Mini array of quantum Hall devices based on epitaxial graphene
为了实现量子电阻标准的升级，研究了四个基于外延石墨烯薄膜的量子霍尔效应（QHE）器件的串联。当温度为1.5 K时，从相对低的磁场（在4 T和5 T之间）开始，在填充因子i = 2时，测试的器件显示量子霍尔平台RH，2。在B = 7 T和T = 1.5 K时，使用商用精密电阻电桥，通过QHE器件的电流为50微安，对通过三重串联和外部键合线连接的四个QHE器件的量化霍尔电阻进行了精密测量。结果表明，4个石墨烯基QHE器件串联的量子化霍尔电阻与期望值4*RH，2 = 2 h/e^2的偏差小于所用电阻电桥限制的测量相对标准不确定度（< 1*10^-7）。
2016-02-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quenching of quantum Hall effect and the role of undoped planes in multilayered epitaxial graphene
我们提出了一种机制，淬火的Shubnikov de Haas振荡和量子霍尔效应中观察到的外延石墨烯。实验数据表明，传导电子的散射时间与磁场有关，与回旋轨道周期数量级有关，\textit{i.e.}可以比零场散射时间小得多。我们的方案涉及到不带电层的非凡石墨烯$n=0$朗道能级，它在费米能级产生高密度的态。我们发现，这个$n=0$朗道水平和掺杂平面的导电状态之间的耦合导致具有正确的幅度来解释实验数据的散射机制。
2008-05-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
High-Mobility Few-Layer Graphene Field Effect Transistors Fabricated on Epitaxial Ferroelectric Gate Oxides
用Pb（Zr0.2Ti0.8）O3（PZT）单晶外延层代替SiO2衬底后，少层石墨烯（FLG）场效应晶体管的载流子迁移率μ提高了10倍。在FLG的纯电子区，当n = 2.4x10^12/cm^2时，μ在300 K时达到7x10^4 cm^2/Vs，是由纵向声学（LA）声子设定的本征极限的70%;在低温时增加到1.4x10^5 cm^2/Vs。随温度变化的电阻率ρ（T）揭示了LA声子散射的清晰特征，产生变形势D = 7.8+/-0.5 eV。
2008-10-24 cond-mat.mes-hall
Growth instability due to lattice-induced topological currents in limited mobility epitaxial growth models
能量驱动的Ehrlich-Schwoebel（ES）势垒是导致分子束外延（MBE）生长薄膜表面出现准规则丘状结构的主要原因。最近提出的第二种机制的土堆形成的拓扑诱导通量的颗粒起源于线张力的步骤边缘，形成周围的土堆的轮廓线。通过大规模的模拟MBE生长在各种晶格平面上使用有限的流动性，固体对固体模型介绍的Wolf-Villain和Das Sarma-Tamborenea在2+1维，我们提出了另一种类型的拓扑上坡粒子电流，这是独特的一些晶格，迄今被忽视的文献。没有ES屏障，我们的模拟产生壮观的土堆非常相似，在某些情况下，在许多最近的MBE实验中观察到的。在这些电流不再存在的晶格上，表面似乎是尺度不变的，统计粗糙，如传统的连续增长方程所预测的。
2010-04-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Robust formation of skyrmions and topological Hall effect in epitaxial thin films of MnSi
研究了在Si（111）衬底上生长的B_（20）型MnSi外延薄膜的磁输运性质。洛伦兹透射电子显微镜（TEM）图像和拓扑霍尔效应（THE）都清楚地指出了在宽的温度-磁场区域内skyrmions的稳健形成。新的功能不同的散装MnSi的观察外延MnSi薄膜：一个较短的（近一半）周期的自旋螺旋和skyrmions，和相反的符号的THE。这些观察结果表明，skyrmion引起的THE的多功能超出了目前的理解。
2012-09-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Comprehensive Demonstration of Spin-Hall Hanle Effects in Epitaxial Pt Thin Films
本文展示了外延Pt薄膜中的自旋霍尔Hanle效应（SHHE），该效应可用于测量重金属的自旋扩散长度、自旋霍尔角和自旋弛豫时间，为自旋轨道耦合材料的自旋与电荷输运提供了完整图景。
2022-10-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Superconducting proximity effect in epitaxial Al-InAs heterostructures
半导体基约瑟夫森结为研究邻近效应提供了一个平台，因为它可以通过栅极电压调节结的特性，并可以大规模制造复杂的约瑟夫森电路。近年来，利用InAs弱连接与外延铝接触的约瑟夫森结除了提高制造工艺的可靠性之外，还提高了正常电阻与临界电流的乘积$I_cR_N$。在这里，我们研究了类似的器件与外延接触，发现大的超导和大量的产品$I_cR_N$在我们的结。然而，当我们将这些样品与更高迁移率的样品在过电流和正常电阻的乘积$I_{ex}R_N$方面进行比较时，我们发现了显著的差异。在低迁移率器件中，过电流可以忽略不计，而在高迁移率样品中，过电流很大且与栅电压和结长无关。这表明，即使两种样品类型都具有外延接触，只有高迁移率的样品具有高透明度界面。在高迁移率短结中，我们观察到半导体弱连接中的$I_cR_N/Δ\sim 2.2$和$I_{ex}R_N/Δ\sim 1.5$值。
