Hot Carrier Nanowire Transistors at the Ballistic Limit
本文通过纳米线异质结构与能垒过滤实验，证明准一维热电子器件可达到弹道输运极限。
2024-03-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Bulk and surface states carried supercurrent in ballistic Nb-Dirac semimetal Cd3As2 nanowire-Nb junctions
三维狄拉克半金属在所有三个动量方向上都有体狄拉克锥和费米弧状表面态，并且可以通过打破时间反演对称性转换为外尔半金属。然而，在狄拉克半金属中，高导电的体态通常掩盖了电子输运。在这里，我们展示了超导体和表面状态进行Nb-Cd_3As_2超导-Nb短和长结，分别。对于1 μ m长的结，观察到了Fabry-Perot干涉引起的临界超导电流振荡，表明超导电流携带的表面态是弹道输运，其中体态是退相干的，而拓扑保护的表面态仍然保持相干.此外，在长结中观察到超导圆顶，这归因于表面态和体态之间的相互作用增强的退相作为调谐栅极电压以增加载流子密度。拓扑半金属纳米线的超导电性在将Majorana费米子编织到拓扑量子计算中具有重要的应用前景。
2018-03-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Diffusive and Ballistic Transport in Ultra-thin InSb Nanowire Devices Using a Few-layer-Graphene-AlOx Gate
本研究制备超薄InSb纳米线并提出少层石墨烯结合ALD生长AlOx的新型栅控方案，通过低温输运测量观测到电导平台与法布里-珀罗干涉，证实少量子模式下的相位相干输运，为减轻半导体量子器件的无序影响提供了新途径。
2023-05-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ballistic conductance of magnetic Co and Ni nanowires with ultrasoft pseudo-potentials
将基于散射的开放量子系统弹道电导计算方法推广到超软赝势描述的磁性过渡金属。作为一个应用，我们提出了量子力学电导计算单原子钴和镍纳米线的磁化反转。我们发现，在钴和镍纳米线，在费米能量，$d$电子的电导被阻止的磁化反转，而$s$状态（一个自旋）是完美的传输。$d$电子在费米能级以下的小能量窗口中具有非零透射。在这里，传输在Ni中比在Co中大。
2004-05-19 cond-mat.mtrl-sci
Ballistic superconductivity in semiconductor nanowires
半导体纳米线由于其受限的几何形状和静电可调性，为量子输运开辟了新的研究途径。它们为超导性提供了一个特殊的试验平台，从而实现了将超导体的宏观量子特性与控制电荷到单个电子的可能性相结合的混合系统。这些进展使半导体纳米线成为实现拓扑超导性和马约拉纳模式的最前沿。从Majoranas的拓扑性质中受益的主要挑战是减少混合纳米线器件中的无序。在这里，我们展示了InSb半导体纳米线的弹道超导性。我们的结构和化学分析表明，纳米线和NbTiN超导体之间的高质量的界面，使弹道输运。这表现为正常载流子的量子化电导，Andreev反射载流子的强烈增强的电导，以及具有显着降低的态密度的诱导硬间隙。这些结果为无无序的马约拉纳器件铺平了道路。
2017-07-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Ballistic Conductance and Magnetism in Short Tip-Suspended Ni Nanowires
在密度泛函理论的框架下，研究了悬浮在两个半无限长铁磁镍引线之间的短镍纳米线的电子和输运性质。使用基于散射的方法和Landauer-Buttiker公式计算纳米线的自旋相关弹道电导。以$G_0 = 2e^2/h$为单位计算的总电导约为1.6，与断裂结中最后一个电导阶跃在1.5左右观察到的宽峰相当一致。分离来自不同自旋的贡献，我们发现来自多数自旋$s$类通道的近0.5 $G_0$，而剩余的1.1 $G_0$的少数自旋电导包含来自几个$d$态的显著贡献，但远小于来自$s$态的0.5 $G_0$.研究了结构弛豫对纳米线磁性能和弹道电导的影响。
2006-01-26 cond-mat.mtrl-sci
Spin polarised quantised transport via one-dimensional nanowire-graphene contacts
University of Manchester（曼彻斯特大学）；Consejo Nacional de Ciencia y Tecnologı́a (CONACyT)（国家科学技术委员会）；The Open University（开放大学）
本文通过磁性纳米线与石墨烯的一维接触，首次实现自旋极化载流子的弹道注入，观察到无磁场下的量子化电导及量子霍尔转变，为弹道自旋电子学奠定基础。
2025-01-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ballistic conductance of Ni nanowire with a magnetization reversal
将Choi和Ihm提出的计算开放量子系统弹道电导的方法推广到磁性过渡金属。该方法已实现与超软赝势和平面波基组中的DFT-LSDA从头算方案。本文采用量子力学方法计算了单自旋反转的单原子镍纳米线的电导。我们发现，自旋反转块的导电$d$电子在费米能量的镍纳米线。另一方面，两个$s$电子（每个自旋一个）在整个能量窗口中完全传输，总电导为$2G_0$。这些结果与最近的实验数据的相关性进行了讨论。
2003-10-15 cond-mat.mtrl-sci
Tungsten oxide nanowire growth by chemically-induced strain
