Low temperature electron-phonon resonance in dc-current-biased two-dimensional electron systems
本文用电流直接控制的平衡方程磁输运方法研究了低温下二维电子系统中共振声声子散射对磁电阻率的影响。实验观察到的共振线性电阻率的结果从传统的体声子模式在GaAs基系统，而不调用泄漏界面声子。由于电子的快速加热，声子共振可以通过有限的偏置电流显著增强。当电子漂移速度增加到声速时，开始出现额外的和突出的声子共振峰。结果表明，在低温下，在中等迁移率的样品中，非线性输运中可以出现显著的电阻振荡和负微分电阻率，这与最近的实验结果一致。
2008-05-13 cond-mat.mes-hall
Hyperbolic phonon-polariton electroluminescence in graphene-hBN van der Waals heterostructures
本研究在hBN/石墨烯异质结中实现了双曲声子极化激元的全电激发，揭示其源于带间跃迁和带内切伦科夫辐射，为电泵浦可调谐中红外/太赫兹声子极化激元激光器及电子器件高效散热提供新途径。
2023-10-05 cond-mat.mes-hall
Current-induced forces and hot-spots in biased nano-junctions
我们从理论上研究了载流纳米导体内部的电流感应力（CIF）、焦耳热和热传输的相互作用。我们发现，由于电子-声子的相干性，CIF可以控制导体中的空间热耗散。即使对于对称导体，这也会产生显著的不对称集中的过热（热点）。当耦合到电极声子时，CIF驱动不同的声子热通量进入两个电极。第一性原理计算对现实的偏置纳米结说明了效果的重要性。
2015-02-10 cond-mat.mes-hall
Electrically Tunable Interband Collective Excitations in Biased Bilayer and Trilayer Graphene
研究预测偏置双层与三层石墨烯中存在源于带间激子响应、可电调控的石墨烯-激子-极化激元，其遵循普适色散且限制因子可超过石墨烯等离激元。
2025-02-27 cond-mat.mes-hall physics.optics
Electrically Tunable Collective Modes in a MEMS Resonator Array
利用光学衍射，我们研究了微机械谐振器阵列的机械振动。实施可调静电耦合之间的悬挂，双钳位金梁导致在这些设备内的集体振动模式的频带的形成。这些模式与耦合强度的演变清楚地表现在通过阵列传输的光的光学衍射图案中。实验结果进行了分析，使用一个简单的一维声子模型。这些结构为复杂机械刺激的光谱分析提供了独特的前景。
2000-08-15 cond-mat.mes-hall
Electrically-driven amplification of terahertz acoustic waves in graphene
本文发现石墨烯中电子漂移速度超过声速时可通过电驱动放大太赫兹声学声子，使电阻率沿载流子方向超线性增长，为片上高频声波产生与探测及范德瓦尔斯异质结太赫兹物理研究提供了新途径。
2023-10-18 cond-mat.mes-hall
Spatially-Resolved Temperature Measurements of Electrically-Heated Carbon Nanotubes
在电加热条件下，观察到单个原始悬浮碳纳米管的空间分辨拉曼光谱。拉曼G ~+和G ~-带的温度分布不均匀。在短纳米管（2 μ m）中的优先加热比在长纳米管（5 μ m）中更明显。这些结果被理解的非平衡声子的衰变和热化，揭示了在这些设备中的热输运机制。测量还能够直接估计接触热阻和热导率的空间变化。
2009-02-19 cond-mat.mes-hall
Electrically driven exciton-polariton optomechanics at super high frequencies
极化激元使得激子和光子能够共振耦合到应用相关的超高频（SHF，3-30 GHz）域中的振动。我们介绍了一种新的平台相干光力学的基础上的激子极化激元和电驱动的超高频纵向声学声子的耦合限制在一个平面布拉格微腔的间隔区。微腔平台的固有特性是声子通过在样品边界处的反射的反馈，这使得频率x品质因数乘积超过10^14 Hz以及光学跃迁能量的巨大调制幅度（高达8 meV）。我们表明，调制占主导地位的激子极化激元分量的声子诱导的能量位移，从而导致弱和强的光-物质耦合的制度之间的振荡过渡。这些结果为基于极化激元的相干光力学在非绝热、边带分辨的相干控制机制中的应用开辟了道路。
2020-06-20 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
Electrical Control of Strong Spin-Phonon Coupling in a Carbon Nanotube
我们描述了一种电控制单电子自旋和悬浮碳纳米管谐振器的振动运动之间的强相互作用的方法。偏转诱导的自旋-声子耦合的强度依赖于限制在横向碳纳米管量子点中的电子的波函数。沿着纳米管的电场移动量子点的有效中心，导致自旋-声子强度的相应修改。数值模拟结果表明，在电脉冲驱动下，在机械量子比特和自旋量子比特之间实现高保真度的量子态转移是可行的。我们的研究结果形成了光和自旋量子比特之间的相干相互转换的全电控制和制造电驱动的量子信息处理系统的基础。
