Collective Excitations of Dirac Electrons in Graphene
已知石墨烯中的二维电子表现为在狄拉克交叉点附近具有狄拉克-外尔型线性色散的无质量费米子。我们研究了该系统在存在或不存在外部磁场的情况下的集体激发。与传统的二维电子系统不同，发现石墨烯中的$ν=\frac1m$分数量子霍尔态在$n=1$朗道能级中最稳定。在零场情况下，但在存在自旋轨道相互作用的情况下，一个无阻尼的等离子体振子模式被发现存在于单粒子连续体的间隙中。
2006-11-17 cond-mat.mes-hall
Collective excitations and plasmon spectrum in twisted bilayer graphene near the magic angle
具有微小旋转角的扭曲双层石墨烯由于具有非常规的超导和相关绝缘行为而引起了人们的极大关注。本文采用全紧束缚模型研究了扭曲双层石墨烯在魔角附近的集体激发。极化函数由紧束缚传播方法得到，无需对哈密顿矩阵进行对角化。在考虑原子弛豫的情况下，在室温和超导转变温度下，在魔角附近发现了阻尼和无阻尼的带间等离激元模。特别地，在超导转变温度下，在魔角扭曲的双层石墨烯中可以直接探测到窄带中的无阻尼等离子体激元模式。无阻尼等离子体激元模式是可调的角度和逐渐消失的温度和化学势。在实践中，扭曲双层石墨烯中的平带可以通过从测量的能量损失函数探索集体等离子体来检测。
2020-10-27 cond-mat.mes-hall
Charged impurity scattering in bilayer-graphene double layers
我们考虑由两个平行的双层石墨烯片由电介质分隔的双层系统。我们计算的有限温度下的电导率的第一层由于带电杂质位于两层。研究了温度、层间距、介电常数、杂质浓度、载流子浓度等对电导率的影响。我们显示位于层II中的带电杂质的重要性，在确定小的层间距离的第一层的电导率。本文的结果使我们对第二种效应作用下双层石墨烯中带电杂质的长程散射有了更多的了解。
2020-05-02 cond-mat.mes-hall
Intervalley scattering by charged impurities in graphene
谷间带电杂质散射过程进行检查。结果表明，杂质与库仑相互作用使散射几率增加了索末菲因子$F_Z\propto ε^{2\sqrt{1-4g^2}-2}$，其中$ε$为电子能量，$g$为库仑相互作用的无量纲常数.
2014-12-25 cond-mat.mes-hall
Spin waves in doped graphene: a time-dependent spin-density-functional approach to collective excitations in paramagnetic two-dimensional Dirac fermion gases
在自旋极化巡游电子系统中，集体自旋波模是由动力学交换和关联（xc）效应引起的。在这里，我们考虑自旋波在掺杂的顺磁性石墨烯可调塞曼型带分裂。自旋波描述使用时间相关的自旋密度泛函响应理论，治疗动态xc的斯莱特和Singwi-Tosi-Land-Sjolander近似内的影响。我们获得了自旋波色散和自旋刚度作为掺杂和自旋极化的函数，并讨论了其实验观察的前景。
2021-09-30 cond-mat.mes-hall
Correlated charged impurity scattering in graphene
理解石墨烯中的无序对于电子应用至关重要;与传统材料相比，石墨烯中非常低的电子-声子散射1，2意味着即使在室温下，无序3 -7也主导其电阻率。带电杂质5，8-10已被确定为SiO2衬底上石墨烯中的重要无序类型11，12，其给出了接近线性的载流子密度依赖性电导率σ（n），并产生电子和空穴池13 -15，其决定了石墨烯的最小电导率σ min 10的大小。已知带电杂质的相关性对于在远距离掺杂的杂质半导体异质结构16 -18中实现最高迁移率是必不可少的，并且在有限温度下在某种程度上存在于任何杂质系统中。在这里，我们表明，即使是适度的相关性，在带电杂质的位置，实现退火钾在石墨烯上，可以增加流动性的四倍以上。考虑到杂质相关长度与温度有关但与杂质密度无关，理论上可以很好地理解这些结果。杂质相关性也自然地解释了通常在衬底结合的石墨烯器件中观察到的次线性σ（n）2，11，12，20。
2011-06-23 cond-mat.mes-hall
Energy shift of collective modes in spin-imbalanced graphene on SiO$_2$ from spin-sensitive linear response theory
随着光学和散射实验精度的不断提高，需要更好地理解阻尼对片电子集体模的影响。由于自旋极化系统是特别感兴趣的自旋电子学应用，我们在这里报告自旋敏感的线性响应函数的石墨烯，这使得访问电荷和自旋密度相关的激发。我们进一步计算的反射率的石墨烯在二氧化硅表面，在s波扫描近场显微镜中使用的设置。由于少数自旋载流子的单粒子带间跃迁，增加石墨烯载流子的部分自旋极化导致等离子体激元模式的显著加宽和移位。我们还预测了反共振的纵向磁响应函数，类似于半导体异质结构。
