Superlattice nanowire heat engines with direction-dependent power output and heat current
由低维结构制成的热机(HE)由于其降低的声子热导而在能量收集方面提供了有前景的应用。目前,人们对量子点超晶格纳米线的设计进行了大量的研究,但只考虑了量子点中具有均匀能级的超晶格纳米线。在这里,我们提出了一个由SLNW与阶梯状QD能级的HE。结果表明,非线性Seebeck效应可以导致这种具有阶梯状能级的纳米线的显着的电子输运。嵌入纳米线中的量子点的能级的不对称排列可以被控制,以允许在正向温度偏压下的共振电子输运,而它们在反向偏压下处于非共振状态。在这种机制下,这种SLNW的功率输出和效率优于具有均匀QD能级的SLNW。SLNW HE具有方向相关的功率输出和热流。此外,HE具有热二极管的功能,在开路条件下具有令人印象深刻的负差热传导。
2019-08-04 cond-mat.mes-hall
Optimizing thermoelectric efficiency of superlattice nanowires at room temperature
众所周知,薄纳米线的品质因数($ZT$)可以在室温下显著增强,这是由于声子的边界散射的增加引起的声子热导的降低。可以预期的是,纳米线填充量子点(QD)的声子热导将进一步降低。在这里,我们考虑一个超晶格纳米线(SLNW)建模的线性链的强耦合量子点连接到电极。为了优化设计,我们研究了$ZT$对量子点能级($E_0$)(相对于电极中的费米能级$E_F$)、点间耦合强度($t_c$)、隧穿率($Γ$)和温度$T$的依赖性。结果表明,在室温下,当$(E_0-E_F)/k_BT \approx 2.4$和$Γ=t_c$的量子点数目为$t_c/k_BT <0.5$时,SLNW的功率因数最大,且与量子点数目无关.通过使用合理的物理参数,我们表明,薄SLNW的横截面宽度接近$3~nm$有可能实现$ZT\ge3$。
2018-04-20 cond-mat.mes-hall
Spin transition rates in nanowire superlattices: Rashba spin-orbit coupling effects
研究了纵向周期势调制下抛物纳米线中Rashba自旋轨道耦合的影响。调制电位可以从实际生长的超晶格(SL)中获得。我们的研究表明,Rashba自旋轨道相互作用诱导的抛物线纳米线SL的能级交叉点。我们估计单重态-三重态之间的反交叉宽度很大(大约117 $μeV$)。我们研究了声子和电磁场介导的抛物型纳米线超晶格的自旋跃迁速率。我们报道声子介导的自旋跃迁速率比电磁场介导的自旋跃迁速率大几个数量级。基于费曼解纠缠技术,我们得到了自旋跃迁的精确几率。对于波矢为$k=0$的情形,我们报道了跃迁几率可以在固定的时间间隔内以共振的形式进行调谐。对于一般情况($k\neq 0$),我们求解Riccati方程,发现任意的$k$值都导致了跃迁几率的衰减.当($k\neq 0$)的Rashba自旋轨道耦合系数较大时,自旋跃迁几率冻结.
2013-06-13 cond-mat.mes-hall
Dimensionality and heat transport in Si-Ge superlattices
我们通过计算平面超晶格和镶嵌在Si中的Ge纳米线和纳米点阵列的热导率,研究了维度如何影响Si-Ge超晶格中的热输运。我们研究了超晶格与$\sim$ 10 nm的周期使用一个完全原子的Monte Carlo解的玻尔兹曼输运方程的弛豫时间近似。我们发现,当周期大于4 nm时,具有相同厚度的Si和Ge层的平面超晶格的室温横面电导率大于其纳米线和类似尺寸的点对应物(高达100%),而当周期小于4 nm时,趋势相反。
2019-03-23 cond-mat.mes-hall
Assessment of AlGaN/AlN superlattices on GaN nanowires as active region of electron-pumped ultraviolet sources
在本文中,我们描述了400 nm长(88周期)的AlxGa 1-xN/AlN(0 < x < 0.1)量子点超晶格的设计和表征自组装GAN纳米线上的电子泵紫外光源的应用。纳米线上的GAN/AlN超晶格的光学性能进行了比较,与平面GAN/AlN超晶格的发射体GAN衬底上沿N极性和金属极性晶轴具有相同的周期性和厚度。纳米线样品是不太敏感的非辐射复合比平面层,达到内部量子效率(IQE)在室温下超过60%,即使在低注入条件下。IQE在更高的激发功率密度下保持稳定,最高可达50 kW/cm 2。我们证明,纳米线超晶格是足够长的收集电子-空穴对所产生的电子束与加速电压VA = 5千伏。在这样的VA下,从纳米线系综发射的光在恒定电子束激发下不显示任何猝灭的迹象(在分钟尺度上针对约8 kW/cm 2的激发功率密度进行测试)。改变点/势垒厚度比和点中的Al含量,纳米线的峰值发射可以在340至258 nm的范围内调谐。关键词:GAN,氮化铝,纳米线,紫外线
2019-11-29 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
GaAs/GaP Superlattice Nanowires for Tailoring Phononic Properties at the Nanoscale: Implications for Thermal Engineering
该研究通过实验与DFPT计算揭示了GaAs/GaP超晶格纳米线中声子色散和电子带隙的可调性,证明纳米尺度材料工程可定制声子特性并为热工程开辟新途径。