我们研究了在不同的CVD条件下氧化钨纳米线的形成。我们发现，暴露的氧化钨薄膜在900 ℃的氢气和甲烷导致形成一个典型的10 nm直径的纳米线的密集阵列。结构和化学分析表明，该线是结晶WO3。我们提出了一种化学驱动的晶须生长机制，其中与碳化钨的形成相关的界面应变刺激纳米线生长。这可能是一个通用概念，也适用于其他纳米线系统。
2006-03-28 cond-mat.mtrl-sci
Simulations of Nanowire Transistors: Atomistic vs. Effective Mass Models
采用10轨道sp 3d 5s * 原子紧束缚模型描述纳米线晶体管的电子结构，采用势垒顶半经典弹道模型计算纳米线晶体管的输运性质，研究了纳米线晶体管中电子输运的弹道性能.色散是自洽计算的二维泊松解的静电势的截面的导线。在强量子化下，纳米线的有效质量从体值显著变化，并且谷分裂等效应强烈地提升了谷的简并性。这些效应在用电荷填充晶格的情况下甚至更明显。有效质量近似仅在某些情况下与紧束缚模型在电流-电压特性方面吻合得很好。一般来说，对于小直径导线，有效质量近似失效。
2008-09-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
On the Bandstructure Velocity and Ballistic Current of Ultra Narrow Silicon Nanowire Transistors as a Function of Cross Section Size, Orientation and Bias
采用20能带sp3d5s * 自旋轨道耦合的半经验原子紧束缚（TB）模型和半经典弹道场效应晶体管（FET）模型，对硅纳米线（NW）晶体管的能带结构载流子速度和弹道电流进行了理论研究.考虑了横截面直径/边的范围从3nm到12nm的无限长的、均匀的、圆柱形和矩形的纳米线。为了进行全面的分析，在[100]，[110]和[111]输运取向的n型和p型金属氧化物半导体（NMOS和PMOS）纳米线进行了检查。一般来说，物理截面减小通过提升重质量谷或显著改变带的曲率来增加速度。PMOS [110]和[111]纳米线的载流子速度是直径的强函数，较窄的D = 3nm纳米线的速度是D = 12nm纳米线的两倍。在其余的NW类别的速度只显示出较小的直径依赖性。这种行为通过硅基质材料的电子结构中的特征来解释。另一方面，在速度变化较大的情况下，弹道流的截面灵敏度最低。由于载流子速度是有效质量的量度并且反映在沟道迁移率上，因此这些结果可以提供对具有增强的性能和对结构几何变化的性能容忍的NW器件的设计的深入了解。在高性能器件中的弹道输运的情况下，[110]纳米线是具有高NMOS和PMOS性能以及低导通电流变化和截面几何变化的纳米线。
2010-06-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Atomistic simulations of heat transport in real-scale silicon nanowire devices
利用原子晶格动力学和散射理论，我们研究了纳米器件的热输运的10 nm厚的硅纳米线，从10到100 nm长，夹在两个散装水库。我们发现，在设备中的热传输显着不同的悬浮延长纳米线，由于声子散射在接触界面。我们发现，热传导和声子输运制度可以调整从弹道扩散通过改变纳米线的表面粗糙度和它们的长度。在含有短晶体线的器件中，声子隧穿发生并增强了超过单个接触的电导。
2012-06-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
One-Dimensional Hole Gas in Germanium/Silicon Nanowire Heterostructures
二维电子和空穴气体系统，通过平面衬底上的能带结构设计和外延生长，已经成为基础凝聚态研究和高性能器件的关键平台。通过在一维（1D）纳米结构衬底上的受控生长来类似地开发一维（1D）电子或空穴气系统，这可以开辟超越现有碳纳米管和纳米线系统的机会，但尚未实现。在这里，我们报告的合成和传输研究的基础上的一个独立的锗/硅（Ge/Si）核/壳纳米线异质结构的一维空穴气体系统。室温下的电输运测量结果清楚地表明，在未掺杂的Ge/Si纳米线异质结构的空穴积累，在对照实验上的单组分纳米线。低温研究表明，当Si壳层作为Ge沟道中空穴气的隧道势垒时，可以很好地控制库仑阻塞振荡。通过热退火也可再现地实现与空穴气的透明接触。在这样的设备中，我们观察到电导量子化在低温下，对应于弹道输运通过1D子带，其中测得的子带能量间距与计算的圆柱形限制潜力。此外，我们观察到一个0.7的结构，这已被归因于自发自旋极化，这表明这种现象在相互作用的一维系统的普遍性。最后，电导表现出很小的温度依赖性，符合我们的计算减少背散射在这个一维系统，并表明，即使在室温下的运输是弹道。
2005-07-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quantized Ballistic Transport of Electrons and Electron Pairs in LaAlO$_3$/SrTiO$_3$ Nanowires
基于SrTiO $_3$的异质界面支持准二维（2D）电子系统，其类似于III-V族半导体异质结构，但也具有超导、磁性、自旋电子、铁电和铁弹自由度。尽管有这些丰富的属性，相对较低的迁移率的2D复合氧化物界面似乎排除在1D的弹道输运。在这里，我们表明，2D LaAlO $_3$ /SrTiO $_3$接口可以支持量子化弹道输运的电子和（非超导）电子对准1D结构，使用一个完善的导电原子力显微镜（c-AFM）光刻技术。传输的性质范围从真正的单模（1D）到三维（3D），这取决于所施加的磁场和栅极电压。最低$e^2/h$平台的量化表明弹道平均自由程$l_{MF}\sim$ 20 $μ$ m，比2D LaAlO $_3$ /SrTiO $_3$异质结构大两个数量级以上。非超导电子对被发现是稳定的磁场高达$B=11$ T，弹道传播的电导量子化在2 $e^2/h$。相互作用电子系统的一维输运理论主要依赖于电子-电子相互作用的符号，这可能有助于解释高度弹道输运行为。一维几何结构为LaAlO $_3$ /SrTiO $_3$体系的电子结构提供了新的视角，为研究强相互作用的一维电子体系提供了新的平台.
