Berry phase mediated topological thermoelectric transport in gapped single and bilayer graphene
我们考虑带隙单层和双层石墨烯中的异常热电输运，其中间隙可能是由于反转对称性破缺。在间隙的存在下，非平凡的Berry相位效应可以被示出为即使在没有垂直磁场的情况下，响应于所施加的温度梯度来介导横向热电电压。这种自发的、反常的能斯特效应对于石墨烯能带结构中两个不相等的谷中的非均匀化学势是非零的。相反，能斯特响应可用于在两个横向样品边缘之间产生谷折射率偏振，如在类似的谷霍尔效应中。
2009-04-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spatial variation of energy gap and Landau levels around gapped bilayer graphene domain walls
与石墨烯单层相比，双层石墨烯包含额外的石墨烯片，因此具有额外的自由度，使其成为出现复杂电子状态的独特系统。在这里，我们表明，有两种类型的畴壁，即，在带隙的石墨烯双层膜中，畴壁和势畴壁的耦合，使得双层膜的微观电子性质在空间上发生变化。耦合畴壁分隔具有不同层间耦合强度的两个石墨烯双层区域，并且势畴壁是分隔两个层之间具有不同化学势的两个相邻区域的边界。我们提出了一个显微镜下的研究，使用扫描隧道显微镜和光谱学，在两种类型的畴壁。定义明确的畴壁使我们能够在空间上解决它们周围的能隙和朗道能级，这显示出超出当前理论模型预期的新颖行为。我们的研究结果表明，石墨烯双层可能表现出奇异的电子特性相关的微观对称性的两个层。
2015-09-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Transport in gapped bilayer graphene: the role of potential fluctuations
我们采用双栅结构来控制双层石墨烯的带隙Δ，并研究了电荷中性点RNP（T）在220至1.5 K范围内的电阻随温度的变化。在5 K以上，RNP（T）在不同的温度范围内由两个热激活过程控制，在5 K以下表现为exp（T3/T）^{1/3}。我们开发了一个简单的模型来解释实验观测，它突出了由势涨落产生的局域态的关键作用。高温导电归因于迁移率边缘的热激活。在大禁带宽度处，激活能接近Δ/2。在中低温下，主要的导电机制是通过局域态的最近邻跳跃和变程跳跃。我们的系统研究提供了一个连贯的理解在带隙双层石墨烯的运输。
2010-08-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Bound state energy of a Coulomb impurity in gapped bilayer graphene: "Hydrogen atom with a Mexican hat"
垂直电场的施加在双层石墨烯中诱导出带隙，并且它还在色散关系中产生“墨西哥帽”结构。这种结构对于电子与库仑杂质的类氢束缚态具有不同寻常的意义。我们计算了这种类氢态的基态能量作为施加的层间电压和有效精细结构常数的函数。与正常的氢原子不同，即使在基态，所产生的波函数也有许多节点。此外，电子态在小电压和大电压下都经历“原子坍缩”进入狄拉克连续谱。
2014-01-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Valley Chern Numbers and Boundary Modes in Gapped Bilayer Graphene
通过分析双层石墨烯中的四带和二带连续模型，通过对晶格进行数值计算，并通过使用量子几何参数，研究了双层石墨烯中畴壁的电子态。连续介质理论解释了由层间电场反转、层间堆叠反转和两个量同时反转所形成的畴壁附近的边界模的独特电子性质。边界模式特性与发生在体哈密顿参数空间中的拓扑跃迁和能隙闭合有关。谷间耦合效应没有直接捕获的连续模型所发挥的重要作用，解决使用晶格计算特定的畴壁结构。
2013-01-17 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Competing Ordered States in Bilayer Graphene
我们使用微扰重整化群方法与短程连续模型相互作用来分析在双层石墨烯中各向同性带隙有序态和各向异性无带隙有序态之间的竞争，特别评论交换的作用以及自旋和谷味简并的重要性。通过比较相应的亲合性的差异，我们得出结论，该方法预测的风味数N= 1，2，4的间隙状态。我们还简要地评论了相关的带隙状态预期在手性（ABC）三层石墨烯。