2023-09-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Effects of the electrostatic environment on superlattice Majorana nanowires
在超导-半导体纳米线中寻找产生、测量和操纵马约拉纳束缚态(MBSs)的方法是凝聚态物理中高度追求的目标。最近有人提出,周期性覆盖的半导体纳米线与超导手指将允许门控和调谐系统到一个拓扑相,同时留下空间的MBS波函数的本地检测。我们执行一个详细的,自洽的三维(3D)模型的超导体超晶格的纳米线,包括周围的静电环境的影响,并考虑到在半导体表面产生的表面电荷的数值研究。我们考虑不同的实验方案,其中超晶格是在顶部或底部的纳米线相对于背栅。的3D静电分布,电荷密度,低能谱和MBSs的形成的分析揭示了丰富的现象,取决于纳米线参数以及超晶格尺寸和外部背栅电位。事实证明,3D环境对于正确捕获和理解系统的相图以及建立拓扑超导性的参数区域至关重要。
2019-07-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Phonon interference effects in GaAs-GaP superlattice nanowires
Universität Basel(巴塞尔大学);Istituto Nanoscienze-CNR and Scuola Normale Superiore(国家纳米科学技术研究所和比萨高等师范学院);Institut de Ciencia de Materials de Barcelona, ICMAB−CSIC(巴塞罗那材料科学研究所)
研究通过超晶格纳米线中声子干涉效应揭示热传导机制,展示了通过结构控制优化热性能的潜力。
2025-08-13 cond-mat.mes-hall quant-ph
Confined Ge-Pt states in self-organized Pt nanowire arrays on Ge(001)
通过密度泛函理论和广义梯度近似的能带结构计算,研究了Ge(001)表面自组织Pt纳米线的电子结构.特别是,我们处理了一种新的一维表面态限制在纳米线阵列,并澄清其起源。由于大的Pt贡献,新的状态是一个混合的Ge-Pt混合状态,而不是一个限制的Ge表面状态。此外,我们比较我们的结果从扫描隧道显微镜的数据。
2007-12-14 cond-mat.mes-hall
Coupled multiphysics, barrier localization, and critical radius effects in embedded nanowire superlattices
本文的新贡献是开发一个圆柱形表示的嵌入式纳米线超晶格(NWSL)的纤锌矿结构,其中包括耦合,应变相关的8带$\mathbf{k\cdot p}$哈密顿在圆柱坐标系中的多物理场模型,并研究耦合压电机电效应的影响,在这样的NWSL的势垒本地化和临界半径。半导体材料的压电-机电耦合模型考虑了应变、压电效应和自发极化。基于所建立的三维模型,在直角坐标系下模拟得到的电子(空穴)的能带结构与我们以前建立的柱坐标系下的二维模型得到的电子(空穴)的能带结构符合得很好。在$\mathrm{Al_xGa_{1-x}N/GaN}$超晶格的异质结处的几个参数如晶格失配、电场、价带和导带偏移可以作为Al摩尔分数的函数而变化。当$\mathrm{Al_xGa_{1-x}N/GaN}$异质结处的能带偏移非常小并且压电机电效应的影响可以最小化时,则势垒材料可以不再被视为无限势阱。在这种情况下,可以可视化布洛赫波函数到屏障材料中的穿透,这提供了NWSL的临界半径的估计。在这种情况下,NWSL可以充当反型层。最后,我们研究了正方形和圆柱形非对称半导体对导带电子能带结构的影响。
2013-12-31 cond-mat.mes-hall
Probing confined phonon modes by transport through a nanowire double quantum dot
半导体纳米线的强径向约束导致电子和声子能谱的改变。我们分析了半导体纳米线中栅定义的双量子点中电子和声子系统的量子限制效应之间相互作用的电流响应。我们表明,两个量子点之间的非弹性跃迁的电流谱可以作为一个实验探针的限制声子环境。由此产生的离散峰结构的测量解释的理论建模的限制声子模式的频谱,其中的压电耦合是至关重要的。
2010-02-15 cond-mat.mes-hall
Effects of electron scattering on the topological properties of nanowires: Majorana fermions from disorder and superlattices
我们专注于诱导拓扑状态的规则,或不规则的散射(i)p波超导导线和(ii)Rashba线接近耦合到s波超导体。我们发现,这两个系统的拓扑性质是根本不同的:在p波线,无序一般有一个不利的影响,拓扑秩序和拓扑状态被破坏超过临界无序强度。相反,在Rashba线,这是相关的最近的实验,无序可以{ \it诱导}拓扑秩序,减少了需要准弹道样品获得马约拉纳费米子。此外,我们发现,拓扑状态的总相空间面积是保守的长无序Rashba线,甚至可以在适当的工程超晶格势增加。
2014-07-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Spin-orbit Energies in Etch-Confined Superconductor-Semiconductor Nanowires
本文报道了准一维(1D)Al-InAs纳米线的磁输运测量结果,该纳米线是通过刻蚀混合超导体-半导体二维电子气(2DEG)制备的。超导能隙上方的隧道光谱测量提供了识别与受限1D区域相关联的1D子带的手段。将数据拟合到包括自旋轨道相互作用(SOI)的不同分量的模型,揭示了它们的强度,这对于评估超导体-半导体2DEG实现马约拉纳量子比特的适用性是有意义的。