2018-08-16 cond-mat.mes-hall
Effect of charged impurity correlation on transport in monolayer and bilayer graphene
我们研究了单层和双层石墨烯的输运性质，同时考虑到带电杂质空间分布的相关性。特别是，我们发现，实验观察到的石墨烯电导率的次线性缩放可以自然地解释为库仑无序中的杂质相关效应引起的，没有必要假设除了带电杂质的存在下的短程散射中心。我们发现，在双层石墨烯中，杂质之间的相关性也会导致在较高载流子密度下电导率的缩放发生交叉。我们发现，在带电杂质之间的相关性的存在下，电导率依赖于非线性的杂质密度$n_i$，甚至可以增加与$n_i$。
2012-02-24 cond-mat.mes-hall
Charged impurity scattering in bilayer graphene
研究了低温超高真空下沉积钾时，杂质散射对双层石墨烯（BLG）中载流子输运的影响。带电杂质散射产生的电导率在载流子密度上呈超线性，在2-4 x 10^12 cm^-2的载流子密度测量范围内，其大小与单层石墨烯相似。在添加浓度为n_imp的带电杂质时，最小电导率Sigma_min与n_imp^-1/2成比例地降低，而电子和空穴熔池载流子密度与n_imp ^1/2成比例地增加。这些结果的有意沉积钾的BLG与带电杂质散射的理论预测吻合得很好。然而，我们的研究结果也表明，带电杂质散射单独不能解释所观察到的原始BLG钾掺杂前的SiO2上的输运性质。
2009-12-13 cond-mat.mes-hall
A Comparative Study of Substrates Disorder on Mobility in the Graphene Nanoribbon: Charged Impurity, Surface Optical Phonon, Surface Roughness
基底对石墨烯电子性质的影响尚不清楚。许多理论和实验的努力已经做了澄清这种差异。本文研究了衬底无序情况下扶手椅型石墨烯纳米带（AGNR）中的电子输运性质。研究了衬底的三种主要无序：表面粗糙度、带电杂质和表面光学声子。采用非平衡格林函数和紧束缚模型研究了石墨烯纳米带的电子性质。这些障碍的影响分别进行了研究，最后，他们的影响进行比较，以确定散射的主导来源。
2019-10-14 cond-mat.mes-hall
Measurement of Collective Dynamical Mass of Dirac Fermions in Graphene
石墨烯中的单个电子表现为无质量的准粒子。令人惊讶的是，从等离子体研究推断，集体激发的石墨烯电子必须表现出非零质量，并且其惯性加速度对于石墨烯等离子体是必不可少的。尽管如此重要，但这一集体质量却无法直接明确地测量。它可以通过用随时间变化的电压加速它并量化所产生的电流的相位延迟来直接测量;这种电压-电流相位关系将表现为动力学电感，表示集体惯性对加速的阻力。然而，在光学（红外）频率的电流相位测量一般是困难的，在微波频率的惯性相位延迟已被掩埋下的电子散射。在这里，我们直接，精确地测量动力学电感，因此，集体质量，通过结合创新的设备工程，减少电子散射和微妙的微波相位测量。特别地，将石墨烯封装在六边形氮化硼层之间、一维边缘接触和配置为微波接地的邻近顶栅一起使得能够解决来自电子散射的惯性相位延迟。除了基本的重要性之外，这里所展示的比磁感应大几个数量级的动态电感可以显著地提高射频集成电路的性能。此外，它的偏置依赖性预示着一个固态压控电感器，以补充流行的压控电容器。
2014-01-17 cond-mat.mes-hall
Collective magnetic excitations in AA- and AB-stacked graphene bilayers
我们讨论了新的横向等离子体激元，主办AA和AB堆叠的双层石墨烯由于完美的嵌套。它们是由层间的振荡逆流电流组成的，对这些集体模式给出了一个清晰的解释，即携带平行于平面的磁矩的磁激发。对于AA堆叠的双层石墨烯，这些模式可以在中性点达到零频率，因此我们预测对称破缺基态导致面内轨道铁磁性。尽管在真正的固态设备中很难检测到它们，但这些新颖的磁性等离子体应该可以在人工设置中观察到，例如光晶格。此外，我们的结果可能是相关的魔角扭曲的双层石墨烯样品，因为它们的电子性质主要是由有限的AA堆叠区域。
2021-12-11 cond-mat.mes-hall
Scattering from spin-polarized charged impurities in graphene
通过计算初始极化态的时间演化，研究了自旋极化带电杂质存在时石墨烯中载流子的自旋弛豫。自旋弛豫时间显示出完全不同的能量行为的短程和长程自旋散射体，并可以用来识别自旋散射的主导来源。我们的结果与最近的实验结果一致，表明它们的自旋弛豫可能是由长程散射引起的。
2016-10-12 cond-mat.mes-hall
Localised Magneto-Optical Collective Excitations of Impure Graphene
