Cyclotron Resonance study of the electron and hole velocity in graphene monolayers
我们报道了单层石墨烯中的回旋共振研究。利用样品对几种不同朗道能级占据数的光电导响应，探测了回旋共振。实验测量在K-（狄拉克）点处的电子速度为$c_{K}^{*}$ = 1.093 × 10 $^{6}$ ms $^{-1}$，并且另外检测到电子和空穴带之间的显著不对称性，导致电子和空穴速度差为5%，能量为125 meV，远离狄拉克点。
2007-07-11 cond-mat.mes-hall
Photo-Nernst detection of cyclotron resonance in partially irradiated graphene
朗道量子化石墨烯的回旋共振可以吸收大量的红外线。然而，由于缺乏有效的光子到电荷转换方案，这种现象在光电探测器中的应用受到限制。在这里，我们证明了在部分金属掩蔽的单层石墨烯双端器件中使用光能斯特效应检测回旋共振。由于掩模的存在，入射红外线仅照射在石墨烯通道的一半上。该部分照射产生垂直于石墨烯通道的温度梯度。在存在外部磁场的情况下，由于能斯特效应，产生垂直于温度梯度的热功率。因此，沿着石墨烯沟道产生光能斯特电压，其可以从沟道两端上的触点检测到。我们证明了选择性检测的光能斯特效应，同时最大限度地减少其他光伏贡献，如光塞贝克效应。我们研究了光能斯特效应对磁场和激发波长的依赖关系，揭示了石墨烯在回旋共振条件下光能斯特信号的显著增强。我们的发现有助于利用石墨烯的回旋共振实现远红外线探测器。
2019-10-31 cond-mat.mes-hall
Intra-Landau level Cyclotron Resonance in Bilayer Graphene
由于中性体系费米能级附近的八个朗道能级的近简并性，在石墨烯双层中预期相互作用驱动的整数量子霍尔效应。我们预测，内朗道能级回旋共振信号将出现在一些奇数填充因子，伴随着集体模式，这是几乎没有带隙，并有近似的$k^{3/2}$色散。我们推测与这些模式相关的异常本地化物理的可能性。
2008-06-17 cond-mat.mes-hall
Many-body corrections to cyclotron resonance in monolayer and bilayer graphene
研究了石墨烯中的回旋共振，重点是对共振能量的多体修正，这避开了Kohn定理。真正的多体修正原来来自真空极化，特别是石墨烯，它在短波长下发散。特别强调的是需要重整化，它允许一个确定多体校正唯一从一个共振到另一个。特别是对于双层石墨烯，层内和层间耦合强度都经历了无限重正化;因此，重正化速度和层间耦合强度随磁场而变化。单层和双层石墨烯的理论与实验数据的比较。
2010-01-12 cond-mat.mes-hall
Non-linear effects in the cyclotron resonance of a massless quasi-particle in graphene
本文研究了无质量准粒子在磁场和频率为$ω$的弱电磁辐射下的经典运动。由于非抛物线的线性能量色散，粒子不仅在频率$ω$上响应，而且在其周围产生宽频谱。即使在完全纯的材料中，回旋共振的线宽也非常宽，这使得人们可以解释石墨烯的最新实验数据。结果表明，在有限磁场中，线性响应理论在石墨烯中不成立。
2008-12-04 cond-mat.mes-hall
Imaging Cyclotron Orbits of Electrons in Graphene
石墨烯中的电子可以在低温下行进几微米而不会散射，它们的运动变成弹道式的，遵循经典的轨迹。当垂直于平面施加磁场B时，电子遵循回旋加速器轨道。当电子从一个窄的接触点聚焦到位于整数个回旋加速器直径之外的第二个接触点上时，发生磁聚焦。通过调节石墨烯层中的磁场B和电子密度n，我们观察到磁聚焦峰。我们使用冷却扫描门显微镜在4.2 K下对石墨烯中的回旋轨迹进行成像。尖端产生局部密度变化，通过偏转附近流动的电子来投射阴影;当尖端在样品上进行光栅扫描时，可以通过测量触点之间的传输来获得流动的图像。在第一个磁聚焦峰上，我们成像了从一个点接触延伸到另一个点接触的回旋加速器轨道。此外，我们还研究了由尖端偏转到第二点接触的轨道的几何形状。
2016-01-15 cond-mat.mes-hall
Many-body effects on Landau-level spectra and cyclotron resonance in graphene
最近Russell et al. [Phys. Rev. Lett. 120，047401（2018）]报道了高迁移率hBN封装的石墨烯中许多粒子对回旋共振的贡献的明确信号，观察到共振能量作为一系列带间通道的填充因子$ν$的函数的显著变化。为了阐明他们的结果，库仑贡献的朗道能级光谱和回旋共振在石墨烯检查考虑到一个可能的带隙，并强调揭示电子空穴（$eh$）共轭对称性的水平和共振光谱。理论，基于单模近似，给出了一个实际上很好的帐户的实验数据，数据表明的带隙为10毫电子伏，并显示出一个档案，显然反映了$eh$共轭对称性。
2018-09-12 cond-mat.mes-hall
Anomalous Cyclotron Motion in Graphene Superlattice Cavities