2018-06-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Facetted growth of Fe3Si shells around GaAs nanowires on Si(111)
采用分子束外延技术在氧化硅（111）衬底上生长了GaAs纳米线和GaAs/Fe 3Si核壳纳米线结构，并通过透射电子显微镜进行了表征。原始GaAs纳米线的表面完全被磁性Fe 3Si覆盖，表现出纳米晶面和增强的表面粗糙度相比，裸露的GaAs纳米线。在T{S} = 200 °C的衬底温度下的壳生长导致规则的纳米小面的Fe 3Si壳。这些导致壳层厚度不均匀性的小平面主要由非常明显的Fe 3Si（111）平面组成。核和壳的晶体学取向一致，即它们是假晶的。在本工作中发现的纳米晶Fe 3Si壳层可能是Fe 3Si在GaAs纳米线{110}侧面的Vollmer-Weber岛状生长模式的结果。
2015-06-30 cond-mat.mtrl-sci
Magnetic phenomena, spin-orbit effects, and Landauer conductance in Pt nanowire contacts
铂单原子纳米线被预测为自发地发展磁性，包括通过自旋轨道耦合的相当大的轨道矩和巨大的磁各向异性。我们在这里提出了一个完全相对论（包括自旋轨道耦合）赝势密度泛函计算的电子和磁性，和Landauer弹道电导的Pt模型纳米接触组成的短纳米线段之间的Pt引线或提示，由散装飞机。即使很短，并且尽管使用了Pt/Pt引线，纳米接触也被发现是局部磁性的，其磁化强度严格平行于其轴。特别是在应变下，翻转整体自旋方向的能垒预计为数十meV高，因此相应的阻塞温度大，建议使用静态Landauer弹道电导计算。我们进行了这样的计算，发现包含自旋轨道耦合和磁性降低了约$15\div20$ %的弹道电导，相对于双金属的情况下，产生$ G\sim 2 G_0$（$G_0=2e^2/h$），在良好的协议与断裂结的结果。这种极不寻常的自发磁性纳米接触的自旋过滤性能进行了分析。
2008-04-21 cond-mat.mtrl-sci
Magnetoconductance signatures of subband structure in semiconductor nanowires
半导体纳米线中的径向限制势在决定其量子输运性质方面发挥着关键作用。以前的研究表明，当电子态被限制在壳层中时，轴向磁场会引起磁通周期电导振荡。这种效应是由于轨道角动量与磁通量的耦合。在这里，我们进行计算的能级结构，因此电导，更一般的情况下，从一个平面电位强表面带弯曲。横向态并不局限于壳层，而是分布在整个纳米线上。研究发现，在一般情况下，子带能谱是非周期的门电压和磁场的函数。原则上，这允许从准弹道装置的磁导图案精确识别被占据的子带。随着电位的增加，非周期性变得更加明显。引入了一种定量的方法，用于匹配的电导数据的子带结构中的功能，从一个特定的径向电位，其中使用的潜在的功能形式，取决于两个自由参数。最后，在低温下测量了短沟道InAs纳米线FET器件，以寻找揭示子带结构的电导特征。特征被识别并显示为与三个特定子带一致。实验分析的背景下，弱本地化制度，但是，我们发现，预测的子带效应弹道输运时，应保持可见的背散射占主导地位的带间散射，预计该设备。
2014-11-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Transport in Silicon Nanowires: Role of Radial Dopant Profile
研究了磷掺杂硅纳米线的电子输运性质。通过结合从头算密度泛函理论（DFT）计算和递归格林函数方法，我们计算了不同P掺杂杂质分布的200 nm长硅纳米线的电导分布.我们发现，掺杂剂的径向分布影响的电导性能显着：表面掺杂的导线有较长的平均自由路径和较小的样品到样品的波动，从弹道到扩散运输的交叉。这些发现可以用单个掺杂原子的散射特性来定量预测，这意味着在实际的器件建模中，相对简单的计算就足够了
2008-01-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Real structure of lattice matched GaAs-Fe3Si core-shell nanowires
利用分子束外延技术在氧化硅（111）衬底上生长了GaAs纳米线和GaAs-Fe 3Si核壳纳米线结构，并利用透射电子显微镜（TEM）和X射线衍射（XRD）对其进行了表征。Ga液滴在氧化物表面上形成，并且半导体GaAs纳米线通过气-液-固机制从氧化物膜中的孔外延生长为单晶。我们观察到两个阶段的GaAs纳米线的生长，第一个正常的生长和第二个剩余的生长后，Ga供应完成。磁性Fe_3Si壳层是在无As的腔室中沉积的。它们完全覆盖GaAs芯，尽管它们由小颗粒组成。高分辨率TEM显微照片描绘了不同取向的晶粒在Fe 3Si壳。电子选区衍射和XRD进一步证明了壳层是有纹理的，而不是单晶。观察到了壳体的面化，这导致了壳体的厚度不均匀性。
2014-11-06 cond-mat.mtrl-sci
Structural and optical properties of self-catalytic GaAs:Mn nanowires grown by molecular beam epitaxy on silicon substrates
