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
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
Theory of Phonon-Assisted Adsorption in Graphene: Many-Body Infrared Dynamics
我们设计了一个理论的吸附低能量原子悬浮在石墨烯膜上保持在10 K的基础上的原子声学声子相互作用的模型。我们的主要技术包括一个非微扰的方法，在独立玻色子模型的范围内，以精确的方式处理多声子的动力学。我们提出了一个研究的声子协助重整化以及入射原子传播子的衰变的影响，并讨论了石墨烯微膜上的原子氢的多体吸附率的结果。此外，我们报告了该模型与量子场论其他分支的相似之处，包括量子电动力学（QED）和微扰引力等长程相互作用。
2020-01-02 cond-mat.mes-hall
Many body renormalization of the minimal conductivity in graphene
弹道石墨烯在中性点处的电导是由于引线之间的相干电子隧穿，即所谓的伪扩散机制。尽管所涉及的物理机制不同，电导率以与扩散金属中相同的方式作为样品尺寸的函数缩放。电子-电子相互作用改变了这一机制，并在宏观量子现象中起着类似于环境的作用。我们表明，相互作用，以及外部门的存在下，大大改变了传输特性，并可能导致在中性点的电阻率发散。
2013-07-23 cond-mat.mes-hall
Many-Body Effects in Third Harmonic Generation of Graphene
石墨烯在太赫兹波段的三次谐波产生的低能量（带内）范围由相互作用引起的阻尼项决定。因此，散射过程的受控多体描述是一个令人信服的和理想的要求。本文采用Kadanoff-Baym方法，以弹性杂质散射为例，系统地研究了多体相互作用对石墨烯三次谐波产生的影响.我们预测的发病在混合inter-intraband制度的新的非相干功能驱动的相互作用在四个和五个光子的跃迁频率在第三谐波的光学电导率与光谱权重成比例的散射rate.We还表明，尽管复杂的多体物理，纯粹的带内项管理的限制$ω\to 0$类似的约束的唯象模型。我们把这种一致归因于守恒方法所执行的守恒定律的实现。然而，与新的非相干特征的重叠和多体驱动的多光子顶点耦合的影响严重限制了唯象描述的有效性。
2020-11-07 cond-mat.mes-hall
Many-body effects in suspended graphene probed through magneto-phonon resonances
我们利用微磁拉曼散射光谱探测磁-声子共振（MPR）在悬浮的单层到五层石墨烯。MPR对应于区中心光学声子（G模式）与光学活性朗道能级间（LL）跃迁之间的避免交叉，并且提供了在由G模式声子设置的固定能量（$\approx 197~\rm{meV}$）下执行LL光谱的工具。使用单粒子有效双层模型，我们很容易提取与每个MPR相关的速度参数。略高于块状石墨值的单个速度参数足以拟合$N\geq2$层系统的所有MPR。与此相反，在单层石墨烯中，我们发现，速度参数显着增加，从$(1.23\pm 0.01) \times 10^6~\mathrm{m.s^{-1}}$到$(1.45\pm0.02) \times 10^6~\mathrm{m.s^{-1}}$作为第一至第三光学活性的LL间跃迁耦合到G-模式声子。这一结果被理解为未筛选石墨烯中增强的多体效应的特征。
2020-09-06 cond-mat.mes-hall
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
Velocity renormalization and anomalous quasiparticle dispersion in extrinsic graphene
利用多体图解微扰理论，我们考虑了库仑电子-电子相互作用效应引起的掺杂或门控石墨烯的载流子密度和衬底依赖的多体重整化。我们定量计算的多体光谱函数，重整化准粒子的能量色散，重整化石墨烯速度使用的领先阶自能在动态屏蔽库仑相互作用的环图近似。我们预测实验可检测的多体签名，这是增强的载流子密度和基板的介电常数降低，发现一个有趣的不稳定性在低波矢量的石墨烯激发光谱中的相互作用完全破坏了所有的非相互作用的线性色散的颗粒状特征。我们还对电子-电子相互作用引起的石墨烯速度重整化的载流子密度和波矢依赖性进行了实验相关的定量预测。我们比较了在环图近似内的壳和离壳自能近似，发现尽管石墨烯中的相互作用的一般弱耦合性质，但它们的预测速度重整化校正之间存在实质性的定量差异。
2013-02-08 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
Onset of optical-phonon cooling in multilayer graphene revealed by RF noise and black-body radiation thermometries
我们报告的电子冷却功率测量在几层石墨烯激发焦耳加热的装置相结合的电子和声子浴温度的电子和光学探针的新设置。在低偏置，噪声测温允许我们检索众所周知的声学声子冷却制度低于和高于布洛赫Grüneisen温度，与额外的控制声子浴温度。在高的电偏置，我们显示的相关性的电子温度的直接光学调查的黑体辐射测量，提供更高的精度比噪声测温。在这个制度下，新的有效的弛豫途径，涉及光学模式的发病观察
