Ballistic thermal rectification in nanoscale three-terminal junctions
利用非平衡格林函数方法研究了三端原子纳米结中的弹道热输运。我们发现在非对称三端结构中，由于来自控制端的非相干声子散射，存在着弹道热整流。在自旋-声子相互作用下，我们发现即使在对称的三端顺磁结构中也存在弹道热整流现象。
2010-03-26 cond-mat.mes-hall
Magnetization dependent current rectification in (Ga,Mn)As magnetic tunnel junctions
我们发现三层（双势垒）（Ga，Mn）As磁性隧道结的电流整流效应强烈地依赖于磁化取向。整流的方向以及幅度随着对准而改变，这可以通过具有非常小的阈值电流的双向自旋注入来切换。整流的一个可能的起源是费米能级周围的态密度的能量依赖性。（Ga，Mn）As的超导态密度在零偏压附近呈现出特征性的下降，表明存在关联能隙，这种关联能隙的不对称性可能是能量依赖态密度的潜在来源。
2011-04-19 cond-mat.mes-hall
Polar Rectification Effect in Electro-Fatigued SrTiO3 Based Junctions
整流半导体结对电子设备至关重要。它们通过允许单向电荷流动将交流电转换为直流电。在类比的电流整流行程电子，在这里，极性整流的基础上，在Ti/疲劳SrTiO 3（fSTO）肖特基结中的局部氧空位（OV）的第一次演示。具有OV的fSTO通过电降解过程产生。由于fSTO中的定域OV和行程电子的可动性不同，在外加和内建电场的共同作用下，在结的界面处产生单向电极化的强度。此外，fSTO显示位于顺电相和铁电相之间的前铁电态。预铁电态有三个子态，并且可以很容易地被外电场驱动到铁电态。这些观测结果为潜在的极性器件提供了机会，并可能支持许多有用的极性触发电子现象。
2020-01-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Selective Fermi-Level Pinning: A Design Strategy for Giant Rectification in Molecular Junctions
Key Laboratory for Liquid-Solid Structural Evolution and Processing of Materials, Ministry of Education, Shandong University（液体-固体结构演化与材料加工教育部重点实验室，山东大学）
提出基于选择性费米能级钉扎的整流器设计策略，通过分子前线轨道与电极的钉扎相互作用打破输运对称性，在环[n]碳分子结中实现超过10^3的巨大整流比，并保持结构鲁棒性。
2026-05-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Rectification in Y-junctions of Luttinger liquid wires
我们研究了具有排斥电子相互作用的单通道Luttinger液体导线Y结中低频交流偏压的整流。由于导线中的三个散射体，整流出现。我们发现，在相同的相互作用强度和偏压下，Y结中的整流电流比具有非对称散射体的单线中的整流电流高。在没有时间反演对称性的情况下，整流效应最强。在这种情况下，即使对于低电压、弱散射体和适度的相互作用强度，最大整流电流也可以与总电流$\sim e^2V/h$相当。在一定的低电压范围内，整流电流可以随着电压的降低而增长。这导致$I$ - $V$曲线出现凸起。
2011-01-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Current rectification in a single molecule diode: the role of electrode coupling
我们证明了大整流比（> 100）在单分子结的基础上的金属氧化物簇（聚氧乙烯酸盐），使用扫描隧道显微镜（STM）在环境条件下和低温。这些整流比是在单分子结中观察到的最大整流比，此外，这些结还能维持大于10^5 A/cm^2的电流密度。通过以下的I-V特性与尖端分子分离的变化，我们明确地表明，整流是由于不对称耦合到电极的分子具有不对称的水平结构。这种机制可以在使用有机和无机分子的其他类型的分子结中实现，并为分子二极管的合理设计提供了一个简单的策略。
2015-06-24 cond-mat.mes-hall
Plasmons in nanoscale metal junctions: optical rectification and thermometry
我们同时使用电子输运和光学特性的测量，揭示了新的信息，电子和光学过程中制造的电迁移纳米结。通过比较电子隧穿和光电流，我们可以推断出由结的等离子体激元响应产生的光频电势差。结合测量的隧穿电导，我们可以确定结内的局部增强电场。在含有分子的类似结构中，反斯托克斯和斯托克斯拉曼发射使我们能够推断出有效的局部振动和电子温度作为直流电流的函数，检查纳米尺度上的加热和耗散。
2011-07-06 cond-mat.mes-hall
Voltage-amplified heat rectification in SIS junctions
在中尺度和纳米尺度电子电路中，可以通过在两端系统中使用热二极管的热整流来实现对热通量的大小和方向的控制。整流系数$\mathcal{R}$由向前和向后的热通量的比率给出，随着二极管的设计和系统操作的工作条件而变化。$\mathcal{R}\ll 1$或$\mathcal{R}\gg 1$的值是高热整流性能的标志，但是允许这种范围的当前解决方案需要相当复杂的设计。在这里，我们提出了一个简单的解决方案：使用超导体-绝缘体-超导体（SIS）结下施加的快速振荡（太赫兹范围）的电压作为控制的热流方向和幅度可以通过调整超导相的初始值。我们的理论模型的基础上的格林函数形式主义和相干输运理论，显示了一个可能的急剧上升的热整流系数的值高达$\mathcal{R} \approx 500$超出绝热制度。量子相干效应的热整流SIS结的影响突出。