利用分子束外延技术在氧化的Si（100）表面自催化生长了Mn掺杂的GaAs纳米线，并通过扫描和透射电子显微镜、拉曼散射、光致发光、阴极发光和电子输运测量等方法对纳米线进行了表征。透射电子显微镜的研究证明了大量的积累内的催化Ga液滴在纳米线的顶部的Mn。光学和输运测量揭示了GaAs纳米线自催化生长的Mn含量的极限对应于掺杂水平，即，比MBE生长过程中使用的Mn/Ga流量比（约3%）低得多。个别纳米线的电阻率测量证实，它们是导电的，根据光致发光测量，其显示存在的Mn 2+受体位于Ga网站的GaAs主晶格的纳米线。Mn掺杂GaAs纳米线的激子相关的光致发光的异常温度依赖性被证明。
2013-12-19 cond-mat.mtrl-sci
Effect of a Domain Wall on the Conductance Quantization in a Ferromagnetic Nanowire
利用一个特定的微扰理论，这是有效的薄DW的畴壁（DW）的弹道铁磁纳米线（FMNW）上的电导的效果进行了重新审视;薄通常是在目前感兴趣的FMNW电导测量的情况下。包括载流子自旋和本地自旋之间的Hund耦合的DW，FMNW的电导在一个非常薄的DW的存在下计算内的Landauer-Büttiker形式主义。结果表明，电导平台的修改显着，和开关的量化单位从$e^2/h$“约$2e^2/h$”是产生在FMNW通过引入薄DW。这很好地解释了最近对FMNW的观察。
2000-02-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Field effect enhancement in buffered quantum nanowire networks
III-V族半导体纳米线在各种量子输运实验中显示出巨大的潜力。然而，实现一个可扩展的高质量的基于以太网的平台，可以导致量子信息应用一直具有挑战性。在这里，我们研究了选择性区域生长的GaAs基缓冲层上生长的InAs纳米线网络的分子束外延的潜力。缓冲的几何形状允许大量的弹性应变松弛和场效应迁移率的强烈增强。我们发现，网络具有较强的自旋轨道相互作用和长的相位相干长度与温度的依赖性，表明弹道输运。有了这些发现，以及生长方法与混合外延的兼容性，我们得出结论，材料平台满足广泛的量子实验和应用的要求。
2018-04-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
External control of GaN band bending using phosphonate self-assembled monolayers
我们报告的光电性能的GAN $(0001)$和$(1\bar{1}00)$表面后，其功能化与膦酸衍生物。为了分析酸的电负性与GAN表面能带弯曲之间的可能相关性，将两种类型的膦酸，正辛基膦酸（OPA）和1H，1H，2 H，2 H-全氟辛烷膦酸（PFOPA）接枝到氧化的GAN $(0001)$和GAN $(1\bar{1}00)$层以及GAN纳米线上。由此产生的混合无机/有机异质结的X射线光电子能谱和光致发光光谱进行了研究。GAN的功函数被改变显着的膦酸的接枝，证明形成致密的自组装单分子膜。无论GAN表面取向如何，两种类型的膦酸都显著影响GAN表面能带弯曲。然而，仅在氧化的GAN $(1\bar{1}00)$表面观察到对酸的电负性的依赖性，这表明表面态的密度相对较低，并且表面氧化物和酸的电子态之间具有有利的能带对准。关于光学性质，PFOPA和OPA在氧化GAN层和纳米线上的共价键合显著影响它们的外量子效率，特别是在纳米线的情况下，由于大的表面积与体积比。外量子效率的变化与内电场和表面态的调制有关。这些结果表明，潜在的膦酸酯化学的表面功能化的GAN，这可以被利用为选择性传感应用。
2020-09-25 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Quantum transport in SnTe nanowire devices
本文报道SnTe纳米线器件中的量子输运实验，观察高低电阻状态，低阻器件表现部分超导或法布里-珀罗振荡，归因于二维表面态，证明其作为拓扑超导和自旋电子学平台的潜力。
2025-03-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tuning lattice thermal conductance by porosity control in ultra-scaled Si and Ge nanowires
多孔纳米线（NW）具有可调的热导率被检查作为一个候选人的热电（TE）器件与高效率（ZT）。利用修正的价力场模型计算了多孔硅和锗纳米线的热导。线中孔的存在破坏了晶体对称性，这导致弹道热导率（$σ_{l}$）的降低。对于相同量的孔隙率，$[100]$ Si和Ge NW显示出相似的$σ_{l}$减少百分比。对于半径为0.8nm的孔，4nm $\times$ 4nm Si（Ge）NW显示出$σ_{l}$中的$\sim$减少30%（29%）。该模型预测SiNW中$σ_{l}$的各向异性减少，对于类似的孔半径，$[111]$显示最大减少，其次是$[100]$和$[110]$。$σ_{l}$的降低归因于声子局域化和各向异性模降低。
2010-12-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ballistic transport in nanodevices based on single-crystalline Cu thin film