2018-04-29 cond-mat.mes-hall
Plasmon-pole approximation for many-body-effects in extrinsic graphene
我们发展了等离子体激元极近似（PPA）理论，用于计算非本征石墨烯的载流子自能作为$GW$无规相位近似（$GW$ -RPA）的解析近似内的掺杂密度的函数。我们计算的自能与相应的全$GW$ -RPA计算结果显示出良好的定量一致性，尽管PPA的简单性，建立了等离子体激元极近似方案的一般有效性。我们还提供了PPA和石墨烯的流体动力学近似之间的比较，并评论我们的研究结果的实验意义。
2018-11-30 cond-mat.mes-hall
Momentum-resolved view of highly tunable many-body effects in a graphene/hBN field-effect device
将功能性二维材料电子器件的载流子可调谐性与能量和动量分辨电子激发的直接探测相结合，对于深入了解器件操作过程中多体相互作用的影响至关重要。在这里，我们使用微聚焦角分辨光电发射，以分析支持六方氮化硼背栅石墨烯的多体相互作用。通过提取掺杂相关的准粒子色散和自能，我们观察到这些相互作用如何重整化狄拉克锥和影响我们的设备的电子迁移率。我们的结果不仅限于费米能级周围的有限能量范围内，在电子输运测量，但描述了更广泛的能量尺度上的相互作用，延伸到制度以外的热载流子激发。
2020-05-28 cond-mat.mes-hall
Comment on "Theory of phonon-assisted adsorption in graphene: Many-body infrared dynamics''
Sengupta [Phys. Rev. B { \bf 100}，075429（2019）]在数值计算冷氢原子在悬浮石墨烯上的吸附速率时使用的两种近似进行了严格检查。采用独立玻色子模型近似（IBMA）计算原子的自能，采用单极近似（SPA）计算吸附速率。它明确示出，有额外的贡献，出现在相同的顺序的原子-声子耦合的IBMA项，改变的实部的自能在低能量的几个数量级的制度的兴趣的值的自能。这种自我能量的转移因此使SPA的使用无效。
2019-11-23 cond-mat.mes-hall
Flat Band and Many-body Gap in Chirally Twisted Triple Bilayer Graphene
针对手性扭曲三层双层石墨烯的能带结构问题，通过实验结合电容测量证实平带存在并测得能隙，发现零垂直电场下的有限能隙，为相关物理研究提供证据与定量方法。
2025-01-12 cond-mat.mes-hall
Bielectrons in the Dirac sea in graphene: the role of many--body effects
在物理综述B 92，085409（2015）中显示，石墨烯中的一对电子的动力学可以映射到具有负有效质量的单个粒子的动力学上，导致正能量的束缚态，尽管形式上存在排斥相互作用。然而，这一结论是基于对两粒子问题的分析，忽略了狄拉克海和多体效应的作用。在零温度下，两个主要的效应是狄拉克海对库仑相互作用的屏蔽，以及由于泡利阻止跃迁到费米能级以下的状态而减少了可用的相空间。结果表明，这些效应导致结合能的强重整化，但不破坏亚稳态。因此，结合能强烈地依赖于化学势，这是由于屏蔽和泡利阻塞的综合效应。因此，准声共振可以通过静电掺杂来调谐。
2015-12-09 cond-mat.mes-hall
Many-body effects in van der Waals-Casimir interaction between graphene layers
在Lifshitz理论的框架内分析了两个并列的石墨烯层，石墨烯层和衬底之间以及多层石墨烯系统中的范德华-卡西米尔色散相互作用。该公式取决于未掺杂或掺杂的石墨烯片的介电响应函数的已知形式，假设其具有随机相位近似形式。在两个并置层的几何结构中，确定了两种类型的石墨烯片的范德华-卡西米尔相互作用的分离依赖性，并与一些众所周知的极限情况进行了比较。在一个多层阵列的多体效应进行了量化，并显示增加范德华-卡西米尔相互作用的幅度。
2011-05-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Many-body renormalization of Landau levels in graphene due to screened Coulomb interaction
从理论上研究了库仑相互作用引起的石墨烯在强磁场中朗道能级的重正化，并将计算结果与两个载流子密度相关的扫描隧道光谱实验进行了比较.在相互作用的存在下，朗道能级的能量与其数目和磁场的平方根关系近似保持不变。在无规相位近似下，采用静态屏蔽相互作用对重整化费米速度进行了多体计算，结果与实验结果吻合良好。的筛选在实现定量agreement.The主要贡献观察到的快速对数增长的重正化费米速度接近电荷中性点的关键作用被发现原来是由单纯的交换相互作用的影响，但在降低载流子密度的屏蔽减弱。自我一致的治疗筛选的重要性也得到了证明。
2018-02-06 cond-mat.mes-hall
Excitations from Filled Landau Levels in Graphene