我们认为石墨烯超晶格微带费米子探测磁输运实验中的电子干涉。通过对观测到的Fabry-Pérot干涉图样和相应的量子输运模拟进行解码，我们发现来自超晶格微带的狄拉克准粒子不经历常规的回旋运动，而是遵循更微妙的轨迹。特别地，在低磁场下的动力学的特征在于特殊的、直的轨迹段。我们的研究结果提供了新的见解超晶格微带费米子，并开辟了新的可能性，在电子光学实验中使用周期性电位。
2020-06-26 cond-mat.mes-hall
Renormalization and cyclotron resonance in bilayer graphene with weak electron-hole asymmetry
研究了双层石墨烯中的回旋共振，考虑了实验提出的弱电子-空穴不对称性，并重点研究了规避科恩定理的多体修正。通过直接计算表明，在电子-空穴非对称性参数存在的情况下，该理论仍然可以重整化为O（e^2），并给出了在磁场作用下对石墨烯进行重整化的通用程序.包含电子-空穴不对称性部分地改进了与现有数据的理论拟合，并且数据似乎表明重整化速度因子随磁场的运行，这是重整化的关键结果。
2011-08-26 cond-mat.mes-hall
Many-body effects, orbital mixing and cyclotron resonance in bilayer graphene
在磁场中，双层石墨烯在最低朗道能级处支持八个特征零能级，在朗道轨道$n=\{0,1\}$中具有额外的两倍简并度。在一般的单体和多体相互作用下，它们演化为赝零模能级。详细分析了这些PZM能级的结构和特性，并考虑了自旋分裂、层间偏压、弱电子-空穴不对称性和库仑相互作用等因素。它指出，PZM能级通常经历轨道能级混合（在一个谷或两个谷），因为它们逐渐充满电子和带间回旋共振的观察在有限的填充范围内提供了一个直接和灵敏的探针，探索多体效应和双层石墨烯中的轨道混合。
2020-05-14 cond-mat.mes-hall
Drude weight, cyclotron resonance, and the Dicke model of graphene cavity QED
当二维电子气的回旋跃迁与腔光子模近似共振时，腔量子电动力学的Dicke模型在凝聚态中近似实现。我们指出，在强耦合极限下，腔回旋共振的Dicke模型必须补充一个在腔光子场中为二次的项，并抑制该模型向超辐射态的跃迁。我们开发的石墨烯腔回旋共振的理论，并表明，二次项，这是缺乏在石墨烯的低能狄拉克模型哈密顿量，在这种情况下动态产生的虚拟带间跃迁。
2012-07-30 cond-mat.mes-hall quant-ph
Classical to quantum crossover of the cyclotron resonance in graphene: A study of the strength of intraband absorption
我们报告了针对回旋共振的经典到量子交叉的高掺杂准独立外延石墨烯的绝对磁传输实验。这项研究使我们能够直接提取的载流子密度和其他相关的数量，如准粒子速度和德鲁德重量，这是精确测量的回旋共振的强度。我们发现，德鲁德重量重整化相对于其非相互作用（或随机相位近似）的值和重整化是绑定到准粒子速度增强。这一发现与最近的理论预测一致，该理论预测将石墨烯中Drude重量的重正化归因于打破伽利略不变性和电子-电子相互作用之间的相互作用。
2012-09-10 cond-mat.mes-hall
Coulomb interaction and electron-hole asymmetry in cyclotron resonance of bilayer graphene in high magnetic field
研究了填充因子v<<1的双层石墨烯在强垂直磁场作用下的朗道能级间跃迁。包括次近邻跃迁，二聚体和非二聚体之间的能量差和层的不对称性。考虑了库仑相互作用的影响。在Hartree-Fock近似下研究了双层石墨烯中小动量磁等离子体激元的激发。结果表明，洁净双层石墨烯的回旋共振的不对称性依赖于磁场。在较低的磁场下，谱中的能量分裂是由于电子-空穴单粒子不对称性，在较高的磁场下，谱中的能量分裂是由于库仑相互作用。对于半填充零能级的全对称情况，发现双层和单层石墨烯的能量分裂与库仑相互作用的能量成正比。
2011-10-26 cond-mat.mes-hall
Many-particle effects in the cyclotron resonance of encapsulated monolayer graphene
我们研究了高迁移率单层石墨烯在六方氮化硼中的红外回旋共振，同时观察到多条由带间朗道能级跃迁引起的窄共振线。通过保持磁场强度，$B$，常数，而调谐的载流子密度，$n$，我们发现的过渡能表现出明显的非单调依赖于朗道能级填充因子，$ν\propto n/B$。这构成了电子-电子相互作用对石墨烯中朗道能级跃迁能量的贡献的直接证据，超出了单粒子图像。此外，分裂发生在向最低朗道能级或从最低朗道能级的跃迁中，这被解释为由石墨烯和氮化硼晶格的耦合引起的狄拉克质量。
2018-01-26 cond-mat.mes-hall
Photo-thermoelectric detection of cyclotron resonance in asymmetrically carrier-doped graphene two-terminal device
