Giant inelastic tunneling in epitaxial graphene mediated by localized states
用原子分辨扫描隧道显微镜和光谱研究了纳米尺度石墨烯片及其与SiC（0001）界面层的局域电子结构。石墨烯/SiC系统界面层的局域态对石墨烯的电子结构有重要影响。非弹性隧穿的巨大增强，达到总隧穿电流的50%，已被观察到在纳米尺寸的石墨烯单层缺陷包围的局域态。
2010-04-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Giant magnetoresistance in single layer graphene flakes with a gate voltage tunable weak antilocalization
在1.9 K下，在具有面外场的单层石墨烯中观察到清晰的栅极电压可调的弱反局域化和400%的巨磁阻。即使在室温下也获得了275%的大磁阻值，这意味着石墨烯在磁传感器中的潜在应用。弱反局域化和巨磁电阻效应在远离电荷中性点的地方仍然存在，这两种效应都是由带电杂质引起的。有趣的是，在同一样品中还观察到了Shubnikov-de Haas振荡和量子霍尔效应的特征。
2013-11-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Comparative Studies on Giant Magnetoresistance in Carbon Nanotubes and Graphene Nanoribbons with Ferromagnetic Contacts
这篇文章报道了碳纳米管（CNT）和石墨烯纳米带的巨磁电阻（GMR）的比较研究相似的纵横比（即周长/长度和宽度/长度比，分别为前者和后者）。这个问题是解决在零温度下的弹道输运制度，通过紧束缚模型内的格林函数技术和所谓的宽带近似的电极。石墨烯的巨磁电阻效应与碳纳米管的巨磁电阻效应相当，它强烈地依赖于手性，而仅轻微地依赖于纵横比。事实证明，石墨烯，类似于碳纳米管，可能是自旋电子应用的一种非常有趣的材料。
2008-05-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Perfect Spin-filtering and Giant Magnetoresistance with Fe-terminated Graphene Nanoribbon
采用第一性原理输运模拟方法研究了Fe封端锯齿形石墨烯纳米带（zGNR）的自旋相关电子输运性质。这种zGNR结的自旋结构可以通过外加磁场来控制，并且在小偏压下的MR>1000，在外加均匀磁场下的自旋过滤器性能良好.
2011-08-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Anatomy and giant enhancement of the perpendicular magnetic anisotropy of cobalt-graphene heterostructures
我们从第一性原理和实验两个方面报道了石墨烯涂层对Co薄膜垂直磁各向异性的增强作用。我们的计算表明，石墨烯可以显着提高钴膜的表面各向异性高达其原始对应物的两倍，并可以扩展面外有效各向异性高达前所未有的厚度25纳米。这些发现支持我们的实验上生长在Ir衬底上的Co膜上的石墨烯涂层。此外，我们报告层分辨和轨道杂化分辨各向异性分析，这有助于理解PMA的物理机制，更实际地可以帮助设计结构与巨大的PMA。作为一个例子，我们提出了超交换稳定的Co-石墨烯异质结构，其具有稳健的面外恒定有效PMA和线性增加的界面各向异性作为膜厚度的函数。这些发现指出了工程石墨烯/铁磁金属异质结构的可能性，其巨大的磁各向异性比传统多层膜大20倍以上，这构成了未来石墨烯和传统自旋电子技术的标志。
2015-08-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Giant Phonon-induced Conductance in Scanning Tunneling Spectroscopy of Gate-tunable Graphene
石墨烯的蜂窝晶格是一个独特的二维（2D）系统，其中电子的量子力学等效于相对论狄拉克费米子的量子力学。新的纳米尺度的行为，在这种材料中，包括电子散射，自旋为基础的现象，和集体激发，预计是敏感的载流子密度。为了探测石墨烯中的局部载流子密度相关性质，我们对配备有可调背栅电极的机械切割石墨烯薄片器件进行了原子分辨扫描隧道光谱测量。我们在石墨烯隧穿谱中观察到了一个意想不到的类似间隙的特征，它与石墨烯的电子密度无关，仍然固定在费米能级（E_F）上。这个能隙的产生是由于电子隧穿到E_F附近的石墨烯态受到抑制，同时由于声子介导的非弹性通道，电子隧穿在更高能量下得到了巨大的增强。声子因此充当控制石墨烯中隧穿电子流动的“闸门”。这项工作揭示了重要的新的隧穿过程中的栅极可调石墨层。