2021-11-24 cond-mat.mes-hall
UV Photosensing Characteristics of Nanowire-Based GaN/AlN Superlattices
我们已经表征了单个GAN纳米线的光电探测能力,将20个周期的AlN/GAN:Ge轴向异质结封装在AlN壳中。透射电子显微镜证实周围的异质结构的额外的GAN壳的情况下。在没有表面导电沟道的情况下,异质结构的引入导致暗电流的降低和光敏性的增加。不同的单纳米线的暗电流的大小的一个显着的分散体是由于纳米线与位移纳米盘的聚结,减少了异质结构的有效长度。在电流路径中较大数量的有源纳米盘和AlN势垒导致较低的暗电流和较高的光敏性,并且提高了纳米线对照明强度变化的灵敏度(提高的线性度)。此外,我们观察到的光电流的持久性,这是由于整个结构的电阻的变化,特别是GAN茎和帽部分。因此,时间响应与暗电流无关。
2017-06-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spatially confined Bloch oscillations in semiconductor superlattices
在一个半导体超晶格的散射时间长,阻尼布洛赫振荡由于散射是如此之小,对流非线性可以补偿它和布洛赫振荡持续甚至在流体动力学制度。在这种情况下,数值解表明,有稳定的布洛赫振荡局限于一个区域附近的收集器具有不均匀的场,电荷,电流密度和能量密度的档案。当由于非弹性碰撞引起的阻尼变得足够强时,这些布洛赫振荡消失。
2011-07-15 cond-mat.mes-hall nlin.PS
Confined dissipative droplet solitons in spin-valve nanowires with perpendicular magnetic anisotropy
磁耗散液滴是在具有垂直磁各向异性的纳米接触自旋阀中激发的局域化的强非线性动力学模式。这些模式在磁存储和计算的纳米结构中找到了潜在的应用,但耗散液滴的研究迄今为止仅限于扩展的薄膜。在这里,数值分析和渐近分析被用来证明在受限结构中的新孤子的存在和性质。随着纳米线的宽度随着其中心处的固定尺寸的纳米接触而减小,所观察到的模式经历从完全局部化的二维液滴到二维液滴边缘模式的转变,然后是脉动的一维液滴。这些孤子被解释为经典的,保守的孤子的耗散版本,允许的模式和分岔机制的分析描述。所提出的结果开辟了新的可能性,低维孤子的研究和纳米结构中的液滴应用。
2013-08-22 cond-mat.mes-hall
Electron transport in quantum wire superlattices
利用非平衡格林函数理论研究了横向受限半导体超晶格中的电子输运。输运性质的纳米线超晶格的不同直径的计算,从量子点超晶格制度的量子阱超晶格制度。散射过程中,由于电子-声子耦合,声子非谐性,带电杂质,表面和界面粗糙度和合金无序包括在微观基础上。弹性散射机制的处理超出了自洽玻恩近似的部分相干的方式。运输沿超晶格的性质显着依赖于横向维度。在量子线制度,电子速度场特性的预测偏离强烈的标准江崎津形式,由于与光学声子的整数和分数的共振,具有明显的电流峰值。
2014-04-24 cond-mat.mes-hall
Calculation of Confined Phonon Spectrum in Narrow Silicon Nanowires using the Valence Force Field Method
我们研究了限制效应对边长为1- 10 nm的超窄硅纳米线声子性质的影响。采用改进的价力场方法计算声子色散,得到了声子的态密度、传输函数、声速、弹道热导率和边界散射限制的扩散热导率。我们发现,声子色散和弹道热导的结构,即输运方向和限制尺寸的几何特征的函数。声子群速度和热导率可以根据通道的几何特征而变化两个因子。纳米<110>线具有最高的群速度和热导率,而<111>最低的。因此,沟<111>道是基于Si纳米线的热电器件的最合适的取向,因为它也具有大的功率因数。我们的研究结果可能是有用的热输运设计的硅基器件的热电和热管理应用。
2013-04-04 cond-mat.mes-hall
Segregation growth and self-organization of ordered S atomic superlattices confined at interface between graphene and substrates
表面原子尺度的有序超晶格无论在基础科学还是在高科技领域都有着巨大的应用价值。然而,控制超晶格的制造到原子尺度已经证明是非常具有挑战性的。在这里,我们展示了在石墨烯和富S铜衬底之间的界面处的有序的S原子超晶格的偏析生长和自组织。扫描隧道显微镜(STM)研究表明,通过精细控制生长温度,我们获得了有序的S(亚)纳米团簇超晶格和界面处具有不同周期的单原子超晶格。这些原子超晶格在大气环境中是稳定的,即使在高温退火(~ 350 ℃)后也是稳定的。我们的实验表明,当S原子的周期与石墨烯晶格的周期相当时,S单原子超晶格可以驱动石墨烯进入电子凯库勒畸变相.我们的结果不仅为在界面上实现原子尺度的超晶格开辟了道路,而且为在石墨烯中实现奇异电子态提供了一条新的途径。
2018-02-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Unique Electron Spin Relaxation Induced by Confined Phonons in Nanowire-Based Quantum Dots