2015-10-18 cond-mat.mes-hall quant-ph
Phonon-mediated vs. Coulombic Back-Action in Quantum Dot circuits
量子点接触（QPC）通常用于电容检测耦合量子点（QD）的电荷状态。在GaAs/AlGaAs异质结中，观察到了偏置QPC对横向限定的双量子点的间接反作用。能量由偏置QPC引线中的非平衡载流子发射。这种能量的一部分被双量子点吸收，在那里它引起电荷波动，可以在其稳定性图中的某些条件下观察到。通过研究吸收能量的光谱，我们确定了声学声子和库仑相互作用参与的反作用，这取决于几何形状和耦合常数。
2010-04-20 cond-mat.mes-hall
Role of substrate induced electron-phonon interactions in biased graphitic bilayers
石墨材料的双层在场效应晶体管（FET）中具有潜在的应用。在由绝缘石墨材料如BN、ZnO和AlN制成的某些离子双层之间施加电势差可以减小间隙尺寸，将它们变成有用的半导体。另一方面，在外加电场下，石墨烯双层中发生小的半导体间隙的打开。这里的目的是调查在何种程度上基板诱导的电子-声子相互作用（EPI）修改这种间隙的变化。我们研究在几个晶格配置的EPI，使用微扰的方法。EPI对离子双层的典型影响是不期望的间隙加宽。这种间隙变化的大小随着晶格结构和偏置的大小而显著变化。当偏置大于非相互作用间隙尺寸时，EPI对带隙的影响最小，尤其是在具有$AA^{\prime}$和$AB$结构的配置中。因此，仔细选择衬底、晶格配置和偏置强度以最小化EPI的影响对于优化电子器件的性能可能是重要的。在本文中，我们使用与BN相关的参数。在实践中，这里提出的结果是广泛适用于其他石墨双层，并可能是定性类似的金属二硫属化物双层，如MoS $_2$，这已经是高度感兴趣的FET中使用。
2016-06-30 cond-mat.mes-hall
Temperature and Gas-Environment Dependent Electron and Phonon Transport in Suspended Carbon Nanotubes Up to Electrical Breakdown
在250- 400 K温度范围内，研究了自由悬浮的金属单壁碳纳米管（SWNTs）在真空和不同气体中的高偏压下的电输运特性。利用自加热研究了单壁碳纳米管中声子输运和光学声子衰减的温度依赖性。在高温下，单壁碳纳米管的声学声子热导率遵循~1/T。悬浮纳米管中的非平衡光学声子效应随着环境温度的升高而减小。气体分子有助于热光学声子沿管长度的弛豫，并使增强的电流。在真空中，悬浮的单壁碳纳米管的高偏压击穿可以通过在低声学声子温度下由电发射的热光学声子引起的熔化而发生。
2005-07-20 cond-mat.mes-hall
Universal features of electron-phonon interactions in atomic wires
从理论上分析了电子-声子相互作用对金属原子线电导的影响。所提出的模型允许考虑一个原子大小的区域电气和机械耦合到散装电极。我们表明，在相当一般的条件下，由于电子-声子耦合的功能所描述的系统传输系数的通用函数。据预测，由于电子-声子耦合，这是观察到接近完美的传输电导的减少应演变成在低传输增强。这种交叉可以理解为一个透明的方式所产生的弹性和非弹性过程之间的竞争。
2005-11-11 cond-mat.mes-hall
Nonlinear magnetotransport in a dc-current-biased graphene
利用平衡方程方法研究了直流偏压下石墨烯的磁输运特性。我们研究了非零偏置电流下的Shubnikov-de Haas振荡。随着电流密度的增加，振荡微分电阻率表现出相位反转，与最近的实验观察。在表面光学声子的存在下，在较高的直流偏压下，由于电子加热的影响减小和电流对微分磁阻的直接影响增强，可能会发生第二次相位反转。我们还预测了在较低的磁场和较大的电流密度下，悬浮石墨烯中电流诱导的磁电阻振荡的出现。对于目前可用的石墨烯迁移率（$\approx 20\,{\rm m^2/Vs}$），在有限偏置电流条件下，振荡行为可以通过由固有声学声子产生的磁声子共振而稍微改变。
2013-05-22 cond-mat.mes-hall
Phonon-number resolution of voltage-biased mechanical oscillators with weakly-anharmonic superconducting circuits
观察宏观物体中的量子现象，以及潜在地发现量子力学应用的基本极限，一直是现代实验物理学的中心课题。由超导电路控制的高相干和重型微机械振荡器是一个很有前途的系统。在这里，我们特别关注运动到弱非谐电路的静电耦合，即transmon量子比特。在兆赫机械振荡器耦合到一个千兆赫transmon的情况下，我们解释了在桥接大机电频率差距的困难。为了解决这个问题，我们探讨的要求，以达到声子数分辨率的兆赫transmon和机械振荡器的谐振耦合。
2021-03-24 cond-mat.mes-hall quant-ph
Electrically tunable gauge fields in tiny-angle twisted bilayer graphene