2012-05-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
All 3d electron-hole bilayers in CrN/MgO(111) multilayers
通过\textit{ab initio}计算模拟的CrN/MgO（111）多层膜产生了纳米级的、可缩放的、空间分离的二维电子和空穴气体（2DEG+2DHG），每个气体被限制在其自己的CrN界面。由于Cr $3d^3$配置，电子和空穴气体都基于涉及$3d$特征带的相关过渡金属层。运输计算预测每个子系统将有一个大的热功率，在250 $μ$ $V /K$在室温下的顺序。这些异质结构将大的热电效率与可缩放的纳米级导电片相结合;例如，在50 K的温差下操作，40个双层可以产生1V的电压，膜厚度为100 nm。
2017-05-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Insulators at Fractional Fillings in Twisted Bilayer Graphene Partially Aligned to Hexagonal Boron Nitride
本文利用扫描隧道显微镜与光谱学研究了部分对准六方氮化硼的魔角扭转双层石墨烯，在中间子晶格极化条件下发现了电荷中性点及分数填充±1/3和±1/6处新的单粒子起源有能隙相，展示了STS区分单粒子与多体有能隙相的能力。
2023-03-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
One-dimensional topological channels in heterostrained bilayer graphene
本研究理论证明均匀异质应变不足以在双层石墨烯中产生一维拓扑通道，需考虑原子重构形成扩展伯纳尔畴和尖锐界面，从而调控拓扑通道，与扭转电子学互补。
2023-09-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Commensuration and Interlayer Coherence in Twisted Bilayer Graphene
采用适用于一般公度错角的长波理论研究了旋转错层石墨烯的低能电子能谱。晶格双折射需要低能量的电子相干性，并在中性点附近抢占无质量的狄拉克行为。子格交换对称性区分两个家庭的相称故障，具有不同的低能量谱，可以解释为能量重整化形式的频谱限制Bernal和AA堆叠结构。亚晶格对称故障一般是完全gapped系统，由于赝自旋轨道耦合出现在其有效的低能哈密顿量。
2010-01-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Valley-Selective Topological Ordered States in Irradiated Bilayer Graphene
无间隙双层石墨烯易受各种自发带隙状态的影响。然而，正如理论预测和实验观察到的那样，基态在拓扑上是微不足道的，因为与谷无关的能隙在能量上是有利的。在这里，我们表明，在层间电场和圆偏振光的应用下，一个谷可以选择表现出原来的相互作用不稳定性，而另一个被冻结。调整这个Floquet系统稳定多个竞争的拓扑有序状态，区分边缘运输和圆二色性。值得注意的是，量子化的电荷，自旋和谷霍尔电导率共存于一个稳定的状态。
2017-11-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Compressibility Instability of Interacting Electrons in Bilayer Graphene
利用自洽Hartree-Fock近似，研究了双层石墨烯中相互作用电子的可压缩不稳定性。电子的化学势和可压缩性可以通过价带和导带之间的能隙（可由外部栅极电压调节）显著改变。对于零间隙情形，我们证明了齐次系统是稳定的。当带隙有限时，电子系统的可压缩性在低载流子掺杂浓度和低温下变为负值。还提出了区分典型带隙系统的稳定区和不稳定区的温度和掺杂的相图。