Pohang University of Science and Technology（浦项科技大学）；Crystal Bank Research Institute, Pusan National University（釜山大学晶体银行研究所）；Sungkyunkwan University（成均馆大学）；Copper Innovative Technology (CIT) Co.（铜创新技术（CIT）有限公司）；Ulsan National Institute of Science and Technology（蔚山科学技术院）；Mississippi State University（密西西比州立大学）；Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST)（韩国科学技术院）；Massachusetts General Hospital and Harvard Medical School（麻省总医院和哈佛医学院）；Pusan National University（釜山大学）；Asia Pacific Center for Theoretical Physics（亚太理论物理中心）
本研究通过单晶铜薄膜实现了纳米器件中的弹道输运，为探索铜的量子特性及高可靠性互连提供了新途径。
2026-02-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Fabry-Perot Interference, g-factor Anisotropy, and Gate-Tunable Quantum dot in Chiral Tellurium Nanowires
University of Arkansas（阿肯色大学）；Agency for Science Technology and Research (A*STAR)（科学技术研究局）；University of Southampton（南安普顿大学）
通过水热生长碲纳米线实现准弹道输运、各向异性塞曼谱和栅极可调量子点，揭示自旋轨道能隙和巨g因子，为自旋量子比特和Majorana零模提供平台。
2026-06-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Phonon Transport in Amorphous-Coated Nanowires: an Atomistic Green Function Approach
提出了一种基于格林函数的声子输运的原子论研究方法。应用该方法研究了声子在非晶材料包覆的纳米线中的流动。一个简单的模型系统，并为真正的硅纳米线涂覆二氧化硅的例子。新的物理结果出现这些系统，关于从弹道到扩散运输，低温热导的过渡的字符，和线涂层界面上的热传输的影响。一个有效的治疗声子散射的非晶涂层也开发，代表一个有价值的工具，通过非晶涂层纳米线的热传导的调查。
2003-10-15 cond-mat.mtrl-sci
Anomalous diameter dependence of thermal transport in ultra-narrow Si nanowires
本文采用原子价力场方法计算了直径从12 nm到1 nm的硅纳米线的热输运。我们发现，随着直径的减小，声子态密度和传输函数在低频下获得一个有限的值，而在体材料中接近零。事实证明，这种效应导致了齐曼所描述的“长纵波问题“[1]，该问题指出，由于长波长声子的散射消失，材料的热导率随着其长度的增加而增加。我们发现，这种热传输的改善也出现在纳米线，因为它们的直径降低到D= 5 nm以下（不仅是长度增加），源于长波矢量模式的密度增加。观察是目前在弹道输运条件下，并进一步加强与声子-声子散射的引入。因此，在这种超窄纳米线中，随着直径的减小，声子输运越来越多地由具有较长平均自由程的较低能量声子主导。我们发现，~80%的热量是由能量小于5 meV的声子携带的，大多数具有数百纳米的平均自由路径。
2014-01-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
The theoretical DFT study of electronic structure of thin Si/SiO2 quantum nanodots and nanowires
采用B3 LYP/6- 31 G * 和PW PP LDA近似，用团簇和PBC方法研究了一组具有窄界面的薄（直径为1.6 nm）硅/二氧化硅量子纳米点和纳米线以及母体亚稳硅结构（直径为1.2 nm）的原子和电子结构.最小的准球形硅量子点（Si 85）的总态密度（TDOS）与体硅的TDOS有很好的对应。拉长的硅纳米点和1D纳米线证明了电子结构的金属性质。表面氧化层打开了Si/SiO2物种的TDOS中的带隙。粒子的价带顶和导带底由硅芯导出态构成。带隙的能量宽度由Si/SiO2团簇的长度决定，并表现出对纳米结构尺寸的反向依赖性。理论数据准确地描述了二氧化硅镶嵌纳米晶硅光致发光谱中的尺寸限制效应。
2007-09-15 cond-mat.mtrl-sci
Bandstructure Effects in Silicon Nanowire Hole Transport