2019-01-09 cond-mat.mes-hall
Observation of quantum-Hall effect in gated epitaxial graphene grown on SiC (0001)
采用高温升华法在半绝缘4 H-SiC衬底的Si面上制备了石墨烯外延薄膜。通过插入完全氧化的纳米薄铝膜作为籽晶层，随后进行原子层沉积工艺，在外延石墨烯上实现高k栅极堆叠。外延石墨烯膜的电性能在栅极叠层形成之后得以维持而没有显著的退化。在低温下，观察到霍尔电阻中的量子霍尔效应以及SiC（0001）上的栅极外延石墨烯的对角磁阻中的显著的Shubnikov-de Hass振荡。
2009-10-29 cond-mat.mes-hall
High-Mobility Few-Layer Graphene Field Effect Transistors Fabricated on Epitaxial Ferroelectric Gate Oxides (Supplementary Information)
arXiv的补充信息：0810.4466：1。Pb（Zr_0.2Ti_0.8）O_3（PZT）薄膜的表征2.石墨烯剥离前的衬底制备。3. FLG的能带结构。4. PZT的介电常数测量。5. rho（V_g）和R_H（V_g）符合谱带重叠区。6.石墨烯中纵向声学声子的形变势。7. SiO_2栅FLG的电阻率和霍尔测量
2008-10-29 cond-mat.mes-hall
Giant Planar Hall Effect in Epitaxial (Ga,Mn)As Devices
大霍尔电阻跳跃观察时，从外延（Ga，Mn）As层图案化的微器件受到扫描，在平面磁场。这种巨大的平面霍尔效应比以前在金属铁磁体中观察到的大四个数量级。这使得（Ga，Mn）As的角度依赖性磁性的测量变得非常灵敏。从这些测量推导出的磁各向异性场与理论预测进行了比较。
2002-10-12 cond-mat.mes-hall
Epitaxial graphene homogeneity and quantum Hall effect in millimeter-scale devices
在5.6 x 5.6 mm^2外延石墨烯器件中观察到量子化的磁输运，该器件在高温（1900 °C）下使用SiC（0001）的Si面上的高度约束升华生长。精确的量子化霍尔电阻Rxy = h/2e^2在T = 3.1 K和9 T时保持在临界电流Ixx = 0.72 mA的最高记录水平，拉曼显微镜显示出低而均匀的应变。在第二个器件中，吸附诱导的分子掺杂降低了载流子浓度，接近狄拉克点（n ~ 1 E10（1/cm^2）），在10 mm^2的面积上测得迁移率为43700 cm^2/Vs。原子力，共聚焦光学，和拉曼显微镜被用来表征大规模的设备，并揭示了改进的SiC平台形貌和石墨烯层的结构。我们的研究结果表明，通过面石墨加工生产的外延石墨烯的结构均匀性有助于毫米级的输运均匀性，并将证明对科学和商业应用有用。
2016-06-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Precision Quantum Hall Resistance Measurement on Epitaxial Graphene Device in Low Magnetic Field
在低磁场（B = 2 T - 8 T）和温度T = 1.5 K下，对大面积外延石墨烯器件进行了精确的量子霍尔电阻（QHR）测量。使用具有高偏置电流Isd = 40微安的低温电流比较器电阻电桥测量霍尔电阻。结果表明，在B = 8 T时，霍尔电阻与预期量化值h/2 e2的相对偏差在3.5份/108的实验不确定度内，并且在B = 3 T时保持低于0.35份/百万（ppm）。
2013-08-02 cond-mat.mes-hall
Mobility exceeding 100,000 cm$^2$/Vs in modulation-doped shallow InAs quantum wells coupled to epitaxial aluminum
研究浅InAs量子阱与外延铝耦合的二维电子气输运性质，发现低温低密度下迁移率超100,000 cm$^2$/Vs，为拓扑超导研究提供高质量平台。
2023-02-23 cond-mat.mes-hall
Role of La doping for Topological Hall Effect in Epitaxial EuO Films
报道了La掺杂对分子束外延LaxEu 1-xO薄膜（~ 50 nm）拓扑霍尔效应的影响。当La掺杂量超过0.036时，出现了拓扑霍尔效应，我们认为这是由于磁skyrmion的形成。此外，La掺杂对LaxEu（1-x）O薄膜中Skyrmion的物相、密度和尺寸有重要影响.在La_（0.1）Eu_（0.9）O薄膜上观察到Skyrmion相图的极大值区。随着La掺杂的增加，skyrmion密度增加，而skyrmion尺寸减小。我们的研究结果表明，La掺杂的重要作用，在EuO薄膜中的skyrmions，这可能是重要的海森堡铁磁体中的磁性skyrmions的未来研究。
2018-03-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Disorder-perturbed Landau levels in high electron mobility epitaxial graphene