研究了在强垂直磁场和单一杂质存在下石墨烯的光诱导集体激发。我们确定这些激发的能量和吸收强度，成为本地化的杂质。考虑了两种不同类型的杂质：长程库仑杂质，ii.位于A或B石墨烯亚晶格位置处的δ功能杂质。这两种类型的杂质导致一些束缚态出现以上和以下的磁等离子体连续，虽然短程杂质的效果不太明显。研究了束缚态的能量和振子强度与填充因子的关系。
2009-09-30 cond-mat.mes-hall
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
Spatially resolving density-dependent screening around a single charged atom in graphene
二维石墨烯片中的电子表现为相互作用的手性狄拉克费米子，并且由于它们的对称性和降低的维度而具有独特的屏蔽性质。通过使用扫描隧道光谱（STM/STS）测量和理论建模的组合，我们已经表征了石墨烯的无质量载流子如何屏蔽单个带电钙原子。背栅石墨烯器件配置使我们能够直接可视化该系统的屏蔽长度如何随载流子密度进行调整。我们的研究结果提供了深入了解电子杂质和电子-电子相互作用在相对论设置与其他石墨烯为基础的电子器件的重要后果。
2017-05-17 cond-mat.mes-hall
Ballistic collective group delay and its Goos-Hänchen component in graphene
从理论上研究了石墨烯费米面上所有粒子的弹道集体群延迟（CGD）的实验观测值。首先，我们发现，横向古斯-汉欣（GH）沿势垒界面的变化有助于在个别群延迟（IGD）的固有成分。然后，通过将完整的IGD与自旋进动通过停留时间联系起来，我们提出，在弱磁场下的自旋进动实验中，可以通过电导差静电测量CGD及其GH分量。这种方法对于几乎任意的费米能都是可行的。我们还指出，这是一个一般非零的自干扰延迟，涉及IGD和驻留时间在石墨烯。
2013-04-20 cond-mat.mes-hall
Collective excitations in a large-d model for graphene
我们考虑一个耦合到弯曲声子的狄拉克费米子模型来描述石墨烯片在$2+d$维度上的波动。我们导出了量子问题的自洽屏蔽方程，在大$d$极限下是精确的。我们首先单独处理膜，并计算出量子到经典，谐波到非谐波的交叉。对于耦合的电子-膜问题，我们计算了弹性相互作用和电子相互作用的缀饰两粒子传播子，发现当耦合$g$足够大时，它表现出一个在某个波矢$q_{\rm c}$处变得不稳定的集体模.鞍点分析，精确在大$d$，表明这种不稳定性对应于自发和同时出现的高斯曲率和电子水坑。石墨烯中的波纹的相关性进行了讨论。
2013-12-10 cond-mat.mes-hall
Collective excitations of Dirac electrons in a graphene layer with spin-orbit interaction
在无规相位近似下，研究了具有自旋轨道相互作用的石墨烯层中电子的库仑屏蔽和激发谱。SOI打开了半金属狄拉克系统的价带和导带之间的间隙，并重塑了带的底部和顶部。结果，我们观察到系统的长波长介电函数发生了巨大的变化。无阻尼等离子体激元模式出现在带间电子-空穴激发连续谱的边缘，并在带内电子-空穴连续谱的边缘消失或与朗道阻尼模式合并。狄拉克气体的特征集体激发在具有高载流子密度或大波矢的系统中被恢复。
2006-07-11 cond-mat.mes-hall
Collective Modes and Skyrmion Excitations in Graphene SU(4) Quantum Hall Ferromagnets
石墨烯表现出量子霍尔铁磁性，其中涉及自旋和谷自由度的近似SU（4）对称性自发破缺。我们构造了一组破坏SU（4）自旋/谷对称性的整数和分数量子霍尔态，并研究了它们的中性和带电激发.这些铁磁体的一些性质可以在SU（4）对称极限下进行分析，包括整数填充时的完整集体模谱。通过构造明确的波函数，我们表明，最低能量的skyrmion态携带电荷$\pm 1$ { \em任何}整数填充，和skyrmion是最低能量带电激发石墨烯朗道能级指数$|n| \le 3$。我们还表明，在完全SU（4）对称性的存在下，发生在整数填充因子附近的skyrmion晶格态支持四个无隙集体模分支。与以前研究的更熟悉的SU（2）量子霍尔铁磁体进行了比较。
2006-08-27 cond-mat.mes-hall
Spectral and optical properties of doped graphene with charged impurities in the self-consistent Born approximation
在自洽玻恩近似下，讨论了掺杂（或门控）长距离带电杂质的石墨烯的光谱和输运性质。它示出了如何，杂质浓度$n_{imp}\gtrsim n$的有限DOS出现在狄拉克点，一个粒子的寿命不再与费米动量成线性比例，和谱函数中的线型成为非洛仑兹。这些行为不同于玻恩近似下的计算结果。我们还计算的光学电导率从久保公式使用自洽计算的光谱函数在带电杂质的存在下。
2011-05-27 cond-mat.mes-hall