2022-12-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Resonant Electron Transport in Single-Molecule Junctions: Vibrational Excitation, Rectification, Negative Differential Resistance and Local Cooling
分析了单分子结共振电子输运中的振动子效应。这项研究是基于分子结的通用模型，其中包括振动耦合和库仑相互作用的分子桥上的电子状态。输运计算采用主方程法。结果，获得了一系列的模型与日益复杂的，显示了许多有趣的传输现象，包括振动激发，整流，负微分电阻（NDR）以及局部冷却。虽然其中一些现象已经观察到或提出之前，本分析扩展了以前的研究，并允许更详细地了解基本的传输机制。特别是，它表明，许多观察到的现象只能解释，如果考虑到在分子-铅界面的电子-空穴对创建过程。进一步分析了多电子态系统中的电子振动效应及其对分子结稳定性的影响。
2010-10-24 cond-mat.mes-hall
Role of optical rectification in photon-assisted tunneling current
研究了金属隧道结中的光整流效应。我们考虑一个平面结的Kretschmann配置和测量的光子辅助隧道红外照明下在$λ= 1.5\, μ\mathrm{m}$。为了解决光学整流起源的微观机制，我们比较了在远大于$V_0=\frac{hc}{eλ}=0.825 \, \mathrm{V}$的电压范围内测量的光子辅助电流和结的电流-电压特性。实验结果不同意Tucker理论的基础上的电子和光子之间的能量量子的交换和描述的直流电流由光子辅助的过程中引起的位移特性$I(V)$和$I(V\pm V_0)$的线性组合。相反，我们表明，照明功率主要进入加热和整流结果主要来自非线性的隧道结在光频。
2022-07-28 cond-mat.mes-hall
Thermoelectric and thermal rectification properties of quantum dot junctions
在库仑阻塞条件下，研究了半导体量子点（QDs）嵌入绝缘体基体中与金属电极连接时的电导、热导、热功率和品质因数（ZT）.采用多层Anderson模型模拟了多量子点结系统。用Keldysh格林函数方法计算了连续隧穿过程中的电荷流和热流。在线性响应区，尽管电子库仑相互作用对ZT的影响很大，但在小隧穿率的情况下，ZT值仍然很可观。在非线性响应机制中，我们证明了量子点与电极之间具有很强的非对称耦合、量子点之间具有很大的能级间隔以及很强的点间库仑相互作用的耦合量子点系统可以观察到热整流行为。
2010-02-21 cond-mat.mes-hall
Very large thermal rectification in ferromagnetic insulator-based superconducting tunnel junctions
我们研究了铁磁绝缘体超导隧道结中的电子热整流。已知耦合到超导体的铁磁绝缘体在超导态密度中引起相当大的自旋分裂，并且如果作为隧道势垒操作，则还导致有效的自旋过滤。自旋分裂和自旋过滤的组合示出产生大量的自放大的电子热二极管效应，由于在系统中的电子-空穴对称性的破坏，这是添加到结的热不对称性。大的自旋分裂和大的自旋极化可以潜在地导致在合适的温度范围内的实际参数下超过5.10^4的热整流效率，从而超过常规超导隧道结可实现的热二极管效应的250倍。这些结果可能是相关的改进掌握创新的相位相干的热电子纳米器件的热流，并在纳米尺度上的量子线路的增强热管理。
2020-04-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Interference induced thermoelectric switching and heat rectification in quantum Hall junctions
干涉是量子物理在低维系统中最引人注目的表现之一。尽管量子干涉在电荷传输中的证据已经知道了很长一段时间，但直到最近才报道了干涉引起的热性质的签名，为介观器件中的热的相位相干操纵铺平了道路。在这项工作中，我们表明，反常的热电性能和有效的热整流可以通过利用量子霍尔系统的相位相干边缘状态。通过考虑具有多个量子点接触的隧穿几何形状，我们证明了干涉路径有效地打破了电子-空穴对称性，允许热电电荷电流从热到冷或反之亦然，这取决于隧道结的细节。相应地，干扰引起的热流的预测，我们能够解释这些结果的一个直观的物理图像。此外，我们表明，热整流可以实现通过耦合两个量子霍尔系统具有不同的填充因子，这种效果可以通过利用隧道结的干涉特性来增强。
2015-07-24 cond-mat.mes-hall
A theoretical view on unimolecular rectification
Aviram和Ratner在1974年的理论工作中提出了单分子整流器的概念，这是现在充满活力的分子电子学领域的起点。与此同时，在实验水平上已经报道了分子结电导的内在不对称性。在这方面的贡献，我们提出了一个理论比较三种不同类型的单分子整流器：i）系统，其中的供体和受体的分子的一部分是从电荷转移盐组分; ii）两性离子系统;和iii）旅游线与硝基取代基。我们进行的整流机制在这三种不同类型的不对称分子的参数化量子化学模型的基础上，以及与一个完整的非平衡格林函数/密度泛函理论（NEGF-DFT）处理各自的金属/分子/金属结的电流/电压特性的分析。我们把一个特别强调的整流比（RR），这是至关重要的单分子结作为二极管的技术实用性的评估的预测。我们还比较了我们的结果与文献中报道的其他类型的分子整流，其中基本的不对称性不是由单独的分子的结构引起的，而是由分子的电子耦合到两个电极的差异或通过连接不同长度的烷基链到中心分子部分的值。