我们考虑了零温下在强垂直磁场中具有整数个填充朗道能级的石墨烯，研究了单粒子-空穴激发的色散。我们首先分析了单个狄拉克电子和空穴在磁场中通过库仑力相互作用的两体问题。然后，我们转向多体问题，其中粒子-空穴对称性和两个谷的存在导致了石墨烯特有的一些效应。我们发现，大量的低激发耦合在一起，导致强烈的多体修正，这可以观察到在非弹性光散射或光吸收。我们还详细讨论了如何在激子色散的不同分支的外观是敏感的填充自旋和谷子能级的数量。
2006-08-16 cond-mat.mes-hall
Impact of Many-Body Effects on Landau Levels in Graphene
我们提出了磁拉曼光谱测量悬浮石墨烯研究的载流子密度依赖的电子-电子相互作用存在的朗道能级。利用门调谐磁声子共振，我们提取的朗道能级跃迁能量和相关的有效费米速度$v_\mathrm{F}$的载流子密度的依赖性。在对比的对数发散的$v_\mathrm{F}$在零磁场，我们发现一个分段线性缩放的$v_\mathrm{F}$作为载流子密度的函数，由于磁场诱导的抑制的长程库仑相互作用。我们定量确认我们的实验结果进行紧束缚计算的水平上的Hartree-Fock近似，这也使我们能够估计激子结合能$\approx$ 6毫电子伏包含在实验提取的朗道能级跃迁能量。
2018-02-21 cond-mat.mes-hall
Scalability of Atomic-Thin-Body (ATB) Transistors Based on Graphene Nanoribbons
本文给出了原子薄体场效应晶体管静电势的一般解。从解析模型中提取有效静电缩放长度λeff，其不能像传统的SOI-MOSFET那样由最低阶本征模近似。提出了依赖于几何参数的缩放长度的经验公式。研究表明，即使对于厚的SiO2背氧化层，也可以通过更薄的顶部氧化层厚度（并且在一定程度上使用高k电介质）有效地提高λeff。然后，该模型应用于自洽模拟石墨烯纳米晶体管（GNR）肖特基势垒场效应晶体管（SB-FET）在弹道极限。在GNR SB-FET的情况下，对于大的λeff，缩放受到传统静电短沟道效应（SCE）的限制。另一方面，对于小的λeff，缩放受到直接源极到漏极隧穿的限制。在GNR SB-FET中，低于100 mV/dec的亚阈值摆幅在低于10 nm的栅极长度下仍然是可能的。
2010-04-30 cond-mat.mes-hall
Many-body effects in porphyrin-like transition metal complexes embedded in graphene
本文介绍了一种新的计算方法来研究卟啉类过渡金属配合物，即桥密度泛函理论和精确多体技术，如密度矩阵重整化群（DMRG）。我们首先推导出一个多轨道安德森杂质哈密顿量从第一原理的考虑，定性地再现GGA+U的结果时，忽略轨道间的库仑排斥$U'$和Hund交换$J$。一个精确的正则变换是用来减少问题的维数，使其服从DMRG计算，包括所有的多体项（包括内，和轨道间），这是在一个数字上精确的方式处理。我们将这种技术应用于石墨烯中的FeN $_4$中心，并表明包含这些术语具有显着的效果：由于库仑排斥，铁轨道变得单一占据，轨道间的相互作用进一步减少了占据，产生非单调行为的磁矩作为相互作用的函数，最大极化仅在中间值的参数的小窗口中。此外，$U'$改变了态密度峰的相对位置，特别是在铁$d_{z^2}$轨道上，预期这将极大地影响配体的结合。
2019-06-12 cond-mat.mes-hall
Many-body electron correlations in graphene
石墨烯中的传导电子为进入强多体电子-电子关联区域提供了新的机会。极高质量的，原子级平坦的二维电子片和准一维电子纳米带，具有可调的带隙，可以通过栅极打开，应该表现出新的多体现象，长期以来一直预测的相空间区域，电子之间的平均库仑排斥占主导地位，超过其费米能量。在石墨烯单层中蚀刻的几纳米宽的电子纳米带中，量子尺寸效应和其态密度中的范霍夫奇点进一步增强了电子相关性。对于双单元电子-空穴几何结构的石墨烯多层膜或纳米带，可以使多体电子-空穴相关性足够强以稳定高温电子-空穴超流性。
2016-02-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Tuning many-body interactions in graphene: The effects of doping on excitons and carrier lifetimes
石墨烯的光学性质受到电子-电子（e-e）和电子-空穴（e-h）相互作用的强烈影响。在这里，我们通过改变自由载流子的密度来调节这些多体相互作用。从红外到紫外的测量揭示了电子和空穴掺杂的石墨烯的光学电导率的显着变化。鞍点激子共振的位移、加宽和形状的改变反映了载流子对多体相互作用的强屏蔽，以及准粒子寿命的变化。从头计算的GW Bethe-Salpeter方程（GW-BSE），其中考虑到修改的排斥e-e和吸引e-h相互作用，提供了良好的协议与实验。了解石墨烯在广泛掺杂范围内的光学性质和高能载流子动力学对于基础石墨烯物理学和石墨烯在光子学中的新兴应用至关重要。
2013-12-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Graphene in a Strong Magnetic Field: Massless Dirac Particles vs. Skyrmions
讨论了球几何中无质量狄拉克费米子受垂直磁场作用的模型。这些模型是大量载流子的Halfman的球形结构的类似物。这里构造的单粒子态很容易实现在现有的数值代码中的多体问题在传统的量子霍尔系统。此外，在朗道能级指数最低的子空间中，充满子能级的多体态是关于层自旋的skyrmions。