Collective Excitations of Quantum Anomalous Hall Ferromagnets in Twisted Bilayer Graphene
提出了一种扭曲双层石墨烯中量子反常霍尔铁磁体（QAHF）的集体激发的微观理论。通过求解Bethe-Salpeter方程，计算了自旋磁振子谱和谷磁振子谱，验证了QAHF的稳定性。我们提取的自旋刚度从无隙自旋波色散，并估计的skyrmion-antiskyrmion对的能量成本，这被发现是可比的能量与Hartree-Fock间隙。谷波模是带隙的，这意味着谷偏振态比谷相干态更有利。使用非线性西格玛模型，我们估计的谷排序温度，这是从平均场转变温度，由于谷波的热激发大大减少。
2019-11-19 cond-mat.mes-hall
Collective modes of doped graphene and a standard 2DEG in a strong magnetic field: linear magneto-plasmons versus magneto-excitons
在整数量子霍尔制度的掺杂石墨烯层揭示了一个非常不寻常的粒子-空穴激发光谱，这是从随机相位近似的动态极化率计算。我们发现，在一个磁场中的石墨烯中的基本中性激发是不同于那些标准的二维电子气（2DEG）：除了上混合模式，粒子-空穴光谱重组的线性磁等离子体，分散大致平行于$ω=v_F q$，而不是通常的水平（几乎无色散）磁激子。这些模式可以在非弹性光散射实验中检测到。
2009-07-25 cond-mat.mes-hall
Pseudo-zero-mode Landau levels and collective excitations in bilayer graphene
在磁场中的双层石墨烯支持八个零能量朗道能级，随着可调带隙的发展，其分裂成由带隙分开的两个近简并的四重态。一个密切关注的性质，这样一个孤立的四重态的伪零模能级在半填充的存在下的平面内电场和库仑相互作用，重点揭示进一步的可控功能在双层石墨烯。半满的赝零模能级通过轨道能级混合支持具有非零电矩的载流子，这将导致场诱导能级分裂和电流诱导量子霍尔效应。结果表明，库仑相互作用增强了面内场的作用，它们的相互作用导致了丰富的集体激发谱，即赝自旋波，可通过微波实验获得;激发谱中还揭示了一种对偶性。
2009-06-15 cond-mat.mes-hall
Ferromagnetic phase in graphene-based planar heterostructures induced by charged impurity
研究了在类似石墨烯的平面电子-正电子系统中，掺杂带电荷杂质$Z$的异质结构中，轴向电流和相应的类偶极磁场的自发自洽产生.结果表明，这种效应发生在$Z \geq Z^{\ast}$与$Z^{\ast}$是一个特殊的模拟居里点的铁磁。详细研究了感生铁磁态的性质。它还表明，这种方式的磁偶极子的产生导致系统的总Casimir（真空）能量的显着降低，这反过来又提供了它的“居里点”以上的自发产生$Z \geq Z^{\ast}$。
2019-12-03 cond-mat.mes-hall
Landau velocity for collective quantum Hall breakdown in bilayer graphene
量子霍尔效应（QHE）的击穿通常与接近朗道能级间（LL）齐纳场的电场、朗道带隙与回旋半径的比值相关联。在半导体异质结构中，尽管进行了广泛的研究，但本文使用高迁移率双层石墨烯和高频电流噪声报道了固有齐纳极限。我们表明，电子-电子相互作用所产生的集体激发是必不可少的。在无噪声弹道QHE机制之外，大的超泊松散粒噪声通过LL间散射发出击穿信号。在声子和杂质散射被淬灭的情况下，击穿最终受到集体激发的限制。其破裂机制与超流体的Roton机制有很强的相似性，可用Landau临界速度来描述。
2018-05-15 cond-mat.mes-hall
Intrinsic and extrinsic effects on intraband optical conductivity of hot carriers in photoexcited graphene
基于半经典玻尔兹曼输运方程（BTE），对光激发石墨烯中准平衡态热载流子的带内光学电导进行了数值研究，旨在了解石墨烯-衬底界面处带电杂质引起的本征光学声子和非本征库仑散射的影响.而不是使用完整的BTE解决方案，我们采用迭代解决方案的BTE和全面的模型的时间演变的热载流子温度和热光学声子职业，以减少计算成本。未掺杂的石墨烯由于热激发载流子的增加和带电杂质散射的减少而表现出大的正光电导。具有高浓度带电杂质的未掺杂石墨烯中的光电导的频率依赖性显著偏离在简单Drude模型中观察到的那些，这可以归因于在热载流子冷却过程中的太赫兹（THz）探测期间随时间变化的带电杂质散射。重掺杂的石墨烯表现出类似于Drude模型的小的负光电导性。在这种情况下，带电杂质散射基本上被抑制的载流子屏蔽效应，和温度依赖性的德鲁德重量和光学声子散射支配的负光电导。在轻掺杂的石墨烯中，负和正光电导的出现取决于频率，并且从负光电导到正光电导的交叉从增加带电杂质浓度出现。这表明主要的散射机制从光学声子到带电杂质的变化。我们的方法提供了一个定量的了解非德鲁德行为和时间演变的光电导石墨烯。