2008-03-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Chirality-induced intrinsic charge rectification in a tellurium-based field-effect transistor
我们报道了在磁场B作用下，手征半导体Te中无pn结的本征电荷整流的栅诱导增强。由于门控将化学势移动到Te的价带最大值，电荷整流效率提高了百倍。结合模型计算，我们将电荷整流归因于B诱导的手性能带结构的不对称性。我们还表明，这种不对称性的载流子密度增加的鞍点结构附近的价带的最大值，这进一步提高了栅极可调电荷整流连同其改进的可切换性和热鲁棒性。
2022-10-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Rectification by Doped Mott-Insulator Junctions
掺杂莫特绝缘体的结提供了一种在太赫兹范围之外的频率下进行整流的途径。莫特绝缘体具有强的电子相关性，因此电子-电子散射的时间尺度较短。正是这种短的时间尺度允许在高于受载流子的缓慢扩散限制的半导体器件的频率的频率下进行整流的可能性。我们模型的结由一个一维链的电子与p-和n-掺杂的两个半链。两种类型的系统进行了研究：自旋极化电子与最近邻相互作用，和自旋半电子，通过现场排斥（哈伯德模型）。对于短链的多体薛定谔方程可以积分数值精确，当驱动的振荡电磁场，这种理想化的结整流，显示出一个优选的方向电荷转移。较长的链的时间依赖的密度矩阵重整化群方法进行了研究，并纠正。
2012-08-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Thermal rectification of electrons in hybrid normal metal-superconductor nanojunctions
我们从理论上研究了混合正常金属-超导体（NS）纳米结中的热输运，重点研究了热整流效应。我们表明，在结中的热二极管效应强烈依赖于transmittance和NS接触的性质。热整流效率可以达到123%的全透射弹道结和高达84%的扩散NS接触。这两个值分别超过NIS隧道结（I代表绝缘体）的整流效率接近5倍和3倍。此外，我们还表明，对于低透射率的NS点接触，热二极管效应可以发生反转。我们的研究结果可能被证明是有用的定制热管理在纳米尺度上，并掌握在低温热电子纳米电路的热通量传播。
2013-10-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Phase-tunable thermal rectification in the topological SQUIPT
我们从理论上探讨了在拓扑SQUIPT的热输运的行为，在线性和非线性政权。该器件由基于与两个超导引线接触的二维拓扑绝缘体的拓扑约瑟夫森结和耦合到结的拓扑边缘状态的探针隧道组成。我们比较了正常金属和石墨烯探针的性能，表明拓扑SQUIPT表现为被动热整流器，并且它可以达到正常金属探针的整流系数高达$~ 145\%$。此外，超导引线和螺旋边缘状态之间的相互作用导致由于类似多普勒频移的效应而产生的独特行为，这允许人们经由穿透结的磁通量影响准粒子通过边缘通道的传输。利用这种效应，我们可以在有源整流方案中大大提高温度低于临界温度$T_\text{C}$时的整流系数。
2018-11-07 cond-mat.mes-hall
Electronic heat current rectification in hybrid superconducting devices
在这项工作中，我们回顾和扩展最近的理论建议，实现电子热二极管的基础上隧道结的正常金属和超导薄膜。从一个单一的混合隧道结的基本整流性能开始，我们将展示如何整流效率可以大大提高结合在一个不对称链的隧道耦合岛的多个结。我们提出了三种不同的设计，分析其性能和潜在的优势。除了从基础物理学的角度来看是相关的，这种设备可能会发现重要的技术应用，作为固态热纳米电路和需要能量管理的通用低温电子应用中的基本构件。
2015-03-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Current Rectification and Seebeck Coefficient of Serially Coupled Double Quantum Dots
在线性和非线性两种情况下，研究了镶嵌在金属电极上的串联耦合量子点的输运性质。在Pauli自旋阻塞条件下，SCQD的电流整流和负微分电导归因于偏置方向相关的概率权重和偏置产生的非共振能级.我们观察到自旋极化电流整流下的塞曼效应。最大自旋极化电流出现在正向偏压区。这种行为不同于充电电流整流。最后，计算和分析了无电子-声子相互作用和有电子-声子相互作用两种情况下SCQD的Seebeck系数（$S$）。基于$S$对结间温差的非线性行为，讨论了SCQD作为温度探测器的应用。
2012-12-08 cond-mat.mes-hall
Microwave Rectificatin of the Current at the Metal-Metal Junction for Dilute 2D Metals