2008-11-27 cond-mat.mes-hall
Two-electron bound states near a Coulomb impurity in gapped graphene
我们制定和解决可能是最简单的两体束缚态相互作用狄拉克费米子在两个空间维度的问题。一个两体束缚态的预测中存在的弱排斥的电子-电子相互作用和库仑杂质与电荷$Ze>0$，其中最有趣的情况下，对应于$Z=1$的间隙石墨烯单层。我们引入了一个变分的Dirasekhar-Dirac旋量波函数，并证明了至少存在一个束缚态。这种状态留下了清晰的特征，可以通过扫描隧道显微镜进行观察。由此可以获得关于石墨烯中电子-电子相互作用强度的直接信息。
2017-01-23 cond-mat.mes-hall
Surface polar optical phonon interaction induced many-body effects and hot-electron relaxation in graphene
我们从理论上研究了极性材料衬底上石墨烯中电子-表面光学声子相互作用效应的各个方面。我们计算的电子自能在表面声子介导的电子-电子相互作用的存在下，专注于如何线性手性石墨烯色散重整化的表面声子。利用多体微扰理论计算了考虑电子-极性光学声子相互作用的石墨烯中的电子自能和准粒子谱函数。计算了自由电子在介质基片中与表面光学声子极性相互作用的散射率随电子能量、温度和载流子密度的变化。讨论了屏蔽对自能和散射率的影响。我们的理论提供了一个全面的定量（和定性）图片表面声子相互作用诱导的多体效应和热电子弛豫狄拉克材料。
2013-02-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
How many-body effects modify the van der Waals interaction between graphene sheets
通过随机相近似（RPA）计算，已知低温下的未掺杂石墨烯（Gr）片表现出不寻常的范德华力（vdW）。在这里，我们表明，石墨烯是第一个已知的系统，其中超出RPA的影响使vdW力发生质的变化。对于大的分离，$D \gtrsim 10$ nm的地方，只有$π_z$ vdW的力量仍然存在，我们发现Gr Gr vdW的相互作用是大大减少RPA的预测。它的$D$依赖性对无质量狄拉克费米子速度的长波长多体增强的形式非常敏感，并且可以通过直接力测量提供对后者的独立确认。
2014-02-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
A many-body overview of low-energy optical excitations in armchair graphene nanoribbons
利用多体精确对角化的哈伯德模型计算了扶手椅型石墨烯纳米带（AGNR）的纵向和横向极化光子的激子谱，从而对这些系统中的低能May-body光激发进行了全面的研究.由此产生的单光子允许本征态在能量上彼此分离，但都耦合到同一组双光子允许态。计算的垂直偏振的光学振子强度的大小表明，这些光学特性确实可以在偏振吸收测量中观察到。
2012-07-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Auger recombination in Dirac materials: A tangle of many-body effects
狄拉克材料中特殊的电子色散使得最低阶俄歇过程被能量守恒定律和动量守恒定律禁止或勉强禁止。因此，这些材料中的俄歇复合（AR）对多体效应非常敏感。我们将他们在$GW$近似的非平衡格林函数的AR方法的水平和研究的动态屏蔽的作用，光谱展宽和重整化的情况下，弱泵浦未掺杂的石墨烯。我们发现，不正确的治疗多体效应可能会导致一个数量级的错误的重组率。我们发现，AR时间弱（次线性）依赖于背景介电常数，这限制了通过选择基板来控制复合的可能性。然而，AR时间可以通过将石墨烯放置在金属栅极下或通过引入带隙而显著延长。考虑到载流子冷却，我们的结果符合光激发石墨烯的实验。
2018-05-20 cond-mat.mes-hall
Optical conductivity study of screening of many-body effects in graphene interfaces
理论研究表明，电子-电子（e-e）和电子-空穴（e-h）相互作用在石墨烯的许多观察到的量子特性中起着重要作用，使其成为研究许多体效应的理想系统。在这份报告中，我们表明，椭圆偏振光谱可以使我们能够定量测量这种相互作用。我们目前的光谱数据在两个极端的系统中的石墨烯石英（GOQ），绝缘体，和石墨烯铜（GOC），一种金属，这表明，对于GOQ，e-e和e-h相互作用占主导地位，而GOC的e-h相互作用被屏蔽。该数据还使得能够通过有效精细结构常数$α_{g}^{*}$来估计多体相互作用的强度。GOQ的$α_{g}^{*}$表明与约1.37的几乎与能量无关的值的强相关性。相比之下，GOC的$α_{g}^{*}$值是光子能量相关的，在低能量下几乎低两个数量级，表明非常弱的相关性。
2012-06-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Seeing many-body effects in single- and few-layer graphene: Observation of two-dimensional saddle-point excitons