已知石墨烯显示出可以超过其光伏贡献的显著光电效应。在这里，通过利用这种效应，我们证明了在双背栅h-BN/石墨烯/h-BN双端器件的回旋共振的光电压测量。除了p型掺杂的Si全局背栅之外，还制造了石墨局部底栅。通过调节两个栅极电压，产生具有不对称载流子掺杂分布的面内石墨烯结。借助于这种非对称结构，检测到在金属电极/石墨烯结附近产生的光热电电压。在低温和存在磁场的情况下，在红外激光（波长= 9.28至10.61微米）的照射下测量光感应电压。我们观察到一个强烈的增强的光电压信号的回旋共振条件下，在该条件下的激发能量与朗道能级之间的跃迁相一致。这些结果突出了利用石墨烯中的光电热效应进行太赫兹光探测的可能性。
2018-09-06 cond-mat.mes-hall
Cavity QED of the graphene cyclotron transition
我们从理论上研究了石墨烯中狄拉克费米子回旋跃迁的腔量子电动力学。我们表明，超强耦合制度的特点是真空拉比频率可比或甚至大于跃迁频率可以获得足够高的填充因子的石墨烯朗道能级。在半导体量子阱中的大质量电子的相应物理学方面，出现了重要的质的差异。特别是，一个不稳定性的基态类似于发生在迪克模型预测的电子密度值的增加。
2011-11-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.other quant-ph
Cyclotron resonance in bilayer graphene
我们首次测量了双层石墨烯中电子和空穴的回旋共振。在磁场高达B = 18 T，我们观察到四个不同的带内跃迁的导带和价带。跃迁能在最低朗道能级之间的B中大致呈线性，而对于更高的跃迁，它们遵循\sqrt{B}。这种极不寻常的行为代表了从抛物线到线性能量分散的变化。从我们的数据中推导出的态密度与现有的双层石墨烯最低阶紧束缚计算基本一致。然而，在将数据与理论进行比较时，单一的一组拟合参数无法描述实验结果。
2008-02-23 cond-mat.mes-hall
Broken symmetries and Kohn's theorem in graphene cyclotron resonance
通过红外透射磁谱研究了固定磁场下六方氮化硼包覆石墨烯中朗道能级跃迁的磁等离子体激元谱与填充因子的关系。由于最低朗道能级占有率从半填充增加，观察到多个回旋共振峰的非单调进展，一个单峰演变成四个峰，并返回到两个，所有的线宽为0.5毫电子伏。这提供了一个新的窗口，在量子霍尔制度的电子相互作用与打破自旋和谷对称性的相互作用。峰值能量的分析表明，在费米能以下的自旋能隙的间接增强，半填充时的狄拉克质量比最低朗道能级完全充满时大近50%，以及小但明显的粒子-空穴不对称性。我们认为氮化硼在石墨烯回旋共振中能够观察到相互作用增强的对称性破缺中起着关键作用。
2020-08-04 cond-mat.mes-hall
Observability of cyclotron resonance in the hydrodynamic regime of bilayer graphene
本文基于 Boltzmann 方程导出的流体动力学方程，预测双层石墨烯回旋共振频率及信号强度，并指出其虽可实验观测，但相关修正机制会显著展宽共振峰。
2024-02-03 cond-mat.mes-hall
Cyclotron- and magnetoplasmon resonances in bilayer graphene ratchets
我们报告了一个可调的-由磁场和栅极电压-转换太赫兹辐射到直流电流在空间调制的双层石墨烯。我们的实验表明，潜在的物理是与所谓的棘轮效应。我们的主要发现是直接观察到的尖锐的回旋共振的光电流和演示的两个效果所造成的电子-电子相互作用：由于远程库仑耦合和部分抑制其二次谐波的共振的等离子体分裂由于快速粒子间碰撞。我们发展了一个理论，完全符合我们的数据。我们认为，棘轮电流产生的非理想电子液体的流体动力学制度。
2022-08-17 cond-mat.mes-hall
Cyclotron resonance of the magnetic ratchet effect and second harmonic generation in bilayer graphene
我们模拟了双层石墨烯中的磁棘轮效应，其中在稳定的面内磁场和反转对称性破缺的存在下，由频率为$ω$的交流电场产生直流电流。在双层石墨烯中，棘轮效应是可调的外部金属栅极，打破反转对称。对于零面内磁场，我们表明，三角形翘曲和反转对称性破缺能够产生一个大的直流谷电流，但不是一个非零的总直流充电电流。对于倾斜磁场中的磁棘轮，垂直场分量引起频率为$ω_c$的回旋运动，并且我们发现直流电流在$ω_c = ω$处显示回旋共振，尽管电流中的此峰值实际上小于其在$ω_c = 0$处的值。然而，二次谐波的产生被$ω_c = ω$和$ω_c = 2ω$处的共振大大增强，对于$ω_c = 2ω$和$ω_c = 2ω$，电流通常比$ω_c = 0$处大得多。
2018-02-20 cond-mat.mes-hall
Investigating the Transition Region in Scanned Probe Images of the Cyclotron Orbit in Graphene