在二维电子系统的准经典输运理论中，我们分析了最近观察到的在两个不同载流子密度的二维金属之间的边界处的微波整流效应。非线性响应被用来解释这种效应。结果表明，由于电子密度的不均匀性，打破了系统的空间对称性，整流效应的出现。结果与上述实验一致。
2003-11-28 cond-mat.mes-hall
Geometrical-induced rectification in two-dimensional ballistic nanodevices
该论文表明，一个二维弹道纳米器件，其中的电子气满足薛定谔方程（如在常见的半导体异质结构的量子阱）或狄拉克方程（如在石墨烯）是能够整流的电信号，如果该设备具有非均匀的截面，例如锥形配置。整流不需要pn结或不同的电极。
2012-08-18 cond-mat.mes-hall
Size-dependent enhancement of passive microwave rectification in magnetic tunnel junctions with perpendicular magnetic anisotropy
最近，自旋电子射频探测器被证明可以在低输入功率下进行能量收集和无线通信。在这里，我们报告的优化整流输出直流电压使用磁性隧道结（MTJ）与强垂直各向异性（PMA）的极化和自由层。偏振层的磁化在平面外固定，而自由层的厚度被调整，使得其磁化取向从平面内改变到平面外。对于中等射频功率，整流直流输出电压在mV范围内，对于Prf =-25 dBm，信噪比为10至100。它显示出对MTJ尺寸的强烈依赖性：当直径从150 nm减小到20 nm时，它增加了5到6倍。当FL厚度从1.8nm减小到1.6nm时，这种增强可以加倍。这种尺寸增强归因于受激自由层的有效各向异性和MTJ电阻的变化。研究结果对设计具有最佳灵敏度的自旋电子学射频探测器具有参考价值。
2021-10-27 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Quasiparticles-mediated thermal diode effect in Weyl Josephson junctions
Institute of Physics（物理研究所）；Homi Bhabha National Institute（霍米·巴巴国立研究所）；Physical Research Laboratory（物理研究实验室）
研究Weyl超导体-Weyl半金属-Weyl超导体Josephson结中准粒子驱动的热二极管效应，通过Zeeman场诱导热电流非对称性，实现热二极管效应的可调性。
2024-07-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Ratchet potential and rectification effect in Majorana fermion SQUID
受最近在自旋-轨道耦合纳米线和超导体的异质结构中实现马约拉纳费米子（MF）的实验进展的启发（V. Mourik等人，Science.1222360），我们研究了由包含MF的新型超导体-纳米线-超导体约瑟夫森结和常规超导体-绝缘体-超导体结形成的SQUID。结果表明，在两个电流方向上，SQUID的临界电流是不同的。由于非对称Josepshon电流形成了超导相动力学的棘轮势，所以当SQUID由交流电流驱动时，预期会有整流效应。这些新的属性，预计将是有用的探测难以捉摸的MF以及他们的动力学。
2012-04-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Anomalous Josephson effect and rectification in junctions between Floquet topological superconductors
周期性驱动的Kitaev链具有新颖的Floquet Majorana费米子和反常的Floquet端模。"Floquet系统中的准能是周期性的"这一事实给定义周期性驱动系统中的基态带来了困难。为了克服这个问题，我们从基态的非驱动Kitaev链，并逐步切换到周期性的驱动化学势超过一个时间尺度$τ$。非驱动系统的单粒子本征态在驱动时在Floquet态之间分布的程度可以用参与比的倒数来表征。在两个周期性驱动的Kitaev链之间的约瑟夫森结中，对势的相位不变，但驱动势的相位不同，净平均电流从一个超导体流向另一个超导体。我们称这种电流为反常电流.进一步，我们研究了两个周期性驱动超导体之间的结中电流的相位关系，发现该系统具有非平衡约瑟夫森二极管效应。Floquet Majorana端模和反常Floquet端模对反常电流和二极管效应有重要贡献。此外，异常电流和非平衡约瑟夫森二极管效应生存时，周期性驱动被电磁接通。
2022-11-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Rectification effects in coherent transport through single molecules
本文提出了一个施主/受主分子结相干输运的极小模型。这两个施主和受主位点被描述为由分子内隧道势垒分离的单能级。在与电极的强耦合的极限中，发生针对不同偏置电压极性的电流整流。并与最近的分子精馏实验进行了联系。
2006-11-16 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall
Electroluminescence rectification and high harmonic generation in molecular junctions
该研究采用时间线性非平衡格林函数方法，在实验时间尺度上模拟与铜电极和腔光子耦合的苯二硫醇分子结，揭示其电致发光整流及高次谐波产生机制。