扭曲双层石墨烯由于其丰富的电子性质和可调谐性，近年来引起了人们的广泛关注。在这里，我们表明，对于非常小的扭转角，$α\ll 1^\circ$，垂直电场的应用在数学上等价于一种新的人工规范场。这种识别为在稳健的设置中生成和检测石墨烯平台中的伪朗道能级打开了大门，这些设置不依赖于应变工程，因此可以实际地收获用于技术应用。此外，这种新的人工规范场导致高度本地化模式的发展与平带接近电荷中性，形成一个紧急的Kagome晶格在真实空间中。我们的研究结果表明，对于微小的角度，偏置扭曲双层石墨烯是一个很有前途的平台，可以实现高度局域态的阻挫晶格，开辟了一个新的方向，强关联相的物质的研究。
2018-09-13 cond-mat.mes-hall
Electron recoil effect in electrically tunable MoSe2 monolayers
通过与自由载流子的相互作用修饰的激子的辐射复合经常发生在电子或空穴同时激发到非束缚态的情况下。这种现象，被称为电子反冲效应，表现在明显的，不对称的光谱线形的结果发射。我们在实验上研究了电调谐单层半导体中的电子反冲效应，并利用三介子和费米极化子图像从理论上推导了电子反冲效应。时间分辨分析的反冲线的形状是访问瞬态，非平衡态的激子载流子复合物。我们展示了冷却的初始过热人口的皮秒时间尺度上，并揭示了晶格温度和自由载流子密度的影响。热激活声子和自由电荷的存在下，加速平衡。最后，我们发现从反冲分析和发光上升时间的弛豫时间之间的强相关性，提供了一个一致的解释trion/费米极化子状态的初始动力学。
2021-11-16 cond-mat.mes-hall
Spin accumulation in forward-biased MnAs/GaAs Schottky diodes
我们描述了一种在半导体中电产生自旋极化的新方法。相反，自旋注入的电子隧穿通过反向偏置的肖特基势垒，我们观察到自旋积累在金属/半导体界面的正偏置铁磁肖特基二极管，这是一致的自旋相关的反射关闭接口的理论。时空克尔显微镜被用来成像电子自旋和由此产生的动态核极化，所产生的非平衡载流子极化。
2004-01-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Optical phonon induced frictional drag in coupled two-dimensional electron gases
本文研究了光学声子在两个相邻但电隔离的二维电子气间摩擦阻力中的作用。由于III-V族材料中的光学声子与电子的耦合比声学声子大得多（声学声子是低T和大分离时的主要阻力机制），因此可以预期光学声子将在高温下产生很大的影响。光学声子和声学声子介导的阻力之间的两个关键区别是：（1）光学声子介导的层间相互作用是短程的，这是由于它们在布里渊区中心处的群速度可以忽略不计;以及（2）光学声子介导的散射的典型动量传递相对较大。这些考虑使得光学声子介导的拖曳在单子带GaAs系统中难以看到，但是可以在具有较低有效质量和较低光学声子能量的材料（例如InSb）中的双子带GaAs系统或单子带量子阱中看到效果。
1997-07-30 cond-mat.mes-hall
Strongly Coupled Exciton--Hyperbolic-phonon-polariton Hybridized States in hBN-encapsulated Biased Bilayer Graphene
本文证明hBN封装偏置双层石墨烯中激子可与双曲声子极化激元调谐共振，形成多个强耦合杂化态，并利用传输线模型揭示对称性决定杂化选择定则，为长波长光-物质相互作用调控提供了可调中红外平台。
2025-06-26 cond-mat.mes-hall physics.optics
Quantum Sensing of Single Phonons via Phonon Drag in Two-Dimensional Materials
最终在单声子极限下电检测声子的能力是用于基于声子的量子计算（所谓的量子声子学）的许多方案的关键要求。在这里，我们预测，通过利用它们的电子与表面极性声子的强耦合，范德华异质结构可以为声子传感提供一个合适的平台，能够在单声子水平上解决能量转移。我们考虑的几何形状是一个拖动动量施加在石墨烯层中的电子上，通过六方氮化硼介电层中的单个失衡声子，产生可测量的感应电压（$V_{\rm drag}$）。我们的玻尔兹曼输运方程的数值解表明，这种阻力电压可以达到几百微伏每声子的水平，远高于实验检测限。此外，我们预测，$V_{\rm drag}$应该是高度不敏感的石墨烯层中的载流子的迁移率，并增加温度至少300 K，提供了一个多功能的材料平台的潜力，单声子传感。
2022-09-18 cond-mat.mes-hall
Phonon-Mediated Decay of Singlet-Triplet Qubits in Double Quantum Dots
本文从理论上研究了横向GaAs双量子点中单重态-三重态量子比特的声子诱导弛豫（$T_1$）和退相干时间（$T_2$）。当DQD有偏时，泡利不相容通过双声子过程实现强退相。这种机制既不需要超精细也不需要自旋-轨道相互作用，并产生$T_2 \ll T_1$，与以前的声子有限寿命的计算相反。当DQD是无偏的，我们发现$T_2 \simeq 2 T_1$和更长的寿命比在有偏的DQD。对于典型的设置，由于一个声子过程的退相干和弛豫速率与温度$T$成比例，而由于两个声子过程的速率揭示了从$T^2$到更高的功率的转变，因为$T$降低。值得注意的是，当外部磁场沿着二维电子气平面内的某个轴施加时，$T_1$和$T_2$都表现出最大值。我们比较我们的结果与最近的实验和分析的依赖$T_1$和$T_2$对系统的属性，如失谐，自旋轨道参数，超精细耦合，和取向的DQD和所施加的磁场相对于主晶轴。