通过在宽光谱范围内测量石墨烯的光学电导率，包括电子结构中的二维π带鞍点奇异性，在石墨烯中观察到显著的激子效应。强的电子-空穴相互作用表现在非对称共振峰值为4.62 eV，这是红移了近600 meV的从头计算GW预测的值的带-带跃迁。所观察到的激子共振解释内的现象学模型作为一个强耦合的激子态和带连续的Fano干涉。我们的实验还表明，在几层石墨烯层厚度的激子共振弱依赖。这一结果反映了排斥电子-电子（e-e）和吸引电子-空穴（e-h）相互作用的有效抵消。
2011-09-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ab Initio Many-body Study of Cobalt Adatoms Adsorbed on Graphene
最近已经进行了许多计算来研究吸附在石墨烯上的Co原子，在成键的性质上具有显著不同的结果。我们使用非相干场量子Monte Carlo（AFQMC）和尺寸修正嵌入方案精确计算了Co在石墨烯上的结合能。我们发现，随着Co原子与六重空位之间的距离h的变化，存在三种不同的基态，对应于Co原子的三种电子构型.其中两种状态提供结合，并表现出双阱特征，在h = 1.51和h = 1.65埃时具有几乎相等的0.4 eV的结合能，分别对应于低自旋$^2$ Co（3d9 4s0）和高自旋$^4$ Co（3d8 4s1）。
2012-10-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Direct-exchange duality of the Coulomb interaction and collective excitations in graphene in a magnetic field
在磁场中，二维电子系统具有猝灭的动能，可以产生多种多体关联现象，如相互作用驱动的新态和伴随的集体激发。在磁场中，与二维库仑相互作用有关的两体算符服从交叉关系，由此库仑相互作用也被转换为显性交换相互作用的形式。它示出，积极使用这种直接/交换对偶的相互作用允许一个开发，在单模近似的框架内，一个新的有效的算法处理广泛的一类集体激发。我们的算法的实用性证明了通过研究间和内朗道级集体激发在石墨烯和传统的电子系统的一些例子。
2017-06-17 cond-mat.mes-hall
Electron-optical phonon coupling in suspended bilayer graphene
利用电输运实验和散粒噪声测温技术研究了悬浮双层石墨烯中的电子-声子传热速率。与通过三体超碰撞散射具有热流的单层石墨烯相反，我们发现双层石墨烯中的规则电子-光学声子散射在电子能量$ \gtrsim 0.15$ eV处提供主导散射过程。我们确定这些双层石墨烯的固有热流过程的强度，并找到良好的协议与理论估计时，考虑到区域边缘和区域中心的光学声子。
2014-09-22 cond-mat.mes-hall
Chiral condensate with topological degeneracy in graphene and its manifestation in edge states
采用蜂窝格子模型，研究了强磁场中石墨烯多体态的手征对称性作用。对于自旋分裂的Landau能级，在n = 0的Landau能级子空间内，当电子-电子相互作用为最近邻排斥时，手征凝聚体是一个带隙有限的多体基态，其基态是拓扑简并度为2的Hall绝缘体.基态的拓扑性质表现为沿扶手椅边缘的凯库勒键序，而由于量子涨落，该模式在体中熔化。整个过程可以看作是手征对称性特有的体-边对应的实现。
2012-05-29 cond-mat.mes-hall
Graphene-based three-body amplification of photon heat tunneling
本文提出在两层G/SiO2之间插入悬浮单层石墨烯构成三体结构，通过模式耦合在特定真空间隙和等离激元频率下显著放大光子热隧穿，且因中间层为单原子层而不依赖其厚度，为纳米热管理提供新途径。
2016-11-11 cond-mat.mes-hall physics.optics
Interaction phenomena in graphene seen through quantum capacitance
电容测量提供了探测态密度的有力手段。该技术在研究2D电子系统方面特别成功，揭示了许多有趣的多体效应。在这里，我们使用大面积高质量石墨烯电容器来研究这种材料在零和高磁场下的态密度行为。在零场条件下，由于电子-电子相互作用而引起的线性谱出现了明显的重整化。量子化场导致自旋和谷简并朗道能级分裂为相互作用增强的能隙所分开的四重态。这些多体状态表现出负的可压缩性，但可压缩性返回到积极的在CNOB。重入行为归因于场增强相互作用和新生分数态之间的竞争。
2013-02-16 cond-mat.mes-hall
Effective field theory, three-loop perturbative expansion, and their experimental implications in graphene many-body effects