2021-01-15 cond-mat.mes-hall
Screening and collective modes in gapped bilayer graphene
我们研究了带隙双层石墨烯的静态和动态筛选。与以前的工作不同，我们使用4带模型，而不是简化的2带模型。我们发现，有重要的定性差异之间的介电屏蔽功能使用2带和使用4带模型获得。特别是在4带模型中，在带隙的存在下，静态屏蔽表现出Kohn异常，这在2带模型中不存在。此外，使用4带模型，我们能够检查三角形翘曲（在2带模型中不存在）对双层石墨烯的屏蔽性能的影响。我们还发现四带模型中的等离子体激元模与两带模型中的等离子体激元模相比有着质的不同。
2012-10-22 cond-mat.mes-hall
Collective Modes of Massive Dirac Fermions in Armchair Graphene Nanoribbons
采用pz轨道紧束缚模型和第三近邻（3nn）耦合，研究了原子宽度为N = 5的本征和非本征扶手椅型石墨烯纳米带的等离激元色散特性.耦合参数是通过将3nn色散拟合到扩展的休克尔理论的色散来获得的。由此产生的大质量狄拉克费米子系统具有带隙E_g \approx 64 meV。非本征等离子体色散关系被发现接近一个共同的色散曲线的化学势$μ$增加，而本征等离子体色散关系被发现有能量和动量阈值。我们还报告了一个分析模型的外在等离子体群速度在q \rightarrow 0限制。
2012-04-23 cond-mat.mes-hall
Charged Topological Solitons in Zigzag Graphene Nanoribbons
具有锯齿形终止边缘的石墨烯纳米带具有以边缘铁磁性和反铁磁性边缘间耦合为特征的磁性基态。这种对称性破缺状态是退化的自旋取向，我们表明，与此相关的简并，系统具有拓扑孤子。孤子出现在简并基态之间的界面上。这些孤子是系统中的相关电荷激发。当电荷被添加到纳米晶体时，系统在能量上倾向于创建磁畴并将额外的电子容纳在界面孤子中，而不是将它们设置在导带中。
2017-05-22 cond-mat.mes-hall
Effect of charged line defects on conductivity in graphene: numerical Kubo and analytical Boltzmann approaches
从理论上研究了含一维带电缺陷的单层石墨烯中的载流子输运。扩展的带电缺陷，被认为是一个重要的因素，在化学气相沉积的石墨烯迁移率下降，描述了一个自洽的费米子-费米势。电子输运的数值研究是通过一个依赖于时间的实空间Kubo方法在蜂窝晶格包含数百万个碳原子，捕获的线性响应的高度无序制度的现实尺寸的系统。我们的数值计算与动力学输运理论描述的电荷输运在弱散射极限的补充。在第二玻恩近似下，通过计算散射振幅得到半经典输运寿命。在半经典方法中发现的输运电子-空穴不对称性与Kubo计算是一致的。在强散射区，电导率是电子密度的次线性函数，并弱地依赖于散射费米屏蔽波长。我们把这种非典型行为归因于一维带电缺陷的扩展性质。我们的结果与最近的实验报告一致。
2013-04-11 cond-mat.mes-hall
Coulomb screening and collective excitations in a graphene bilayer
我们研究了石墨烯双层膜的库仑屏蔽特性和集体激发。静态屏蔽效应是各向异性的，并且在未掺杂的石墨烯双层中比在单层石墨烯中强得多[1]。动态屏蔽显示了狄拉克气体在低频的性质和费米气体在高频的性质。从狄拉克到费米气体的跃迁也在等离子体光谱中观察到。最后，我们发现掺杂的石墨烯双层中的电子气与含有两个能谷的材料中的费米气体具有非常相似的性质。
2006-11-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Collective spin oscillations in a magnetized graphene sheet
本文研究了磁化石墨烯中电子的集体自旋激发，发现除了Silin自旋波外，还存在一种源于晶格赝自旋结构的集体自旋流模式，该模式在特定波动静量区间内变得尖锐明确。
2023-12-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Collective excitations of fractional quantum Hall states in monolayer graphene
本文通过数值方法研究了单层石墨烯中分数量子霍尔态的集体激发，重点分析了允许手性对称性破缺序的态，并探讨了填充因子和磁通绑定方案对两类变分态激发谱的影响。
2022-05-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Superfluidity and collective properties of excitonic polaritons in gapped graphene in a microcavity
我们预测的形成和超流性的极化激元在光学微腔中形成的带隙石墨烯的激子嵌入那里和微腔光子。在石墨烯层中的带隙的存在下的激子的产生相关的拉比分裂得到。对集体激发和声速进行了分析。我们证明了Kosterlitz无相变相变的超流密度和温度是能隙的减函数。