2008-02-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Giant Intrinsic Carrier Mobilities in Graphene and Its Bilayer
我们研究了石墨烯及其双层中电子输运的温度依赖性，发现极低的电子-声子散射率，这对室温下可能的载流子迁移率设置了基本限制。我们的测量表明，迁移率显着高于200，000 cm 2/Vs是可以实现的，如果外在的障碍被消除。在大约200 K以上观察到的电阻率的急剧（阈值状）增加是出乎意料的，但是可以在波纹石墨烯片的模型内定性地理解，其中散射发生在波纹内弯曲声子上。
2008-01-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Effect of the attachment of ferromagnetic contacts on the conductivity and giant magnetoresistance of graphene nanoribbons
特别是碳基纳米结构和石墨烯，作为纳米电子学和自旋电子学的新材料引起了人们的极大兴趣。在这种情况下，最重要的问题之一是外部电极对石墨烯纳米带（GNR）的电子性质的影响。目前的理论方法是基于紧束缚模型和修改的格林函数的递归过程。结果表明，在弹道输运范围内，就电导率而言，所谓的端部接触几何形状（具有最小GNR/电极界面面积）通常比其侧面接触对应物（具有较大的覆盖面积）更有利于实际应用。然而，关于巨磁阻系数，情况正好相反，因为自旋分裂效应在较低导电侧接触设置中更显著。
2012-03-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Observation of Giant Quantized Phonon Modes in Graphene via Tunneling Spectra
声子是晶格的基本振动模式，通过电子-声子相互作用在决定材料的电子性质方面起着至关重要的作用。然而，在电学测量中，直接探测材料的声子模式已被证明是困难的。本文报道了在磁场作用下，利用隧道谱观测石墨烯单层中K和K离面声子的巨量子化声子峰，这种方法通常被用来测量材料的局域电子性质.垂直的磁场将石墨烯中的无质量狄拉克费米子量子化为离散的朗道能级（LL）。我们证明了准粒子的声子在石墨烯的发光层中的发射或吸收产生了一个新的离散态序列：量子化声子模。在我们的隧穿谱中，由于K和K面外声子打开了一个非弹性隧穿通道，所观察到的声子峰的强度大约是LL的50倍。我们还表明，它是可能的开关量子声子模式在纳米尺度上通过控制石墨烯和支撑衬底之间的相互作用。
2019-04-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Proximity-induced giant spin-orbit interaction in epitaxial graphene on topological insulator
Dirac材料的异质结构，如石墨烯和拓扑绝缘体，为探索固体中电子的奇异量子态提供了有趣的平台。本文采用密度泛函理论和紧束缚方法研究了石墨烯-Sb 2 Te 3异质结构的电子结构。我们发现，在Sb 2 Te 3上的外延石墨烯由于其接近拓扑绝缘Sb 2 Te 3而转变为量子自旋霍尔相。发现外延石墨烯发展出约~20 meV的巨大自旋-轨道能隙，这比原始石墨烯的自旋-轨道能隙大约三个数量级。我们讨论了这种增强的自旋-轨道相互作用的起源和可能的结果的自旋霍尔阶段在石墨烯。
2012-06-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Chirality induced Giant Unidirectional Magnetoresistance in Twisted Bilayer Graphene
扭曲双层石墨烯（TBG）具有平坦的能带和手性晶格结构，表现出迷人的相关驱动现象，如超导性和莫特绝缘态。我们通过量子输运计算发现，手征性导致了TBG中的巨单向磁电阻（UMR），其中单向性指的是电流或磁场方向反转时电阻的变化。我们指出，平带显着增强这种效果。在10 T面内磁场中，扭转角为1.5 $^\circ$时，UMR迅速增大，达到约20%.我们提出的能带结构拓扑结构（不对称），这导致了一个方向敏感的平均自由程，作为一个有用的方式来预测UMR效应。UMR提供了一个探针的手征性和带平坦性的扭曲双层。