从连续有效场论的角度，超越标准的首阶微扰重整化群（RG）分析，从理论上考虑了单层石墨烯中的多体电子-电子相互作用效应.考虑到石墨烯中的裸精细结构常数是有序单位的，既不小到足以证明微扰展开的合理性，也不大到足以使强耦合理论适用，这个问题是一个困难的问题，与2+1维强耦合量子电动力学（QED）有些相似。在这项工作中，我们采取了系统和全面的分析方法，主要工作在狄拉克点（内在的石墨烯），通过去三个循环的图形扩展，以确定微扰理论的有效性和定量估计高阶重整化效应。虽然在狄拉克点的非费米液体行为的直接签名尚未被实验观察到，有足够的证据表明，相互作用引起的石墨烯速度重整化的载流子密度接近零。我们提供了一个关键的理论和实验之间的比较，使用裸和屏蔽相互作用（RPA）的计算。我们发现，虽然单回路RG分析给出了合理的协议与实验数据，特别是当筛选和有限密度效应包括通过RPA，双环分析揭示了一个强耦合的临界点，在悬浮石墨烯，表示量子相变或故障的弱耦合RG方法。我们表明，后者是更有可能通过适应戴森的论点的微扰量子电动力学的情况下，石墨烯的故障。我们提出了未来的实验和理论方向，使这一重要和困难的问题上取得进一步的进展。
2014-06-30 cond-mat.mes-hall hep-th
Stacking boundaries and transport in bilayer graphene
原始的双层石墨烯在某些情况下表现为具有几meV的传输间隙的绝缘体。这种行为已被解释为多体关联引起的内在电子不稳定性的结果。然而，有趣的是，一些具有类似迁移率的样品表现出良好的金属性质，具有$2e^2/h$量级的最小电导率。在这里，我们提出了一个解释这种二分法，这是无关的电子相互作用，而不是基于可逆的形成堆叠域（“孤子”）之间的边界。我们认为，使用数值分析，以前推断的多体绝缘状态的标志性特征可以解释为散射域之间的边界具有不同的堆叠顺序（AB和BA）。此外，我们提出的实验证据，加强我们的解释，金属和绝缘制度之间的可逆切换悬浮双层时，受到热循环或高电流退火。
2014-03-13 cond-mat.mes-hall
Tunable single particle and many body physics in graphene
本论文主要研究如何利用静电势直接操控石墨烯表面的载流子的基本属性及其局部磁矩。我们首先考虑双层石墨烯受到空间变化的静电势，形成两个相邻的区域与相反的层间偏置。沿着边界，一维手征“扭结”状态出现。我们发现，这些1D模式的行为作为一个强烈的相互作用的Luttinger液体，其属性可以通过外部门调谐。接下来，我们考虑双层石墨烯中的超晶格。超晶格被认为对双层石墨烯比单层石墨烯具有更显著的影响，因为准粒子以基本方式改变;分散从二次带接触点变为线性分散的狄拉克锥。我们说明，无论是化学势或层间偏压的一维超晶格产生多个各向异性狄拉克锥。一般的论点描述了某些对称性如何保护狄拉克点。然后，我们将层间偏置超晶格的哈密顿量映射到由“拓扑”模式组成的链模型上。接下来是另一项研究，考虑了磁场对石墨烯超晶格的影响。我们表明，磁输运测量在弱垂直磁场探测紧急狄拉克点的数量，并揭示有关色散的细节。在双层石墨烯的情况下，我们还讨论了在外加磁场中的扭结态的性质。最后，我们使用安德森杂质模型研究了双层石墨烯上吸附原子的局部磁矩形成。我们确定的区域，可以打开或关闭的局部时刻，通过施加外部电场。此外，我们计算的RKKY相互作用的本地时刻，并显示它也可以控制与电场。
2013-09-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Exact Many-Body Ground States from Decomposition of Ideal Higher Chern Bands: Applications to Chirally Twisted Graphene Multilayers
本研究针对扭曲多层石墨烯的高阶陈能带，提出将理想高阶陈能带分解为陈数1的子带的方法，解析构造了短程相互作用下的精确多体基态，经数值模拟验证并讨论了实验可及系统的相关效应。
2022-10-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Electron-Electron Interactions and Plasmon Dispersion in Graphene
具有非抛物能带的二维电子系统（如石墨烯）中的等离子体激元具有对电子-电子相互作用的强烈依赖性。我们使用多体的方法，在长波长的朗道费米液体相互作用和准粒子速度等离子体色散。一个相同的重整化所示，出现的磁等离子体共振。对于具有N>>1费米子物质的模型，该方法预测了等离子体频率与载流子浓度的幂律依赖性，在宽范围的掺杂密度（高和低）中有效。石墨烯中等离子体激元的栅极可调谐性可以被用来直接探测电子-电子相互作用的影响。
2013-12-18 cond-mat.mes-hall
Many-body effects in twisted bilayer graphene at low twist angles
我们研究了扭曲角等于所谓的“第一魔角”的扭曲双层石墨烯的零温多体性质。系统的低能单电子谱由四个（如果考虑自旋标记的话，则为八个）弱色散部分简并带组成，每个带在每个自旋投影的每个莫尔单元中容纳一个电子。这种弱色散使电子特别容易受到相互作用的影响。引入几个具有自旋密度波结构的激子序参量，我们证明了：（i）相互作用使能带简并度部分提高，（ii）低能谱的细节变得依赖于掺杂.例如，在未掺杂状态或接近未掺杂状态时，相互作用将八个能带分成两个四重态（一个四重态几乎被填满，另一个几乎是空的），而对于每个莫尔单元的两个电子，四重态被拉开，出现双重态。当掺杂等于每个电池一个或三个电子时，双峰分裂成单线态。空穴掺杂产生类似的效果。结果，电子特性（例如，费米能下的态密度）表现出对掺杂浓度的振荡依赖性。这使我们能够定性地再现最近在实验中观察到的电导行为[Cao等人，Nature { \bf 556}，80（2018）]。在接近半填充时，电子光谱失去了六方对称性，表明出现了多体双光子态。