2014-01-29 cond-mat.mes-hall
Electrically tunable correlated domain wall network in twisted bilayer graphene
本研究通过玻色化模型分析双层扭转石墨烯畴壁网络，发现层间偏压和屏蔽可调电子相互作用，实现密度波与超导相的电控切换，为低维强关联研究提供平台。
2024-07-19 cond-mat.mes-hall
Theory on electron-phonon spin dehphasing in GaAs multi-electron double quantum dots
最近的研究表明，与仅限制两个电子的传统情况（单线态-三线态量子比特）相比，承载两个以上电子的双量子点系统在某些方面可能更优越。我们研究了GaAs多电子双量子点系统中的电子-声子退相，在有偏置的情况下，其中的单重态是杂化的，以及在无偏置的情况下，其中的杂化是缺席。我们已经发现，而电子-声子退相速率增加的电子限制在无偏的情况下，这并不成立的情况下。我们定义了一个优值作为交换能和失相速率之间的比率，并已表明，在实验相关的范围内的交换能，优值实际上增加了在偏置的情况下的电子数。我们的研究结果表明，多电子量子点系统具有另一个优势，在减轻电子-声子退相的影响，这是以前在文献中未得到充分重视。
2022-03-30 cond-mat.mes-hall quant-ph
Electrically Driven Light Emission from Individual CdSe Nanowires
我们报告了对包含单个n型CdSe纳米线的三端器件进行的电致发光（EL）测量。同时进行的光学和电学测量表明，EL发生在纳米线和正偏压电极或漏极之间的接触附近。的表面电位分布，通过使用开尔文探针显微镜，显示了一个突然的电位下降的位置附近的EL点，而从扫描光电流显微镜得到的能带分布表明在界面处的n型肖特基势垒的存在。这些观察结果表明，光发射发生通过空穴泄漏或非弹性散射引起的快速电位下降在电极-电极界面。
2008-09-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Insulator-metal transition in biased finite polyyne systems
本文提出了一种研究强耦合电子-声子系统中电子输运的方法，并将其应用于通过金属金引线偏置的聚炔链模型。本文在变分形式的一般框架下导出了一个定态非平衡极化子理论。如果器件中的电子-声子相互作用可以近似为一个有效的单粒子电子哈密顿量，我们提出的数值方法可以很容易地应用。使用这种方法，我们预测，有限的聚炔链应该表现出绝缘体-金属转变驱动的非平衡充电，抑制Peierls不稳定性表征的平衡态。
2009-06-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tunable exciton polaritons in biased bilayer graphene
本文提出在微腔中利用偏置双层石墨烯实现电可调谐激子极化激元，通过半经典与量子力学方法预测其可达到强耦合机制，并证明引入epsilon-near-zero材料可进一步增强光-物质相互作用。
2025-02-10 cond-mat.mes-hall
Coupling light into graphene plasmons through surface acoustic waves
我们提出了一个方案，耦合激光到石墨烯等离子体的帮助下，电产生的表面声波。表面声波形成衍射光栅，其允许用红外激光激发杂化石墨烯等离子体-声子色散的长寿命声子状分支。我们的方法避免了石墨烯片的图案化，不依赖于复杂的光学近场技术，并允许电切换远场辐射和传播石墨烯等离子体之间的耦合。
2013-09-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Phonon-mediated non-equilibrium interaction between nanoscale devices
用声子谱方法研究了二维电子系统（2DES）中界面声子在平面内传播引起的介观器件间的相互作用。在我们的实验中，从偏置量子点接触注入的弹道电子发射声子，其中一部分被附近简并2DES中的激发电子重吸收。我们执行这些激发的电子采用可调的静电势垒在电分离和无偏检测器电路的能量谱。转移的能量被发现是有界的最大值对应于费米能级电子激发和背散射吸收界面声子。我们的结果表明，声子介导的相互作用对固态量子线路的退相干起着重要的作用。
2009-01-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Strongly-coupled nanotube electromechanical resonators
将机电谐振器与碳纳米管量子点耦合是控制电子电荷和自旋量子态的重要方法。利用一种新颖的微转移技术，我们首次在单根碳纳米管上制作了两个强耦合的电调谐机械谐振器。两个谐振器的频率可以单独调谐的底部门，和强耦合之间观察到的电子电荷和声子模式的每个谐振器。此外，任一谐振器的电导可以由另一谐振器中的声子模式非局部调制。在两个谐振腔的声子模之间观察到强耦合，这提供了有效的长距离电子-电子相互作用。理论上分析了两个共振器中声子介导的自旋纠缠的产生。这种强耦合的纳米管机电谐振器阵列为今后研究相干电子-声子相互作用、声子介导的长距离电子相互作用以及纠缠态的产生提供了实验平台。