2011-01-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Electron-Phonon Coupling, Thermal Expansion Coefficient, Resonance Effect and Phonon Dynamics in High Quality CVD Grown Mono and Bilayer MoSe2
探测声子，准粒子激发及其耦合丰富了我们对这些二维材料的理解，并被证明是开发其潜在应用的关键。在这里，我们报告全面的温度，4-330 K，和偏振相关的拉曼测量单层和双层MoSe 2。声子的模式高达四阶，观察到包括禁止拉曼和红外模式，理解考虑Frohlich机制的激子-声子耦合。最值得注意的是，声子线宽随温度的异常变化，指出在这些系统中的电子-声子耦合的重要作用，特别是对于平面外（A1 g）和剪切模式（E22 g），这被发现是更突出的窄间隙双层比大间隙单层。通过偏振相关的测量，我们破译了对称性分配中的模糊性，特别是在~ 170 cm-1和~ 350 cm-1附近的峰。温度依赖的热膨胀系数，器件性能的一个重要参数，仔细提取的单，双层通过监测声子自能参数的实部的温度依赖性。我们的温度依赖性深入拉曼研究为从基础和应用的角度揭示声子在这些2D层状材料中的更深层次作用提供了铺垫。
2021-07-16 cond-mat.mtrl-sci
Klein Tunneling and Berry Phase $π$ in Bilayer Graphene with a Band Gap
无带隙双层石墨烯中的Klein隧穿，即垂直于PN结注入的电子的完美反射，预计在存在由外部栅极引起的能带隙的情况下消失。我们从理论上证明了在带隙的双层石墨烯中仍然存在Klein效应，条件是n和p区的带隙平衡，使得电子赝自旋的极化具有相同的垂直于双层平面的分量.我们将克莱因效应归因于Berry相$π$（而不是双层石墨烯的常规值$2 π$）以及电子-空穴和时间反转对称性。Klein效应和Berry相$π$可以在电子Veselago透镜中识别，电子Veselago透镜是基于石墨烯的电子光学的重要组件。
2011-08-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnetotransport Properties of Quasi-Free Standing Epitaxial Graphene Bilayer on SiC: Evidence for Bernal Stacking
我们研究了SiC上的准独立外延石墨烯双层的磁输运性质，该石墨烯双层是通过在Ar中的大气压石墨化，然后通过H $_2$插层而生长的。在电荷中性点的纵向电阻表现出绝缘行为，它遵循的温度依赖性与可变范围跳跃运输在带隙状态一致。在垂直磁场中，我们观察到了填充因子为4倍（$ν$）的量子霍尔态（QHS），以及在$ν=0$和$ν=6$的破谷对称性QHS.这些结果明确地表明，在SiC的Si面上生长的准自立式石墨烯双层表现出Bernal堆叠。
2011-08-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ultralow-temperature heat transport in the quantum spin liquid candidate Ca10Cr7O28 with bilayer kagome lattice
最近，一种新型的具有双层kagome晶格结构的材料Ca $_{10}$ Cr $_7$ O $_{28}$被认为是一种无带隙的量子自旋液体，这是由于它缺乏长程磁有序性和宽的漫激发。在这里，我们提出了超低温热导率测量的Ca $_{10}$ Cr $_7$ O $_{28}$单晶，以检测其低位磁激发。在有限的温度下，随着磁场的增加，热导率在6 T附近表现出明显的下降，这可能对应于磁基态中的交叉。在零温度极限下，没有剩余的线性项被发现在任何领域，表明没有带隙巡回费米激发。因此，如果自旋子确实存在，它们要么是定域的，要么是带隙的。在带隙的情况下，我们的数据拟合得到一个小的间隙$Δ\sim$ 0.27（2）K。这些结果对这种量子自旋液体候选物中基态的理论描述提出了很强的限制。
2018-03-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Distinct Competing Ordered ν=2 States in Bilayer Graphene