2019-07-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Twisted Bilayer Graphene V: Exact Analytic Many-Body Excitations in Twisted Bilayer Graphene Coulomb Hamiltonians: Charge Gap, Goldstone Modes and Absence of Cooper Pairing
我们发现精确的解析表达式的能量和波函数的带电和中性激发以上的确切基态（在合理的填充每单位细胞）的投影库仑哈密顿在扭曲的双层石墨烯。我们的精确表达式适用于任何形式的库仑相互作用和任何形式的$AA$和$AB/BA$隧穿。单电荷激发能是库仑势与TBG带的量子几何张量的卷积。中性激发是（高对称群）磁振子，其色散是根据TBG中活动带的形状因子解析计算的。得到了两电荷激发能和波函数，并得到了由库仑相互作用得到库珀对的石墨烯本征态的一个充分条件.对于实际的TBG带在第一魔角，我们可以分析表明，库珀对结合能是零，在所有这样的投影库仑模型，这意味着声子和/或非零动能超导需要。[1]《物理学评论》（Phys. Rev. Lett. 122，246401]表明，超交换能上的动能边界小于库仑单位的$10^{-3}$，声子机制变得非常可能。然而，如果超导性是由于动力学项，使带不平坦，我们的理论的一个预测是，最高的$T_c$不会出现在最高的DOS。
2022-04-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Why does graphene behave as a weakly interacting system?
尽管有效精细结构常数很大，但我们通过计算库仑相互作用对准粒子性质的影响，在无规相近似（RPA）中达到下一个主导顺序，解决了实验所表现出的石墨烯相互作用效应的令人困惑的弱耦合微扰行为。我们工作的重点是悬浮在真空中的石墨烯，其中电子-电子相互作用很强，系统明显处于非微扰状态。我们报告的准粒子残留物和费米速度重整化在低载流子密度的结果。我们获得的次领先阶修正的小表明RPA理论收敛迅速，因此，与裸耦合常数中通常的微扰展开相反，构成了石墨烯多体物理学对于任何耦合强度的定量预测理论。
2014-09-09 cond-mat.mes-hall
Absence of a supercritical regime induced by short-range impurity scattering in gapped graphene
我们发现，在石墨烯中的电子态密度（DOS）的变化引起的杂质散射与短程电位是完全不同的，由长程库仑势所引起的。最终消失在价带中的状态的光谱权重（随着散射强度的增加）不会转变为共振态。因此，没有观察到与价带中态密度的重新分布有关的不寻常的屏蔽效应。因此，在石墨烯中由短程杂质诱导的状态与长程势的情况相比具有明显不同的性质。事实上，这些性质非常类似于其他二分晶格中的短程单一杂质的情况，例如正方形，体心立方和简单立方晶格。
2010-01-13 cond-mat.mes-hall
Higher-order renormalization of graphene many-body theory
以不同顶点函数的梯形近似为出发点，研究了石墨烯Dirac准粒子通过长程库仑势相互作用的多体理论。我们以这种方式测试的电子系统的低能量的行为超出了简单的对数依赖的高能量的截止，这是大N近似的特征的电子放大器。我们表明，石墨烯多体理论是完全重整化的梯形近似，所有较高的权力在截止依赖性可以被吸收到重新定义的有限数量的参数（即费米速度和领域的重量），保持免费的红外发散，即使在电荷中性点。我们说明了这一事实的情况下，顶点的电流密度，其中一个完全取消之间的截止依赖的顶点和电子自能校正的规范不变性的理论的保存变得至关重要。另一个潜在的发散顶点对应于交错（子晶格奇）电荷密度，这是由密度算子的尺度中的重新定义的截止独立。这允许计算一个定义良好的，规模不变的异常尺寸的所有订单的阶梯系列，成为奇异的相互作用强度的值，标志着发病的手征对称性打破（和间隙开放）在狄拉克场论。我们以这种方式获得的临界耦合与用完全不同的方法发现的值非常精确地匹配，基于间隙方程的分辨率，从而保证了我们的重整化方法的可预测性。
2012-06-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el hep-th
Two-Photon Absorption in Gapped Bilayer Graphene with a Tunable Chemical Potential
尽管现在有大量的二维材料正在研究中，双层石墨烯在两个方面仍然是独一无二的：它拥有可同时调节的带隙和电子密度;并且源于简单的制造方法。这两个优点强调了为什么双层石墨烯作为光电应用的材料至关重要。在接下来的工作中，我们计算了石墨烯双层中简并带间吸收的单光子和双光子吸收系数，该石墨烯双层具有不对称间隙和可调化学势-所有这些都在有限温度下。我们的分析是全面的，表征单光子和双光子吸收行为在宽范围的光子能量，间隙，化学势，和热加宽。双层石墨烯的双光子吸收系数显示出丰富的结构作为光子能量和带隙的函数，由于存在多个吸收路径和非平凡的分散的低能量带。这一系统的工作将证明不可或缺的双层石墨烯基非线性光学器件的设计。
2016-07-15 cond-mat.mes-hall