我们发现，在外延石墨烯中的本地化缺陷的存在下的朗道水平显着修改相比，一个理想的系统。我们报告高品质的样品上进行的磁谱实验。除了典型的带间磁光跃迁，我们清楚地观察到额外的过渡，涉及与短程杂质，如空位的扰动状态。发现它们的强度随着退火过程而降低，并且观察到随着时间的推移的部分自愈。通过使用类似δ势的扰动朗道能级的计算显示了理想石墨烯的劳道能级之间和相同能量处的电子态。计算得到的所有微扰态和未微扰态的吸收谱与实验符合得很好。
2014-10-16 cond-mat.mes-hall
How Graphene-like is Epitaxial Graphene? \\Quantum Oscillations and Quantum Hall Effect
我们研究了在6 H-SiC（0001）衬底上外延生长的高质量单层石墨烯的输运性质。我们已经测量了传输特性，特别是载流子密度，迁移率，电导率和大样品以及亚微米大小的霍尔酒吧是完全躺在原子级平坦的衬底平台的磁导。结果显示高迁移率，独立于样品尺寸和Shubnikov-de Haas效应与单层石墨烯的朗道能级谱。当门控接近狄拉克点时，迁移率大幅增加，并且发生石墨烯类量子霍尔效应。这证明外延石墨烯由先前在剥离的石墨烯中观察到的相同的伪相对论物理学支配。
2009-08-13 cond-mat.mes-hall
Bilayer-induced asymmetric quantum Hall effect in epitaxial graphene
研究了量子化磁场下SiC（0001）衬底上外延石墨烯的输运性质。垂直于SiC台阶图案化的器件清楚地表现出沿衬底台阶边缘分布的双层夹杂物。我们表明，在量子霍尔制度的输运性质受到严重影响的双层夹杂物的存在下，并观察到显着偏离传统的量子霍尔特性。一个定量模型，涉及增强通道间散射介导的双层夹杂物的存在下，成功地解释了所观察到的对称性。
2014-10-14 cond-mat.mes-hall
Observation of the quantum Hall effect in epitaxial graphene on SiC(0001) with oxygen adsorption
在这封信中，我们报告的SiC（0001）与氧吸附的外延石墨烯的运输测量。在$50\times 50 μ\mathrm{m^2}$大小的霍尔棒中，我们观察到半整数量子霍尔效应，其具有在$ν= 2$周围的填充因子处量化的横向电阻平台，这是单层石墨烯的证据。我们发现低电子浓度的$9\times 10^{11} \textrm{cm}^{-2}$，我们表明，掺杂的$10^{13}\textrm{cm}^{-2}$，这是本征外延石墨烯的特性，可以通过真空退火恢复。氧吸附对载流子密度的影响通过局部角分辨光电子能谱测量得到证实。这些结果对于理解外延石墨烯上的氧吸附及其在需要低载流子浓度的计量学和介观物理学中的应用是重要的。
2012-07-12 cond-mat.mes-hall
Anomalous and topological Hall effects in epitaxial thin films of the noncollinear antiferromagnet Mn$_{3}$Sn
具有D 0 $_{19}$（空间群= 194，P6 $_{3}$ /mmc）六方结构的非共线反铁磁体在拓扑自旋电子学中具有潜在的应用前景，因而受到广泛关注。在这里，我们报告这样的材料，Mn $_{3}$ Sn的连续外延薄膜的沉积，并使用X-射线衍射和透射电子显微镜的组合表征其晶体结构。获得了具有（0001）c轴取向和（40 $\bar{4}$ 3）织构的Mn $_{3}$ Sn薄膜。在后一种情况下，薄膜表现出一个小的未补偿的Mn矩在基面，通过磁力和X-射线磁性圆二色性实验量化。这不能解释在这些薄膜中同时观察到的大的反常霍尔效应，即使在室温下，幅度$σ_{\mathrm{xy}}$（$μ_{0}H$ = 0 T）= 21 $\mathrmΩ^{-1}\mathrm{cm}^{-1}$和矫顽场$μ_{0}H_{\mathrm{C}}$ = 1.3 T。我们把这种反常霍尔效应的起源归因于Mn $_{3}$ Sn的反三角形自旋结构所产生的动量空间Berry曲率。当冷却通过过渡到玻璃铁磁状态在50 K左右，霍尔电阻率的峰值接近矫顽场表示的拓扑霍尔效应贡献的发病，由于出现的标量自旋手性产生一个真实的空间贝里相。我们证明，这种拓扑霍尔效应的极性，因此，手征性质的非共面磁结构驱动它，可以使用不同的场冷却条件进行控制。
2019-12-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Isotropic and anisotropic spin-dependent transport in epitaxial Fe$_3$Si
本研究通过分析外延Fe₃Si薄膜中AMR、PHE、AHE和SHE的特性，揭示了AMR和PHE的电流取向各向异性与AHE、SHE的各向同性差异，阐明了其与局域能带特性及贝里曲率积分的关联。
2025-04-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quantum Hall effect in epitaxial graphene with permanent magnets
我们首次在低温下仅使用商用NdFeB永磁体在碳化硅（SiC）上生长的外延石墨烯中观察到了众所周知的量子霍尔效应（QHE）。由磁体产生的相对大且均匀的磁场以及高质量的外延石墨烯膜使得能够在朗道能级填充因子$ν=\pm 2$下形成良好发展的量子霍尔态，这通常用超导电磁体观察到。此外，QHE边缘沟道的手性可以通过顶栅来改变。这些结果表明，基本的QHE物理学在石墨烯中是实验上可获得的，其价格仅为使用超导磁体的传统装置的一小部分，这大大增加了石墨烯中QHE的研究和应用潜力。