2021-02-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Detecting giant electron-hole asymmetry in graphene monolayer generated by strain and charged-defect scattering via Landau level spectroscopy
石墨烯单层中的电子-空穴对称性类似于宇宙中电子和正电子之间固有的对称结构，在无质量狄拉克费米子的手征性和手征隧穿中起着至关重要的作用。在这里，我们证明了应变和带电缺陷散射可以打破这种对称性显着的石墨烯单层。在我们的实验中，电子和空穴的费米速度直接通过朗道能级光谱测量。在具有晶格变形和曲率的应变石墨烯中，和分别测量为1.2 X 106 m/s和1.02 X 106 m/s。这种巨大的不对称性源于应变区域次近邻跳跃的增强。在带正电荷的缺陷周围，我们观察到了相反的电子-空穴不对称性，测得的和分别为0.86 × 106 m/s和1.14 × 106 m/s。这种大的不对称性归因于石墨烯单层中的无质量狄拉克费米子在被吸引到带电缺陷时比在被排斥时更强烈地散射。
2015-07-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnetic Field-Free Giant Magnetoresistance in a Proximity- and Gate-Induced Graphene Spin Valve
由于其二维性质，石墨烯中的邻近效应和电场效应可以诱导铁磁性和电荷掺杂。利用这些功能，我们提出了一个电气工程自旋阀结合两个磁绝缘体（使用EuO，EuS，或YIG）和三个涂层门。两个顶栅用于消除这些磁体中的重电子掺杂，一个背栅用于利用正常或半金属铁磁体。我们证明，当第二顶栅被调谐到利用绝缘或自旋绝缘态时，EuO和YIG可以在高温下获得巨大的巨磁电阻（GMR）（几倍于68 K和100 K时的$10^5\%$）。这些结果意味着一个杰出的巨磁电阻，是磁性可调，垂直配置（铁磁性与绝缘），和磁场自由。我们的工作可能提供一个可行的路径，一个诱人的磁场自由自旋电子学。
2017-05-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tailoring giant quantum transport anisotropy in disordered nanoporous graphenes
本文通过大规模量子输运模拟证明，纳米多孔石墨烯中的电学各向异性不仅对无序具有鲁棒性，还可被无序显著增强，为系统化设计高效量子器件提供了新思路。
2023-07-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Asymmetric Coulomb Oscillation and Giant Anisotropic Magnetoresistance in Doped Graphene Nanojunctions
我们在这里报告的石墨烯纳米结中的电荷输运行为，其中石墨烯纳米点，具有相对较长的弛豫时间，与铁磁电极接口。随后，我们探讨了在锯齿形石墨烯纳米点（z-GNDs）中替代掺杂过渡金属原子对非共线磁化下电荷输运的影响。只有在z-GNDs中的某些位置处的过渡金属原子的替代掺杂展示了具有高达700%的大隧穿磁阻的自旋过滤效应，使其实际上适合于自旋电子学应用。从静电物理模型内的结区域周围的电场模拟，我们发现，电场强度的值增加，特别是与掺杂的石墨烯纳米点，随着栅极电极和尖端轴之间的间隙从3 nm减小到1 nm。我们的详细分析进一步表明，在石墨烯纳米点中，在掺杂有磁性离子时，具有不同振幅的不对称库仑振荡的开始。电子电导的这种可调谐性可以潜在地用于设计纳米尺度的自旋电子逻辑门。
2018-09-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nonlocal Optical Response in Topological Phase Transitions in the Graphene Family