2024-06-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el physics.chem-ph
Resonant plasmonic terahertz detection in graphene split-gate field-effect transistors with lateral p-n junctions
我们评估了基于场效应晶体管（FET）的谐振太赫兹（THz）探测器，所述场效应晶体管（FET）具有分裂栅极、电诱导横向pn结、均匀石墨烯层（GL）或穿孔（在pn结耗尽区）石墨烯层（PGL）沟道。穿孔耗尽区形成纳米结构或纳米带的阵列，从而为空穴和电子创建势垒。GL-FET和PGL-FET检测器的操作与通过沟道的p和n部分中的束缚等离子体激元振荡的激发而增强的横向pn结两端的ac电流的整流相关联。使用开发的器件模型，我们发现GL-FET和PGL-FET探测器的特性。这些探测器可以在接近等离子体共振频率的THz辐射频率处表现出非常高的电压响应度。这些频率可以有效地进行电压调谐。我们表明，在PL-FET探测器的电流整流的主导机制是由于隧穿非线性，而在PGL-FET探测器的电流整流主要是与电子过程。由于PGL-FET检测器中的pn结电导低得多，它们的谐振响应可以比对应于相当高的检测器响应度的GL-FET检测器中显著得多。
2016-04-18 cond-mat.mes-hall
$Ab$ $Initio$ Study of Magnetic Tunnel Junctions Based on Half-Metallic and Spin-Gapless Semiconducting Heusler Compounds: Reconfigurable Diode and Inverse Tunnel-Magnetoresistance Effect
磁隧道结（MTJ）由于其作为诸如MRAM的非易失性存储器以及用于磁逻辑应用的潜在用途而在过去几十年中吸引了强烈的研究兴趣。半金属磁体（HALF）已被建议作为MTJ的理想电极材料，以实现极大的隧道磁阻（TMR）效应。尽管它们的高TMR比，基于HALTH的MTJ不表现出电流整流，即，二极管效应，这是在磁隧道结概念的基础上实现的受阻和II型自旋无隙半导体（SGS）。所提出的概念最近已被实验证明使用Heusler化合物。在目前的工作中，我们调查从第一性原理MTJ的基础上II型SGS和HMM四元Heusler化合物FeVTaAl，FeVTiSi，MnVTiAl，和CoVTiSb。我们的$ab$ $initio$量子输运计算的基础上的非平衡格林函数方法表明，所考虑的MTJ表现出电流整流与相对较高的开：关比。我们表明，在传统的半导体二极管相比，MTJ的整流偏置电压窗口（或击穿电压）是有限的HMM和SGS Heusler化合物的自旋间隙。本发明MTJ的独特特征在于二极管效应可以动态配置，即，取决于电极磁化的相对取向，MTJ允许电流在一个或另一个方向上通过，这导致反向TMR效应。非易失性、可重构二极管功能、可调整流电压窗口和电极材料的高居里温度的组合使得所提出的MTJ对于室温自旋电子学应用非常有前途，并且为磁存储器和逻辑概念以及逻辑存储器计算开辟了道路。
2022-09-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
High-frequency rectification via chiral Bloch electrons
整流是将电磁场转换成直流电的过程。这样的过程是无线通信、无线充电、能量收集和红外检测等广泛技术的基础。现有的整流器大多基于半导体二极管，对小电压或高频输入的适用性有限。在这里，我们提出了一种替代方法，电流整流，使用量子晶体的固有电子特性，而不使用半导体结。我们确定了一个以前未知的机制整流斜散射由于固有的手性的巡回电子在时间反演不变，但反转打破材料。我们的计算揭示了石墨烯多层膜和过渡金属二硫属化物的大的，可调整流效应。我们的工作证明了通过合理的材料设计和量子波函数工程实现高频整流器的可能性。
2020-03-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Rectification effect in organic junctions based on aryl thin films covalently attached to a multilayer graphene electrode
在分子-电极界面处，分子与电极材料之间的量子相互作用是影响有机结电子输运性质的主要因素。在两种物质之间耦合强度的驱动下，它主要导致相互作用分子轨道的加宽和能量移动。使用新的电极材料，如最近的半导体二维纳米材料，已成为分子有机电子学领域的一个新挑战，为控制界面电子特性和电荷注入特性开辟了新的可能性。在这篇文章中，我们报告了使用原子级薄的二维多层石墨烯薄膜作为垂直结构有机结的基极。利用紫外光电子能谱学研究了双噻吩基苯重氮分子与多层石墨烯电极之间的共价键结所主导的界面电子结构，并与标准金电极结上的结果进行了比较.这种接口的室温注入性能也已探讨了电子传输测量。我们发现，尽管态密度，费米能和注入势垒的强烈变化，与Au基电极和多层石墨烯基电极的有机结显示出类似的电子响应。我们解释了这一观察的底部电极双（噻吩基）苯分子界面处发生的强烈的轨道耦合和通过钉扎的杂化分子轨道。
2018-05-04 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Electron-Transfer-Induced Thermal and Thermoelectric Rectification