2017-08-21 cond-mat.mes-hall
High Electron Mobility in Epitaxial Graphene on 4H-SiC(0001) via post-growth annealing under hydrogen
我们研究了在4 H-SiC（0001）上外延单层石墨烯的磁输运性质，该石墨烯是通过在Ar中常压石墨化，然后进行H2插层而生长的。我们直接证明了在石墨烯/SiC（0001）界面处饱和Si悬挂键以实现高载流子迁移率的重要性。成功消除Si悬空键后，载流子迁移率在0.3 K时从3 000 cm^2/Vs增加到> 11 000 cm^2/Vs。此外，石墨烯的电子浓度往往会从几个10^12 cm^-2下降到小于10^12 cm^-2。对于一个典型的大（30 × 280 μ m^2）霍尔棒，我们报道了在朗道能级填充因子nu = 2，6，10，14时，在0.3 K下观察到的整数量子霍尔态，其横向电阻平台发展良好. 42和Shubnikov de Haas振荡。在这样的器件中，在nu=2、19 T和0.3 K下的霍尔态量子化可以是非常鲁棒的：对于高达250 uA的测量电流，电子传输中的耗散可以保持非常低，纵向电阻率低于5 mOhm。这在计量学应用方面是非常有前途的。
2014-03-20 cond-mat.mes-hall
Negative spin-Hall angle and anisotropic spin-orbit torques in epitaxial IrMn
自旋力矩铁磁共振研究进行了外延$\mathrm{Fe / Ir_{15}Mn_{85}}$双层与不同的Fe厚度。我们测量到一个负的自旋霍尔角的百分之几的反铁磁IrMn在以前报道的正值相反。一个大的自旋轨道场与拉什巴对称反对奥斯特场也存在。测量的自旋轨道扭矩的大小取决于晶体学方向的电流和相关的交换偏置方向设置在生长过程中。我们建议，在Fe / IrMn界面的未补偿的时刻是负责所观察到的各向异性。我们的发现强调了晶体和磁性结构对反铁磁体中自旋霍尔效应的重要性。
2018-01-03 cond-mat.mes-hall
Approaching the Dirac point in high mobility multi-layer epitaxial graphene
采用远红外透射实验研究了多层外延石墨烯在不同温度和低磁场极限下的透射特性。在低于50 mT的磁场中在低温下观察到回旋共振样吸收，从而允许探测狄拉克点的最近附近并估计几乎未掺杂的石墨烯中的电导率。载流子迁移率超过250，000 cm $^2$ /（V.s）。在高温的极限下，在室温以下的磁场下观察到了定义良好的朗道能级（LL）量子化，这是固态系统中特有的现象。随着温度的升高，回旋共振线的宽度可以忽略不计的增加表明没有重要的散射机制被热激活，这支持了最近对石墨烯高室温迁移率的预期。
2008-11-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
The epitaxial-graphene/graphene-oxide junction, an essential step towards epitaxial graphene electronics
已经沉积氧化石墨烯（GO）薄片以桥接两个外延石墨烯电极之间的间隙以产生全石墨烯装置。电学测量表明，由于GO中的带隙，在石墨烯/氧化石墨烯结处存在肖特基势垒（SB）。发现势垒高度约为0.7 eV，并且在180 $^\circ$ C退火后降低，这意味着可以通过改变氧化程度来调节间隙。发现GO迁移率的下限为850 cm $^2$ /Vs，与硅相当。已经实现了图案化外延石墨烯的{ \it In situ}局部氧化。
2008-07-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Suppressed compressibility of quantum Hall effect edge states in epitaxial graphene on SiC
我们确定了在硅封端的SiC（G/SiC）上的顶栅外延石墨烯的量子霍尔效应（QHE）边缘附近形成可压缩条纹的条件，并将其与场效应晶体管（GraFET）几何结构中的绝缘衬底上剥离的石墨烯进行比较。对于G/SiC，在石墨烯层下面的SiC上的大密度的局部表面态和它们之间的电荷转移导致石墨烯的掺杂和其边缘附近的电势分布的屏蔽。这抑制了石墨烯中QHE边缘附近的可压缩条带的形成，使得它们比GraFET中相应的可压缩条带窄得多。
2018-01-26 cond-mat.mes-hall
Anomalous Hall and Nernst effects in epitaxial films of topological kagome magnet Fe3Sn2
拓扑kagome磁体（TKM）Fe 3Sn 2具有不寻常的拓扑性质、平坦的电子能带和手性自旋织构，使其成为探索拓扑能带结构、强电子相关性和磁性之间相互作用的精美材料平台。在这里，我们报告的第一个高品质的外延（0001）Fe 3Sn 2薄膜的合成与大的本征异常霍尔效应接近体单晶中测量。此外，我们测量到一个大的各向异性反常能斯特系数Syx，为1.26 μV/K，比普通铁磁体的能斯特系数大约大2- 5倍，这表明该系统中费米能级附近存在Berry曲率源。至关重要的是，高质量Fe 3Sn 2薄膜的实现打开了探索新兴界面物理学的大门，并通过将Fe 3Sn 2与其他量子材料连接以及通过纳米结构图案化来创建基于TKM的新型自旋电子器件。