我们调查交错的二维材料的石墨烯家族，包括硅烯，锗烯，锡烯的电磁响应，因为它们是通过各种拓扑相变使用外部场驱动。利用Kubo形式，我们计算了它们的光电导率张量，考虑到电磁激发的频率和波矢，并研究了它在材料的全电子相图上的行为。我们还考虑了石墨烯家族中的等离子体激元激发，发现光学响应中的非局域性会影响各个相的等离子体激元色散谱。电导率分量的表达式对于整个石墨烯家族都是有效的，并且可以容易地被其他人使用。
2017-11-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Giant topological insulator gap in graphene with 5d adatoms
二维拓扑绝缘体（2D TI）已经被提出作为许多有趣应用的平台，从自旋电子学到拓扑量子信息处理。实现这一潜力可能会通过发现新的，易于制造的材料来促进。考虑到这一目标，我们引入了一个新的框架，工程二维TI的杂交石墨烯与杂质带所产生的重吸附原子拥有部分填充的d-壳，特别是锇和铱。第一性原理计算预测，通过这种方法产生的间隙超过0.2 eV的吸附原子覆盖范围广，此外，调整费米能级是不需要进入TI状态。工作中的机制预计是相当普遍的，并可能打开大门，设计新的TI相在许多材料。
2012-06-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Switchable giant room-temperature nonlinear Hall effect in Bilayer Graphene
University of Geneva（日内瓦大学）；Nanyang Technological University（南洋理工大学）
该研究在双离子栅控双层石墨烯器件中观测到可切换的巨量室温非线性霍尔效应，其性能远超同类室温器件，为无结非线性技术提供了理想平台。
2026-08-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Rashba splitting of 100 meV in Au-intercalated graphene on SiC
Au的嵌入可以在石墨烯中产生巨大的Rashba型自旋轨道分裂，但这尚未在半导体衬底上实现。对于石墨烯/SiC（0001），Au嵌入产生具有不同掺杂的两相。在这里，我们报告了Au嵌入后几乎纯的p型石墨烯相的制备。我们观察到一个100 meV的拉什巴型自旋轨道分裂在0.9 eV的结合能。我们表明，这种巨大的分裂是由于杂化和更有限的能量和动量空间比Au插层石墨烯镍。
2015-10-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Giant optical nonlinearity of graphene in a strong magnetic field
我们提出了量子力学密度矩阵形式主义计算磁化石墨烯的非线性光学响应，适用于任意强的磁场和光场。我们发现，磁化石墨烯具有迄今为止最高的三阶光学非线性之间的所有已知的材料。这种巨大的非线性效应源于狄拉克点附近独特的电子性质和选择定则。因此，即使是一个单层的石墨烯也会对入射红外辐射产生可观的非线性频率转换效率。
2011-12-12 cond-mat.mes-hall
Giant gate-controlled room temperature odd-parity magnetoresistance in magnetized bilayer graphene
本研究在双层石墨烯与Cr₂Te₂Ge₆异质结构中发现了巨室温奇宇称磁电阻，可通过静电门控调控，源于贝里曲率与轨道磁矩耦合，为探测时间反演对称性破缺提供了新探针。
2024-07-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Valley-dependent giant orbital moments and transport feature in rhombohedral graphene multilayers
本研究基于第一性原理密度泛函理论，发现菱面体石墨烯多层膜在门电压下可产生巨型轨道磁矩并引发谷极化，且在周期场下可呈现量子反常与轨道霍尔效应，为轨道电子学器件应用提供了理想平台。
2025-03-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Thermal quantum correlations and Teleportation in a Graphene Sheet
本文研究含无序电子的二维蜂窝晶格石墨烯片，利用纠缠、测量诱导非定域性和不确定性诱导非定域性分析热量子关联及隐形传态，揭示能带参数与散射强度的相反作用。
2023-04-05 cond-mat.mes-hall quant-ph