冷却的扫描探针显微镜（SPM）已经用于在磁场中通过高迁移率石墨烯对电子的回旋轨道进行成像。1 -5在图案化为霍尔棒几何形状的hBN-石墨烯-hBN器件中，磁场将从一个窄触点注入的电流Ii聚焦到位于整数个回旋直径之外的另一个窄触点中，从而产生电压Vc。聚焦程度通过跨阻Rm = Vc/Ii来测量。在SPM中，尖端可以通过偏转电子进入或远离第二接触来分别增强或降低样品中的电导。3，4我们的磁聚焦SPM图像具有一个区域，在该区域中，尖端从增强电导过渡到降低样品中的电导，其中尖端引起的跨阻变化等于零。在本文中，我们研究了当我们调制电子密度n和磁场B时，石墨烯样品中该区域的位置如何变化。通过绘制不同电子密度和磁场的跨阻变化的线切割，我们确定了拐点的趋势，其中尖端从增强到降低样品中的电导。从每个过渡区的位置，我们表明，回旋直径的电子轨迹可以得到，并解释了拐点位置的趋势，不同的电子密度和磁场。
2016-11-15 cond-mat.mes-hall
Terahertz cyclotron emission from two-dimensional Dirac fermions
自从石墨烯出现以来，我们已经看到了几种实现在太赫兹频率范围内可调谐的朗道激光器的提议。希望是朗道能级与狄拉克费米子的非等距离可以抑制有害的非辐射俄歇复合。不幸的是，即使在这种非等距的情况下，朗道量子化的石墨烯中仍然存在不利的非辐射过程，并且到目前为止还没有报道狄拉克费米子的回旋辐射。消除这最后一个非辐射过程的一种方法是通过在线性能带结构中打开一个小间隙来充分修改朗道能级的色散。这种带隙的类石墨烯材料的经证实的实例是接近拓扑相变的HgTe量子阱。在这项工作中，我们实验证明朗道发射狄拉克费米子在这样的碲化汞量子阱，其中发射是可调的磁场和载流子浓度。因此，这些结果代表了在实现太赫兹朗道激光器的磁场和栅极电压调谐的进步。
2023-01-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Probing Layer Localization in Twisted Graphene Bilayers via Cyclotron Resonance
扭曲双层石墨烯中的电子波函数可能具有很强的单层特性，或者在层与层之间本质上是离域的，其性质通常取决于它们与狄拉克点的能量接近程度。在本文中，我们证明，在磁场中，光吸收（回旋共振）光谱包含签名，可用于区分这些波函数的性质在低能量，以及定位低能量的临界点在零场能谱。两种不同的配置-电场平行和垂直的双层-的光吸收进行了计算，这是示出有不同的选择规则，相对于哪些状态连接的扰动。层间偏置进一步区分涉及单层性质的状态的跃迁与在两层中具有支持的状态的跃迁。对于掺杂系统，朗道内能级吸收随着场的增加而急剧增加，当能级通过零场鞍点能量时，状态从单层变为双层。
2014-07-18 cond-mat.mes-hall
Fine structure of the cyclotron resonance in heterobilayers of proximitized graphene and transition metal dichalcogenides
Ioffe Institute（约费研究所）；Department of Physics, University at Buffalo, State University of New York（纽约州立大学布法罗分校物理系）
本文分析了在量子化磁场下，由近邻自旋相互作用（包括自旋-赝自旋Rashba耦合）诱导的石墨烯/TMD异质双层中回旋共振吸收的精细双峰结构和自旋翻转吸收，揭示了自旋近邻效应对磁光响应的调制。
2026-06-24 cond-mat.mes-hall
Cyclotron resonance overtones and near-field magnetoabsorption via terahertz Bernstein modes in graphene
受到垂直磁场作用的二维电子系统通过回旋共振（CR）吸收电磁辐射。在这里，我们报告了石墨烯中这种众所周知的行为的定性突破。我们的太赫兹光响应的研究揭示了共振爆发的CR的主泛音，大大超过了在普通CR的位置检测到的信号。根据发达的理论，光响应依赖于磁场，掺杂水平，和样品的几何形状表明，这种异常的起源在于近场磁吸收促进的伯恩斯坦模式，超慢磁等离子体激发重塑的非局部电子动力学。接近CR谐波，这些模式的特征在于平坦的色散和发散的等离子体激元态密度，其强烈地放大辐射吸收。除了基本的兴趣，我们的实验结果和发展的理论表明，通过非局部集体模式的辐射吸收可以促进强烈的光响应，红外和太赫兹技术的潜在有用的行为。
2021-07-01 cond-mat.mes-hall
Impurity cyclotron resonance of anomalous Dirac electrons in graphene
我们研究了一个新的特点，杂质回旋共振共同的各种局域化的潜力的石墨烯。在石墨烯中，局域势可以以一种意想不到的方式与磁场相互作用。它可以导致形成异常的束缚态，在势内的概率密度中具有宽度为$R$的尖锐峰，而在势外具有尺寸为磁长度$\ell$的宽峰。我们研究了反常态的光学矩阵元，发现它们异常小，并且对磁场敏感。采用自洽含时Hartree-Fock方法（TDHFA）研究了多体相互作用对其光学电导率的影响。对于完全填充的朗道能级，我们发现一个激发的电子-空穴对，起源于两个反常杂质态之间的光学跃迁，与其它电子-空穴对几乎不相关，尽管它表现出很大的交换自能效应。这种相关性的缺乏是一个小的顶点校正的结果相比，在一个电子-空穴对近似计算的重整化跃迁能量之间的差异。然而，源自正常和异常杂质状态之间的光学跃迁的激发电子-空穴对可以与具有显著光学强度的其他电子-空穴状态基本上相关。