2020-08-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Spin-orbit strength driven crossover between intrinsic and extrinsic mechanisms of the anomalous Hall effect in epitaxial L1o FePd and FePt
我们确定的组成的本征以及非本征的贡献异常霍尔效应（AHE）的等电子L10 FePd和FePt合金。我们发现，在我们的30 nm厚的外延沉积薄膜的FePd的AHE信号主要是由于外部侧跳，而在外延FePt膜的相同厚度和程度的顺序的本征贡献是占主导地位的外在机制的AHE。我们将这种交叉的Pt和Pd原子的自旋轨道强度的差异，并建议这种现象可用于调整复杂合金中的AHE的起源。
2010-01-28 cond-mat.mes-hall
Room temperature observation of the anomalous in-plane Hall effect in epitaxial thin films of a Weyl ferromagnet
本研究通过外延生长kagome金属Fe3Sn薄膜，实验证实了由拓扑外尔点诱导的室温反常面内霍尔效应，并利用CoFeB层磁杂散场增强该效应，为拓扑磁体设计提供了新范式。
2025-01-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quantum Hall Effect and Quantum Point Contact in Bilayer-Patched Epitaxial Graphene
我们研究了外延单层石墨烯双层夹杂物通过磁输运测量和扫描门显微镜在低温下。我们发现，双层夹杂物可以是金属或绝缘的初始和门控载流子密度的依赖。金属双层作为边缘电流的等电位短路，而紧密间隔的绝缘双层引导电子在单层收缩，这是局部门控使用扫描门探针的流动。
2014-10-27 cond-mat.mes-hall
Field-effect Modulation of Anomalous Hall Effect in Diluted Ferromagnetic Topological Insulator Epitaxial Films
采用分子束外延技术在热处理过的SrTiO 3（111）衬底上生长了高质量的Cr掺杂三维拓扑绝缘体（TI）Sb 2 Te 3薄膜。我们报告说，狄拉克表面状态是不敏感的Cr掺杂，和一个完美的鲁棒性的长程铁磁秩序被揭开在外延Sb 2-xCrxTe 3薄膜。与传统稀磁半导体（DMS）中的铁磁性相反，通过施加底栅来调制异常霍尔效应，这里的磁势场不随载流子密度的降低而显著改变。非载流子依赖的铁磁性预示着Sb_（2-x）Cr_xTe_3薄膜是实现量子反常霍尔效应的基础候选材料。这些结果也表明了在未来TI基磁电子学和自旋电子学中控制反常霍尔电压的潜力。
2015-09-22 cond-mat.mes-hall
Enabling two-dimensional electron gas with high room-temperature electron mobility exceeding 100 cm$^2$/Vs at a perovskite oxide interface
本文在BaSnO$_3$/LaInO$_3$外延界面可控创建二维电子气，室温电子迁移率达119 cm$^2$/Vs，为钙钛矿氧化物2DEG最高值，并借助分子束外延沉积模式实现远离衬底界面的原位优化。
2024-08-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Anodic Oxidation of Epitaxial Superconductor-Semiconductor Hybrids
我们展示了一种新的制造工艺的混合超导体-超导体异质结构的基础上阳极氧化（AO），允许控制外延铝膜的减薄。在绝缘GaAs衬底上生长的氧化外延Al薄膜的结构和输运研究揭示了空间非均匀性和增强的临界温度和磁场。在具有导电量子阱的混合InAs异质结构上外延Al的氧化显示出类似的增强的超导性质，通过邻近效应转移到二维电子气（2DEG），临界垂直磁场高达3.5 T。通过Al的完全氧化获得使异质结构免于暴露于空气的绝缘AlOx膜。它同时消除了剥离Al的需要，剥离Al会损坏下面的半导体。AO钝化产生的2DEG迁移率比通过湿法蚀刻去除Al的类似器件高两倍。一个AO钝化的霍尔条显示量子霍尔功能出现在2.5 T的横向场，低于薄膜的临界横向场，最终允许透明耦合的量子霍尔效应和超导性。AO减薄和钝化与标准光刻技术兼容，横向分辨率低于50 nm。我们展示了本地图案化的AO通过实现基于磁阻的约瑟夫森结操作高达0.3 T的垂直。
2020-09-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quantum-Hall plateau-plateau transition in top-gated epitaxial graphene grown on SiC (0001)
研究了在半绝缘4 H-SiC衬底的Si面上通过高温升华法制备的单层外延石墨烯薄膜的低温磁输运性质。通过插入完全氧化的纳米薄铝膜作为种子层，随后进行原子层沉积工艺，在外延石墨烯上实现高k顶栅。在低温下，器件表现出强场效应的顶栅与开/关比约为7和电子迁移率高达~3250 cm ^2/Vs的半整数量子霍尔效应的单层外延石墨烯薄膜的观察后，详细的磁输运测量已进行，包括不同的密度，温度，磁场和电流。我们研究了当温度和电流变化时，可分辨的量子霍尔平台到平台跃迁（朗道能级指数n=0到n=1）的宽度。对于栅极电压和磁场扫描以及T>10 K，转变宽度为T^{-κ}，指数κ~0.42。这种普遍的标度指数与在具有短程合金无序的III-V异质结和剥离的石墨烯中发现的标度指数一致。
