锯齿形方向的明确的边缘，通过化学气相沉积（CVD）生长在铱（111）衬底上，通过低温扫描隧道显微镜（STM）和光谱（STS）。我们测量了单个GQD的原子结构和局域态密度（LDOS），作为它们的尺寸和形状的函数，范围从几纳米到大约100纳米。20纳米。结果可以用相对论波动方程和原子紧束缚计算进行定量模拟。观察到的状态类似于教科书中“盒子中的粒子”问题应用于相对论性无质量费米子的解决方案。
2011-10-20 cond-mat.mes-hall
Multiple Excitation of Confined Graphene Plasmons by Single Free Electrons
我们发现，自由电子可以有效地激发掺杂石墨烯中的等离子体，每个电子的概率为一阶，更准确地说，我们预测在石墨烯纳米结构中的单个受限等离子体模式的多个激发。这些前所未有的大的电子等离子体激元耦合解释使用一个简单的标度定律，并进一步研究通过一般的量子描述的电子等离子体激元相互作用。从基本的观点来看，由单个电子激发的多个等离子体激元为探索这些集体模式的玻色子量子性质提供了独特的工具。我们的研究不仅为单电子多重激发单等离子体模式开辟了一条可行的道路，而且还揭示了石墨烯纳米结构是使用电子探针生产，检测和操纵等离子体的理想系统。
2013-11-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci 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
Electric field induced structural changes of water confined between two graphene layers
外加电场使极性液体的永久偶极子重新取向，从而改变了极性液体的物理性质。例如，它应该显著影响限制在纳米通道中的水的物理性质。如果沿着纳米通道施加场，则后一种效应被深刻地增强。使用分子动力学模拟，我们预测，平行于通道施加的面内电场极化被限制在两个石墨烯层之间的水分子，导致在不同的铁电性和电滞后。我们发现电场改变了氢键的面内顺序：反转电场不会使系统恢复到非极性初始状态，而是在系统中保留了剩余的偶极矩。我们的研究提供了对水在纳米通道中的铁电状态的深入了解，并展示了如何通过电场进行调谐。
2016-01-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Valley Polarization and Inversion in Strained Graphene via Pseudo-Landau Levels, Valley Splitting of Real Landau Levels and Confined States
通过磁场可以很容易地控制系统的自旋极化和自旋方向。然而，目前还没有一种直接有效的方法来操纵谷赝自旋自由度。在这里，我们通过实验证明，它是可能的，实现谷极化和谷反转石墨烯通过使用应变诱导的赝磁场和真正的磁场。伪磁场与真实的磁场有很大的不同，在石墨烯的两个不同的谷处指向相反的方向。因此，伪磁场和真实磁场的共存导致石墨烯的两个不同谷处的不平衡的有效磁场。这使我们能够像控制电子自旋一样方便地控制石墨烯中的谷。在这项工作中，我们报告一致的观察谷极化和反转应变石墨烯通过伪朗道能级，分裂的真正朗道能级和谷分裂的限制状态，使用扫描隧道光谱。我们的研究结果突出了一个途径，以谷电子在应变石墨烯为基础的平台。
2020-02-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Numerical studies of confined states in rotated bilayers of graphene
旋转石墨烯多层膜形成了一类新的石墨烯相关系统，其电子性质极大地依赖于旋转角度。已经表明，对于大的旋转角，双层表现得像两个孤立的石墨烯平面。对于较小的角度，属于两个层的狄拉克锥中的状态相互作用，导致两个范霍夫奇点的出现。随着旋转角的减小，状态变得局部化，两个范霍夫奇点在狄拉克能量处合并为一个峰。在这里，我们进一步考虑具有非常小的旋转角的双层。在这种情况下，在双层超原胞中存在AA堆积的明确区域，并且我们证明了在[-γ t，+γ t]范围内的能级被限制在这些区域中，其中γ t为面间平均相互作用。因此，局域态密度显示出与狄拉克能量不同的能量的离散峰。
2012-09-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Anomalous Freezing of Low Dimensional Water Confined in Graphene Nanowrinkles
Charles University（查理大学）；JH Institute of Physical Chemistry（捷克科学院物理化学研究所）；Norwegian University of Science and Technology（挪威科技大学）