2012-05-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Collective excitations in graphene in magnetic field
研究了单层石墨烯中的集体激发。得到了描述石墨烯中电子集体性质的方程。推导中运用了多粒子量子流体力学方法的基本思想。作为推导的起点，我们使用无质量电子的狄拉克方程，该方程通常用于描述石墨烯中的电子[D. E. Sheehy和J. Schmalian，Phys.Rev.Lett. 99，226803（2007）]，其中考虑了库仑相互作用。本文通过推导石墨烯量子流体动力学方程（GQHD）研究了集体激发的色散特性。我们考虑了石墨烯在外部磁场中的情况，磁场与石墨烯样品成一定角度。我们在GQHD方程的线性近似中进行。我们观察到，垂直于石墨烯平面的磁场对集体激发的色散没有影响。对于以一定角度指向石墨烯的磁场，我们获得波色散对系统参数的依赖性：磁场的强度、波矢量、相对于磁场的波传播方向。
2012-09-19 cond-mat.mes-hall physics.plasm-ph quant-ph
Collective excitations of graphene excitons being in the Bose-Einstein condensate state
研究了石墨烯中激子的玻色-爱因斯坦凝聚。我们提出了中性粒子短程相互作用的模型旋量方程来描述微观石墨烯激子动力学。利用该方程，我们推导出量子流体动力学方程，用于描述石墨烯中激子的集体性质，特别是当激子处于玻色-爱因斯坦凝聚体（BEC）状态时。研究了石墨烯激子BEC中集体激发的色散。我们证明了集体激发的频率与波矢模的平方根成正比：$ω\sim \sqrt{k}$。
2012-01-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech
Enhancing the hybridization of plasmons in graphene with 2D superconductor collective modes
我们探索的方式，其中石墨烯片和2D超导体的单层之间的紧密接近，可以导致它们的集体激发之间的杂交。我们考虑由石墨烯片和2D超导体单层的组合形成的异质结构。石墨烯等离子体激元可以存在的能量范围很广，加上它的可调谐性，使得这种异质结构成为探测超导体多体物理的有前途的平台。我们表明，石墨烯等离子体和Bardasis-Schrieffer模式的2D超导体之间的杂交结果在近场反射系数的异质结构，这在原则上可以观察到在扫描近场显微镜实验的清晰签名。
2021-09-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
First-principles multiscale modelling of charged adsorbates on doped graphene
吸附的原子和分子在控制和调节二维（2D）材料的功能特性方面起着重要的作用。从理论上理解和预测这一过程是具有挑战性的，因为需要捕捉本地化学和远程筛选响应之间的复杂相互作用。为了解决这个问题，我们提出了一个第一性原理的多尺度方法，结合线性标度密度泛函理论，连续屏蔽理论和大规模的紧束缚模拟到一个无缝的参数自由理论的吸附在二维材料。我们应用这种方法来研究掺杂石墨烯的电子结构与一个单一的钙（Ca）吸附原子，并发现，钙原子作为库仑杂质，修改石墨烯局域态密度（LDOS）在其附近的几个纳米的距离内。我们还观察到一个重要的掺杂依赖性的石墨烯LDOS附近的钙原子，这使得深入了解石墨烯中的电子屏蔽。我们的多尺度框架开辟了研究与实际设备相关的二维材料上的复杂介观吸附质配置的可能性。
2017-03-27 cond-mat.mes-hall
Effect of in-situ deposition of Mg adatoms on spin relaxation in graphene
我们已经系统地引入了带电杂质散射体的形式的镁吸附剥离的单层石墨烯和观察的自旋弛豫时间的变化很小，尽管在电荷传输行为的显着变化。所有的测量都是在原位暴露于Mg吸附原子的非局域石墨烯隧穿自旋阀上进行的，从而系统地引入了原子尺度的带电杂质散射。虽然电荷传输特性表现出降低的迁移率和减少的动量散射时间，观察到的自旋寿命没有显着影响，表明带电杂质散射是无关紧要的，在本制度的自旋弛豫时间。
2013-02-23 cond-mat.mes-hall
The ideal limit of rhombohedral graphene: Dynamical skyrmion lattices and their excitations
Stanford University（斯坦福大学）；Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）
本文提出菱面体石墨烯的理想极限，解析证明短程排斥可稳定层赝自旋斯格明子晶格并产生陈能带，从而揭示莫尔体系中相互作用驱动拓扑的实空间机制及其集体激发。