中性双层石墨烯（BLG）由于其大的态密度和低能带接触点附近的2π Berry相，在零磁场（B）下容易发生手征对称性破缺，导致各种带隙的自发量子霍尔态，其特征在于谷和自旋相关的量子霍尔电导率。其中，层反铁磁态，它具有量子谷霍尔（QVH）效应的相反的符号为相反的自旋，似乎是热力学基态。虽然在B=0时还没有实验观察到其他带隙态，但可以通过利用它们与具有相同总霍尔电导率σH的量子霍尔态的绝热联系来探索它们。利用磁场选择填充因子ν=2且σH=2e^2/h的态，证明了BLG中多数自旋存在量子反常Hall态，少数自旋存在具有自发谷相干的Kekulé态和量子谷Hall态.通过提供第一个自发霍尔态在ν=2的光谱映射，我们的结果揭示了BLG中丰富的竞争有序态。
2014-03-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Direct imaging of topological edge states at a bilayer graphene domain wall
带隙石墨烯双层中的AB-BA畴壁是一种罕见的具有拓扑电子态的裸露结构。在这里，我们显示，第一次，直接成像的拓扑边缘状态，使用扫描隧道显微镜。同时获得的畴壁原子分辨率图像为我们提供了前所未有的机会来测量畴壁内空间变化的边缘态，观察到一维导电沟道主要位于畴壁的两个边缘附近，理论计算很好地再现了这一点。我们的实验进一步表明，即使在高磁场的存在下，一维拓扑状态是相当强大的。
2015-11-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Giant Effective charges and Piezoelectricity in Gapped Graphene
自从通过场效应器件首次实现石墨烯中的可逆电荷掺杂以来，很明显，感应间隙可以进一步增强其技术应用的潜力。在这里，我们表明，由于亚晶格对称性破缺的间隙开放也有深刻的影响，对石墨烯的极性响应。通过结合从头计算和分析建模，我们表明，对于现实的带隙值（$Δ\lesssim 0.5$ eV）的压电系数和玻恩有效电荷的石墨烯达到一个巨大的值，独立的间隙。特别地，带间隙的单层和双层石墨烯的每层的压电系数比作为六方氮化硼（h-BN）单层的大间隙全极性绝缘体的压电系数大三倍，并且比作为MoS $_2$的极性半导体的压电系数大30%。该令人惊讶的结果表明，压电声学声子散射可以与门控双层石墨烯中的模型电荷传输和电荷载流子弛豫相关。的压电系数和玻恩有效电荷的间隙值的独立性如下从极性响应和谷陈数的有间隙的狄拉克电子之间的连接，使可能的有效规范场描述的电子晶格/应变耦合在这些系统中。在小的间隙限制，绝热从头算近似失败，我们实现了解析计算的动态有效电荷，我们建立了一个普遍的关系复杂的有效电荷和所谓的Fano轮廓的声子光学峰。我们的研究结果提供了一个一般的理论框架，以了解和计算的极性响应在窄隙半导体，但也可能是相关的贡献的压电散射的输运性质的Dirac类系统。
2019-03-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
A Movable Valley Switch Driven by Berry Phase in Bilayer Graphene Resonators
自从Berry相被发现以来，它在许多量子系统中起着重要的作用。在有间隙的Bernal双层石墨烯中，Berry相可以从0到2pi连续调谐，这为探索可调谐Berry相的物理现象提供了独特的机会。在这里，我们报告了在可移动双层石墨烯pn结谐振器中Berry相诱导的谷分裂和交叉的实验观察。在我们的实验中，双层石墨烯谐振器是通过结合扫描隧道显微镜针尖的电场和双层石墨烯的间隙产生的。垂直磁场使共振器中束缚态的Berry相位从0连续变化到2 π，并导致双层石墨烯中两个不等效谷的Berry相位差。因此，我们观察到巨大的谷分裂和不寻常的谷交叉的最低束缚态。我们的研究结果表明，双层石墨烯谐振器可以用来操纵谷电子学中的谷自由度。
2019-10-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Topological domain-wall states from Umklapp scattering in twisted bilayer graphene
University of Hong Kong（香港大学）；HK Institute of Quantum Science and Technology（香港量子科技研究所）；New Cornerstone Science Laboratory（新基石科学实验室）
研究揭示大角度扭折双层石墨烯中手性反转导致拓扑域壁态的形成机制，通过有效k·p模型和原子模拟验证其拓扑性质和鲁棒性。