研究通过石墨烯褶皱结构实现水分子的稳定锁定，并利用低温拉曼光谱监测水相变，结合分子动力学模拟验证了水的异常冻结行为。
2021-02-05 cond-mat.mes-hall
Two-way twisting of a confined monolayer: orientational ordering within the van der Waals gap between graphene and its crystalline substrate
二维晶格的限制产生了各种有序和无序现象。当限制壁具有原子粒度时，期望独特的结构相，其与纳米摩擦学、多孔材料或插层化合物相关，其中\textit{e.g.}电子状态可以相应地出现。夹层本身的秩序是由两个限制表面施加的竞争相互作用的挫折。我们重新审视取向有序的概念，介绍了Novaco和McTague描述扭曲的无公度单分子层的结晶表面。我们预测的单分子层的双向扭曲，因为它的密度增加。我们发现这样的行为在碱金属原子单层（钠，铯）之间的石墨烯和铱表面限制，使用扫描隧道显微镜和电子衍射。
2022-08-26 cond-mat.mes-hall
Segregation growth and self-organization of ordered S atomic superlattices confined at interface between graphene and substrates
表面原子尺度的有序超晶格无论在基础科学还是在高科技领域都有着巨大的应用价值。然而，控制超晶格的制造到原子尺度已经证明是非常具有挑战性的。在这里，我们展示了在石墨烯和富S铜衬底之间的界面处的有序的S原子超晶格的偏析生长和自组织。扫描隧道显微镜（STM）研究表明，通过精细控制生长温度，我们获得了有序的S（亚）纳米团簇超晶格和界面处具有不同周期的单原子超晶格。这些原子超晶格在大气环境中是稳定的，即使在高温退火（~ 350 ℃）后也是稳定的。我们的实验表明，当S原子的周期与石墨烯晶格的周期相当时，S单原子超晶格可以驱动石墨烯进入电子凯库勒畸变相.我们的结果不仅为在界面上实现原子尺度的超晶格开辟了道路，而且为在石墨烯中实现奇异电子态提供了一条新的途径。
2018-02-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Imaging the dynamics of individual hydrogen atom intercalated between two graphene sheets
两个相邻的范德瓦尔斯材料片之间的层间走廊预计将修改限制在原子界面处的原子和分子的性质。在这里，我们直接成像单个氢原子插入两个石墨烯片之间，并通过扫描隧道显微镜（STM）研究其动力学。发现插层的氢原子与化学吸附在石墨烯外表面的原子氢有显著不同。我们的STM测量，辅以第一性原理计算，表明插入两个石墨烯片之间的氢原子大大降低了元素迁移步骤的势垒。特别地，来自石墨烯的受限原子氢解离能降低到0.34 eV，其仅为化学吸附在石墨烯上的氢原子的约三分之一。这为直接成像受限原子的原子动力学提供了一个独特的平台。我们的研究结果表明，范德华材料的原子界面可以提供一个有限的环境来调节界面化学反应。
2017-02-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Corrugation induced stacking solitons with topologically confined states in gapped bilayer graphene
石墨烯作为一种原子厚度的超软薄膜，几乎没有抵抗面外变形的能力，因此，它总是在一定程度上起皱。近年来，人们对单层石墨烯的波纹结构及其对电子性质的影响进行了广泛的研究。然而，在双层石墨烯中的类似实验研究尚未报道。在这里，我们表明，双层石墨烯中的波纹可以产生公度Bernal堆叠域之间的非公度堆叠孤子（域壁）。利用扫描隧道显微镜，我们从微观上研究了在均匀层间电势差下，由波纹诱导的AB和BA双层结构中的堆积孤子的电子结构。在纳米尺度下观察到拓扑无带隙边缘态和准局域带隙类量子阱态。沿堆叠孤子的拓扑边缘态的原子分辨率映射揭示了它们之间存在谷间散射，这可以解释最近的实验中，沿带隙石墨烯双层畴壁的电导小于量子化值4e2 h。
2016-09-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electrocrystallization of Supercooled Water Confined between Graphene Layers