2011-12-20 cond-mat.mes-hall
Phase-space for the breakdown of the quantum Hall effect in epitaxial graphene
我们报道了由聚合物栅控外延石墨烯在SiC（SiC/G）上的量子霍尔效应击穿所定义的相空间作为温度、电流、载流子密度和磁场的函数，最高可达30 T。在2K击穿电流（$I_c$）几乎两个数量级以上的GaAs器件进行观察。无耗散态（$ρ_{xx}=0$）的相边界显示出（1- $(T/T_c)^2$）依赖性，并且在29 T下持续到$T_c>45K$。在磁场下，发现$I_c$增加$\propto B^{3/2}$和$T_c \propto B^{1.88}$。当费米能接近狄拉克点时，由于载流子密度的强磁场依赖性，$ν=2$量子化霍尔平台从低至1 T直到至少19 T连续出现。
2013-04-17 cond-mat.mes-hall
Polarization selection rules for inter-Landau level transitions in epitaxial graphene revealed by infrared optical Hall effect
我们报告的偏振选择规则间朗道能级跃迁使用反射型光学霍尔效应测量从600至4000 cm-1的碳化硅热分解生长的外延石墨烯。我们观察到对称和反对称签名在我们的数据中，由于偏振保持和偏振混合朗道能级跃迁，分别。从依赖于场的测量，我们确定，在去耦的石墨烯单层的过渡是由极化混合选择规则，而在耦合的石墨烯单层的过渡是由极化保持选择规则。这些选择规则可以用朗道能级间跃迁与自由载流子磁光等离子体振荡的不同耦合机制来解释。
2013-08-28 cond-mat.mes-hall
Spin structure and spin Hall magnetoresistance of epitaxial thin films of the insulating non-collinear antiferromagnet SmFeO$_3$
我们报告了一个反铁磁（AFM）的自旋结构成像和测量自旋霍尔磁阻（SMR）的绝缘非共线反铁磁SmFeO $_3$的外延薄膜的联合研究。X射线磁线性二向色性光电子显微镜测量显示SmFeO $_3$（110）的AFM自旋在膜的平面内排列。角相关的磁阻测量结果表明，SmFeO $_3$ /Ta双层膜表现出积极的SMR，在以前研究的共线AFM预期的负SMR相反。在较高的磁场下，SMR的振幅随外加磁场的增加而线性增加，表明AFM自旋的场致倾斜起着重要的作用。相反，在矫顽场附近，没有观察到可检测的SMR信号，表明AFM的SMR和倾斜磁化分量抵消。在50~K以下，SMR的振幅比室温下大2倍，这可能与Sm离子的长程有序有关。我们的研究结果表明，SMR是一个敏感的技术，非平衡自旋系统的非共线AFM系统。
2019-07-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Fabrication and Study of Large Area QHE Devices Based on Epitaxial Graphene
为了开发量子霍尔效应电阻标准，研制了基于外延石墨烯薄膜的量子霍尔效应（QHE）器件。霍尔器件中的石墨烯-金属接触区域已被改进并使用双金属化工艺制造。测试的器件具有（0.6 - 10）*10^11 1/cm ^2的初始载流子浓度，并且在相对低（3 T）的磁场下显示出半整数量子霍尔效应。光化学选通方法的应用和样品的退火提供了一种方便的方法来调节载流子密度到最佳值。在中等磁场强度（<7 T）下，石墨烯和GaAs器件的量子霍尔电阻（QHR）的精确测量结果显示，相对一致性在6*10^-9以内。
2014-12-08 cond-mat.mes-hall
Large unconventional anomalous Hall effect far above room temperature in epitaxial Fe$_3$Ga$_4$ films
本文报道在外延Fe$_3$Ga$_4$薄膜中发现远高于室温、低磁场下稳定的大非传统反常霍尔效应，其源于场诱导横向锥形螺旋相的涨落驱动标量自旋手性，为自旋电子器件提供了罕见的候选材料。
2025-07-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Unusual field and temperature dependence of Hall effect in graphene
我们计算了经典的霍尔电导率和迁移率的未掺杂和掺杂（或在栅极电压）的石墨烯作为温度，磁场，和载流子浓度的函数。载流子与缺陷和声学声子的碰撞被考虑在内。霍尔电阻率随温度几乎呈线性变化。在弱磁场中，电阻率和迁移率的磁场依赖性是反常的。在电阻率中存在来自场的平方根贡献。低掺杂时，霍尔迁移率随电场的变化呈几何发散。
2006-11-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Unconventional anomalous Hall effect in epitaxially stabilized orthorhombic Ru$^{3+}$ perovskite thin films
本研究通过外延稳定正交晶系Ru$^{3+}$钙钛矿薄膜，发现NdRuO$_3$在低温低场下出现非常规反常霍尔效应，归因于拓扑霍尔效应，为探索自旋轨道耦合与库仑相互作用及拓扑现象提供了新平台。