2016-01-30 cond-mat.mes-hall
In-situ Raman Spectroscopy of the Graphene / Water Interface of a Solution-Gated Field Effect Transistor: Electron-Phonon Coupling and Spectroelectrochemistry
我们提出了一种新的测量方法，该方法结合了基于4 H-SiC（0001）上外延双层石墨烯的溶液门控场效应晶体管的电学特性与同步拉曼光谱。通过改变栅压，我们观察到了与共振电子-声子耦合有关的拉曼信号。对这些拉曼谱带的分析使得能够提取系统的几何电容和精确计算双层石墨烯的费米能级。有意应用更高的栅极电压使我们能够触发电化学反应，我们通过拉曼光谱原位跟踪。反应表现出部分可逆的字符，如指定的C-H和Si-H振动模式的峰的出现/消失，以及增加/减少的缺陷相关的拉曼D带强度所示。我们的设置提供了一个非常有趣的平台，为未来的光谱电化学研究电诱导吸附过程的石墨烯在微米尺度上。
2015-08-14 cond-mat.mes-hall
Revealing electrically undetectable room temperature surface-mobility of bulky topological insulators by spectroscopic techniques
高表面迁移率是三维拓扑绝缘体（3DTI）的标志，这归因于拓扑保护。利用表面的流动性表明成功地应用拓扑性质的实际目的。然而，不可避免的体传导阻碍了表面迁移率的检测。即使在高质量晶体的情况下，体状态也形成电流的主要通道。因此，电输运测量，表面迁移率可以解决只有低于微米厚的晶体。在较高的温度下，表面迁移率的评估变得更具挑战性，其中声子可以发挥作用。在这里，使用光谱技术，我们成功地评估了Bi 2 Te 3（BT）在室温（RT）下的表面迁移率。我们获得的有效质量和平均散射时间的表面和体状态，使用角分辨光电子能谱和太赫兹时域光谱。我们揭示了BT的创纪录的高表面迁移率，超过33，000 cm^2/（Vs）每个表面片，尽管在RT共存的体态以及声子的内在限制。我们的研究结果部分支持了有趣的结论，即拓扑保护在RT持续存在。我们的方法可以适用于其他拓扑材料具有费米能级附近的多带结构。
2019-05-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Drift-Induced Nonreciprocal Hyperbolic Polaritons in Graphene/$α$-MoO$_3$ Heterostructures
Universidad Politécnica de Madrid（马德里理工大学）；Instituto de Sistemas Optoelectrónicos y Microtecnología, Universidad Politécnica de Madrid（马德里理工大学光电子与微技术研究所）；Departamento de Ingeniería Electrónica, E.T.S.I de Telecomunicación, Universidad Politécnica de Madrid（马德里理工大学电信工程学院电子工程系）
研究在石墨烯/$α$-MoO$_3$/SiC异质结构中实现电可调谐非互易声子-等离子体极化激元，利用石墨烯直流电流诱导波矢依赖多普勒频移打破互易性，实现等频轮廓转变，展现动量依赖非互易性，确立该结构为中红外非互易纳米光子学平台。
2026-07-20 cond-mat.mes-hall
Hybrid Longitudinal-Transverse Phonon Polaritons
我们展示了如何利用碳化硅的长胞多型体来实现横向声子极化激元和带折叠纵向光学声子之间的强耦合。由此产生的准粒子具有混合的纵向和横向性质，允许它们通过电流产生，同时向远场发射辐射。我们发展了一个微观理论预测的混合纵向横向激励的存在。然后，我们提供了他们的第一个实验观察通过调谐单极共振的纳米柱阵列通过折叠的纵向光学模式，获得了清晰的光谱反交叉。这是电泵浦中红外发射器发展的重要的第一步。
2018-07-28 cond-mat.mes-hall physics.optics
Bright visible light emission from graphene
石墨烯和相关的二维材料是原子级薄、柔性和透明光电子学的有希望的候选材料。特别是，石墨烯中强烈的光-物质相互作用允许开发最先进的光电探测器、光调制器和等离子体器件。此外，SiO2衬底上的电偏置石墨烯可以用作中红外范围内的低效率发射器。然而，在可见光范围内的发射仍然难以捉摸。在这里，我们报告观察到明亮的可见光发射从电偏置悬浮石墨烯。在这些器件中，热传输被极大地减少;因此热电子（~ 2800 K）在空间上局限于石墨烯层的中心，导致热辐射效率提高1000倍。此外，可以利用悬浮的石墨烯和衬底之间的强光学干涉来调谐发射光谱。我们还证明了这种技术的可扩展性，通过实现阵列的化学气相沉积石墨烯明亮的可见光发射器。这些结果为实现商业上可行的大规模，原子薄，柔性和透明的光发射器和显示器以及低工作电压和基于石墨烯的片上超快光通信铺平了道路。
2017-09-13 cond-mat.mes-hall
Self-biased Reconfigurable Graphene Stacks for Terahertz Plasmonics