过冷水在外加静态电场中结晶的一个关键特征是，这里的结构顺序不仅由通常的热力学和运动学因素决定（过冷度、液体和晶体的化学势之间的差以及粘度），而且还取决于所施加的电场的强度和方向、系统的大小（尺寸效应）和边界曲面的几何形状。在这项工作中，在$T=268$ ~K的温度下，被限制在理想平坦的平行石墨烯片之间的过冷水的电结晶已经被考虑在这项工作中。它已被建立，结构顺序是由两个特征模式。初始模式与偶极水分子在外加电场作用下的取向有关。随后的模式的特征在于亚稳系统弛豫到结晶相。垂直于石墨烯片施加的均匀电场抑制了结构有序化，而横向施加的电场促进了立方冰$I_c$的形成。
2020-01-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Fast water flow through graphene nanocapillaries: a continuum model approach involving the microscopic structure of confined water
纳米毛细管内的水变得有序，导致非常规行为。已经观察到石墨烯制成的纳米薄毛细管内的水流动的显著增强[B. Radha等人，Nature（London）538，222（2016）]。在这里，我们解释这种增强是由于石墨烯纳米胶囊内的水的大密度和非凡的粘度。利用Hagen-Poiffille理论和滑移边界条件，结合分离压力项和分子动力学（MD）模拟结果，我们提出了一个解析理论，阐明了疏水纳米胶囊内部水流动增强的起源。我们的工作揭示了一个独特的依赖性的水流在纳米毛细管的结构性质的nanoinsulated水与实验一致，这开辟了一条新的途径，在nanofluidics。
2018-09-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
Multiparticle equations for interacting Dirac Fermions in graphene nanostructures
我们在Hartree-Fock近似下研究了石墨烯中准粒子的能量。准粒子通过非均匀磁场被约束，并通过库仑势相互作用。我们表明，相关的功能有一个极小值，并确定在这样的石墨烯量子点的N粒子问题的稳定性条件。
2010-05-05 cond-mat.mes-hall math-ph math.MP
Ultra-confined acoustic THz graphene plasmons revealed by photocurrent nanoscopy
太赫兹（THz）场被广泛应用于传感、通信和质量控制。在未来的应用中，它们可以通过石墨烯等离子体激元（GP）的激发被有效地限制，增强和操纵-远低于经典的衍射极限。这些可能性来自与光子波长1。相比强烈降低的GP波长lp，其可以通过经由电选通调制石墨烯的载流子密度来控制。最近，已经预测石墨烯-绝缘体-金属配置中的GP表现出线性色散（因此称为声学等离子体激元）和进一步减小的波长，这意味着改进的场约束，类似于导电衬底附近的二维电子气（2DEG）中的等离子体激元。虽然红外GP已经通过散射型扫描近场光学显微镜（s-SNOM）可视化，但到目前为止，石墨烯和2DEG中强烈限制的THz等离子体激元的真实空间成像一直难以捉摸-仅观察到具有接近自由空间波长的GP。在这里，我们展示了真实空间成像的声学太赫兹等离子体在石墨烯光电探测器与分裂门架构。为此，我们引入纳米尺度分辨太赫兹光电流近场显微镜，其中近场激发的GP检测热电，而不是光学。片上GP检测简化了GP成像，因为可以避免复杂的s-SNOM检测方案。光电流图像揭示了强烈降低的GP波长（lp = 10/66），由GP与石墨烯下方的金属栅极耦合引起的线性色散，以及正载流子密度下的等离子体激元阻尼由库仑杂质散射主导。因此，声学GPS可以大大有利于深亚波长尺度THz器件的发展。
2017-01-13 cond-mat.mes-hall
Hydrophobic Ice Confined between Graphene and MoS2
利用原子力显微镜（AFM）研究了室温下疏水二硫化钼（MoS2）与石墨烯（Gr）之间水的结构和性质。我们发现了二维（2D）结晶冰层的形成。与散装冰的六边形冰“双层”相反，这些2D结晶冰相由两个平面六边形层组成。额外的水凝结导致冰层的横向扩张或在两层冰的顶部或边缘形成三维水滴，这表明水不会润湿这些平面冰膜。这里提出的结果是符合最近的理论表明，疏水壁之间的水限制形成2D结晶两层冰与非四面体的几何形状和氢内键合。冰膜的两个表面上都没有悬挂键，这就产生了疏水性。这些冰膜的不寻常的几何形状在水与疏水表面直接接触的生物系统中具有巨大的潜在重要性。
2017-06-02 cond-mat.mes-hall physics.chem-ph
Synthesis of highly confined surface plasmon modes with doped graphene sheets in the mid-infrared and terahertz frequencies