使用整流器控制热和电子电流的方向和大小对于分子电路设计的进步具有重要意义。为了促进在这样的分子结构中的新的传输现象的实施，我们检查热和热电整流效应，所引起的电子转移过程中发生的跨分子之间的温度梯度。历史上，唯一已知的能够在纯分子环境中产生热整流的热传导机制是声子热传输。在这里，我们表明，具有不同的局部温度的分子位点之间的电子转移也可以产生热整流效应，电子跳跃通过分子桥连接金属引线在不同的温度引起不对称塞贝克效应，即，热电整流，在分子结。
2019-08-01 cond-mat.mes-hall
Ultimate Thin Vertical p-n Junction Composed of 2D Layered Molybdenum Disulfide
半导体2D晶体由于其成为用于有效静电调制的超薄体的巨大潜力而目前受到极大关注，这使得能够克服硅技术的限制。在这里，我们报告，作为一个关键的构建块的二维半导体器件，垂直pn结的制造在掺杂二硫化钼通过引入AuCl 3和苄基紫精掺杂。与通常的单极MoS 2不同，MoS 2 pn结表现出（i）双极载流子输运，（ii）通过调制厚于8 nm的膜中的势垒的电流整流，和（iii）通过隧穿的反向电流整流，薄于8 nm的膜。实验测得MoS_2中垂直p-n均匀结的极限厚度为3 nm，化学掺杂深度为1.5nm。MoS_2 pn结在柔性、透明、高效率的电子和光电子应用中具有巨大的潜力。
2015-02-12 cond-mat.mes-hall
Heat rectification effect of serially coupled quantum dots
在库仑阻塞条件下，研究了镶嵌在金属电极上的纳米线中的串联耦合量子点（SCQD）的非线性热电特性。我们证明了SCQD的电子热流在电子库仑相互作用显著的非对称结构中表现出方向依赖性行为（热整流）。计算了纳米线的声子热导率，并利用声子热导率估算了纳米线的声子热流。最后，我们讨论了如何减少声子热流，以便在低温区（$\approx 3 K$）的SCQD结系统中观察到电子热整流行为。
2013-07-13 cond-mat.mes-hall
Topological Andreev Rectification
本文提出拓扑 Andreev 整流理论，证明在更宽、更现实的 Josephson π 结中整流电导仍可稳健量子化，并通过数值模拟表明其可在 InAs 量子阱和石墨烯等材料中实验观测。
2023-08-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Thermal rectification in a qubit-resonator system
本文系统研究了量子比特-振荡器系统电路QED模型中的热整流效应，发现耦合强度决定输运机制、电流随温度偏置的缩放及整流符号反转，且稳态相干性会抑制电流并增强整流。
2025-07-14 cond-mat.mes-hall quant-ph
Imaging the formation of a p-n junction in a suspended carbon nanotube with scanning photocurrent microscopy
我们使用扫描光电流显微镜（SPCM），调查个人悬浮半导体碳纳米管器件的电位分布是通过本地门工程。原位可调的pn结可以在沿纳米管轴的任何位置产生。结合SPCM与运输测量允许详细的微观研究的能带轮廓的演变作为栅极电压的函数。在这里，我们研究的出现，一个p-n和n-p结的n型晶体管沟道使用两个局部栅极。在这两种情况下的I-V曲线记录的栅极配置对应的形成的p-n或n-p结的SPCM测量揭示了一个明确的过渡电阻整流制度。整流曲线可以很好地拟合肖克利二极管模型与串联电阻，并揭示了一个明确的理想二极管的行为。
2011-09-02 cond-mat.mes-hall
A quantum optical valve in a nonlinear-linear resonator junction
在半导体pn结发明之后，能够对电能通量进行整流的电子二极管在当前微电子学的发展中发挥了至关重要的作用。类似地，在特定目标波长处的信号整流最近已成为光通信和信号处理中的关键目标。在这里，我们提出了一个真正的量子器件的基本整流功能被证明在耦合谐振器的非线性-线性结的一般模型。它示出，这样一个令人惊讶的简单的结构是一个多功能的阀，并可以选择性地调整行为：一个光子二极管，一个单光子或双光子整流源把一个经典的输入到量子输出取决于输入频率，或量子光子分裂器。考虑到集成电路中非互易操作的相关性，非线性-线性结在未来的量子光子应用中实现了关键的构建组件。
2014-05-23 cond-mat.mes-hall quant-ph
Rate-equation calculations of the current flow through two-site molecular device and DNA-based junction
在这里，我们提出的非相干电流流经两个网站的分子器件以及基于DNA的结内的速率方程方法的计算。一些有趣的现象进行了详细讨论。双中心分子的结构不对称性导致整流效应，这种整流效应可以被由于耦合不对称性引起的分子-金属接触处的不对称电压降所抵消。收到的聚（dG）-聚（dC）DNA分子的结果揭示了耦合和温度无关的饱和效应的电流在高电压下，在短链，我们建立了平方距离的反比依赖。此外，我们还记录了由于温度降低而导致的电导峰向更高电压方向的位移。
2006-03-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Efficient phase-tunable Josephson thermal rectifier
约瑟夫森隧道结被提出作为有效的相位可调热整流器。后者利用超导态密度的强温度依赖性和流过约瑟夫森结的热流的相位依赖性来操作。值得注意的是，使用传统材料和标准制造方法可以潜在地实现高达800%的大的热整流系数。此外，这些装置允许热整流幅度和方向的原位微调。