2014-06-26 cond-mat.mes-hall
Confirmation in graphene of wave packet multilooped dynamics related to fractional quantum Hall state
定义了回旋辫子群，以确定二维Hall系统中Laughlin关联的拓扑起源。复合费米子结构的磁通管和涡流解释的可解释的多回路回旋辫。为了支持具有辅助磁通管的复合费米子的唯象模型，在朗道能级填充为1/p，p为奇数的情况下，给出了辫子图与准经典量子动力学的联系.偶数分母分数最低朗道能级填充，包括霍尔金属在n = 1/2，也讨论了回旋加速器编织条款。的拓扑参数被用来解释新的实验观察到的功能的分数量子霍尔状态在石墨烯，包括这种集体状态的载流子迁移率的触发作用。
2012-01-21 cond-mat.mes-hall
Long-wavelength gauge symmetry and translations in a magnetic field for Dirac electrons in graphene
在磁场中的二维（2D）电子系统中，在朗道量子化下，电荷载流子之间的库仑相互作用本质上支配各种多体现象，同时也存在不受相互作用影响的现象，例如（整数）量子霍尔效应。指出二维电子对空间均匀势场的响应具有长波规范对称性，这与电子的回旋运动有关，使得库仑相互作用不变，从而自然地解释了为什么回旋共振（如Kohn定理所暗示的）和量子化霍尔电导对相互作用不敏感。根据这种新的长波规范对称性，讨论了石墨烯中的狄拉克电子与传统二维电子在回旋共振特性和量子霍尔效应方面的差异。
2019-07-31 cond-mat.mes-hall
Giant Faraday rotation due to excitation of magnetoplasmons in graphene microribbons
当受到垂直静态磁场时，单个石墨烯片提供法拉第旋转，其每原子层大大超过任何其他已知材料。这种巨法拉第旋转起源于无质量电子的回旋共振，它允许通过外部静电或静磁设置进行动态调谐。此外，可以通过改变石墨烯中载流子的符号来控制旋转方向，这可以借助于外部电场来完成。然而，尽管存在这些调谐可能性，但对大磁场的要求阻碍了法拉第效应在实际设备中的应用，特别是对于高于几个THz的频率。在这项工作中，我们证明，对于一个给定的值的静态外部磁场，巨大的法拉第旋转可以实现在石墨烯微带阵列中的频率远远高于相应的回旋频率。石墨烯带的磁光响应的主要特征与回旋共振无关，而是与单个带的基本磁等离子体激元激发有关。石墨烯带中法拉第旋转的磁等离子体性质开启了巨大的可能性，因为可以通过适当地选择带的宽度来局部地选择共振频率，同时通过（较小的）外部磁场仍然保持调谐能力。
2013-06-28 cond-mat.mes-hall
Spin splitting in graphene studied by means of tilted magnetic-field experiments
利用倾斜磁场实验测量了单层和双层石墨烯的自旋分裂。应用Lifshitz-Kosevich公式计算自旋引起的Shubnikov de Haas振幅随倾斜角的增加而减小，我们直接确定了载流子回旋质量m* 和有效g因子g* 之间的乘积作为载流子浓度的函数。使用单层和双层石墨烯的回旋质量，我们发现两个系统的增强的g因子g* = 2.7 \pm 0.2。
2011-09-21 cond-mat.mes-hall
Novel mid-infrared plasmonic properties of bilayer graphene
我们研究了Bernal堆叠双层石墨烯的中红外等离子体响应。与单层对应物不同，双层石墨烯可容纳光学活性声子模式和红外频率下的共振带间跃迁。它们强烈地改变了双层石墨烯的等离子体性质，导致Fano型共振、红外声子吸收的巨等离子体增强、光学透明性的窄窗口以及比经典等离子体更高能量的新等离子体模式。
2014-07-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Substrate Sensitive Mid-Infrared Photoresponse in Graphene
我们报告中红外光电流光谱的石墨烯纳米阵列上的二氧化硅显示双重签名的基板相互作用。首先，石墨烯等离子体激元和介电表面极性声子的混合极化激元模式在石墨烯中产生热光电流，其具有可通过栅极电压、纳米晶宽度和光偏振来调谐的光谱特征。其次，激发与衬底相关的声子极化激元，这间接加热石墨烯，导致具有固定光谱特征的石墨烯光电流。其他常用衬底的模型表明，石墨烯红外光电探测器的响应度可以通过选择衬底来定制特定的中红外频带。
2014-07-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Phonon-mediated mid-infrared photoresponse of graphene
石墨烯在中红外频率下的光响应具有很高的技术兴趣，并且与可见光频率下的光响应相比，由根本不同的基础物理决定，因为所涉及的光子和基底声子的能量具有可比的能量。在这里，我们通过在宽频率范围（1000-1600 cm $^{-1}$）内测量空间分辨光电流来对石墨烯对中红外线的光响应进行光谱分辨研究。我们揭示了不同的机制，引起光电流产生的极性基板上的石墨烯。特别是，我们发现当光激发体或表面声子的SiO $_2$基板的光响应的增强。该工作为石墨烯基中红外热传感技术的发展奠定了基础。