我们通过解析计算研究了单层石墨烯片和一对独立的平行石墨烯单层的表面等离子体色散关系。导出了单层情况下色散关系的近似形式，该近似形式具有很高的精度，并直观地反映了支撑等离子体激元模的性质。对于由小间隙分开的平行石墨烯对，表面等离子体激元的色散关系分裂成两个分支，一个分支具有对称的磁场，另一个分支具有穿过间隙的反对称磁场。对于对称（磁场）分支，可以在宽光谱上以减小的吸收损耗来改善约束，这与经受损耗和约束之间的权衡的金属表面上支持的常规SP模式不同。然而，对于非常小的分离，这种对称模式被强烈抑制。另一方面，它的反对称对应物表现出非常小的分离或长波长的吸收损失减少，作为对称分支的补充。我们的研究结果表明，石墨烯等离子体激元结构可能是有前途的波导和传感应用在中红外和太赫兹频率。
2012-03-20 cond-mat.mes-hall
Electrostatically confined monolayer graphene quantum dots with orbital and valley splittings
无质量载流子的静电约束受到克莱因隧穿的阻碍。在石墨烯中避免这个问题主要依赖于雕刻出纳米结构或施加电位移场来打开双层石墨烯中的带隙。到目前为止，这些方法遭受边缘无序或电子的局部化控制不足。在这里，我们实现了一种替代的策略，在单层石墨烯，通过结合均匀的磁场和静电约束。使用扫描隧道显微镜的尖端，我们在块状石墨烯的朗道间隙中诱导出限制势，而不需要物理边缘。对费米能的局域态进行门控导致具有超过40个库仑峰的常规充电序列，其表现出7-20 meV的典型附加能量。第一轨道态的轨道分裂为4-10 meV，谷分裂约为3 meV。这些实验观察定量再现紧束缚计算，其中包括与对齐的六方氮化硼衬底的石墨烯的相互作用。所展示的限制方法似乎适合于产生具有超出传统技术范围的良好定义的波函数特性的量子点。
2016-08-09 cond-mat.mes-hall
Highly confined low-loss plasmons in graphene-boron nitride heterostructures
石墨烯等离子体被预测同时具有超强的场约束和非常低的阻尼，使深亚波长超材料，单光子非线性，非常强的光-物质相互作用和纳米光电开关的新型器件成为可能。虽然所有这些伟大的前景都需要低阻尼，但到目前为止，观察到了强等离子体阻尼，石墨烯中的杂质散射和多体效应都被认为是可能的解释。随着范德华异质结构的出现，已经开发了将石墨烯与其他原子平坦材料集成的新方法。在这封信中，我们利用近场显微镜图像传播的等离子体在高品质的石墨烯封装在两个薄膜的六方氮化硼（h-BN）之间。我们确定色散，特别是等离子体激元阻尼在真实空间。我们发现了前所未有的低等离子体激元阻尼结合强场约束，并确定了主要的阻尼通道作为内在的热声子在石墨烯和介电损耗的h-BN。对低等离子体激元阻尼的观测和深入理解是石墨烯纳米光子和纳米光电子器件发展的关键。
2014-09-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnetic field induced confinement-deconfinement transition in graphene quantum dots
无质量的狄拉克粒子不能被静电势限制。这对于制造石墨烯量子点是一个问题，但是限制可以用磁场来实现，并且在这里，导出了限制态和去限制态的一般条件。有一类势，其状态的性质可以随意控制。然后发生限制-解除限制的转变，这使得克莱因悖论在石墨烯点中被实验探测。
2008-05-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
From stripes to hexagons: strain-induced 2D Pb phases confined between graphene and SiC
本研究利用多种表征技术探究石墨烯与SiC间的Pb插层过程，发现局域覆盖度调控下基底钉扎与应变的相互作用可形成条纹、六边形等不同二维Pb相，为低维材料应变调控及石墨烯平台应用提供新依据。
2025-06-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Measuring Space Deformation via Graphene under Constraints
考虑空间动量坐标不对易，描述了应变作用下石墨烯晶格的形变。这以后可以通过引入星积来实现，最终得到一个广义海森堡代数。在此框架下，我们建立了一个描述狄拉克费米子与依赖于非对易参数$κ$的外源相互作用的新模型。能谱的解以与施加到石墨烯的真实磁场的情况类似的方式示出有效朗道能级。我们表明，一些应变配置将能够明确地评估$κ$，然后提供一个滑雪场向其测量。
2020-06-07 cond-mat.mes-hall hep-th
Valley-based Cooper Pair Splitting via Topologically Confined Channels in Bilayer Graphene