石墨烯的栅极可控复合导电性为太赫兹和中红外频率的可重构等离子体提供了前所未有的机会。然而，对靠近石墨烯的门控电极和该方法为石墨烯导电性提供的单个“控制旋钮”的要求限制了石墨烯可控等离子体器件的实际实现和性能。在此，我们报告了由两个或多个石墨烯单层组成的石墨烯堆叠，这些石墨烯单层被电薄层隔开，并为它们的表征提供了一个简单而严格的理论框架。在第一实施方式中，两个石墨烯层彼此选通，从而表现为可控的单个等效层，但没有任何附加的选通结构。其次，我们表明，添加额外的栅极-第三个石墨烯层或外部栅极-允许独立控制堆栈内的每一层的复电导率，因此提供了对堆栈等效复电导率的增强控制。所提出的概念首先进行理论研究，然后通过实验证明，允许提取的参数的每一层独立和任意预掺杂的详细程序。这些结果被认为有助于开发具有增强性能和重新配置能力的太赫兹和中红外等离子体激元设备。
2015-03-02 cond-mat.mes-hall
Photoconductivity of biased graphene
石墨烯在光电探测器、太赫兹成像器和等离子体激元器件等光电应用领域具有广阔的应用前景。石墨烯结中光响应的起源已被广泛研究，并归因于热电或光伏效应。此外，热载流子输运和载流子倍增被认为起着重要作用。在这里，我们报告的内在光响应偏置，但否则均匀的石墨烯。在这个经典的光电导实验中，热电效应是微不足道的。相反，光伏和光致辐射热效应占主导地位的光响应，由于热的光生载流子的产生和随后的晶格加热通过电子-声子冷却通道分别。所测量的光电流显示极性反转，因为它在背栅电压扫描中在这两种机制之间交替。我们的分析产生了升高的电子和声子温度，前者比后者高一个数量级，证实了热电子驱动狄拉克点附近的均匀石墨烯的光伏响应。
2012-02-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Electrical manipulation of plasmon-phonon polaritons in heterostructures of graphene on biaxial crystals
天然各向异性晶体中的声子极化激元在红外纳米光学中有着巨大的应用前景。然而，这些极化激元的直接电控制是困难的，阻碍了有源极化激元器件的发展。本文提出了在双轴晶体（α-相三氧化钼）平板上石墨烯的异质结构，并从色散关系、等频线和量子自旋霍尔效应三个方面理论研究了与石墨烯费米能级相关的杂化等离子体-声子极化激元.我们证明了不同的等离子体声子极化激元模式的波长可调谐性和光学拓扑从开放（双曲线）到封闭（蝴蝶结状）等频率轮廓的增加的费米能级的石墨烯。此外，我们观察到等离子体声子极化激元的量子自旋可调霍尔效应，表现出通过费米能级调谐石墨烯的传播方向切换。我们的发现为新型电调谐极化激元器件和可编程量子光网络提供了机会。
2022-06-23 cond-mat.mes-hall physics.optics
Generating single photons at GHz modulation-speed using electrically controlled quantum dot microlenses
我们报告的单光子脉冲序列的重复率高达1 GHz的生成。我们通过调制施加在电接触的量子点微透镜上的外部电压来实现这种高速度，该微透镜由连续波激光器光激发。通过使用方波电压调制量子点微透镜的光致发光，触发单光子发射，响应时间短至270 ps，比1.75 ns的辐射寿命快6.5倍。特征发射时间的这种大幅减少是通过对来自放置在p-i-n结的本征区中的量子点的发射的快速电容门控来实现的，所述本征区被偏置在电致发光的开始以下。这里，所施加的电压脉冲的上升沿触发来自光激发的量子点的单光子的发射。强度自相关测量证明了以GHz速度产生的光子脉冲训练的非经典性质。我们的研究结果结合了光激发与快速电子门控，从而显示出以高速率产生不可分辨的单光子的希望，超过了固有辐射寿命所设定的限制。
2015-10-25 cond-mat.mes-hall quant-ph
Thermoelectric Generation of Orbital Magnetization in Metals
我们提出了一个轨道磁热效应，其中的温度梯度产生的轨道磁化（OM）的布洛赫电子，我们提出了一个统一的理论，电和热诱导OM，有效的金属和绝缘体。我们发现，存在一个内在的响应OM，其中的可伸缩性是完全由带几何量，如带间Berry连接，带间轨道矩，和量子度规。该理论可以很容易地与第一性原理计算结合起来研究实际材料。作为一个例子，我们计算的OM响应CrI $_{3}$双层，其中的内在贡献占主导地位。讨论了本征响应和非本征响应的温度标度、声子阻力的影响以及声子角动量对OM的贡献。
2020-09-25 cond-mat.mes-hall
Electrically driven optical interferometry with spins in silicon carbide
将固态缺陷电子自旋连接到其他量子系统是一个持续的挑战。基态自旋与其环境的弱耦合赋予了优异的相干性，但也限制了所需的驱动场。然而，这些电子的激发态轨道可以表现出与声子场和电场的更强耦合。在这里，我们证明了电驱动的相干量子干涉的光学过渡的单一，基本取向的双空位在市售的4 H碳化硅。通过施加微波频率的电场，相干驱动双空位的激发态轨道，在共振光吸收谱中产生Landau-Zener-Stuckelberg干涉条纹。此外，我们还发现了由基底双空位的对称性所引起的显著的相干光学和自旋子系统。这些性质确立了双空位作为量子通信和混合系统应用的强有力的候选者，其中同时控制光学和自旋自由度是至关重要的。