2016-01-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Many-body effects of Coulomb interaction on Landau levels in graphene
在强磁场中，石墨烯中的无质量电子占据相对论朗道能级，每个能级能量的平方根依赖于其数量和磁场。在最近的回旋共振和磁拉曼散射实验中观察到了相互作用引起的偏离。以前试图用未屏蔽的库仑相互作用从理论上计算这种偏差，结果高估了多体效应。本文采用多体方法计算了库仑相互作用下单层石墨烯的回旋和磁拉曼跃迁，并在随机相位近似下对库仑相互作用进行了静态屏蔽。我们考虑了自能和激子效应以及朗道能级混合，并取得了很好的协议，我们的结果与实验数据的石墨烯在不同的衬底。一个自我一致的治疗筛选的重要作用被发现。
2017-02-07 cond-mat.mes-hall
Infrared Spectroscopy of Wafer-Scale Graphene
我们报告的光谱结果从中到远红外线的晶圆级石墨烯，外延生长在碳化硅上，或通过化学气相沉积。自由载流子吸收（Drude峰）与通用光学电导率（由于带间跃迁）和由于带填充而发生泡利阻塞的波长同时获得。从这些可以推断石墨烯层数、掺杂水平、薄层电阻率、载流子迁移率和散射率。与剥离的双层石墨烯相比，外延双层石墨烯的中红外吸收在0.37 \pm 0.02 eV处显示出较不明显的峰。在重化学掺杂的单层石墨烯中，在这种原子级薄的材料中测量到由于在250 \mum（40 cm-1）下接近40%的自由载流子而导致的创纪录的高透射率降低，支持石墨烯在远红外和太赫兹光电子学中的巨大潜力。
2011-11-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Gaped graphene bilayer: disorder and magnetic field effects
双层石墨烯是一种无间隙半导体，当层被置于不同的静电势时，其会产生有限的间隙。在紧束缚近似下，我们研究了无序、垂直磁场和横向电场作用下石墨烯双层的电子性质。我们表明，在对角无序的存在下，间隙是相当稳定的。我们计算回旋有效质量的半经典近似，有效的低磁场。朗道能级的形成在中间磁场下的锯齿形和扶手椅形带中清晰可见。
2007-11-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Berry phase shift from 2 $π$ to $π$ in Bilayer graphene by Li-intercalation and sequential desorption
我们发现，当A-B堆叠的双层石墨烯在真空中经历锂的嵌入和锂的脱附过程时，双层石墨烯的Berry相由Shubnikov-de Haas振荡估计的2 $π$转变为2.此外，这种经处理的双层石墨烯的迁移率比原始双层石墨烯的迁移率增加约四倍，约8，000 cm 2/V $\cdot$ s。这主要是由于散射时间的增加和回旋质量的减少，这可以解释为双层石墨烯的堆叠结构从A-B到A-A的变化的结果，对应于从抛物线到线性带色散的变化。
2017-01-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Classical and quantum magneto-oscillations of current flow near a p-n junction in graphene
所提出的半经典理论预测了在强磁场中，从石墨烯中弹道pn结附近的点源注入的电流流动中的两种类型的振荡。一个起源于经典效应的聚束的回旋轨道的电子来回通过的p-n界面，这显示出显着的依赖性之间的回旋半径在n-和p-区域。另一种效应是由两侧载流子密度相等的pn结中单色电子波的干涉引起的，它包括通过界面的电流传输中的磁振荡，其周期性类似于Shubnikov-de Haas振荡。
2012-06-17 cond-mat.mes-hall
Rapid infrared imaging for rhombohedral graphene
针对多层石墨烯堆叠序列识别耗时的问题，提出基于红外成像的ABC堆叠石墨烯高精度快速识别方法，对比度清晰、通量更高且可集成干转移技术，提升分选效率以加速强关联物理探索。
2024-08-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Resonant Dyakonov-Shur Magnetoplasmons in Graphene Terahertz Photodetectors
Universidad de Salamanca（萨拉曼卡大学）；L2C (UMR 5221), Université de Montpellier, CNRS（蒙彼利埃大学）；National Institute for Materials Science（物质材料研究机构）
研究通过石墨烯TeraFET实现太赫兹频率下磁等离子体共振，揭示单层和双层石墨烯中磁等离子体色散特性，为磁性可编程光子学提供新平台。
2025-11-28 cond-mat.mes-hall
