Hydrodynamic pumping of a quantum Fermi liquid in a semiconductor heterostructure
我们从实验和理论上描述了费米液体中电子-电子相互作用产生的流体动力学泵浦机制。观察到扫过孔径的电子束从该孔径泵浦载流子。实验上，泵浦效应在连接到孔径的引线中感应出电流，或者感应出与从引线提取的载流子相对应的电压信号。不同的几何形状显示的效果，这项工作详细讨论了一个实验几何。理论上，玻尔兹曼方程的解，包括电子-电子碰撞积分，表明注入电子引起的电势在注入电子主流附近的区域变为正。因此，排斥库仑相互作用导致费米液体中的吸引力、泵送力。这里所描述的泵送机制示出的伯努利泵送效应在经典液体中是定性不同的。
2003-02-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quantum pump driven fermionic Mach-Zehnder interferometer
我们研究了泵浦驱动的费米马赫-曾德尔干涉仪中的电流特性。该系统是在量子霍尔制度的导体中实现的，两个干涉仪臂包围Aharonov-Bohm通量$Φ$。两个量子点接触与透明度调制周期性的时间驱动电流，并作为分束器。电流具有通量相关部分$I^{(Φ)}$以及通量无关部分$I^{(0)}$。两个电流部分都示出了在由干涉仪臂的长度确定的两个尺度上作为频率的函数的振荡。在非绝热、高频状态下，$I^{(Φ)}$以恒定振幅振荡，而$I^{(0)}$的振荡振幅随频率线性增加。通量无关部分$I^{(0)}$对温度不敏感，而通量相关部分$I^{(Φ)}$随温度升高呈指数抑制。我们还发现，对于低振幅，绝热抽运整流效应不存在的双透明分束器。通过将干涉仪臂中的一个耦合到电压探头来引入非弹性移相。对于电压探针的长电荷弛豫时间，给定恒定的探针电势，随着与探针的耦合增加，$I^{(Φ)}$和在连接到探针的臂中流动的部分$I^{(0)}$被抑制。对于短的弛豫时间，探针的电势瞬时调节以在探针处给出零时间依赖性电流，仅$I^{(Φ)}$被与探针的耦合抑制。
2006-11-22 cond-mat.mes-hall
Induced by coherent THz-radiation high harmonics generation in bilayer graphene at high Fermi energies
研究了高费米能级下AB型双层石墨烯与相干电磁辐射相互作用的非微扰机制中的高次谐波产生过程。在电子的高费米能区中施加的相干低频辐射场排除了增强高谐波速率的带间跃迁。本文发展的带电载流子与强抽运波相互作用的微观非线性量子理论在布里渊区的狄拉克点附近是有效的。在多光子激发机制下，密度矩阵的Liouville-vonNeumann方程被解析和数值求解。基于数值解，我们研究了任意偏振泵浦光的高次谐波的速率。所得结果表明，双层石墨烯可以作为一种有效的材料，用于产生从太赫兹到中红外频率域的高次谐波，在泵浦波中等强度。
2020-07-16 cond-mat.mes-hall
Quantized spin pump on helical edge states of a topological insulator
本文对基于量子自旋霍尔绝缘体螺旋边态的传统双参数量子泵器件中的量子自旋泵进行了理论研究。通过引入两个与时间相关的反相磁化作为泵浦参数，我们发现当费米能级位于磁化打开的能隙中时，在一个泵浦周期内可以泵浦出整数个电荷或自旋，这归因于两个泵浦势之间可能存在的拓扑界面态。量子化的泵浦电流可以是完全自旋极化的、自旋非极化的或纯自旋电流，而其方向可以通过一些系统参数（如泵浦相位和局部栅极电压）突然反转。我们的研究结果可能有助于量子化自旋泵的产生。
2018-03-06 cond-mat.mes-hall
Correlated two-electron transport: a principle for a novel charge pump
通过考虑一个相关的两个电子输运过程（TET）和使用的Keldysh非平衡格林函数形式主义的图解分析，我们讨论了一种新的电荷泵，载流子泵从一个接触与低化学势的另一个接触与较高的电位。TET过程涉及两个相关的入射电子相互散射和交换能量。该过程可以显著地影响充电电流密度，并且它涉及引线的费米液体的高空态和/或低填充态。