2019-05-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Electrically driven thermal light emission from individual single-walled carbon nanotubes
纳米结构的发光表现出丰富的量子效应，具有广泛的应用前景。单壁碳纳米管（SWNT）是一维（1D）金属或半导体，其中在较窄的能量范围内存在大量电子态，称为范霍夫奇异性，可以导致强烈的光谱跃迁。在半导体单壁碳纳米管中已经观察到涉及带间跃迁和激子的光致发光和电致发光，但由于非辐射弛豫，预计在金属管中不会观察到。在这里，我们表明，在负微分电导制度，一个悬浮的准金属单壁碳纳米管（QM-SWNT）发射光由于焦耳加热，显示强峰在可见光和红外对应的带间跃迁。这是一维热发光的结果，与在大束单壁碳纳米管或多壁碳纳米管中观察到的无特征黑体状发射形成鲜明对比。这允许在焦耳加热的QM-SWNT的电子温度和非平衡热光学声子的探测。
2007-01-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nonequilibrium electron distribution function in a voltage-biased nanowire: A nonequilibrium Green's function approach
Nihon University（日本大学）；The University of Tokyo（东京大学）
本研究通过非平衡格林函数方法，研究电压偏置纳米线中非平衡电子分布函数及静电势分布，揭示其在不同散射情形下的描述能力。
2026-02-04 cond-mat.mes-hall
Weak-coupling theory of half-metals and other fractional metallic phases in biased doped Bernal bilayer graphene
Abrikosov Center for Theoretical Physics, MIPT（阿布里科索夫理论物理中心，莫斯科物理技术学院）；Institute for Theoretical and Applied Electrodynamics, Russian Academy of Sciences（俄罗斯科学院理论与应用电动力学研究所）
本文构建无参数变分平均场理论，研究偏置掺杂Bernal双层石墨烯的多体电子相，重现实验关键特征，提出低偏置掺杂区存在更多奇异分数金属相需进一步实验探索。
2026-09-04 cond-mat.mes-hall
Two-spin dephasing by electron-phonon interaction in semiconductor double quantum dots
利用自旋玻色子模型研究了半导体双量子点中电子-声子相互作用引起的双电子单重态和三重态之间的退相干。我们调查的发病和时间演变的退相，并研究其依赖于量子点参数，如点的大小和双点间距，以及主机材料（GaAs和Si）。在较短的时间内，电子-声子相互作用仅引起单重态-三重态希尔伯特空间中非对角密度矩阵元的不完全初始高斯衰减。声子弛豫导致的完全长时间指数衰减最终将超过双自旋退相干。我们分析了对称和有偏双量子点中的双自旋退相干，确定了它们在电子-声子耦合方面的差异以及相关的后果。
2011-04-29 cond-mat.mes-hall quant-ph
Energy dissipation mechanism revealed by spatially resolved Raman thermometry of graphene/hexagonal boron nitride heterostructure devices
了解二维范德华异质结构中载流子和声子的能量输运对于未来高能效二维纳米电子学的发展至关重要。在这里，我们进行了原位空间分辨拉曼测温电偏置石墨烯通道和hBN衬底上的能量耗散机制在石墨烯/hBN异质结构的研究。通过比较沿偏置石墨烯通道的温度分布与沿hBN衬底的温度分布，我们发现石墨烯和hBN之间的边界热阻在（1-2）x 10^（-7）m^（2）KW^（-1）的范围内，从空气中的~100 C到石墨烯在~600 C下开始分解。考虑电热传输模型以及在空气中进行的拉曼测温表明，在强电场下发生的局部掺杂在高达T ~ 600 C的石墨烯/hBN器件的能量耗散中起着至关重要的作用。
2017-11-18 cond-mat.mes-hall
Enhanced phonon-drag by nanoscale design of homoepitaxial \hbox{$β$-Ga$_2$O$_3$}
该研究通过调控同质外延 β-Ga₂O₃ 纳米薄膜厚度，在 λ_PD ≫ λ > d 条件下将声子拖曳热电势从 -0.4 mV/K 增强至 -3 mV/K，并揭示厚度低于 75 nm 时电子-声子相互作用由三维向准二维转变的机制。
2025-08-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin transport in an electrically-driven magnon gas near Bose-Einstein condensation: Hartree-Fock-Keldysh theory