双层石墨烯在不同层间电位或堆叠顺序的区域之间的畴壁处具有谷手性一维模式。当这样的通道靠近超导体时，穿隧进入通道的库珀对的两个电子会向相反的方向移动，因为它们属于由时间反演对称性所关联的不同谷。这是库珀对分裂的一种动力学变体，它既不需要库仑排斥也不需要能量过滤，而是在没有原子尺度缺陷的情况下通过谷同位旋的鲁棒性来实施。我们推导出一个有效的模型的导模附近的s-波超导体，计算的电导进行分裂和自旋纠缠电子对，并解释它作为本地Andreev反射过程的结果，而交叉Andreev反射是不存在的。
2015-09-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Surface charge-transfer doping a quantum-confined silver monolayer beneath epitaxial graphene
最近，石墨烯/SiC界面已经成为一个通用的平台，否则不稳定的，单元素，二维（2D）层通过嵌入外延。它们内部覆盖了一个带有顶部石墨烯的范德华异质结构，构成了一类新的量子材料，与它们的母体大块晶体相比具有惊人的特性。嵌入银提出了一个典型的例子，其中2D量子限制和反转对称性破缺需要金属到半导体的转变。然而，很少有人知道相关的未被占领的国家，和控制费米能级的位置跨越带隙将是可取的。在这里，我们通过原位钾沉积对石墨烯/2D-Ag/SiC异质叠层进行n型掺杂，并通过基于同步加速器的角度分辨光电子能谱学探测其能带结构。虽然在$10^{14}$ cm $^{-2}$数量级上的诱导载流子密度还不足以达到银导带的起始，但是石墨烯的能带排列相对于刚性移动的Ag价带和衬底芯能级而改变。我们进一步证明了一个有序的钾吸附层（$2\times 2$相对于石墨烯）与自由电子的分散，通过增强金属化的异质叠层抑制等离子体准粒子在石墨烯。我们的研究结果建立了表面电荷转移掺杂作为一种有效的处理，以修改能带排列和电子性质的范德华异质结构组装从石墨烯和一种新型的单层量子材料。
2022-06-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Perfectly Conducting Graphene Electronic Waveguide with Curved Channels
本文采用非平衡格林函数方法，从理论上研究了弯曲石墨烯波导的电子输运性质。系统地研究了受限波导模式与电势差、波导宽度和侧势垒的关系。通过双端电子输运计算，我们表明，约束波导模式的电导是相当强大的对波导的弯曲程度，在一致的带不敏感的侧势垒。完美导电通道的这一发现有力地表明了将石墨烯波导应用于低功率纳米电子学设计的可能性。
2017-04-05 cond-mat.mes-hall
Electrocrystallization of Supercooled Water Confined by Graphene Walls
由于水分子具有偶极矩，因此水的任何结构转变对外部电场敏感。研究了外加均匀电场对石墨烯平面间过冷水结晶的影响。这种系统的结晶是由亚稳相到有序（结晶）相的普通弛豫和由所施加的电场诱导的偶极对准引起的。我们发现，该系统在温度$T=268$ K，其中水的密度为$0.94$ g/cm $^3$和所施加的电场的大小为$E=0.5~\textrm{V}$ /埃，结晶成立方冰，几乎没有缺陷，并且结晶在时间尺度$\sim 5.0$ ns上进行。所得结果可直接用于开发水结晶驱油方法。
2019-09-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Ultra-confined q2/3- plasmons and optical properties of graphene-transition metal dichalcogenide heterostructures
我们报告了与等离子体激元和光电子学的关键参数，如吸光度和透射率，在2D过渡金属二硫属化物（GrTMD）衬底上的石墨烯单层的范德华异质结构中的有趣的可能性。我们得到的禁带与Rashba自旋轨道耦合依赖的赝塞曼场由于衬底诱导的相互作用的相互作用。这使我们能够获得在有限掺杂的情况下，完全忽略自旋翻转散射事件的介电函数的表达式。我们观察到屏蔽的相对强度几乎是一个常数，相对于载流子密度的变化。与独立的石墨烯相比，GrTMD等离子体激元（可调）的更强的限制能力是我们分析的主要结果;等离子体激元色散产生q2/3行为，而不是众所周知的q1/2行为。我们还发现，吸收率和透射率是频率和栅电压的增函数。这一结果对于利用光电导和光电效应的器件是有用的。
2017-03-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Analysis of surface plasmon excitation at terahertz frequencies with highly-doped graphene sheets via attenuated total reflection