2002-12-06 cond-mat.mes-hall
Topological spin pumps I
我们建立了一个半经典动力学方法，将自旋旋转的波函数引入到输运方程中，研究了各种自旋相关抽运现象。我们采用这种技术来研究拓扑泵和说明自旋泵在几个模型中，各种自旋配置或拓扑电机驱动绝热泵。在Rashba模型中，我们发现拓扑自旋泵是由一个带正半Skyrmion电荷的Meron驱动的，其大小可以由外部门或塞曼场控制。另一方面，在Dresselhaus模型中，电子自旋是由负的meron泵出的。我们研究了塞曼场对拓扑自旋抽运的影响以及费米海在各种抽运中的响应。拓扑抽运现象归因于拓扑Stern-Gerlach分裂，并且发生在电荷抽运电流消失或可忽略的横向方向上。本文建立的输运方程也可用于研究反常霍尔效应和自旋霍尔效应，如附录所示。
2004-07-08 cond-mat.mes-hall
Topological charge pumping in twisted bilayer graphene
当费米能级位于其中一个小间隙中时，\moire超晶格两层之间的滑动运动产生电流，实现了二维拓扑无源泵浦.有趣的是，手性电荷泵，即由滑动运动引起的横向电流，在扭曲的同质双层中是可能的。通过对扭曲双层石墨烯中绝热电流的具体计算，证实了这一结果。我们的工作揭示了\moire超晶格特有的机械运动和电之间的有趣联系，并可能在纳米发电机和纳米电动机中找到应用。
2019-10-28 cond-mat.mes-hall
Four-Wave mixing in degenerate Fermi gases: Beyond the undepleted pump approximation
我们分析了费米子密度光栅和费米子入射光束之间的四波混频的全非线性动力学。我们发现，当光束中的原子数与形成光栅的原子数相当时，通常导致其振幅衰减的光栅的失相被抑制。相反，密度光栅和光束密度表现出大的非线性耦合振幅振荡。在这种情况下，与可忽略的反作用相比，四波混频可以持续更长的时间。我们还评估了四波混频的效率，并表明它可以通过产生一个初始密度光栅的振幅小于最大值来提高。这些结果表明，在费米子碱金属气体中有效的四波混频应该是实验观察。
2003-01-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Probing Fermi surface topology by ultrafast pump pulse dynamics
提出一种动力学方法，通过低强度光脉冲激发双能带模型产生持续振荡电流，利用脉冲期间与脉冲后振荡电流相对振幅的最小值来精确识别拓扑 Lifshitz transitions。
2025-08-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Spin pumping by a moving domain wall at the interface of an antiferromagnetic insulator and a two-dimensional metal
本文用 Keldysh Green 函数研究 AFMI/二维金属界面运动畴壁的二阶自旋泵浦，揭示其受自旋弛豫、Fermi 面嵌套及扩散分布影响。
2024-01-28 cond-mat.mes-hall
Spin pumping of two-dimensional electron gas with Rashba and Dresselhaus spin-orbit interactions
我们从理论上考虑了铁磁绝缘体（FI）和二维电子气（2DEG）之间的结中的自旋泵，其中Rashba和Dresselhaus自旋轨道相互作用共存。使用二阶微扰理论，我们推导出的铁磁共振（FMR）实验中的界面交换耦合的情况下，线宽的增加。我们澄清了吉尔伯特阻尼的增强取决于谐振频率和自旋取向的FI。我们表明，这种设置的FMR实验可以提供信息的自旋纹理的2DEG在费米表面。
2021-08-07 cond-mat.mes-hall
Spin pumping effect in non-Fermi liquid metals