2023-05-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Proximity-induced giant spin-orbit interaction in epitaxial graphene on topological insulator
Dirac材料的异质结构，如石墨烯和拓扑绝缘体，为探索固体中电子的奇异量子态提供了有趣的平台。本文采用密度泛函理论和紧束缚方法研究了石墨烯-Sb 2 Te 3异质结构的电子结构。我们发现，在Sb 2 Te 3上的外延石墨烯由于其接近拓扑绝缘Sb 2 Te 3而转变为量子自旋霍尔相。发现外延石墨烯发展出约~20 meV的巨大自旋-轨道能隙，这比原始石墨烯的自旋-轨道能隙大约三个数量级。我们讨论了这种增强的自旋-轨道相互作用的起源和可能的结果的自旋霍尔阶段在石墨烯。
2012-06-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Magnetic-field driven ambipolar quantum Hall effect in epitaxial graphene close to the charge neutrality point
我们通过各种方法研究了接近电荷中性点（CNP）的外延石墨烯的无序：i）在室温下，通过分析电阻率对霍尔系数的依赖性; ii）通过将霍尔系数的温度依赖性拟合到液氦温度; iii）通过拟合低温下的磁阻。所有的方法都收敛到$(20 \pm 10)$ meV的无序振幅。由于这种相对低的无序度，接近CNP，在低温下，样品电阻率不表现出标准值$\simeq h/4e^2$，而是发散。此外，磁电阻曲线具有独特的双极性行为，这已被系统地观察到所有研究的样品。这是状态密度和面内电荷转移的不对称性的标志。这种行为的微观起源无法明确确定。然而，我们提出了一个模型，其中SiC衬底的步骤定性地解释了双极行为。
2017-08-23 cond-mat.mes-hall
Ultrathin epitaxial graphite: 2D electron gas properties and a route toward graphene-based nanoelectronics
我们已经制备了具有显著二维电子气（2DEG）行为的外延石墨薄膜。通过热分解在6 H-SiC的（0001）表面上生长了典型的由3个石墨烯片组成的薄膜，并通过表面科学技术对其进行了表征。的低温电导跨越的范围内的本地化制度根据结构状态（平方电阻1.5千欧姆至225千欧姆在4 K，具有正的磁导）。低电阻样品在二维上表现出弱局域化的特征，由此我们估计了弹性和非弹性的平均自由程。在低场下，霍尔电阻在高达4.5 T时是线性的，这可以通过每个石墨烯片的密度为10^{12} cm^{-2}的n型载流子来很好地解释。最高度有序的样品表现出Shubnikov-de Haas振荡，其对应于在霍尔电阻中观察到的非线性，表明潜在的新量子霍尔系统。我们表明，高迁移率的薄膜可以通过传统的光刻技术图案化，我们演示了调制的膜电导使用顶栅电极。这些关键元素表明基于纳米图案化外延石墨烯（NPEG）的电子器件应用具有大规模集成的潜力。
2004-10-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nonconventional Quantized Hall Resistances Obtained with $ν= 2$ Equilibration in Epitaxial Graphene $p-n$ Junctions
我们已经证明了单层外延石墨烯$p-n$结器件的毫米级制造使用简单的紫外光刻，从而显着减少设备的处理时间相比，通常用于获得尖锐的结的电子束光刻。这项工作提出的测量产生非常规的，分数倍的典型的量化霍尔电阻在$ν=2$（$R_H\approx 12906 Ω$），采取的形式：$\frac{a}{b}R_H$。这里，已经观察到$a$和$b$取诸如1、2、3和5的值以形成$R_H$的各种系数。此外，我们提供了一个框架，用于探索未来的设备配置使用LTspice电路模拟器作为指导，以了解丰富的可用分数之一，可以测量。这些结果支持了大幅简化器件处理时间的潜力，并可用于许多其他二维材料。
2022-01-24 cond-mat.mes-hall
Isotropic spin and inverse spin Hall effect in epitaxial (111)-oriented Pt/Co bilayers
本研究利用多种自旋霍尔和逆自旋霍尔技术，探究了外延(111)取向Co/Pt双层膜中的自旋-电荷转换，发现其面内各向同性，深化了对自旋转换机制的理解。
2023-11-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
The effect of bilayer domains on electronic transport properties of epitaxial graphene on SiC
对在碳化硅上的纯单层外延石墨烯（SiC/G）上制造的霍尔条器件的磁输运测量显示出载流子浓度和迁移率在晶片尺寸维度上的非常紧密的分布。相比之下，含有双层石墨烯域的SiC/G器件显示出与双层含量的量相关的电子性质的变化。
2015-02-06 cond-mat.mes-hall
Electrical Switching of Tristate Antiferromagnetic Néel Order in $α$-Fe$_{2}$O$_{3}$ Epitaxial Films