数值研究了掺杂石墨烯片在太赫兹频率下的表面等离子体激元激发。为了减轻高度受限的等离子体激元模式与入射辐射之间的动量失配，提出了通过高掺杂水平或使用少层石墨烯来增加石墨烯的表面电导率。对于目前可实现的掺杂水平，我们的分析表明，单层石墨烯上的表面等离子体可以用高折射率耦合棱镜在高达约10 THz（~ 41.3 meV）的工作频率下激发，并且更高的频率/能量对于少层石墨烯是可能的。这些高度受限的表面模式是有前途的传感和波导应用在太赫兹制度。
2013-03-03 cond-mat.mes-hall physics.optics
Electrostatic confinement of electrons in graphene nano-ribbons
在具有顶栅的石墨烯纳米器件中观察到库仑阻塞。当经由背栅和局部顶栅形成两个PN结时，电子被限制在充当势垒的PN结之间。当栅极电压没有感应出PN结时，由于强无序，电子仍然被限制，但是在更大的区域中。在其他五个不同尺寸的设备上进行测量，得到了一致的结果。
2009-12-11 cond-mat.mes-hall
Chirality-Assisted Electronic Cloaking in Bilayer Graphene Nanostructures
我们发现双层石墨烯中赝自旋取向和载流子运动的强耦合对弹道p-n-p结的输运性质有着显著的影响。平行于势垒的零动量电子态被限制在它下面的一个赝自旋方向，而相反的赝自旋隧道通过结的状态完全不受限制状态的存在。我们证明，结作为一个斗篷的限制状态，使它们几乎不可见的电子在外部区域的入射角的范围内。这种行为表现在两端电导中，作为具有非洛伦兹奇异峰形状的传输共振。这些现象对弱磁场或电场诱导的层间间隙的响应可以作为电子隐身的实验指纹。
2011-06-06 cond-mat.mes-hall
The interplay between real and pseudo magnetic field in graphene with strain
研究了旋转对称应变下石墨烯的电磁性质。应变产生了空间符号交替的大的赝磁场，形成了一个连接六个手征通道的强受限量子点。在时间反转和镜像反射条件下，具有不同宇称的实磁场和赝磁场之间的相互作用可以理解轨道磁性、简并性和通道开放性。虽然受限态的轨道磁响应是反磁性的，但如果存在具有相反镜像反射宇称的偶然简并，则它可以是顺磁性的。
2011-05-30 cond-mat.mes-hall
Correlated magnetic states in domain and grain boundaries in graphene
从头计算表明，虽然在石墨烯中由晶界引入的电子状态仅部分地被限制在缺陷核心，但域边界引入了非常强烈地被限制在缺陷核心的费米能级附近的状态，并且显示铁磁基态。畴边界完全浸没在石墨烯基质内，因此这种磁性状态被保护免受在带边缘状态的情况下阻碍实验检测的重构效应。此外，我们的计算表明，一维扩展缺陷和石墨烯中的体之间的电荷转移是短程的晶粒和畴界。
2011-09-30 cond-mat.mes-hall
Half-quantized Hall Plateaus in the Confined Geometry of Graphene
Aalto University（阿尔托大学）；Weizmann Institute of Science（魏茨曼科学研究所）；Laboratoire de Physique de l’Ecole Normale Supérieure, ENS, Université PSL, CNRS, Sorbonne Université, Université Paris Cité（巴黎高等师范学院物理实验室，ENS，巴黎文理研究大学，法国国家科学研究中心，索邦大学，巴黎西岱大学）；National Institute for Materials Science（国立材料研究所）
本研究在单层石墨烯量子点接触的受限区域中，观测到由电荷平衡引发的ν_H=5/2处半整数量化霍尔平台，为半整数量化态的实现提供了新途径，对拓扑量子比特研发具有重要意义。
2024-10-04 cond-mat.mes-hall
Oxidation stability of confined linear carbon chains, carbon nanotubes, and graphene nanoribbons as 1D nanocarbons
三种典型的一维（1D）/准一维纳米碳，线性碳链，碳纳米管和石墨烯纳米带已被证明可以在单壁碳纳米管中生长。这就产生了三种类型的混合材料，它们的行为和性能相互比较还远未被理解。在最近发表的工作中证明这些纳米结构材料的合成是成功的之后，我们现在已经能够通过使用共振拉曼光谱系统地研究它们的氧化稳定性。令人惊讶的是，理论上预测非常不稳定的线性碳链实际上在碳纳米管主体的保护下在高达500 °C下是热稳定的。此外，在较窄的碳纳米管中较长的线性碳链比在较大的管中较短的线性碳链更稳定，这表明热稳定性不仅取决于单独的线性碳链的长度，但它是以更复杂的方式与宿主管的限制相关。此外，石墨烯纳米带总体上被认为是最稳定的受限结构。另一方面，（6，5）CNT相对于其（6，4）对应物的更高稳定性等特性使得这项研究为进一步研究这些1D纳米碳（包括真正的1D线性碳链）在环境条件下的应用提供了坚实的平台。