本文提出利用自旋泵浦探测磁性异质结构二维界面的非费米液体行为，揭示量子临界区铁磁共振与Gilbert阻尼的幂律标度及其普适意义。
2025-03-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Etching process of narrow wire and application to tunable-barrier electron pump
单电子源作为建立电流标准的装置已经研究了30年，最近作为费米子量子光学的按需相干源。为了在GaAs/AlGaAs二维电子气（2DEG）上构建单电子源，通常需要通过刻蚀制作亚微米导线。我们已经建立了技术，使线制成的脆弱的2DEG相结合的光刻和电子束光刻与一步光刻胶涂层，这使我们能够同时蚀刻精细和粗糙的结构。已经证明，在窄导线上制造的单个电子源在射频下每一个周期泵送固定数量的电子。本发明改进了光刻工艺，降低了2DEG损伤的风险，适用于其他材料的刻蚀和干法刻蚀。
2020-05-21 cond-mat.mes-hall
Two-Dimensional Thouless Pumping of Ultracold Fermions in Obliquely Introduced Optical Superlattice
我们提出了一个二维（2D）版本的无源泵浦，可以通过使用超冷原子在光晶格中实现。具体地说，我们考虑了一个二维正方形晶格紧束缚模型，其中斜引入了一个超晶格。它表明，量子化的粒子输运发生在这个系统中，并表示为一个丢番图方程的解决方案。这种拓扑性质可以通过将哈密顿映射到具有均匀磁场的三维（3D）立方晶格模型来理解。我们还提出了一个倾斜引入超晶格的连续介质模型，并通过计算Berry曲率得到了泵浦量。对于这个模型，同样的丢番图方程可以从平面波近似导出。此外，我们通过求解含时薛定谔方程研究了谐波陷阱的作用。在冷原子实验中经常使用的谐波势阱下，我们通过数值模拟表明，当超晶格势的相位以中等速度驱动时，会发生近量子化的泵浦。此外，我们发现，两个区域出现，霍夫斯塔德区和整流区，取决于调制幅度的超晶格势。在具有较大调制幅度的整流区中，我们发现泵浦方向被严格限制在$x$轴或$y$轴方向。这两个区域中的这种差异导致交叉行为，表征谐波陷波器的效果。
2020-11-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas quant-ph
Theory of inverse Rashba-Edelstein effect induced by spin pumping into a two-dimensional electron gas
本文理论研究了铁磁绝缘体自旋泵浦在同时含 Rashba 和 Dresselhaus 自旋轨道耦合的二维电子气中引发的逆 Rashba-Edelstein 效应，揭示了自旋密度在两种耦合强度比趋近 1 时发散而电流密度保持有限，为费米面自旋劈裂评估和自旋电子器件设计提供依据。
2023-10-26 cond-mat.mes-hall
Topological charge pumping in excitonic insulators
我们发现，在具有$s$波电子空穴配对的激子绝缘体中，外加电场（脉冲或静态）可以诱导$s$波分量的序参量，并进一步驱动它在$s+ip$平面内旋转，实现无源电荷泵。在一维空间中，每个旋转周期正好将两个电子泵过样品。高维系统可以看作是动量空间中的一维链的堆叠，其中每个穿过费米面的链都贡献了一个电荷泵的通道。物理超越绝热极限，特别是包括耗散效应进行了讨论。
2021-01-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Carrier Heating and Negative Photoconductivity in Graphene
利用超快太赫兹技术研究了石墨烯的负光电导特性。采用红外透射法测定了p型CVD石墨烯样品的费米能级、载流子密度和迁移率。使用可调谐中红外泵浦的时间分辨太赫兹光电导测量在0.35eV到1.55eV之间的光子能量下探测这些样品，大约是样品费米能量的一半到三倍。虽然带间光跃迁在石墨烯被阻止的泵浦光子能量小于费米能量的两倍，我们观察到负光电导在所有的泵浦光子能量的调查，表明带间激发是不需要观察到这种效果。我们的研究结果是一致的热化自由载流子的人口，电子-声子散射冷却，但不一致的负光电导模型的基础上人口反转。