从理论上研究了束缚声子引起的晶格基量子点中电子自旋弛豫。由于受限声子的一维性质,受限声子的van Hove奇异性和电子-声子耦合的形状因子的零可以导致自旋弛豫速率的独特特征。在范霍夫奇点处可以得到极强的自旋弛豫。同时在形状因子为零时,自旋弛豫速率也被大大抑制。这种独特的特征表明了基于锗的量子点在操纵自旋态方面的灵活性。这也为研究受限声子的性质提供了一种方法。
2010-05-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Skyrmion nucleation via localized spin current injection in confined nanowire geometry in low chirality magnetic materials
磁skyrmions一直是激烈的研究与存储器,逻辑和互连技术的应用前景的焦点。最近已经提出并证明了几种方案可以使skyrmions成核。然而,它们要么导致不受控制的Skyrmion气泡产生,要么主要针对与赛道存储器器件的集成。在这项工作中,我们提出了一个新的计划,在一个有限的纳米线的几何形状与亚100 nm的宽度使用一个通用的方法“本地化的自旋电流注入”技术在材料系统表现出低Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用(Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用)的控制单skyrmion成核。我们提出的成核机制如下的路径,涉及创建一个反向的磁畴包含一个或多个垂直布洛赫线(VBL),形成一个边到边的畴壁的VBL得到湮灭在纳米线的边缘。然而,使用缺口或反缺口将边缘畴壁钉扎在狭窄的间隙内会导致产生具有无缺陷畴壁的磁泡,最终弛豫成圆形skyrmion结构。我们的模拟预测,所提出的机制允许skyrmion成核亚纳秒的时间尺度上,显示出鲁棒性的变化,如本地钉扎网站,并适用于任何skyrmion为基础的逻辑,存储器和互连应用。
2018-01-31 cond-mat.mes-hall
Skyrmion spin transfer torque due to current confined in a nanowire
在这项工作中,我们计算的扭矩场在铁磁体与金属纳米线接触时,skyrmion是存在的。如果纳米线足够窄,则电流由单个导带承载。在这个制度的经典扭矩模型打破了,我们表明,自旋转移扭矩驱动的skyrmion移动在一个不同的方向比经典模型预测。然而,在单带制度中以一定速度移动skyrmion所需的电荷电流量类似于经典的扭矩模型,其中隐含地假设电流传输由许多导带。由于单带的完美极化,单带机制更有效地从电荷电流产生自旋电流,但从自旋电流产生转矩的效率较低。然而,即使在器件接触之间没有净电荷或自旋电流流动的情况下,也可以利用单带机制来移动skyrmions。我们也已经能够恢复的经典极限考虑合奏只有几个电子状态。在这个限制,我们已经发现,电子扩散需要考虑,即使在弹道纳米线由于skyrmion结构上的电子电流的影响。
2020-06-25 cond-mat.mes-hall
Singlet-triplet relaxation induced by confined phonons in nanowire-based quantum dots
从理论上研究了束缚声子在晶格基量子点中诱导的单重态-三重态弛豫。由于受限声子的准一维性质,单重态-三重态弛豫速率随磁场的变化呈现多峰,并且在单重态-三重态反交叉附近,单重态和自旋上三重态之间的弛豫速率增强.我们比较了变形-势耦合和压电耦合的影响,发现在大多数情况下,变形-势耦合控制弛豫速率。
2010-07-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nanomechanical resonators based on adiabatic periodicity-breaking in a superlattice
我们提出了一种新的声腔设计,我们限制了机械模式,通过改变声学性质的GaAs/AlAs超晶格。通过高分辨率的拉曼散射测量,我们实验证明了在350 GHz左右的谐振频率的存在下,一个有限的声学模式。我们观察到一个很好的协议的实验数据和数值模拟的基础上的光弹性模型。我们证明了限制模式的空间分布可以通过改变绝热变形的大小来调节,从而导致其机械品质因数和拉曼散射截面的强烈变化。报道的替代限制方法可能会导致新一代的纳米声子和光学机械系统的发展。
2017-08-18 cond-mat.mes-hall
Suppression of scattering in quantum confined 2D-helical Dirac systems
在大能量极限下研究了无序量子限制螺旋狄拉克系统的输运性质。只要二维输运长度大于纳米线的周长,电导和Fano因子仅在费米能接近横模开口时对无序敏感。在大量横模的限制下,输运性质对纳米线的几何形状或无序的性质和强度不敏感,而是由欧姆接触和纳米线之间的界面的性质主导。在重掺杂狄拉克金属接触的情况下,电导与能量成比例,平均透射率为$\mathcal{T}=π/4$,Fano因子为$F\simeq 0.13$。这些结果可以推广到更广泛的接触类别,$\mathcal{T}$和$F$的确切值取决于接触使用的模型。当磁通量穿过纳米线的截面时,确定了Aharonov-Bohm振荡的能量依赖性。
2020-02-04 cond-mat.mes-hall
Temperature and size-dependent suppression of Auger recombination in quantum-confined lead salt nanowires