Giant enhancement of the third harmonic in graphene integrated in a layered structure
石墨烯具有强非线性电动力学性质。特别地，通过由具有频率$ω$的电磁波照射，可以有效地产生更高频率的谐波。在这里，我们预测，在一个专门设计的结构“石墨烯-电介质-金属”的第三谐波（$3ω$）的强度可以增加超过两个数量级相比，一个孤立的石墨烯层。
2015-10-21 cond-mat.mes-hall
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
Giant Edelstein effect in Topological-Insulator--Graphene heterostructures
仅通过电流控制铁磁体的磁化需要有效地产生电流驱动的自旋扭矩。在基于拓扑绝缘体（TI）的磁结构中，可以产生电流诱导的自旋轨道力矩。在这里，我们表明，添加石墨烯，或双层石墨烯，以TI为基础的磁性结构，大大增强了电流诱导的自旋密度积累，并显着降低了功耗量。我们发现，这种增强可以高达100倍，从而产生巨大的Edelstein效应。这种大的增强是由于石墨烯（双层石墨烯）的高迁移率以及石墨烯（双层石墨烯）片非常有效地屏蔽电荷杂质（拓扑绝缘体中无序的主要来源）的事实。我们的研究结果表明，石墨烯在自旋电子器件中的集成可以大大提高其性能和功能。
2017-12-15 cond-mat.mes-hall
Giant atomic swirl in graphene bilayers with biaxial heterostrain
本研究发现双层石墨烯在双轴异质应变下会形成巨型原子涡旋与螺旋电子态，通过实验观测与计算验证了其原子重构机制与拓扑起源，确立了双轴异质应变在莫尔工程中的重要参数地位。
2023-08-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Long-range nontopological edge currents in charge-neutral graphene
范德华异质结显示出丰富多样的独特电子性质。为了识别新的传输机制，非局部测量已被广泛使用，其中在远离预期的载流子的经典流动放置的触点处测量电压。这种方法被用于搜索无耗散自旋和谷输运，拓扑电荷中性流，流体动力学流动和螺旋边缘模式。单层，双层和少层石墨烯，过渡金属二硫属化物和莫尔超晶格被发现显示出显着的非局部效应。然而，这些影响的起源是激烈争论的。特别是石墨烯，在电荷中性时表现出巨大的非定域性，这是一个突出的行为，吸引了竞争性的解释。利用尖端超导量子干涉器件（SQUID-尖端）进行纳米级热成像和扫描门成像，我们证明了石墨烯边缘常见的电荷积累导致巨大的非局域性，产生支持长程电流的狭窄导电通道。出乎意料的是，虽然边缘电导在零磁场中对电流流动的影响很小，但它导致在中等磁场下边缘和体输运之间的场致解耦。由此产生的巨大的非定域性都在电荷中性和远离它产生异国情调的流动模式，其中电荷可以流动对全球电场。我们已经看到了令人惊讶的复杂模式的非本地电流，这是敏感的边缘混乱。所观察到的一维边缘运输，是通用的和非拓扑的，预计将支持在许多电子系统中的非本地运输，提供洞察到文献中的许多争议，并将它们链接到系统边缘的远程引导电子状态。
2020-12-04 cond-mat.mes-hall
Giant Faraday rotation of high-order plasmonic modes in graphene-covered nanowires
纳米线中的等离子体法拉第旋转表现为高阶表面等离子体极化激元（SPP）模式的空间强度分布围绕纳米线轴的旋转。在这里，我们从理论上预测了巨大的法拉第旋转的SPP石墨烯涂层的磁光活性纳米线上传播。在沿着纳米线轴指向的外部磁场反转时，一些高阶等离子体激元模式可以在中红外频率下在约500 nm的尺度上旋转高达~ 100度。通过化学掺杂或栅极电压调谐石墨烯中的载流子浓度允许控制SPP性质，并且特别是高阶方位角模式的旋转角。我们的研究结果打开了一扇大门，新的等离子体激元的应用，从基于硅基法拉第隔离器的量子光学应用中的磁控制。
2016-06-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Giant High-order Nonlinear and Nonreciprocal Electrical Transports Induced by Valley Flipping in Bernal Bilayer Graphene