2021-01-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Emergence of strain-induced moiré patterns and pseudo-magnetic field confined states in graphene
石墨烯中的应变诱导变形改变了电荷分布，并提供了一种新的方法来设计能带结构和输运性质中的特定特征。新的方法实现工程基板，以诱导特异性靶向应变谱。出于这种技术的动机，我们研究了电荷分布的演变与越来越多的面外变形作为一个例子，一个有限大小的周期性基板。我们首先分析了两个重叠变形的系统，并确定了几何参数与局域态密度特征之间的定量关系。我们的研究扩展到3和4变形的线性和二维阵列，并观察到莫尔条纹的出现，更明显的六边形细胞组成的7变形。在不同能量下的诱导应变分布和局部态密度的空间图之间的比较提供了在有界区域中由伪磁场限制的状态的存在的证据，这让人想起量子点结构。由于这些状态的存在，本地探针观察到的能级标度应表现出与伪场的线性相关性，与伪朗道能级的预期标度相反。
2020-12-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Elucidating the Mechanism of Large Phosphate Molecule Intercalation Through Graphene Heterointerfaces
本研究提出大分子通过单层石墨烯缺陷催化解离并渗透插层的新机制，在异质界面形成受限氧化物，并利用DFT揭示P2O5插层与反应过程，为复杂受限氧化物的合成提供了重要途径。
2023-04-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Dirac fermions on wires confined to the graphene Moebius strip
本文研究石墨烯莫比乌斯带上受限电子的狄拉克方程精确解，揭示弯曲几何势导致的几何相位、宇称破缺引起的电子态内外侧集中以及由非平凡拓扑造成的能级半整数倍规律。
2023-09-22 cond-mat.mes-hall hep-th quant-ph
Edge and surface plasmons in graphene nanoribbons
我们报告的纳米红外（IR）成像研究内的图案化的石墨烯纳米带（GNRs）制作高品质的化学气相沉积（CVD）的石墨烯在氧化铝基板上的限制等离子体激元模式。这些带状物的受限几何形状导致不同的模式图案和强场增强，这两者都随着带状物宽度系统地演变。此外，在中红外850-1450 cm-1的光谱纳米成像使我们能够评估基板声子对等离子体激元阻尼的影响。此外，我们观察到边缘等离子体激元：奇特的一维模式严格沿着我们图案化的石墨烯纳米结构的边缘传播。
2015-12-21 cond-mat.mes-hall
Water-methanol mixture confined in a graphene slit-pore
本研究通过分子动力学模拟探索了石墨烯狭缝孔对水-甲醇混合物动力学和结构的影响，发现水倾向于占据孔中心而甲醇聚集于疏水壁，且12.5Å孔径在机械稳定且高效，为水-甲醇分离提供了最优配置。
2023-06-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
Conductance signatures of electron confinement induced by strained nanobubbles in graphene
我们使用结合分子动力学-紧束缚模拟方案研究了应变纳米气泡对石墨烯纳米带电导特性的影响。我们详细描述了如何通过纳米气泡的存在来修改锯齿形或扶手椅型石墨烯纳米带的电导、态密度和电流密度。特别是，我们建立了低能量电子可以被限制在附近或内的纳米气泡的伪磁场图案之间的微妙的相互作用所创建的气泡，模式混合，和基板相互作用的形状。在不同的箝位条件下，限制的倏逝态和传播模之间的耦合可以增强，这转化为电导迹线中的Fano共振。
2015-09-26 cond-mat.mes-hall
Dirac gap-induced graphene quantum dot in an electrostatic potential
石墨烯片中的空间调制的狄拉克间隙导致电荷限制，从而使得能够在不施加外部电场和磁场的情况下形成石墨烯量子点[Appl.Phys.Lett. \textbf{97}，243106（2010）]。这可以实现提供狄拉克间隙有一个局部最小值，其中的国家成为本地化。在这项工作中，这样的间隙诱导点的物理研究在连续极限通过求解狄拉克方程。结果表明，间隙诱导的受限态耦合到静电量子阱势引入的状态。因此，由此产生的杂化状态的区域可以调整与潜在的强度，一种影响，其中涉及克莱因隧道。所提出的量子点可用于探测石墨烯中的准相对论效应，而诱导的受限态可用于石墨烯基纳米结构。