2026-10-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Screening Charged Impurities and Lifting the Orbital Degeneracy in Graphene by Populating Landau Levels
我们报告了在石墨烯中观察到的孤立带电杂质，并提出了直接证据，证明了二维电子系统的屏蔽特性与杂质对其电子环境的影响之间存在密切联系。利用扫描隧道显微镜和朗道能级谱，我们证明，在存在一个磁场的杂质的强度可以通过控制朗道能级的占用与栅极电压进行调谐。在低占有率下，杂质被屏蔽，变得基本上不可见。屏蔽随着状态的填充而减少，直到完全占据朗道能级，未屏蔽的杂质显著地干扰了附近的光谱。在这个制度中，我们报告的第一个观察到的朗道级分裂成离散状态，由于解除轨道简并。
2013-10-31 cond-mat.mes-hall
Ground state of graphene heterostructures in the presence of random charged impurities
我们研究了电荷杂质产生的长程无序对石墨烯基异质结载流子密度分布的影响。我们认为异质结构形成的两个石墨烯片（单层石墨烯，SLG，或双层石墨烯，BLG）由介电膜分离。我们目前的对称异质结构，SLG SLG和BLG BLG，和混合的，BLG SLG的结果。至于隔离层，我们发现，带电杂质的存在下诱导强烈的载流子密度不均匀性，特别是在低掺杂的密度景观打破了电子空穴水坑。我们提供了定量的结果的强度的载流子密度不均匀性和筛选的障碍潜力的大范围的实验相关的条件。对于异质结构中的BLG是本我们还提出了由垂直电场产生的自洽的无序势和异质结构中的电荷分布引起的带隙的结果。对于SLG-SLG异质结构，我们讨论了我们的结果的相关性，以了解最近观察到的金属-绝缘体转变在每个石墨烯层形成的异质结构。此外，我们计算的密度分布在两个石墨烯层之间的相关性，并表明，对于标准的实验条件下，这两个配置文件是相关的。
2014-07-08 cond-mat.mes-hall
Spin-valley collective modes of the electron liquid in graphene
我们发展了由原始石墨烯中的电子费米液体支持的集体模式理论。在关于电子-电子相互作用的合理假设下，除了等离子体激元之外的所有模式都是过阻尼的。除了$SU(2)$对称自旋模式之外，这些还包括服从$U(1)$对称性的谷不平衡模式和$U(2)$对称谷自旋不平衡模式。我们推导出的相互作用和扩散常数表征的过阻尼模式。相应的弛豫速率对石墨烯谷和自旋电子学应用设置了基本约束。
2021-02-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Valley relaxation in graphene due to charged impurities
单层石墨烯是具有多谷电子结构的材料的示例。在这样的材料中，谷指数被认为是信息载体。因此，弛豫机制导致谷信息的损失是感兴趣的。在这里，我们计算了石墨烯中带电杂质引起的谷弛豫速率。一个特殊的模型的石墨烯，其中的$p_z$轨道是二维高斯函数，其特征在于一个有效的玻尔半径$a_\textrm{eB}$的空间扩展。我们通过求解玻尔兹曼方程得到谷弛豫速率，对于非相互作用电子的情况，以及对于杂质势由于电子-电子相互作用而被屏蔽的情况。对于后者的情况下，我们考虑到本地场的影响，并评估在随机相位近似的介电矩阵。我们的主要发现是：（1）谷弛豫速率与费米能级处的电子态密度成正比。(ii)位于石墨烯平面附近，距离$d \lesssim 0.3\,\textrmÅ$的带电杂质在诱导谷弛豫方面比那些更远的杂质有效得多，后者的效果随着石墨烯-杂质距离$d$的增加而指数地抑制。(iii)无论是在存在和不存在电子-电子相互作用的情况下，谷弛豫速率显示出明显的依赖于有效玻尔半径$a_\textrm{eB}$。这两种情况下的趋势是不同的：在不存在（存在）屏蔽的情况下，随着有效玻尔半径的增加，谷弛豫速率减小（增加）。这最后一个结果强调，谷弛豫速率的定量计算应纳入电子-电子相互作用以及原子长度尺度上的电子波函数的准确知识。
2015-08-27 cond-mat.mes-hall
Collective excitations in spin-polarized bilayer graphene
我们计算了自旋极化BLG系统中等离子体振荡的频率和阻尼率。利用动力学介电函数的长波近似，我们得到了等离子体频率的解析表达式，表明自旋极化度P对长波等离子体频率的影响可以忽略。数值计算表明，自旋极化度对等离子体频率的影响在小（大）波矢处较小（较大），且阻尼率的最大值随P的增大而增大。我们还研究了不同自旋极化度下载流子密度和衬底介电常数对等离子体特性的影响。数值计算的临界波矢，在等离子体色散曲线击中电子-空穴连续体的边缘，减少与P，可以用来确定实验的自旋极化的程度。
2020-10-21 cond-mat.mes-hall
Effect of charged impurities on graphene thermoelectric power near the Dirac point