该研究通过Hartree–Fock计算和Boltzmann输运分析，揭示Bernal双层石墨烯1-口袋迷你能谷极化态可被面内电场翻转，从而产生直流迟滞及强非线性、非互易交流响应。
2025-01-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Control of Giant Topological Magnetic Moment and Valley Splitting in Trilayer Graphene
在具有多谷能带结构和破缺反转对称性的蜂窝状二维晶体中，电子的布洛赫态具有拓扑性质的轨道磁矩。在具有两个简并谷的晶体中，由于这些磁矩，垂直磁场经由塞曼效应提升谷简并度，导致磁电效应，其可以被利用来创建谷电子器件。在这项工作中，我们证明了三层石墨烯与Bernal堆叠，（ABA TLG）主机拓扑磁矩与一个大的和广泛可调的谷g因子，达到一个值1050在研究的参数范围的极端。报道的实验包括亚晶格分辨扫描隧道光谱下的垂直电场和磁场，控制TLG带。隧道光谱同意非常好的理论建模，包括TLG紧束缚模型的全部细节，并占下静电形成的量子点样的电位分布的扫描隧道显微镜针尖的结果。
2021-09-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Gate-Tunable Spin Transport and Giant Electroresistance in Ferromagnetic Graphene Vertical Heterostructures
我们研究自旋输运通过铁磁石墨烯垂直异质结构，其中夹层隧穿层是正常或铁电绝缘体。我们表明，自旋极化的隧穿电流是电子控制通过栅极电压。我们还证明了当铁磁石墨烯片的自旋组态相反时，狄拉克费米子的隧穿电流可以被禁止。因此，巨电阻可以通过使用本研究中提出的异质结构来开发。研究了温度对自旋输运和巨电阻比的影响。我们的研究发现了通过栅电极和偏置电极施加电场来控制垂直异质结中自旋输运性质的前景。
2015-10-27 cond-mat.mes-hall
Giant Magnetoresistance in Bilayer Graphene Nanoflakes
采用Landauer-Buttiker方法研究了双层石墨烯（BLG）纳米片夹在单层锯齿形石墨烯纳米片电极之间的自旋相干输运.仅在作为沟道的BLG结构上施加磁场在大能量区域中产生完美的自旋极化。此外，电导可以强烈调制由AB堆叠的BLG的锯齿形边缘的磁化，和结，完全由碳制成，产生巨磁阻（GMR）高达$10^6\%$。在肠道，巨磁电阻和自旋极化可以通过改变BLG的宽度和长度来调节。通常，AB堆叠的BLG中的MR随着长度（宽度）而强烈地增加（减小）。
2016-08-20 cond-mat.mes-hall
Giant Spin Lifetime Anisotropy in Graphene Induced by Proximity Effects
我们报告与过渡金属二硫属化物（TMDC）的石墨烯界面的自旋动力学的基本方面。通过使用从第一原理导出的现实模型，我们计算自旋寿命各向异性，定义为指向石墨烯平面外的自旋与指向平面内的自旋的寿命之比。在强的谷间散射的存在下，各向异性可以达到前所未有的几十到几百的值，而它减少到1/2弱无序。这种行为是由自旋谷锁定介导的，自旋谷锁定在TMDC中很强，并被印在石墨烯上。这种巨大的自旋输运各向异性，由邻近效应驱动，为设计新的自旋器件功能提供了一个令人兴奋的范例。
2017-11-15 cond-mat.mes-hall
Giant oscillations in a triangular network of one-dimensional states in marginally twisted graphene
石墨烯超晶格的电子性质引起了人们的极大兴趣，最近在扭曲双层石墨烯（BLG）中观察到的“魔”角多体态进一步激发了人们的兴趣。对于0.1度的非常小的（“边缘”）扭转角，BLG已被证明表现出应变伴随的重建，导致亚微米尺寸的三角形域与Bernal堆叠。如果施加层间偏压以打开畴区域内的能隙，使其绝缘，则由于畴边界所承载的手性一维（1D）状态的三角形网络，预测边缘扭曲的BLG保持导电。在这里，我们研究电子输运通过这个网络和报告巨大的Aharonov-Bohm振荡持续到温度高于100 K。在液氦温度下，网络电阻率表现出另一种振荡，这种振荡作为载流子密度的函数出现，并伴随着符号变化的霍尔效应。后者是由于连续的人口的平坦的迷你带形成的二维网络的1D状态内的间隙。我们的工作表明，轻微扭曲的BLG是显着不同于其他二维电子系统，包括BLG在更大的扭曲角，并提供了一个迷人的场地，为进一步的研究。