在导带和价带之间具有强耦合的量子限制铅盐纳米线(NWs)中,基态双激子的俄歇复合(AR)被强烈抑制,只有激发态的双激子对俄歇衰变有贡献. AR率预计将大大降低时,温度或NW半径的降低,和效果的解释减少在两个人口的激发双激子状态和重叠的声子加宽的单双激子状态。抑制AR的多激子状态表现出强烈的辐射衰减,显然铅盐纳米线的许多激光应用的特别感兴趣的主题。
2009-11-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Coexistence of quantum-confined Stark effect and localized states in an (In,Ga)N/GaN nanowire heterostructure
我们分析了单一的GAN纳米线与(In,Ga)N插入使用显微光致发光和阴极发光光谱的发射。的发射光谱是由一个绿色的发光带,强烈的蓝移与激发密度增加为主。结合有限元模拟的结构,以获得压电极化,这些结果表明,我们的(In,Ga)N/GAN纳米线异质结构的量子限制斯塔克效应。在光谱中,这不与激发密度移位的其他尖锐的峰,是由于在三元(In,Ga)N合金的成分波动所创建的本地化状态的发射。
2011-09-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Localized NMR Mediated by Electrical-Field-Induced Domain Wall Oscillation in Quantum-Hall-Ferromagnet Nanowire
我们提出了分数量子霍尔畴壁限制在一个门定义的线结构。我们的实验利用射频电场驱动的畴壁的空间振荡来引起核磁共振。由此产生的光谱进行了讨论,在两个大的四极场创建的导线和超精细领域与振荡域壁。这提供了这样的实验事实,即尽管存在潜在的变形,但畴壁在受限的几何形状附近仍然存在,由此允许在电装置中进行局部磁共振。
2016-03-10 cond-mat.mes-hall
Engineered spin phase diagram of two interacting electrons in semiconductor nanowire quantum dots
利用组态相互作用(CI)方法和精确对角化(ED)技术研究了在纵向磁场和纵横比可控的纳米线中嵌入量子点(QD)的两个相互作用电子的自旋性质.开发的CI理论的基础上的三维(3D)抛物线模型提供了明确的库仑矩阵元素的配方,并允许直接和有效的数值实现。我们的研究揭示了限制在纳米线量子点(NWQD)中的两个电子的自旋单重态-三重态跃迁的丰富特征,这是几何控制的动能量子化、各种库仑相互作用和自旋塞曼能量的竞争效应的结果。发展的理论被进一步用于研究两个量子限制电子的自旋相图在“交叉”的维度制度,从准二维(盘状)量子点到有限的一维(棒状)量子点。
2009-12-11 cond-mat.mes-hall
Quantum transport in GaN/AlN double-barrier heterostructure nanowires
研究了AlN双势垒对n-i-GAN纳米线电子输运的影响。纳米线生长无催化剂,等离子体辅助分子束外延,使突然的GAN/AlN界面以及纵向n型掺杂调制。在低温下,n-i-GAN纳米线的输运主要受库仑阻塞效应的影响。载流子被限制在未掺杂的中间区域,形成特征长度为~100 nm的单个或多个岛。两个AlN隧道势垒的结合导致在其间的GAN阱内发生限制。在6 nm厚的阱和2 nm厚的势垒的情况下,我们观察到具有离散能态的单量子点中库仑阻塞输运的特征签名。对于较窄的阱和势垒,库仑阻塞效应不起重要作用,而通过受限量子能级的共振隧穿的开始伴随着负微分电阻,直到~150 K。
2010-05-20 cond-mat.mes-hall
Confined vs. extended Dirac surface states in topological crystalline insulator nanowires
将二维狄拉克费米子限制在拓扑绝缘体表面上一直是一个突出的概念挑战。在这里,我们表明,狄拉克费米子限制是可以实现的拓扑晶体绝缘体(TCI),主机多个表面狄拉克锥取决于表面终止和它保留的对称性。这种限制最显著地反映在纳米线几何结构中这些狄拉克态的通量依赖性中,其中不同的刻面连接以形成封闭的表面。使用SnTe作为一个案例研究,我们展示了如何线与所有四个方面的类型<100>显示新颖的Aharonov-Bohm振荡,而纳米线与四个方面的类型,<110>这种振荡是不存在的,由于强约束的狄拉克状态,每个面分别。我们的研究结果将TCI纳米线作为限制和操纵狄拉克表面态的通用平台。
2022-09-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electric manipulation of electron spin relaxation induced by confined phonons in nanowire-based double quantum dots
从理论上研究了单电子空穴型半导体双量子点中受束缚声子诱导的电子自旋弛豫,发现在这种体系中,电子自旋弛豫速率可以被外加电场有效地调控.由于电场、磁场和自旋轨道耦合的共同作用,在最低的两个激发态之间存在一个反交叉。反交叉点周围的电场可以有效地调节电子态的能量和自旋。多个尖锐的峰存在于电场的依赖性的自旋弛豫率由受限声子,这可以归因于大的态密度的受限声子在范霍夫奇点。这一特性表明,基于双量子点的可调谐自旋开关,这是更灵敏和灵活的比基于量子阱的双量子点的电可调谐开关。计算了自旋弛豫速率在反交叉点处的温度依赖关系,观察到一个光滑的峰,表明密度矩阵的非对角元素对自旋弛豫的重要贡献.