在具有不同程度的无序的石墨烯器件中，其特征在于它们的载流子迁移率和最小电导率，我们研究了在宽温度范围内的热电功率以及电导率。我们已经发现，莫特关系失败的狄拉克点附近的高迁移率石墨烯。通过适当地考虑高温效应，我们得到的玻尔兹曼输运理论和我们的实验数据之间的良好协议。在低迁移率石墨烯中，其中带电杂质诱导相对高的残余载流子密度，莫特关系在所有栅极电压下成立。
2011-01-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electronic response of graphene to linelike charge perturbations
未掺杂或弱掺杂的石墨烯对带电线的静电屏蔽的问题被处理为超出线性响应理论。在离带电线的中间距离x处，感生电子密度近似与掺杂无关，为n（x）~（logx）^2/x^2。在较大的x处，如果外部扰动对于石墨烯载流子是排斥的，则可以形成双pn结。计算了这种非均匀性对石墨烯电导和量子电容的影响。结果是相关的石墨烯晶界的输运性质和局部静电控制的石墨烯与双栅极。
2015-05-02 cond-mat.mes-hall
Electronic and magnetic properties of graphene quantum dots with two charged vacancies
采用平均场哈伯德模型研究了六边形石墨烯量子点中两个空位系统的电磁性质，该系统的电磁性质是电荷杂质的库仑势强度$β$和它们之间的距离R的函数.对于$β=0$，空位的磁性由Lieb规则决定，其中相反的（相同的）子晶格空位反铁磁性地（铁磁性地）耦合并表现出费米振荡。在这里，我们证明了一个非磁性制度内的亚临界区域的出现：作为库仑势强度增加到$β\sim 0.1$，在达到受抑原子崩溃制度，磁化强度被强烈抑制和基态总自旋由$S_{z}=0$给出的相反和相同的亚晶格空位配置。在扩展平均场哈伯德模型中考虑电子-电子长程相互作用时，对于$R < 27 \ Å $，其阻挫坍缩的临界值从$β_{cf} \sim 0.28$增加到$β_{cf} \sim 0.36$.
2020-08-20 cond-mat.mes-hall
Collective bistability of pyridine-furan nanosprings coupled by a graphene plate
本研究设计并模拟了由石墨烯板耦合的吡啶-呋喃纳米弹簧混合系统，结合分子动力学与理论模型，证实该设计能使纳米弹簧对随机扰动和微弱外部刺激实现同步响应。
2024-08-23 cond-mat.mes-hall
Statistics of random voltage fluctuations and the low-density residual conductivity of graphene
我们考虑在衬底附近的石墨烯片，其中包含带电杂质。导出了带电杂质引起的电压波动的概率分布函数的解析表达式。分布函数被证明是非高斯的。电压波动导致在石墨烯平面中出现随机分布的密度不均匀性。我们认为，这些无序引起的密度波动产生有限的电导率，即使在零栅电压根据最近的实验观察。我们估计的最小电导率平台的宽度和电子和空穴的水坑的典型尺寸。电子和空穴的不均匀随机水坑的存在应该是所有石墨烯层在低栅极电压下的一般特征，这是由于衬底中带电杂质的不变存在。
2007-10-29 cond-mat.mes-hall
Screening and Collective Modes in Disordered Graphene Antidot Lattices
在$π$能带紧束缚模型下研究了石墨烯反点晶格的激发光谱和集体模.在无规相位近似下计算了动态极化率和介电函数。计算中考虑了几何无序和化学无序等不同类型无序的影响。我们强调了GAL相对于单层石墨烯（SLG）的主要差异。我们的研究结果表明，除了在掺杂样品中的体等离子体激元，带间等离子体激元出现在GAL。我们进一步表明，未掺杂和掺杂的GAL的静态屏蔽性能是定量不同的SLG。
2013-11-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electronic correlation effects in the response of graphene and MoS2 monolayers to the impact of highly-charged ions
本文利用非平衡格林函数结合时间线性G1-G2方案与嵌入方法，研究高电荷离子轰击石墨烯和MoS2单层的电子关联效应，发现电子关联对MoS2的电子动力学影响显著而对石墨烯影响较小，并揭示了轰击点附近电荷密度与诱导静电势的超快动力学。
2025-11-05 cond-mat.mes-hall
Superconductivity from collective excitations in magic angle twisted bilayer graphene
本文提出一种纯电子机制，通过在单参数有效晶格模型上应用Migdal-Eliashberg框架，证明魔角扭曲双层石墨烯中的集体电子模式可实现非常规超导态，其理论特征与实验相符。
2019-09-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