研究了强量子化硅纳米线场效应晶体管（FET）在不同输运方向上PMOS输运的能带结构效应。一个20带sp 3d 5s * 自旋轨道耦合（SO）原子紧束缚模型耦合到一个自洽的泊松求解器用于价带色散计算。弹道FET模型被用来评估电容和电流-电压特性。色散形状和曲率是器件尺寸、晶格取向和偏置的强函数，并且不能在有效质量近似下描述。限制质量在不同量子化方向上的各向异性可以导致电荷优选地在（110）表面中积累，其次在（112）表面上积累，而不是在（100）表面上积累，从而导致针对不同线取向的显著电荷分布。然而，纳米线FET器件的总栅极电容对于所研究的所有输运取向中的所有线而言非常相似（[100]，[110]，[111]），并且从氧化物电容退化约30%。与[100]线相比，[111]和其次是[110]取向的纳米线显示出最高的载流子速度和更好的导通电流性能。的色散特性和量子化行为，虽然一个复杂的功能的物理和静电约束，可以解释在一阶通过看重空穴价带的各向异性形状。
2008-09-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Interaction of a CO molecule with a Pt monatomic wire: electronic structure and ballistic conductance
我们进行了第一性原理密度泛函研究的单原子Pt线和CO分子之间的相互作用，比较不同的吸附配置（桥，在顶部，取代，倾斜桥）的能量和讨论的影响自旋轨道（SO）耦合的电子结构和弹道电导的这些系统（桥和取代）。我们发现，当线是无应变的，桥配置是积极的青睐，而取代的几何形状成为可能，只有在旁边的CO的Pt-Pt键断裂后。的相互作用可以描述由捐赠/回捐赠过程类似的发生时，CO吸附在过渡金属表面，这仍然是有效的，也存在SO耦合的图片。分子在桥和顶部位置上的吸附并没有大大降低（无尖端）纳米线的弹道电导，但在替代情况下显示出显着下降。由于SO耦合导致的电子结构的差异只在远离费米能级的能量处影响传输，使得完全相对论电导和标量相对论电导没有显着差异。
2008-09-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Gold nanowires and their chemical modifications
平衡结构，局域态密度，和电子输运的金纳米线制成的四原子链由两个金电极，最近已被成像的高分辨率电子显微镜，和化学修饰的线通过吸附的甲硫醇分子，从头算局域密度泛函模拟研究。在裸电线在成像的几何形状的中间两个原子二聚化，和结构被强烈修改的分子的吸附伴随着增加的弹道电导通过电线。
1999-09-28 cond-mat.mtrl-sci
Emerging nanomagnetism in 4d transition metal nanowires
单原子纳米线的过渡金属钌，铑和钯的理论研究，使用第一性原理计算技术，以调查在这些纳米系统中可能发生的磁性。我们完全相对论自旋极化的全电子密度泛函计算揭示了在所有三种金属的纳米线的洪德规则磁性的发病，平均场矩分别为1.1，0.3和0.7玻尔磁子，在平衡键长。的能带结构的分析表明，我们的计算建议的纳米接触超顺磁状态应该会影响由Ru，Rh或Pd制成的尖端之间的弹道电导，导致可能的温度和磁场依赖的电导。
2004-12-02 cond-mat.mtrl-sci
Bandstructure Effects in Silicon Nanowire Electron Transport
研究了强量子化硅纳米线场效应晶体管（FET）在不同输运方向上电子输运的能带结构效应。一个10带sp 3d 5s * 半经验原子紧束缚模型耦合到一个自洽泊松求解器用于色散计算。一个半经典的，弹道FET模型被用来评估的电流-电压特性。发现对于所有考虑的传输方向中的导线，总栅极电容从氧化物电容值退化30%（[100]，[110]，[111]）。不同的导线方向主要影响载流子速度，这主要决定相对性能差异，而总电荷差异的影响很小。速度取决于有效质量和色散的简并度。[110]和其次是[100]取向的3 nm厚的纳米线检查，表明最好的导通电流性能相比，[111]线。色散特性是量子化的强函数。谷分裂等效应可以提高简并度，特别是对于截面边长小于3 nm的线。有效质量也随着量子化而显著变化，并且对于不同的输运方向变化不同。对于[100]和[111]线的情况，质量随着量子化而增加，然而，在[110]情况下，质量减小。质量的变化可以从硅的第一布里渊区中的非抛物性和各向异性来解释。
2008-04-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nanowire Gold Chains: Formation Mechanisms and Conductance
用从头算方法研究了拉伸金纳米线的结构转变、电子光谱和弹道输运，并与最近的测量结果进行了关联。初始双股线的应变诱导屈服首先导致形成双链，该双链在进一步伸长时转变为表现出二聚化原子构型的线性原子链。这些结构通过spd杂化的定向局部键合来稳定。初始双链接触的电导接近2g_0，并且在转变为单链期间急剧下降至1g_0，随后表现出1g_0平台，其延伸超过典型Au-Au距离。
2000-09-11 cond-mat.mtrl-sci
Highly transparent contacts to the 1D hole gas in ultra-scaled Ge/Si core/shell nanowires