2010-12-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Superlattice Structures of Graphene based Nanoribbons
基于第一性原理计算,我们预测不同宽度的扶手椅型石墨烯纳米带周期性重复的结形成超晶格结构。在这些超晶格异质结构中,宽度和能隙在实空间中被调制,并且特定的状态被限制在某些段中。组成纳米带的取向、它们的宽度和长度、结的对称性是设计这些量子结构的电子性质的结构参数。不仅尺寸调制,而且组成调制,例如周期性重复的BN和石墨烯蜂窝纳米带的相称异质结导致多量子阱结构。我们表明,这些基于石墨烯的量子结构可以引入新的概念来设计纳米器件。
2008-03-25 cond-mat.mes-hall
Direct correlation of crystal structure and optical properties in wurtzite/zinc-blende GaAs nanowire heterostructures
报道了一种在纳米尺度上直接关联单根GaAs纳米线的结构和光学性质的新方法。用光致发光光谱和透射电子显微镜研究了由100%纤锌矿组成的纳米线和具有锌-纤锌矿多型性的纳米线。纤锌矿GaAs的光致发光与1.5 eV的带隙一致。在多型纳米线,它示出的区域,主要由锌-纤锌矿或纤锌矿相显示接近的散装GaAs带隙的光致发光发射,而由纤锌矿和锌-纤锌矿相的非周期性超晶格组成的区域表现出低至1.455 eV的光致发光光谱的红移。量子异质结构的尺寸与光发射相关,使我们能够确定这两个晶相之间的能带对准。我们的第一原理电子结构计算密度泛函理论,采用混合交换功能,预测带偏移和有效质量与实验结果吻合良好。
2010-11-23 cond-mat.mes-hall
Phonon confinement and plasmon-phonon interaction in nanowire based quantum wells
共振拉曼光谱实现在紧密间隔的纳米线为基础的量子阱。声子量子化符合2.4 nm厚的量子阱观察,在协议与横截面透射电子显微镜测量和光致发光实验。通过观察耦合等离子体-声子模式,证明了在量子化结构内高密度等离子体的产生。等离子体的密度以及由此的等离子体-声子相互作用由激发功率控制。这一工作为进一步研究纳米线中的受限高密度电荷系统奠定了基础。
2011-05-12 cond-mat.mes-hall
Advanced interfacial phase change material: structurally confined and interfacially extended superlattice
界面相变存储器(iPCM)通过减少不必要的熵损失来节省由于相变期间产生的废热而导致的不必要的功耗。在本研究中,通过在Sb_2 Te_3中掺杂Ti,合成了一种先进的iPCM(GeTe/Ti-Sb_2 Te_3超晶格)。结构分析和密度泛函理论(DFT)计算证实了键合畸变和结构良好的限制层有助于改善iPCM的相变性能。Ti-Sb_2 Te_3作为一个有效的热阻挡层,将产生的热集中在有源区内部,从而降低了开关能量。由于与短而强的Ti-Te键相邻的Ge-Te键比与Sb-Te键相邻的Ge-Te键更长,在相变过程中由于Peierls畸变(Rlong/Rshort)的增强,Ge原子更容易断裂与Te的键。先进的iPCM性能(循环耐久性,写入速度/能量)超过以往的记录。此外,良好的限制多层次的国家得到了先进的iPCM,显示出潜在的神经形态记忆。我们的工作为通过控制限制层来设计超晶格基相变材料铺平了道路。
2022-10-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magneto-transport Subbands Spectroscopy in InAs Nanowires
我们报告在大磁场(高达55 T)下的InAs纳米线的磁输运测量,提供了一维电子能带结构的直接光谱。大调制介导的费米能量的精确控制的磁导揭示了朗道碎片,携带的指纹的限制InAs材料。我们的磁能带结构的数值模拟一致地支持实验结果,并揭示了电子约束的关键参数。
2013-11-13 cond-mat.mes-hall
Droplet-confined electroplating for nanoscale additive manufacturing: current control of the initial stages of the growth of copper nanowires
本文针对液滴约束电沉积缺乏过程控制的问题,通过分析沉积电流系统研究铜纳米线成核与生长动力学,建立电流与沉积体积、形貌的关联,为优化电镀策略和三维结构可控沉积提供依据。
2024-08-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Majorana fermions in superconducting nanowires without spin-orbit coupling
我们发现,如果外部磁场的方向沿纳米线旋转,可以存在于纳米线的邻近诱导的s波超导配对的限制马约拉纳费米子。该系统相当于具有Rashba型自旋轨道耦合的纳米线,其强度与场角的导数成正比。对于现实的参数,我们证明了一组永磁体可以使附近的纳米线到拓扑非平凡的阶段,本地化马约拉纳模式在其两端。不需要自旋轨道耦合,这为马约拉纳费米子系统的演示和设计开辟了一条新的途径。
2014-07-16 cond-mat.mes-hall
Observation of dielectrically confined excitons in ultrathin GaN nanowires up to room temperature
本研究制备了直径低至6 nm的裸GaN纳米线,利用其与真空的介电失配实现强介电限制激子,在室温下获得高辐射效率,为先进低维结构制备提供基础。
2024-01-30 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Tailoring hole spin splitting and polarization in nanowires