2025-08-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Bulk and Edge Properties of Twisted Double-Bilayer Graphene
可控二维莫尔材料的出现为研究拓扑物理学提供了一个新的平台。扭曲双层石墨烯（TDBG）已被预测为主机的拓扑非平凡的间隙相与Chern数等于2的电荷中性，当一半的平带被填充。然而，使用单个测量来诊断拓扑状态可能是困难的，因为同时探测体积和边缘性质是理想的。在这里，我们报告了化学势测量，传输测量和理论计算的组合，表明扭曲的双层石墨烯可以托管金属边缘传输，同时在体中绝缘。对多终端样品的测量的Landauer-Buttiker分析使我们能够定量评估边缘状态散射。我们将这些结果解释为预测的拓扑相在电荷中性的签名。
2021-10-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Moiré Flat Bands in Twisted Double Bilayer Graphene
我们研究了扭曲双双层石墨烯（TDBG），一个四层系统组成的两个AB-堆叠的石墨烯双层相对于彼此旋转一个小角度。我们的从头计算能带结构计算揭示了一个相当大的能隙在电荷点的中性，我们分配给固有的对称极化（ISP）。然后，我们将ISP效应引入到紧束缚参数化中，并对TDBG模型进行计算，该模型包括晶格弛豫效应到非常小的扭转角。我们确定了一个狭窄的区域周围的魔角$θ^\circ = 1.3^{\circ}$的特点是一个非常平坦的带缺口从其他国家，即使没有外部电场的歧管。为了理解TDBG中魔角的根本起源，我们构建了一个连续介质模型，该模型指向扭曲双层石墨烯（TBG）模型的隐藏数学链接，从而表明能带平坦化是TDBG的基本特征，而不是外部场的结果。
2019-06-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Gate-Defined Topological Josephson Junctions in Bernal Bilayer Graphene
该研究提出以BLG/WSe₂异质结为平台构建栅极定义的平面拓扑约瑟夫森结，证明在特定超导态下施加弱面内磁场可在势垒区形成Majorana零模，为低无序的内部工程化拓扑超导提供新途径。
2023-12-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Tunable interband and intraband plasmons in twisted double bilayer graphene
扭曲莫尔超晶格中的平带支持各种拓扑和强关联现象以及容易调谐的电学和光学性质。在这里，我们证明了扭曲的双层石墨烯中存在可调谐的，长寿命的，平坦的带内和带间太赫兹等离子体。我们发现，带间等离子体激元起源于一个范霍夫奇点的存在下，在联合状态密度和一个有限的Berry连接对涉及的频带。我们发现带隙的带间等离子体激元模具有普遍的色散，等离子体激元带隙由范霍夫奇点在联合态密度中的位置决定。金属云纹系统支持一个额外的带内等离子体激元模式，由于带间相关性的影响，该模式在大动量极限下变得平坦。我们表明，无阻尼和平坦的等离子体模式在莫尔系统是高度可调的，可以通过改变垂直电场和电子掺杂控制，他们坚持在很宽的扭转角范围。
2022-05-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Charge density wave and finite-temperature transport in minimally twisted bilayer graphene
研究了垂直电场作用下最小扭曲双层石墨烯（mTBLG）中电子-电子相互作用驱动的现象。mTBLG中的低能自由度由一维畴壁态网络控制，该网络由两个一维线性色散自旋1/2费米子通道描述。结果表明，这种相互作用在低温下可以实现自旋能隙的沟道间电荷密度波（CDW）态，在沟道间形成“库仑阻力”，只留下一个电荷传导模式。对于足够高的温度，幂律的温度电阻率出现从域壁内的电荷umklapp散射。值得注意的是，CDW态的存在可以加强电荷umklapp散射，并诱导电阻率最小值对应的CDW相关能在中间温度。进一步讨论了畴壁控制网络电阻率的条件。特别是，幂律的温度电阻率的结果可以适用于其他系统，表现出拓扑畴壁结构。
2021-07-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