2013-05-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Modeling transport through single-molecule junctions
采用非平衡格林函数（NEGF）方法，结合扩展休克尔（EHT）模型和电荷模型，研究了单分子结的导电行为。分析的分子复合物由对称偶联到两个金电极的不对称1，4-双（（2 '-对巯基苯基）-乙炔基）-2-乙酰基-氨基-5-硝基-苯分子组成[Reichert等人，物理修订版信函Vol.88（2002），pp. 176804]。由于该模型，通过利用基本原理和相干地导出模型参数，可以获得流过这种结的电流的准确值。此外，充电效应对输运特性的影响被强调。特别是，充电诱导的电导间隙，充电诱导整流效应和充电产生的电流相对于电压的二阶导数的负值的减少观察和检查的分子复合物。
2005-07-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
A normal metal tunnel-junction heat diode
我们提出了一种低温热整流器由三个隧道耦合正常金属电极链。我们表明，一个大的热整流是可以实现的，如果结构的热对称性被打破，中心岛可以释放能量的声子浴。该设备的性能进行了理论分析，并在适当的条件下，温度差异高达$\sim$ 200 mK之间的正向和反向热偏置配置得到低于1 K，对应于整流比$\mathcal{R} \sim$ 2000。其设计的简单性加上对磁场的不敏感性，使我们的器件作为固态热纳米电路和需要能量管理的通用低温电子应用的基本构建块具有潜在的吸引力。
2014-04-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Kinetic equation approach to the problem of rectification in asymmetric molecular structures
考虑电子相互作用的自洽方法（SCF），在动力学方程方法中研究了非对称分子结构的输运性质。该器件由分子（建模为具有离散能级的量子点）制成，该分子通过隧道结不对称地耦合到两个金属电极。电整流遵循的分子结构中的几何不对称性，同时在静电势空间分布的组合效果。首先研究了展宽效应和充电效应对电荷和输运特性的影响。展宽的结果是平滑了电荷-电压（N-V）和电流-电压（I-V）函数，而充电效应则是导致N-V和I-V曲线斜率变化的主要原因。电子-电子排斥力的引入使整流比显著增大。
2004-03-08 cond-mat.mes-hall
Observation of Tunneling Current in Semiconducting Graphene p-n Junctions
我们证明了双层石墨烯的隧穿和整流行为。阶梯式电介质顶栅产生空间调制的电场，其打开石墨烯中的带隙并在p-n界面处产生绝缘区域。在正向偏压下表现出微分电阻峰值的电流-电压关系源于穿过p-n界面处绝缘区域的隧道电流。隧穿电流反映了由电场改变的态密度的奇异性。这项工作表明，在二维半导体中的载流子电荷调谐由外部电场的效果类似于在三维半导体中的杂质掺杂。
2011-11-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Dithiocarbamate Anchoring in Molecular Wire Junctions: A First Principles Study
最近的实验实现[J。美国化学学会，127（2005）7328]中描述的在金表面上的各种二硫代氨基甲酸酯自组装打开了使用二硫代氨基甲酸酯接头将分子线锚定到金电极的可能性。在本文中，我们探讨这个假设计算。基于密度泛函理论和非平衡格林函数，计算了4，4 '-联吡啶（BP）、4，4'-联吡啶-1，1 '-双硫代酸盐（BPBC）和4-（4'-吡啶基）-1-硫代酸包合物（BPC）分子结的电子输运性质.我们证明了与共轭二硫代氨基甲酸酯连接体相关的较强的分子-电极耦合加宽了费米能附近的透射共振。随着$π$共轭从分子延伸到金电极的加宽效应导致BPBC分子的电导增强。在外加偏压为1.0 V时，电导增强因子高达25。预测了具有不对称锚定基团的BPC分子线结的整流行为。
2007-02-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electron transport through dipyrimidinyl-diphenyl diblock molecular wire: protonation effect
最近，已经在二嘧啶基-二苯基（PMPH）二嵌段分子线中观察到整流方向反转[J. Am.（2005）127，10456]，并提出质子化机制来解释这种有趣的现象。本文采用第一性原理计算研究质子化对PMPH分子输运性质的影响。对于原始的二嵌段分子线没有发现显著的整流。质子化导致电导增强和整流。然而，对于所有考虑的具有整流效应的结，优先电流方向是相同的，从二嘧啶侧到二苯基侧。研究了分子-电极锚定几何形状的影响，认为它不是导致实验与理论不符的原因。
2006-11-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nonlinearity enhanced interfacial thermal conductance and rectification
本文采用基于非平衡格林函数方法的量子自洽平均场（QSCMF）理论研究了原子结间的非线性界面热输运，所提出的QSCMF理论非常精确，与量子主方程的精确结果吻合得很好.通过QSCMF理论计算的有效温度依赖界面耦合，研究了界面的非线性。我们发现，非线性可以提供一个额外的通道，声子输运除了声子散射，通常阻止热传递。对于弱线性耦合界面，非线性会增强界面热输运;随着非线性的增加或温度的升高，热导率呈现非单调行为。界面非线性也会引起热整流，这取决于两个引线的失配以及界面线性耦合。