p型半导体纳米线中的自旋分裂受到价带中量子限制和自旋轨道耦合之间相互作用的强烈影响。后者的特别重要性是揭示在我们这里提出的系统的理论研究,它映射了典型的半导体中实现的自旋轨道耦合强度的范围。大的可控变化的g因子与相关的特征自旋极化存在纳米线的子带的边缘,因此,原来是一个多功能的实验室,用于调查量子限制的空穴所表现出的复杂的自旋特性。
2007-12-21 cond-mat.mes-hall
Lateral superlattices as voltage-controlled traps for excitons
我们展示了局域化的量子阱激子在一个周期性阵列的线性陷阱使用光致发光实验。激子陷阱是通过施加空间交变的外部电压,通过交叉金属栅极诱导。局域化起源于量子阱平面中量子限制斯塔克效应强度的周期性调制。在我们的实验中,陷阱的深度很容易调整的电压施加到叉指栅极。此外,我们发现,一个垂直的磁场减少激子的扩散长度。在短周期横向超晶格中,我们观察到在强面内电场存在下,磁场诱导的激子稳定化。
1997-05-07 cond-mat.mes-hall
Fabrication of Conducting Si Nanowire Arrays
超晶格纳米线图案转移(SNAP)技术的最新发展允许以超出竞争方法的直径、间距、纵横比和规则性制造纳米线阵列。在这里,我们报告的制造导电硅纳米线阵列的线宽和间距分别为10-20 nm和40-50 nm,和电阻率值相媲美的散装通过选择适当的绝缘体上硅衬底,仔细的反应离子蚀刻,和旋涂玻璃掺杂。这些结果有望实现有趣的纳米电子电路和器件,包括化学和生物传感器,分子电子学的纳米级镶嵌,和超密集场效应晶体管(FET)阵列。
2004-03-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnetically-Confined Bound States in Rashba Systems
Rashba纳米线经受在纳米线的两个部分中呈现相反符号的磁场,并且因此产生磁畴壁。选择磁场的方向垂直于Rashba自旋轨道矢量,使得在光谱中仅存在部分间隙。然而,我们证明了分析和数值计算,这样的畴壁主机的束缚态的能量是在底部的频谱低于所有的体状态的能量。因此,这种磁约束的束缚态是很好的隔离,可以通过实验获得。我们进一步表明,相同类型的磁约束可以在具有强自旋轨道相互作用的二维系统中实现。沿着磁畴壁的量子信道出现非简并色散带,其能量低于体态。我们表明,这种磁约束是强大的对无序和各种参数的变化。
2019-11-11 cond-mat.mes-hall
Self-Assembled Nanowires with Giant Rashba-Type Band Splitting
利用扫描隧道显微镜(STM)和角分辨光电子能谱(ARP)研究了Pt在Si(110)表面诱导的纳米线。高分辨率的STM图像显示了1.6 nm宽和2.7 nm间距的有序纳米线阵列。ARP揭示了完全占据的一维(1D)带与Rashba型分裂色散。局域dI/dV谱进一步表明纳米线上具有良好的一维电子通道,其态密度特性与Rashba型能带分裂一致。所观察到的能带的能量和动量分裂是有史以来报道的Rashba系统中最大的,这表明Pt-Si纳米线是一个独特的1D巨型Rashba系统。这种自组装的纳米线可以用于硅基自旋电子器件以及对马约拉纳费米子的探索。
2013-01-11 cond-mat.mes-hall
Bias-controlled spectral response in GaN/AlN single-nanowire ultraviolet photodetectors
我们提出了一个嵌入式GAN/AlN超晶格的GAN单纳米线紫外光电探测器的研究。异质结构的尺寸和掺杂分布被设计成这样一种方式,即正或负偏压的应用导致从GAN/AlN超晶格或从GAN基的光生载流子的收集的增强,分别由电子束-感应电流测量证实。在正/负偏压下,器件在紫外A($\approx$ 330-360 nm)/ B($\approx$ 280-330 nm)光谱窗口中显示出增强的响应。的结果是解释的光电流测量与扫描透射电子显微镜观察相同的单根纳米线,和半经典模拟的应变和能带结构在一个和三个维度的相关性。
2017-10-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Electronic structure and optical properties of quantum confined lead-salt nanowires
在四带能带函数理论框架下,我们研究了量子限制的铅盐纳米线的电子结构和光学性质,其中铅盐纳米线的导带和价带之间存在强耦合.我们推导出空间量子化方程,并数值计算能级的空间量子化状态的横向电子运动在垂直于NW轴的平面内,和电子子带开发由于沿NW轴的自由纵向运动。利用电子态本征函数的显式表达式,我们还导出了光学跃迁矩阵元的解析表达式,并研究了带间吸收的选择规则。接下来,我们研究了一个两粒子的问题与传统的长程库仑相互作用和粒子间的耦合通过介质极化。所获得的结果表明,由于大幅度的高频介电常数的PbSe材料,因此,高介电NW/真空对比度,通过介质极化的有效耦合显着超过有效的直接库仑耦合在所有粒子间的分离沿NW轴。此外,通过介质极化的强耦合导致最低能量的电子-空穴对(纵向激子)的纵向运动的束缚态,而载流子的快速横向运动保持彼此独立。
2009-05-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Symmetries in the collective excitations of an electron gas in core-shell nanowires
研究了GaAs/AlGaAs同轴量子阱中电子气的集体激发和非弹性光散射截面。这些系统可以被设计成核-多壳纳米线,并继承下面的纳米线衬底的六边形对称性。结果,电子气分别在量子阱弯曲处和小平面处形成准1D通道和准2D通道。在RPA和TDDFT方法内进行计算。我们推导出对称性参数,允许枚举和分类收费和自旋激发,并确定是否激发可能生存朗道阻尼。我们还推导出不同散射几何形状的非弹性光散射选择规则。计算问题所产生的需要使用一个对称兼容的网格也进行了系统的研究。