本文对处于均匀外磁场中的易平面铁磁绝缘体，通过自旋霍尔效应在金属中注入直流自旋电流，并与声子池和正常金属池接触，进行了理论研究。Keldysh路径积分形式主义被用来模拟磁振子气体驱动到一个非平衡稳态的不匹配浴温度和/或电注入，我们分析了磁振子系统在正常（未凝聚）状态，但接近玻色-爱因斯坦凝聚（BEC）的不稳定性，在自洽的Hartree-Fock近似。我们发现，稳态磁振子分布函数一般具有非热形式，不能用单一的有效化学势和有效温度来描述。我们还表明，在电驱动的磁振子系统中的BEC不稳定性是由一个符号变化的磁极的虚部的长波长磁振子模式和发散的非平衡磁振子分布函数。在两个浴温的存在下，我们发现超流序参量涨落的关联长度表现出非平凡的有限温度交叉行为，比在平衡稀玻色气体中真空-超流转变的标准交叉行为更丰富。我们研究了这些热交叉的磁振子自旋电导率的后果，并获得在附近的电诱导BEC不稳定性的自旋电导率的平方根发散的倒数。一个自旋电子学设备能够测试我们的自旋输运预测进行了讨论。
2019-11-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas
Spin-triplet superconductivity at the onset of isospin order in biased bilayer graphene
本文研究了偏置双层石墨烯中由磁场诱导的谷极化序起始处的超导现象，提出由量子临界模式介导的排斥致吸引配对机制，明确揭示了由量子临界涨落驱动的自旋三重态超导起源。
2022-05-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Wavelength Dependence of the Electrical and Optical Readout of NV Centers in Diamond
本研究探究金刚石NV色心电学与光学读出的波长依赖特性，明确ODMR的高效工作波段，测得EDMR的最高对比度及增强波段，并给出相应物理机制解释。
2023-07-21 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Damping of Landau levels in neutral graphene at low magnetic fields: A phonon Raman scattering study
在电中性和准中性石墨烯的朗道能级展宽机制进行了研究，通过微磁拉曼实验在三个不同的样品，即，天然单层石墨烯片和背栅单层设备，都沉积在Si/SiO2衬底，和多层外延石墨烯作为参考样品。通过对与光学活性朗道能级跃迁相关的磁声子共振穿过E_2g喇曼活性声子能量的定量分析，估算了带间朗道能级跃迁宽度。与多层石墨烯相反，单层石墨烯样品显示出对低场共振的强阻尼，这与随机应变场产生的朗道能级能量的额外加宽贡献一致。在我们的单层样品中，这种额外的贡献被适当地量化为伪磁场分布Δ B = 1.0-1.7 T。
2018-01-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electrically tuneable nonequilibrium optical response of graphene
通过静电门控来调节材料的光学响应的能力对于光电应用是至关重要的，例如电光调制器、可饱和吸收体、光学限制器、光电探测器和透明电极。单层石墨烯（SLG）的能带结构具有零带隙、线性色散的导带和价带，使得能够容易地控制费米能E $_F$和带间光吸收的阈值。在这里，我们报道了SLG在近红外（1000- 1700 nm/0.729- 1.240 eV）的非平衡光学响应的可调谐性，探索了通过离子液体门控的E $_F$从-650到250 meV的范围。随着E $_F$从狄拉克点增加到泡利阻断带间吸收的阈值，我们观察到光漂白弛豫动力学的减慢，我们将其归因于光激发载流子的光学声子发射的淬灭。当E $_F$超过泡利阻塞阈值时，由于热电子的激发增加了SLG的吸收，光漂白最终转变为光诱导吸收。通过静电门控制恢复时间和非平衡光学响应的符号的能力使得SLG成为具有受控动态的可调谐饱和吸收体的理想选择。
2022-02-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Inelastic Phonon Scattering in Graphene FETs
通过数值求解三维实空间和相空间（x，kx，ky）中的Boltzmann输运方程，研究了石墨烯场效应晶体管（FET）中的非弹性声子散射.由于双极输运同意与实验观察到的扭结行为。虽然在早期的研究中，低场行为以前主要归因于弹性杂质散射，但在研究中发现，在最近的石墨烯FET实验中，即使是低场迁移率也会受到非弹性声子散射的影响，这些实验报告了高迁移率。由于FET被偏置在饱和状态，在器件的源极端的平均载流子注入速度被发现在宽电压范围内相对于所施加的栅极电压保持几乎恒定，这导致与更简单的模型预测的相比显著改善的晶体管线性度。良好的线性度的物理机制进行了解释，显示了模拟电子应用的石墨烯FET的潜力。
2011-07-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electric Current Induced Ultrafast Demagnetization
我们报道了Co/Pt多层膜对皮秒电加热的磁响应。使用光导Auston开关，我们产生的电脉冲与5.5皮秒的持续时间和数百微微焦耳通过Co/Pt多层膜。电脉冲加热Co/Pt多层膜中的电子并导致磁矩的超快减小。的Co/Pt多层膜的光学和电致退磁之间的比较揭示了显着不同的动态光学与电加热。我们将不同的动力学归因于电子-声子相互作用对初始激发电子的平均能量和总数的依赖性。
2017-07-17 cond-mat.mes-hall