2011-05-24 cond-mat.mes-hall
Confined states in quantum dots defined within finite flakes of bilayer graphene: Coupling to the edge, ionization threshold, and valley degeneracy
我们使用紧束缚方法研究了双层石墨烯有限薄片内由外电势定义的量子点。我们发现，在含有锯齿形边缘的大薄片的极限中，点局域能级出现在由扩展态形成的能量连续区中。因此，不存在包含在点内的载流子的电离阈值。对于具有锯齿形边界的较小薄片，点局部能级与薄片外部的能级交错出现，因此在充电实验中，电子将交替地添加到点区域及其邻近区域。我们证明，与扶手椅边界的薄片，唯一的点局域化状态的能量窗口被打开。然后，在外部态开始被占据之前，可以向点添加一些电子。我们还讨论了在谷简并提升的背景下，点局域态与边缘态的耦合。此外，我们还从紧束缚解中提取了光滑的包络波函数，并讨论了它们的空间对称性。点局部能级与重建锯齿形边缘和原子空位内存在的层的耦合也被认为是。
2013-10-16 cond-mat.mes-hall
Gaussian deformations in graphene ribbons: flowers and confinement
几何和电子性质的耦合是一个很有前途的场所，工程师在石墨烯的导电性能。限制添加到应变允许不同的传输机制与潜在的设备应用的相互作用。为了研究有限几何条件下的应变输运特征，我们专注于具有圆对称变形的石墨烯纳米带（GNR）。特别是，我们研究GNR与非均匀，平面外高斯变形，连接到水库。我们观察到在变形区域的状态密度的增强，伴随着电导的降低，信号的存在下的受限状态。局域态密度呈现出六重对称结构，具有振荡的子晶格占据不对称性，在很宽的能量和模型参数范围内持续存在。
2014-07-04 cond-mat.mes-hall
Terahertz Dynamics of Quantum-Confined Electrons in Carbon Nanomaterials
低维碳纳米结构，如单壁碳纳米管（SWCNT）和石墨烯，为太赫兹科学和技术提供了新的机会。金属单壁碳纳米管和石墨烯是具有线性、类光子能量色散的零能隙系统，表现出各种非凡的性质。在过去的十年中，它们的直流和线性电气特性已被广泛研究，但它们不寻常的有限频率、非线性和/或非平衡特性在很大程度上尚未被探索，尽管预计它们对新的太赫兹设备应用很有用。太赫兹动态电导率测量使我们能够探测这种光子类电子或无质量狄拉克费米子的动力学。在这里，我们使用太赫兹时域光谱和傅里叶变换红外光谱研究太赫兹电导率的一维和二维电子，分别在高度对齐的单壁碳纳米管和门控大面积石墨烯的薄膜。在单壁碳纳米管，我们观察到非常各向异性的太赫兹电导率，太赫兹偏振器的应用前景。在石墨烯中，我们证明了太赫兹和红外特性敏感地随着费米能量而变化，这可以通过电子门控和热退火来控制。
2012-05-28 cond-mat.mes-hall
Gate Defined Quantum Confinement in Suspended Bilayer Graphene
在石墨烯中操纵单电子的量子限制器件正在成为纳米电子学应用的有吸引力的候选者。以前的实验采用蚀刻的石墨烯纳米结构，但边缘和衬底无序严重限制了器件的功能。在这里，我们提出了一种技术，建立量子限制结构的悬浮双层石墨烯与隧道势垒所定义的外部电场，打破层反转对称性，从而消除边缘和基板的障碍。我们报告了两种情况下的干净量子点形成：在零磁场B下，使用由垂直电场诱导的单粒子能隙;在B> 0时，使用量子霍尔铁磁体ν = 0间隙进行限制。库仑阻塞振荡表现出与基于局部顶栅几何形状的静电模拟一致的周期性，直接证明了对石墨烯的能带结构的局部控制。该技术将单电子输运与高器件质量和对振动模式的访问集成在一起，实现了从机电传感器到量子比特的广泛应用。
2012-02-03 cond-mat.mes-hall
Electron localization in periodically strained graphene
赝磁场（PMF）是一种非常有前途的、灵活的方法，可以用来限制电子态并在局域态密度中产生能隙。出于这个角度来看，我们数值分析了各种不同的配置，导致电子本地化和带平坦的周期性应变石墨烯。特别是，我们强调存在的伪朗道水平局限于大PMF区域的精细结构，出现的国家局限于PMF节点以及蛇形轨道。在我们的论文中，我们进一步分析了相对于原子晶格的应变晶格的相对旋转和不对称性的重要性，并展示了它如何可以用来调制保偏光纤的周期性，并创建本地化的轨道远离应变点。模拟结构的可能的实现和应用进行了讨论。
2021-07-16 cond-mat.mes-hall