2014-10-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Effect of heating and cooling of photogenerated electron-hole plasma in optically pumped graphene on population inversion
我们研究了高温下光泵石墨烯层中光生电子空穴等离子体的特性，其中光学声子的发射和吸收的带间和带内过程起着至关重要的作用。考虑了电子-空穴等离子体的加热和冷却以及非平衡光学声子的影响。计算了光泵浦石墨烯层的准费米能级和有效温度随泵浦光强度的变化关系。考虑了动态电导率随抽运强度的变化以及在一定频率范围内电导率变为负值的条件。所考虑的效应可以显著影响与粒子数反转相关的光泵浦石墨烯层中的负动态电导率的实现，并且因此影响在室温下操作的基于石墨烯的太赫兹和红外激光器的实现。
2011-02-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Topological magnetoelectric pump in three dimensions
本文主要在三维空间中研究格点费米子模型的拓扑抽运。我们首先计算了定义在连续时空中的Dirac模型的U（1）流密度，以回顾已知的结果，并介绍一些便于格点模型计算的技术细节。接下来我们研究格点费米子模型的U（1）电流密度，它是威尔逊-狄拉克模型的一个变体。我们引入的模型是在空间上但在连续时间上定义在一个格上的，这适合于拓扑泵的研究。对于这样的模型，我们导出了守恒U（1）电流密度，并直接计算了$1+1$维系统以及小晶格常数极限下的$3+1$维系统的U（1）电流密度.我们发现，电流包含了一个非平凡的晶格效应，其特征在于陈数，因此，泵浦粒子数是量子化的拓扑原因。最后通过数值计算研究了$3+1$维的拓扑时间泵。我们讨论了第二个陈数和第一个陈数之间的关系，散装边缘对应，和广义Streda公式，使我们能够计算第二个陈数使用谱不对称。
2017-11-07 cond-mat.mes-hall hep-lat hep-th
Quantized Nonlinear Thouless Pumping
在整数量子霍尔效应中观察到的急剧量子化的输运可以通过一个简单的一维模型来解释，该模型具有时间周期性的、随时间变化的电势，其中电子电荷从系统的一侧泵送到另一侧。这种所谓的“无源泵浦”利用降维的概念捕捉了量子霍尔效应的拓扑物理学：时变势在数学上映射到概念上的第二维中的动量坐标上。重要的是，这假设电子系统处于平衡状态并处于其基态，即具有低于费米能的均匀填充带。在这里，我们从理论上提出和实验证明量子化的非线性无源泵浦光子的频带，是断然不均匀占用。在我们的系统中，非线性通过孤子的形成和自发对称性破缺分岔对非线性输运起作用。量子化是因为在每个泵浦周期之后，以给定晶胞为中心的瞬时孤子解是相同的，直到平移不变性;这是一种完全不同于传统的费米子平衡无扰动泵浦的机制。我们的结果表明，非线性和粒子间相互作用可以诱导量子化的输运和拓扑行为，即使在线性极限没有。
2021-06-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.other cond-mat.quant-gas
Optimal spin-entangled electron-hole pair pump
本文提出了费米海中自旋纠缠电子-空穴对振荡势产生的非微扰理论。在萨缪尔森和布蒂克早些时候考虑的弱势极限中，纠缠产生远小于每个周期一位。我们证明了强势振荡可以平均每两个周期产生一个Bell对，使其成为纠缠飞行量子比特的有效来源。
2005-04-19 cond-mat.mes-hall quant-ph
Observing the Birth of Rydberg Exciton Fermi Polarons on a Moire Fermi Sea