Generalized virial theorem for massless electrons in graphene and other Dirac materials
在紧束缚模型的框架下，导出了晶体中相互作用电子系统的维里定理。我们表明，在特定的情况下，相互作用的无质量的电子在石墨烯和其他狄拉克材料，传统的维里定理被违反。从紧束缚模型出发，导出了Dirac电子系统的广义维里定理，其中包含了一个附加项，该项与能带底部的动量截止有关.此外，我们推导出广义维里定理的狄拉克模型中使用的变分能量的最小化。所得到的定理说明了多体计算的基态能量的电子气在石墨烯进行Hartree-Fock和自洽随机相位近似。在石墨烯的情况下，该定理的实验验证进行了讨论。
2015-12-17 cond-mat.mes-hall
Electrodynamic properties of graphene and their technological applications
石墨烯是一种新型的二维材料，具有迷人的电动力学特性，如支持集体电子振荡（等离子体）伴随着电磁场的紧密限制的能力。我们的目标是在等离子体和其他技术应用的背景下探索石墨烯中的光-物质相互作用，同时也将石墨烯用作研究许多身体物理学的平台，如等离子体，声子和其他基本激发之间的相互作用。在自洽线性响应近似下分析了等离子体激元和等离子体激元-声子相互作用。我们表明，电子-声子相互作用导致大的等离子体激元阻尼时，等离子体激元的能量超过光学声子，但也是一个奇特的混合等离子体激元和光学声子的偏振。当这两种激发具有相似的能量和动量时，等离子体声子耦合最强。我们还分析了双层石墨烯中横向电等离子体激元的性质。最后，我们表明，热激发的等离子体激元强烈介导和增强近场辐射传输之间的两个紧密分离的石墨烯片。我们还表明，石墨烯可以用作热发射器在近场热光致发光导致大的效率和功率密度。在波动电动力学的框架下分析了近场传热。
2013-03-14 cond-mat.mes-hall
Spectroscopic signatures of many-body correlations in magic angle twisted bilayer graphene
魔角扭曲双层石墨烯（MATBG）中超导和绝缘态的发现引发了人们对理解这种化学原始材料系统中电子相互作用性质的极大兴趣。MATBG的输运性质作为掺杂的高Tc铜酸盐和其他非常规超导体的功能的现象学的相似性表明，MATBG可能是一个高度相互作用的系统的可能性。然而，还没有任何直接的实验证据，在MATBG强多体相关性。在这里，我们提供了这样的证据，从使用高分辨率光谱测量，作为载流子密度的函数，与扫描隧道显微镜（STM）。我们发现MATBG显示不寻常的光谱特性，可以归因于电子-电子相互作用在很宽的掺杂范围内，包括当超导性出现在这个系统中。我们表明，我们的测量不能解释与平均场的方法来模拟MATBG中的电子-电子相互作用。平均场方法在理解其他相关超导体（如铜氧化物）性质方面的失败，长期以来激发了高度相关哈伯德模型的研究。我们表明，一个现象学的扩展哈伯德模型集群计算，由近本地化的性质的相关电子态的MATBG产生的光谱特征，我们观察到的实验。我们的研究结果表明，在理解MATBG的属性的多体相关性的关键作用。
2019-06-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Massive Dirac fermions in single-layer graphene
受最近光电发射和隧穿研究结果的启发，我们讨论了石墨烯狄拉克费米子谱中有限能隙的潜在多体源。具体来说，我们专注于假定的Peierls和库珀样配对不稳定性，可以驱动足够强的库仑和电子-声子相互作用，分别。我们的结果与现有的实验和Monte Carlo数据相比，毫不逊色。
2008-12-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
The Many-Body Ground State Manifold of Flat Band Interacting Hamiltonian for Magic Angle Twisted Bilayer Graphene
University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）；University of Texas at Austin（德克萨斯大学奥斯汀分校）；Lawrence Berkeley National Laboratory（劳伦斯伯克利国家实验室）
本研究完整刻画了魔角扭曲双层石墨烯平带相互作用哈密顿量的基态流形，证明其恰为铁磁Slater行列式的线性张成。
2025-03-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el math-ph
Graphene-based photovoltaic cells for near-field thermal energy conversion
热光伏器件是利用热物体辐射的热光子产生电流的能量转换系统。在远场，这些系统的效率是有限的热力学Schockley-Queisser限制对应的情况下，源是一个黑体。另一方面，在近场中，由于倏逝光子的贡献，可以传递到光伏电池的热通量可以大几个数量级。当源支持表面极化激元时尤其如此。不幸的是，在这些系统工作的红外线中，表面模式频率和半导体间隙之间的不匹配大大降低了这项技术的潜力。在这里，我们表明，石墨烯基混合光伏电池可以显着提高发电量，为利用废热密集发电的有前途的技术铺平道路。
2012-07-05 cond-mat.mes-hall quant-ph