半导体-超导体混合系统在新兴的高性能纳米电子学和量子器件方面具有突出的潜力。然而，其成功应用的关键是制造高质量和可再生的超导体-超导体界面。在这里，我们实现和测量轴向Al-Ge-Al纳米线异质结构与原子级精确的界面，包围的外延硅层进一步表示为Al-Ge/Si-Al纳米线异质结构。的异质结构合成的热诱导交换反应的单晶Ge/Si核/壳纳米线和光刻定义的Al接触垫。应用该异质结构形成方案使得自对准准一维晶体Al引线能够以大于96%的接触重复率接触超尺度Ge/Si段。集成到背栅场效应器件和连续缩放超出光刻限制，使我们能够充分利用的高度透明的接触，在锗硅界面的一维空穴气体的潜力。这导致观察到的弹道输运以及量子限制效应高达150 K的温度。低温测量揭示了Ge/Si核/壳纳米线中的邻近诱导超导电性。约瑟夫森场效应晶体管的实现使我们能够研究由多次Andreev反射引起的子带结构。最重要的是，量子点制度的情况下，表明一个硬超导能隙源于高度透明的接触到一维空穴气，这是潜在的兴趣的研究马约拉纳零模式。此外，强调了所提出的热诱导Al-Ge/Si-Al异质结构形成技术的重要性，我们的系统可以有助于量子计算的关键部件，如门控或transmon量子比特的发展
2020-08-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Temperature-Dependent Thermoelectric Properties of Individual Silver Nanowires
研究了单个高纯单晶银纳米线（Ag NW）的电导率$σ$、热导率$λ$和Seebeck系数$S$随温度$T$（$1.4\,\mathrm{K}$和室温（RT）之间）的变化。透射电子显微镜随后进行的银纳米线的热电特性，使其传输特性可以与结构数据。晶体结构，表面形貌和扭结和孪晶的罕见发生进行了鉴定。的银纳米线的热电性能进行了讨论，在比较的散装：$S_{\mathrm{Ag,Pt}}(T)$测量相对于铂，是在协议的散装，$σ(T)$和$λ(T)$显示相对于散装减少的值。后者都是显着占主导地位的表面散射所造成的增加的表面体积比。通过降低$T$，电子平均自由程强烈地超过NW的直径$150\,\mathrm{nm}$，从而观察到从扩散输运到准弹道一维输运的转变。这项工作的一个重要结果是，洛伦兹数$L(T)$原来是独立的表面散射。相反，$L(T)$的特性取决于材料的纯度。此外，$σ(T)$和$L(T)$可以用银的体德拜温度来描述。
2014-12-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Charge and spin transport over record distances in GaAs metallic n-type nanowires : II nonlinear charge transport
我们研究了在Si（111）衬底上通过氢化物气相外延（HVPE）生长的n型金属GaAs纳米线（掺杂水平约为10^17 cm ^-3）中的光生载流子电荷输运。光谱中选定能量的发光强度空间分布的分析使我们能够确定费米海的光电子、少数光空穴和电子的空间分布作为与光激发点的距离的函数。该分析表明，电荷可以在大于25（微）米的记录距离在6K下传输，尽管预期的本地化的少数空穴在由施主浓度的统计波动产生的电势波动。结果表明，运输是受波动的影响很小，因为建立了大的内部电场，强烈增加空穴和电子的迁移率，因此使运输。由于热电子和费米海的发射的空间分布的比较给出了至少三个空间区域的证据，包括在激发点附近的过量的本征电子的区域和这些电子的耗尽的区域在大于2 - 10（微）m的距离取决于激发功率。内部向外的电场增加了波动中光空穴的动能，使得在到激发点的给定距离之后，在波动上发生弹道输运。
2020-12-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
MBE growth of self-assisted InAs nanowires on graphene
报道了用分子束外延技术在石墨烯上自辅助生长砷化铟纳米线。纳米线的直径约为50 nm，纵横比高达100。通过改变基底，从双层石墨烯通过缓冲层，以准独立的单层石墨烯的纳米线的形态和结构特性进行了仔细的研究。确定了InAs纳米线与石墨烯衬底的位置关系。一些InAs纳米线的30°取向配置被示出与石墨烯衬底的表面粗糙度有关。制备了InAs NW基器件，电导测量结果显示出半弹道特性。在非线性区域的约瑟夫森结测量中，观察到多重Andreev反射，并导出约900 nm的非弹性散射长度。
2016-10-03 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Spin transport in nanocontacts and nanowires
在本论文中，我们利用量子输运理论研究了磁性纳米接触和纳米线中的电子输运。其目的是获得一个透彻的理解之间的相互作用的导电性和磁性在原子大小的导体和它是如何受到不同方面的影响，例如，原子结构和化学成分的导体。为此，我们的从头算量子输运程序ALACANT，结合非平衡格林函数形式主义（NEGF）与密度泛函理论（DFT）计算已被扩展到描述自旋极化系统。我们目前的计算镍作为一个原型的磁性材料的纳米接触。我们发现，在接触区域中的原子无序强烈地降低了先验的高自旋极化的电导导致相当温和的所谓的弹道磁阻（BMR）的值。另一方面，我们表明，在接触区中的氧的吸附可以强烈增强自旋极化的传导电子，从而BMR通过消除自旋非极化的s-通道。最后，我们表明，短的原子Pt链之间的纳米接触的尖端悬浮磁性体Pt。然而，这种新兴的纳米磁性几乎不影响纳米接触的整体电导，因此难以通过简单的电导测量来证明。总之，我们发现自旋输运通过原子尺度的导体是相当敏感的实际原子结构以及导体的化学成分。这为实现未来的纳米级自旋电子器件提供了机遇和挑战。