本研究利用泵浦-探测光谱在WSe₂单层与转角双层石墨烯构成的系统中，直接观测到里德堡激子费米极化子的形成过程，发现其弛豫速率和结合能随载流子密度增加而增大，为二维范德华系统的多体准粒子研究提供了新见解。
2025-06-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Charge transport in a Tomonaga-Luttinger liquid: effects of pumping and bias
我们研究了在Tomonaga-Luttinger液体中由外加偏压和由弱的，点状的杂质势随时间振荡产生的电流。我们用玻色化方法微扰计算了杂质势中的二阶电流。在小偏压和低抽运频率下，电流的直流和交流分量都与偏压和抽运频率呈幂律关系，对于无自旋电子，其指数为2K - 1，其中K为相互作用参数。当K < 1/2时，对于特定的偏置值，电流变大。对于K = 1的非相互作用电子，我们的结果与用Floquet散射理论得到的Dirac费米子的结果一致.我们还讨论了扩展杂质和自旋1/2电子的情况。
2007-07-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Fermi polaron laser in two-dimensional semiconductors
我们研究了受驱动的二维半导体的弛豫动力学，其中巡游电子打扮光泵激子，形成两个费米极化子分支。在零动量附近激发的排斥极化子在高动量时迅速衰减到吸引极化子。与电子的碰撞随后导致有吸引力的极化子的较慢的弛豫，其在辐射损失占主导地位的零动量附近的光锥边缘处积累。激子极化子的玻色子性质使得受激散射成为可能，从而在更高的泵浦功率下产生激光跃迁。后者的特征在于光发射的超线性增加以及扩展的时空相干性。由于相干峰位于光锥的边缘而不是中心，因此激子的多体修整可以将线宽减小到激子无辐射寿命所设定的极限以下。
2022-04-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas quant-ph
Optical detection of long electron spin transport lengths in a monolayer semiconductor
使用空间分辨光学泵浦探测实验，我们测量的横向运输自旋/谷极化电子在很长的距离（几十微米）在一个单一的WSe 2单层。通过使用圆偏振光局部泵浦2D电子的费米海到高度的自旋/谷偏振（高达75%），电子偏振的横向扩散可以经由由空间分离和线偏振的探测激光诱导的光致发光来映射。高达25%的自旋谷极化，观察到在泵浦探测分离高达20微米。特征自旋/谷扩散长度为18 +/- 3微米，揭示在低温下。温度、泵浦螺旋度、泵浦强度和电子密度的依赖性突出了自旋弛豫时间和泵浦效率对具有自旋谷锁定的单层半导体中极化电子输运所起的关键作用。
2022-02-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Transient Drude Response Dominates Near-Infrared Pump-Probe Reflectivity in Nodal-Line Semimetals ZrSiS and ZrSiSe
利用瞬态反射法研究了两种半金属材料ZrSiS和ZrSiSe在近红外波段的超快光学响应。这两种材料表现出相似的响应，其特征在于两个特征，在时间和能量上很好地分辨。第一个瞬态特征在几百飞秒后衰减，而第二个持续纳秒。使用Drude-Lorentz拟合的材料的平衡反射率，我们表明，快速响应是很好地表示的Drude等离子体频率的降低，和第二个功能的Drude散射率的增加。这直接将瞬态数据与物理图像联系起来，其中载流子在被激发远离费米能量后，通过与声子浴共享其多余能量在几百飞秒内返回到该附近，导致热晶格仅通过缓慢的扩散过程（ns）弛豫。新出现的图像显示，在费米能级载流子密度的突然变化瞬间修改的时间尺度上的电子声子热化不兼容的材料的输运性质，并在很大程度上是由在节线的状态密度降低驱动。