操纵反铁磁（AF）矩的能力是反铁磁自旋电子学新兴领域的关键要求。双态AF矩的电开关已在金属AF、CuMnAs和Mn $_2$ Au中得到证实。近年来，在Pt/NiO双层膜中发现了电流诱导的锯齿形霍尔电阻，但其机理还存在争议。在这里，我们报告的第一个令人信服的，非衰减，三态Néel顺序在Pt/ $α$ -Fe $_2$ O $_3$双层膜的阶梯状电开关的演示。我们的实验数据和蒙特卡罗模拟揭示了$α$ -Fe $_2$ O $_3$ Néel序在三个稳定态之间转换行为的清晰机制。我们还表明，所观察到的“锯齿”霍尔电阻是由于一个伪影的铂，而不是AF开关，而AF开关的签名是阶梯状的霍尔信号。这种对AF绝缘体（AFI）薄膜中磁矩的电气控制的演示将通过利用大家族的AFI来极大地扩展AF自旋电子学的范围。
2022-08-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Correlation between magnetic domain structures and quantum anomalous Hall effect in epitaxial MnBi2Te4 thin films
该研究利用MFM探究外延MnBi2Te4薄膜磁畴与QAH的关联，发现QAH薄膜磁化更均匀、磁畴更大，建立了霍尔电阻率与磁畴尺寸的直接关联，为理解该体系QAH的量子化机制和耗散提供了重要见解。
2024-01-23 cond-mat.mes-hall
Ultra-high mobility semiconducting epitaxial graphene on silicon carbide
针对石墨烯纳米电子学缺乏合适带隙与高迁移率半导体的问题，研究提出准平衡退火法，制备出带隙0.6eV、室温迁移率超5000cm²/Vs的碳化硅基有序外延石墨烯缓冲层，适配纳米电子学应用。
2023-08-23 cond-mat.mes-hall
Phase study of oscillatory resistances in high mobility GaAs/AlGaAs devices: Indications of a new class of integral quantum Hall effect
对大规模高迁移率GaAs/AlGaAs系统$ν$的实验研究表明，振荡的对角电阻和霍尔电阻之间存在几种不同的相位关系，并提出了一类新的积分量子霍尔效应，其特征是霍尔电阻和对角电阻的“反相”振荡。
2006-06-20 cond-mat.mes-hall
Record Surface State Mobility and Quantum Hall Effect in Topological Insulator Thin Films via Interface Engineering
材料缺陷是制约拓扑绝缘体发展的主要瓶颈。特别是，努力实现薄TI样品与占主导地位的表面传输总是导致增加的缺陷和降低的迁移率，从而使其难以探测的拓扑表面状态的量子制度。在这里，通过利用一种新的缓冲层方案组成的In 2Se 3/（Bi0.5In0.5）2Se 3异质结构，我们介绍了一个数量级的迁移率比以前增强的Bi 2Se 3薄膜的量子代。该方案导致了在Bi 2 Se 3中首次观察到量子霍尔效应。
2015-11-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Exceptional ballistic transport in epitaxial graphene nanoribbons
在过去的十年里，石墨烯电子学推动了石墨烯科学的发展。主要目标是开发具有足够大的带隙的高迁移率半导体石墨烯以用于高性能应用。石墨烯带被认为是具有这些特性的半导体，然而，生产具有有用的带隙和高迁移率的带的努力取得了有限的成功。我们在这里表明，高质量的外延石墨烯纳米带40纳米宽，退火的边缘，侧壁SiC上生长的不是半导体，但单通道室温弹道导体的长度高达至少16微米。已经观察到对应于低于1欧姆的薄层电阻的超过一百万的迁移率，从而超过二维石墨烯3个数量级，并且超过完美石墨烯的理论预测10倍以上。石墨烯带表现为电子波导或量子点。我们发现，在这些带中的运输是由两个组件的基态横向波导模式，一个是弹道和温度无关，和第二热激活组件，似乎是弹道在室温下和绝缘在低温下。在室温下，两种组分的电阻随着长度的增加而突然增加，一种在160 nm的长度处，另一种在16微米处。这些性质似乎与电荷中性带中的最低能量量子态有关。由于外延石墨烯纳米带易于以数千计生产，因此它们的室温弹道输运性质也可用于先进的纳米电子学中。
2013-08-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Robust quantum Hall resistance standard from uniform wafer-scale epitaxial graphene on SiC
Laboratoire National de Métrologie et d’Essais (LNE)（法国国家计量与测试实验室）；Université Côte d’Azur（蔚蓝海岸大学）；Centre de Recherche sur l’Hétéroépitaxie et ses applications (CRHEA)（异质外延及其应用研究中心）；CERFACS（欧洲计算流体力学与空气动力学中心）；Université Paris-Saclay（巴黎萨克雷大学）；Centre de Nanosciences et de Nanotechnologies (C2N)（纳米科学与纳米技术研究中心）
利用SiC基板生长的均匀外延石墨制备高精度量子霍尔电阻标准，实现低磁通密度下的高精度测量与高稳定性。
2025-09-26 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