2014-02-25 cond-mat.mes-hall
Crystal-phase quantum dots in GaN quantum wires
我们研究了连续波和时间分辨光致发光光谱的性质的激子绑定到I1基面堆垛层错系综的GAN纳米线。这些GaN纳米线,通过热分解自发形成的GAN纳米线系综获得,是锥形的,尖端直径低至6 nm。随着纳米线直径的减小,我们观察到一个强烈的蓝移的跃迁起源于堆垛层错束缚激子的辐射衰减。此外,这种过渡的辐射寿命在纳米线是独立的温度高达60 K和显着长于相应的过渡生长的纳米线。这些研究结果揭示了零维字符的限制激子状态,从而表明,I1堆垛层错在x-ray纳米线作为真正的量子点。
2016-02-17 cond-mat.mes-hall
Spin polarization anisotropy in a narrow spin-orbit-coupled nanowire quantum dot
在自旋-轨道耦合效应的背景下,研究了单电子和双电子量子点系统以及有限半径纳米线中的耦合量子点系统。自旋轨道相互作用的各向异性的系统的几何形状和外部磁场矢量的方向进行了讨论。我们发现,在强横向约束的量子点中,尽管存在自旋-轨道耦合,电子自旋仍然是确定的。我们提出了一个解析解的一维极限和研究其有效性的纳米线的有限半径的比较结果与一个完整的三维计算。这些结果也与最近测量的InSb纳米线量子点的有效Lande因子和避免交叉宽度各向异性的结果相矛盾[S. Nadj-Perge等人,物理修订版信函108,166801(2012)]。
2013-05-20 cond-mat.mes-hall
Near-infrared intersubband photodetection in GaN/AlN nanowires
子带间光电子器件依赖于半导体异质结构中量子限制电子能级之间的跃迁,这使得能够在1-30 $μ$ m波长窗口中以皮秒响应时间进行红外(IR)光电探测。将纳米线作为活性介质可以实现对器件的电截面和光吸收截面的独立控制。此外,纳米线异质结构中的三维载流子限制为调整载流子弛豫时间开辟了新的可能性。然而,GaAs纳米线的结构缺陷和表面敏感性的产生,迄今阻碍了纳米线子带间器件的制备。在这里,我们报告的第一个演示子带间的光电探测在纳米线,使用GAN纳米线含有GAN/AlN超晶格吸收在1.55 $μ$ m。光谱光电流测量与8带k $\cdot$ p计算的电子结构的组合支持解释的结果,在这些极短的周期超晶格子带间的光电探测。我们观察到的光电流与入射照明功率的线性依赖关系,这证实了子带间过程的表面状态的不敏感性,并强调了具有大的表面体积比的架构是如何适合作为子带间光电探测器。我们的光电流特性的分析指出了路线的器件性能的改善。这是第一个基于纳米线的子带间光电探测器代表了一项技术突破,为强大的器件平台铺平了道路,该平台具有超快、超灵敏度光电探测器和具有更高热稳定性的高效量子级联发射器的潜力。
2019-01-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Exciton dynamics in GaAs/(Al,Ga)As core-shell nanowires with shell quantum dots
利用连续波和时间分辨光致发光光谱和光致发光激发光谱研究了GaAs/(Al,Ga)As核壳纳米线中激子的动力学行为。纳米线壳层中Al的强烈偏析导致了富Ga夹杂物的形成。在10 K下,观察到与这些壳量子点相关的强发光。壳层量子点中激子的平均辐射寿命为1.7ns。我们发现激子可以隧穿到邻近的壳层量子点和非辐射点缺陷。我们调查的动态变化的载流子在壳随着温度的升高,特别强调的载体从壳的纳米线的核心转移。最后,我们讨论了载体本地化的基础研究和光电应用的基础上的核-壳III-As纳米线的(Al,Ga)As壳的影响。
2016-08-04 cond-mat.mes-hall
Interaction between light and highly confined hypersound in a silicon photonic nanowire
在过去的十年里,在光子学和声子学之间的边界上的研究激增。大多数的努力集中在高质量光学腔中的光与运动的耦合上,通常是为了观察机械振荡器的量子态。最近预测,在纳米硅光子线中,光-声相互作用的强度将急剧增加。在这里,我们第一次展示了近红外线和千兆赫声音在小芯硅线中的巨大重叠。导线由一个小支柱支撑,以阻挡外部声子泄漏的路径,将$\mathbf{10} \; \textbf{GHz}$声子捕获在$\mathbf{0.1 \; \boldsymbolμ}\textbf{m}^{\mathbf{2}}$下方的区域中。由于我们的几何形状可以盘绕起来形成环形腔,它为腔光学力学和布里渊散射之间的完全融合铺平了道路。这一结果预示着在密集集成的硅芯片上实现低占用空间的光泵激光器/半导体激光器和延迟线。
2014-07-18 cond-mat.mes-hall physics.optics
Catalytic Formation of Narrow Nb Nanowires inside Carbon Nanotubes
我们提出了一种以前未探索的方法来形成Nb纳米线从NbCl $_3$分子内的碳纳米管(CNT)。我们已经研究了这个反应的从头算密度泛函计算,发现它是催化促进石墨碳的存在下。我们的研究结果表明,NbCl $_3$在CNT上的化学吸附伴随着~0.5个电子的电荷转移到纳米管壁,这显著地削弱了Nb-Cl键。我们发现Nb的bcc结构不受CNT内纳米线的小直径的影响。我们还确定了纳米线和周围纳米管之间的强共价键,其伴随着从表面Nb原子到纳米管的<0.5e的类似电荷转移。在受限的几何结构中,体Nb在E $_F$处的大电子态密度没有太大变化,这表明Nb的超窄纳米线可以保持其超导行为,并在准一维几何结构中形成约瑟夫森结,同时被包围的CNT结构保护免受环境影响。
2019-12-06 cond-mat.mes-hall