Fano resonance enabled infrared nano-imaging of local strain in bilayer graphene
在纳米尺度下以高灵敏度检测局部应变仍然具有挑战性。在这里，我们报告的近场红外纳米成像的局部应变在双层石墨烯通过探测应变引起的声子频率的变化。作为一种非极性晶体，本征双层石墨烯在其横光学（TO）声子频率处具有很小的红外响应。所报道的局部应变的光学检测通过施加垂直电场来实现，该垂直电场打破两个石墨烯层的对称性并向石墨烯声子引入有限电偶极矩。激活的声子进一步与连续电子跃迁相互作用，产生强的Fano共振。由此产生的Fano共振具有非常尖锐的近场红外散射峰，这导致应变检测的异常灵敏度为~0.002%。我们的研究展示了第一个纳米尺度的近场Fano共振，提供了一种新的方式来探测非极性晶体中的高灵敏度的局部应变，并为研究应变诱导的丰富现象打开了令人兴奋的可能性。
2021-04-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
AB-Stacked Multilayer Graphene Synthesized via Chemical Vapor Deposition: A Characterization by Hot Carrier Transport
我们报道了通过常压化学气相沉积在铜箔上合成AB堆叠的多层石墨烯，并展示了一种构建悬浮多层石墨烯器件的方法。在四端几何结构中，这种器件的特点是在温度低至240 mK和磁场高达14 T的热载流子输运。微分电导（dI/dV）在低温下纵向偏压V=0时表现出特征性的下降，表明由于弱的电子-声子耦合而存在热电子效应。在磁场下，通过增强的朗道能级内回旋声子散射，dI/dV下降的幅度减小。我们的研究结果为获得和理解AB堆叠的多层石墨烯提供了新的视角，这对未来基于石墨烯的应用很重要。
2012-10-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Thermal infrared emission reveals the Dirac point movement in biased graphene
石墨烯是一种具有高载流子迁移率和热导率的二维材料，适用于高速电子器件。传导带和价带在狄拉克点接触。单层石墨烯的吸收率为2.3%，几乎与波长无关。在这里，我们调查的热辐射偏置石墨烯晶体管。我们发现单层石墨烯的发射光谱遵循具有恒定发射率（1.6 \pm 0.8）%的灰体的发射光谱。最重要的是，我们可以提取双极石墨烯通道中的温度分布，如斯托克斯/反斯托克斯测量所证实的。偏置的石墨烯表现出温度最大值，其位置可以由栅极电压控制。我们发现，这个温度峰值揭示了载流子密度最小值的空间位置，即狄拉克点。
2010-04-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Enhancing infrared extinction and absorption in a monolayer graphene sheet by harvesting the electric dipolar mode of split ring resonators
研究了单层石墨烯片通过图案化开口环谐振器（SRR）在红外波段的消光和吸收增强。结果表明，与磁模和其他高阶模相比，电模对红外消光和吸收的增强作用更强。我们通过增加SRR单元电池设计中的石墨烯面积比来改善SRR石墨烯片的红外消光。随着石墨烯面积比的增加，电偶极模的辐射能力和石墨烯的耗散竞争约50%的最大红外吸收。通过捕获电偶极模来增强石墨烯片的红外消光和吸收的研究结果可能在石墨烯光子学和光电子学的太赫兹和红外检测和调制中具有潜在的应用。
2013-11-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Mid-Infrared Radiative Emission from Bright Hot Plasmons in Graphene
石墨烯中受激载流子的衰变动力学引起了广泛的科学关注，因为无隙狄拉克电子能带结构打开了常规材料中不允许的弛豫通道。我们报告费米能级依赖的中红外发射石墨烯起源于以前未观察到的衰变通道：热等离子体激元产生的光激发载流子。所观察到的费米能级依赖性排除了普朗克发光机制，并与光反转石墨烯中计算的等离子体发射光谱一致。明亮的热等离子体发射的证据进一步支持费米能级依赖和偏振依赖的共振发射从石墨烯等离子体纳米阵列在脉冲激光激发下。自发等离子体激元发射是一个明亮的发射过程，因为我们对实验条件的计算表明，在几千开尔文的温度下，自发产生的等离子体激元的光谱通量比黑体发射高几个数量级。在这项工作中，它表明，石墨烯等离子体激元的辐射效率的大幅增强，可以通过装饰石墨烯表面与金纳米盘，作为耦合输出散射体，并促进本地化的等离子体激元激发时，他们与入射的激发光共振。这些观测为探索超快和超亮中红外发射过程和光源奠定了基础。
2020-01-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Cyclotron resonance and inelastic light scattering in semiconductor quantum dots
综述了半导体量子点中光的红外吸收和非弹性（拉曼）光的散射的一组理论结果。当它是可能的，与最近的实验结果的定性比较。
2004-06-01 cond-mat.mes-hall