2020-05-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Anomalous Topological Pumps and Fractional Josephson Effects
我们发现了超导体约瑟夫森效应中的新型拓扑泵。在由时间反演和粒子-空穴对称性的乘积定义的手征对称性下，相位差是奇数，它充当反常绝热参数。这些泵送循环不同于"周期表"中的泵送循环，并且以$Z\times Z$或$Z_2\times Z_2$强不变量为特征。我们确定在类AIII的一般分类，和那些在类DIII与一个单一的异常参数。对于DIII类的$Z_2\times Z_2$拓扑泵，一个$Z_2$不变量描述了费米子宇称和自旋泵的重合，而另一个不变量反映了Majorana Kramers对的非阿贝尔统计，导致三种不同的分数约瑟夫森效应。
2013-10-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Quantum Stirring in low dimensional devices
通过移动散射体，或者更一般地说，通过将量子泵集成到闭合电路中，可以在费米海中感应出循环电流。该感应电流可以具有与泵的“推动”方向相同或相反的方向。我们利用Kubo-Dirac单极子图像给出了相关几何电导的显式表达式，并阐明了与多路径几何中绝热通过理论的联系。
2008-06-05 cond-mat.mes-hall quant-ph
Competing Adiabatic Thouless Pumps in Enlarged Parameter Spaces
通过哈密顿量的平滑变形，守恒电荷通过绝缘物质的转移被称为量子绝热或无量纲泵浦。这种现象的核心是哈密顿量，其绝缘间隙由多维（通常是二维）参数空间控制，其中可以为哈密顿量中的绝热变化定义路径，即，而不缩小差距。在这里，我们通过考虑一个更大的，三维的参数空间扩展的概念的带状绝缘体的无源泵。我们表明，这个参数空间的连通性是至关重要的定义量子泵，表明，相对于传统的二维情况下，泵浦量不仅取决于初始和最终点的哈密顿演化，但也对类的选择路径和保存的对称性。因此，我们区分了封闭/开放路径的哈密顿演化的情况下，发现不同的封闭周期可以导致不同的量子数的泵，不同的开放路径可能指向不同的表面物理的情况。作为明确的例子，我们考虑的模型类似于简单的模型来描述拓扑绝缘体，但与最小的拓扑绝缘体模型相比，具有两倍的自由度。来自加倍的额外的费米子味道允许额外的间隙项/绝热参数-除了保留拓扑保护离散对称性的通常拓扑质量之外-产生扩大的绝热参数空间。我们认为，在一个和三个\emph{spatial}维的情况下，我们的结果在三维的结晶拓扑绝缘体的背景下，可以实现，我们简要讨论。
2016-09-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Adiabatic pumping through a quantum dot in the Kondo regime: Exact results at the Toulouse limit
具有单个未成对电子的超小量子点的输运性质通常由非平衡Kondo模型建模，该模型描述了自旋1/2局域矩与两个非相互作用电子的交换相互作用。值得注意的是，该模型具有一个精确的解决方案时，调整到一个特殊的流形在其参数空间称为图卢兹限制。我们利用Toulouse极限精确地计算了近藤区的自旋流。在没有潜在的散射和电压偏置，瞬时充电电流严格为零的通用近藤模型。然而，在有限磁场的存在下，非零自旋电流可以被泵送通过系统，只要自旋不对称地耦合到两个引线。因此，通过近藤杂质的隧穿提供了产生纯自旋电流的自然机制。我们表明，特别是，人们可以设计泵浦周期沿每个周期的平均自旋泵浦是接近等于$\hbar$。通过类比Brouwer的非相互作用的两个驱动参数的系统的公式，泵浦的自旋电流表示为散射矩阵的几何性质。然而，相关的%Alex：我在上面的句子中用几何散射矩阵替换了拓扑散射矩阵，它进入了公式，属于出现在图卢兹极限的马约拉纳费米子，而不是携带电流的物理电子。这些结果是通过结合非平衡Keldysh格林函数技术与系统的梯度展开，明确暴露的小参数控制的绝热极限。
2007-11-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