2019-08-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Giant nonlinear Hall effect in strained twisted bilayer graphene
本研究发现应变转角双层石墨烯中莫尔平带的大贝里曲率可产生巨非线性霍尔效应，贝里曲率偶极矩超已知材料两个数量级，确立其为可调非线性霍尔效应的实用平台。
2020-10-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Aharonov-Bohm effect and giant magnetoresistance in graphene nanoribbon rings
对石墨烯纳米带矩形环中的Aharonov-Bohm（AB）效应和巨磁电阻效应进行了数值研究。我们表明，在低能量状态下，只有接触GNRs的第一个子带有助于传输，传输概率可以被强烈调制，即，当调谐垂直磁场时，几乎完全被抑制。在此基础上，在室温下可以实现具有巨负磁电阻的强AB振荡。磁电阻在完美GNR环中达到数千%，而在边缘无序GNR环中达到几百%。设计规则，以观察这种强大的影响进行了讨论。因此，我们的研究为进一步研究AB干涉和在石墨烯器件中获得高磁阻提供了指导。
2013-06-06 cond-mat.mes-hall
Giant Surface Charge Density of Graphene Resolved From Scanning Tunneling Microscopy and First-Principles Theory
在这项工作中，系统的恒偏置，变电流扫描隧道显微镜（STM）的测量和STM模拟从密度泛函理论，产生关键的洞察到石墨烯中的电子的空间结构。石墨烯和石墨之间的基本比较，显示石墨烯的表面电荷密度是石墨的300%。此外，模拟STM图像显示，高电流STM更好地解决了石墨烯蜂窝键合结构，因为发生在最顶端的悬挂键轨道的收缩。
2015-02-09 cond-mat.mes-hall
Gate Tunable Magnetism and Giant Magnetoresistance in ABC-stacked Few-Layer Graphene
磁性是量子集体态的一种典型现象，在动态随机存取存储器（DRAM）等半导体技术中有着广泛的应用。在传统材料中，它通常是由d-或f-壳层电子的磁矩之间的强交换相互作用引起的。然而，磁性也可以在非磁性元素的完美晶格中出现。例如，具有高态密度（DOS）的平带系统可能会产生自发的磁有序，如Stoner判据所示。在这里，我们报告了菱形堆叠的少层石墨烯（r-FLG）的可调磁性。在小但有限的掺杂（n~10^11 cm-2），我们观察到突出的电导滞后和巨磁导，超过1000%的磁场的函数。这两种现象都可以通过密度和温度来调节，当n>10^12 cm-2或T> 5 K时，这两种现象消失。这些结果证实了第一性原理计算，这表明在掺杂的r-FLG的半金属态的形成，其中的磁化强度是可调的电场。我们的实验和理论工作表明，磁性和自旋极化，所产生的强电子相互作用的平带，出现在一个系统完全由碳原子。磁的电场可调谐性为自旋电子学和低能器件工程提供了希望。
2019-11-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nonlinear, anisotropic and giant photoconductivity in intrinsic and doped graphene
我们提出了一个框架来计算应用于石墨烯的两个能带系统的各向异性和非线性光电导。与通常的微扰（光场强度中的二阶）技术相比，我们计算了光场强度中所有阶的光电导。特别是，对于石墨烯，我们发现光响应是巨大的（在大的光场强度）和各向异性。石墨烯中的各向异性光响应与入射场的偏振相关，其响应类似于半波片的响应。我们预测，在纵向（$σ_{xx}$）和横向$(σ_{yx})$光电导的同时测量的各向异性，用四个探针，提供了一个独特的实验签名的光伏响应，区分它从热塞贝克和热辐射热效应的光响应。
2017-10-02 cond-mat.mes-hall
Giant magnetoresistance of Dirac plasma in high-mobility graphene
本研究发现高迁移率单层石墨烯中的Dirac等离子体在低场下表现出>100%的巨抛物线磁阻，在Landau量子化时出现巨线性磁阻，为探索量子临界物理提供了新平台。