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
Gate-tuning of graphene plasmons revealed by infrared nano-imaging
表面等离子体激元是电子在金属或半导体中的集体振荡，使得能够在亚波长尺度上限制和控制电磁能量。等离子体激元学的快速发展在很大程度上依赖于器件纳米制造的进步，而对等离子体激元介质的可调谐特性关注较少。一种这样的介质-石墨烯-适合于用栅极电压方便地调节其电子和光学性质。通过红外纳米成像，我们明确表明，常见的石墨烯/SiO2/Si背栅结构支持传播表面等离子体。石墨烯等离子体激元的波长在技术相关的红外频率下为200 nm量级，并且它们可以传播该距离的几倍。我们已经成功地改变了这些等离子体的振幅和波长的门电压。我们使用等离子体干涉测量法研究了石墨烯中的损耗：通过探索在我们的纳米探针的尖端和样品的边缘之间形成的等离子体驻波的真实空间轮廓。通过这种分析量化的等离子体激元耗散与石墨烯的奇异电动力学有关。我们的可调石墨烯器件的标准等离子体指数超过了常见的金属基结构。
2012-05-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Observation of an Electric-Field Induced Band Gap in Bilayer Graphene by Infrared Spectroscopy
已经预测，施加垂直于双层石墨烯平面的强电场可以诱导显著的带隙。我们已经测量了具有有效电解质顶栅的双层石墨烯的光学电导率，光子能量范围为0.2 - 0.7 eV。当带隙打开时，我们看到了新的跃迁的出现。当通过电解质门向双层系统施加约1 V/nm的电场时，观察到接近200 meV的带隙，诱导约10^13 cm-2的载流子密度。的带隙的大小和红外电导率光谱中观察到的功能是广泛兼容的紧束缚模型内的计算。
2009-08-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Determination of the electronic structure of bilayer graphene from infrared spectroscopy results
我们提出了一个实验研究的红外电导率，透射率和反射的门控双层石墨烯和Slonczewski-Weiss-McClure（SWMc）模型内的理论分析。的红外响应示出由带间和带内跃迁的双层的四个波段之间的相互作用。电荷中性点处的主要导电峰的位置由层间隧穿频率决定。作为栅极电压的函数的该峰值的移位给出关于SWMc模型的不太为人所知的参数的信息，特别是那些负责电子-空穴和亚晶格不对称的参数。这些参数值被证明是一致的，与最近的电子结构计算的双层石墨烯和通常用于块状石墨的SWMc参数。
2008-09-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Graphene Plasmonics for Terahertz to Mid-Infrared Applications
近年来，由于石墨烯独特的电学和光学性质、可调谐性、长寿命的集体激发和极端的光限制，石墨烯等离子体激元学研究取得了快速的进展。在这里，我们回顾了石墨烯等离激元的基本性质;它们的能量色散，局域化和传播，等离激元-声子杂化，寿命和阻尼途径。石墨烯等离子体的应用空间在于技术上重要的，但相对未开发的太赫兹到中红外区域。我们讨论了新兴的和潜在的应用，如调制器，陷波滤波器，偏振器，中红外光电探测器，中红外振动光谱，等等。
2014-03-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Many-body filling-factor dependent renormalization of Fermi velocity in graphene in strong magnetic field
我们提出了在强磁场中，由于库仑相互作用，考虑在重整化费米速度的多体修正的回旋跃迁能量的理论。一个特别强调的是最近的实验中，详细的依赖关系，这种速度上的朗道能级填充因子的个人过渡进行了测量。在静态无规相位近似下，考虑了多体交换、激子修正和相互作用屏蔽，成功地解释了实验数据的主要特征，特别是当朗道0能级部分填充时费米速度出现平台，当载流子密度较高时费米速度由于屏蔽的增强而迅速下降.我们还解释了在早期的无序石墨烯回旋共振实验中观察到的费米速度的非单调填充因子依赖性的特征，考虑到无序引起的朗道能级加宽。
2019-02-13 cond-mat.mes-hall
Imaging ballistic carrier trajectories in graphene using scanning gate microscopy
我们使用扫描门显微镜绘制出弹道载流子在高迁移率石墨烯封装的六方氮化硼和受到弱磁场的轨迹。我们采用了一个磁聚焦几何图像载体出现弹道从注射器，遵循回旋加速器的路径，由于洛伦兹力从一个施加的磁场，并土地上相邻的收集器探头。扫描尖端在载流子附近产生的局部电场使它们的轨迹偏转，从而改变聚焦到收集器中的载流子的比例。通过测量收集器上的电压，同时扫描尖端，我们能够获得与预期的回旋运动一致的电弧图像。我们还表明，尖端可以用来重新定向错位载流子回到集电极。
2015-12-15 cond-mat.mes-hall