2007-12-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Thin amorphous molybdenum silicide superconducting shells around individual nanowires deposited via magnetron co-sputtering
Institute of Solid State Physics, University of Latvia（拉脱维亚大学固体物理研究所）；Institute of Chemical Physics, University of Latvia（拉脱维亚大学化学物理研究所）
本研究通过磁控共溅射在纳米线周围沉积非晶钼硅超导壳层，优化其临界温度至7.25 K，为量子器件应用提供新途径。
2026-03-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Multiterminal Quantized Conductance in InSb Nanocrosses
通过研究InSb纳米线的轴向和径向生长随时间的变化规律，确定了分子束外延生长单晶InSb纳米交叉的条件。低温电气测量的InSb nanocross器件与本地栅极控制的个别终端表现出量化的电导，并用于探测的空间分布的导电通道。调谐到的情况下，nanocross结连接在连接纳米线终端的几个通道的量子点接触，我们表明，通过该结的运输是弹道除了接近夹断。结合一个新的概念，阴影外延的图案化超导体的纳米交叉，这里报道的结构显示出实现非平凡的拓扑状态在多终端约瑟夫森结的承诺。
2021-01-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Bandstructure and mobility variations in p-type Silicon nanowires under electrostatic gate field
采用sp 3d 5s *-自旋轨道耦合原子紧束缚（TB）模型计算了Si纳米线的电子结构，自洽耦合到二维泊松方程，求解了纳米线的截面.收敛后，线性玻尔兹曼输运理论的迁移率计算，包括载流子散射的声子和表面粗糙度。当沟道被驱动到反转时，对于直径D> 10 nm的[111]和[110] NW器件，能带结构的曲率增加，空穴有效质量变得更轻，导致大约1000 μ m。移动性提高50%。这样的改进足够大以补偿表面粗糙度散射的有害影响。这种效应与几何约束下观察到的能带结构变化和迁移率提高非常相似，然而，在这种情况下，约束是由静电门控引起的。我们提供了这种行为的基础上的重空穴带的功能的解释。这种效应可以在p型NW器件的设计中加以利用。最后，我们注意到，由于所谓的“弹道”迁移率的不利影响，低维短沟道晶体管的“表观”迁移率总是低于本征沟道扩散迁移率。
2013-09-17 cond-mat.mtrl-sci
Numerical study of the thermoelectric power factor in ultra-thin Si nanowires
低维结构已经证明了改进的热电（TE）性能，因为它们的热导率κ 1急剧降低。这已经在各种材料中观察到，甚至对于传统上差的热电材料，例如硅。除了kl的减小之外，TE品质因数ZT的进一步改进可能源自热电功率因数。在这项工作中，我们耦合弹道（Landauer）和扩散线性玻尔兹曼电子输运理论的原子sp 3d 5s *-自旋轨道耦合紧束缚（TB）电子结构模型。我们计算了窄一维硅纳米线的室温电导率、Seebeck系数和功率因数。我们描述了耦合TB到这些传输形式主义的数值公式，所涉及的近似，并解释从每个模型中获得的结论的差异。我们研究了截面大小、输运方向和限制方向的影响，以及不同散射机制的影响。我们表明，这种方法可以提供强大的结果，包括成千上万的原子在模拟域的结构，并延伸到长度尺度超过10纳米，并指向有见地的设计方向使用的长度尺度和几何形状作为设计自由度。我们发现，在直径小于7 nm时，可以观察到低维对硅纳米线热电功率因数的影响，量子限制和不同的输运取向为功率因数优化提供了可能性。
2012-01-29 cond-mat.mtrl-sci
Interaction of a CO molecule with a Pt monoatomic chain: the top geometry
最近的实验表明，Pt纳米接触和纳米线的电导可测量地减少CO的吸附。我们提出的DFT计算的电子结构和弹道电导的Pt单原子链和CO分子吸附在顶部的位置。我们发现，主要的电子分子链相互作用发生通过$5σ$和$2π^{\star}$轨道的分子，参与捐赠/回捐赠过程类似的过渡金属表面上的CO。单原子链的理想弹道电导在吸附CO后适度降低约1.0 G_0（从4 G_0到3.1 G_0）。通过重复所有有和没有自旋轨道耦合的计算，无论是在链-分子相互作用机制还是在电导中，都没有出现实质性的自旋轨道诱导的变化。
2008-09-03 cond-mat.mtrl-sci