2013-09-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Rectification of electronic heat current by a hybrid thermal diode
我们报告实现了一个超高效的低温混合热电流整流器，热对应的著名的电子二极管。我们的设计是基于两种不同元素之间的隧道结：正常金属和超导岛。结构中的电子热流不对称性是由于这两者的热性质之间的大失配引起的。我们证明实验温度差异超过$60$ mK之间的正向和反向热偏置配置。我们的设备提供了一个非常大的热整流比高达$\sim 140$，并允许其在真正的固态热纳米电路和通用电子应用需要在纳米级的能量收集或热管理和隔离迅速实施。
2015-01-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Thermal Transport Across Graphene Step Junctions
阶梯结通常存在于层状材料中，即单层区域与多层区域相遇的地方，但迄今为止还不了解它们对热传输的影响。在这里，我们测量了从单层到双层石墨烯，以及双层到四层石墨烯的石墨烯结（GJ）的热流，这是第一次，在两个热流方向上。在50 K至300 K之间，单层-双层GJ器件的热导率范围为约0.5至9.1 × 10^8 Wm-2K-1。对这种GJ器件的原子模拟表明，石墨烯层之间是相对解耦的，器件的低热导率取决于两个不同石墨烯层之间的电阻。在这些条件下，结的作用可以忽略不计。为了证明层之间的解耦控制结中的热传输，测量了两个方向上的热流，没有显示出热不对称或整流的证据（在实验误差条内）。对于大面积石墨烯应用，这意味着小的双层（或多层）岛对整体热传输的贡献很小或没有贡献。
2018-11-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Low frequency non-resonant rectification in spin-diodes
自旋二极管通常本质上是谐振的（GHz频率），并且可通过磁场和偏置电流进行调谐，其性能在灵敏度和最小可检测功率方面优于半导体对应物，即肖特基二极管。近来，已经提出了以低频检测（MHz频率）为特征的自旋二极管。在这里，我们展示了一种策略来设计低频检测器的基础上的磁性隧道结具有界面垂直各向异性的退磁场面外分量的相同顺序。微磁计算表明，要达到这种检测制度的阈值输入功率必须克服和振荡磁阻信号和输入射频电流之间的相移起着关键作用，在确定整流电压的值。
2020-04-04 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Electronic transport in BN-substituted bilayer graphene nano-junctions
采用密度泛函理论（DFT）计算方法研究了底（顶）层掺杂硼（氮）替代原子的悬浮双层石墨烯。我们发现，在高掺杂浓度（每32个C原子一个B-N对）的双层的电子结构不依赖于B-N距离，但在双层石墨烯子晶格的B和N的相对占用。我们发现，一个大的内置电场建立在层之间，引起一个能隙。我们进一步研究了输运性质，发现层内电子电流受到这些掺杂剂的存在的微弱影响，而层间电流显着增强的偏压允许N和B态的能量对准。这种效应会导致非对称结中的电流整流。
2014-01-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Electronic and optical properties of electromigrated molecular junctions
电迁移纳米结已被证明是非常有用的研究在单分子尺度上的电子输运。然而，确认传导精确地通过感兴趣的分子而不是一些污染物或金属纳米颗粒仍然是一个持续的挑战，通常需要对许多设备进行统计分析。我们回顾如何在纯粹的电子和光学测量的传输机制可以用来推断有关的纳米结配置的信息。电子对光激发的响应特别具有启发性。我们简要地讨论了表面增强拉曼光谱在这样的交界处，并提出了新的结果表明，由于光整流的电流可以提供一种手段，估计当地的电场在交界处，由于照明。
2008-02-26 cond-mat.mes-hall
Theory of diode effect in d-wave superconductor junctions on the surface of topological insulator
非中心对称量子材料的非互易响应引起了人们的广泛兴趣，这对于二极管的整流功能至关重要。最近的一个突破是超导二极管效应的发现。超导二极管的设计迫切需要一种放大整流效应的原理来指导。本文从理论上研究了拓扑绝缘体（TI）表面的约瑟夫森结S/FI/S（S：$d$波超导体，FI：铁磁绝缘体）。在约瑟夫森电流$I(φ)$中同时存在几乎同阶的$\sinφ$、$\cosφ$和$\sin 2φ$项，是获得由$Q=(I_{c}^{+} - \mid I_{c}^{-} \mid)/ (I_{c}^{+} + \mid I_{c}^{-} \mid)$和$I_{c}^{+}={\rm max}(I(φ))$及负的$I_{c}^{-}$给出的较大$Q$因子的必要条件.我们发现，通过调节$d$波超导体的晶轴和FI的磁化强度，可以产生很大的二极管效应。正方向和负方向之间的最大约瑟夫森电流$I_{c}$的差可以是大约2倍，其中电流-相位关系从常规的电流-相位关系被很大地修改。零能量马约拉纳束缚态在界面上的相关性也被揭示出来。这一结果为实现低能耗、高效率的超导二极管铺平了道路。
2022-12-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