2023-05-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Acoustically Induced Giant Synthetic Hall Voltages in Graphene
任何偏离石墨烯平坦性的地方都会导致人造规范场的出现，这些规范场通过相关的伪磁场作用于狄拉克费米子的运动。在这里，我们证明了强规范场的可调性在非本地实验中使用一个大的平面石墨烯片，符合由表面声波的压电层的变形。在没有外部磁场的情况下，声波感应纵向和巨大的合成霍尔电压。合成霍尔电势和常规霍尔电压的叠加可以在大的外部磁场下消除样品的横向电势。因此，表面声波提供了一个有前途的和简易的途径，利用规范场在大型平面石墨烯系统。
2022-07-07 cond-mat.mes-hall
Absence of a giant spin Hall effect in plasma-hydrogenated graphene
石墨烯中的弱自旋-轨道相互作用被预测为增加，例如，通过加氢。这将导致相当大的自旋霍尔效应（SHE）。我们采用两种不同的方法研究了弱氢化石墨烯的自旋霍尔效应。对于氢化，我们将石墨烯暴露于氢等离子体，并使用拉曼光谱来表征这种方法。然后，我们研究了氢化石墨烯的SHE在H-棒的方法，并通过直接测量的逆SHE。虽然可以观察到一个大的非局部电阻的H-酒吧结构，与其他方法的结果比较表明，这种非局部电阻是由一个非自旋相关的起源。
2018-09-27 cond-mat.mes-hall
Giant and anisotropic enhancement of spin-charge conversion in double Rashba interface graphene-based quantum system
本研究发现在铁和铂层间引入二维外延石墨烯单层，可使自旋-电荷电流转换显著提升三十四倍且具各向异性，该增强源于不对称Rashba贡献，为二维材料自旋转换工程及存储逻辑应用开辟了新可能。
2024-06-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Giant Splitting of Folded Dirac Bands in Kekulé-ordered Graphene with Eu Intercalation
本文通过在石墨烯/SiC界面插层Eu形成Kekulé有序结构，结合ARPES与DFT发现Kekulé序折叠Dirac锥并与Eu 4f局域磁矩强耦合，导致折叠Dirac带巨劈裂，为石墨烯自旋电子学应用开辟新途径。
2025-09-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Giant magnetoresistance in ultra-small Graphene based devices
通过计算跨越桥接两个金属石墨烯电极的有限之字形石墨烯带的自旋极化电子输运，我们证明，作为原理证明，具有100%磁阻的设备可以完全由碳制成。在基态，一个短的锯齿形带是一个反铁磁绝缘体，当连接两个金属电极时，它充当抑制电导的隧道势垒。磁场的应用使带状物变成铁磁性和导电性，从而显著增加电极之间的电流。我们预测在液氮温度和10特斯拉或在液氦温度和300高斯在这个系统中的大的磁阻。
2008-11-24 cond-mat.mes-hall
Theory of the giant plasmon enhanced second harmonic generation in graphene and semiconductor two-dimensional electron systems
建立了二维电子系统在电场幅值下二阶非线性电磁响应的解析理论。二阶极化率和二次谐波信号的强度内的自洽场方法计算的半导体二维电子系统和石墨烯。在典型的实验参数下，石墨烯中的二次谐波产生比GaAs量子阱中强约两个数量级。在二维等离子体共振条件下，二次谐波辐射强度进一步增加了几个数量级。
2011-02-25 cond-mat.mes-hall
Giant Faraday rotation due to excitation of magnetoplasmons in graphene microribbons
当受到垂直静态磁场时，单个石墨烯片提供法拉第旋转，其每原子层大大超过任何其他已知材料。这种巨法拉第旋转起源于无质量电子的回旋共振，它允许通过外部静电或静磁设置进行动态调谐。此外，可以通过改变石墨烯中载流子的符号来控制旋转方向，这可以借助于外部电场来完成。然而，尽管存在这些调谐可能性，但对大磁场的要求阻碍了法拉第效应在实际设备中的应用，特别是对于高于几个THz的频率。在这项工作中，我们证明，对于一个给定的值的静态外部磁场，巨大的法拉第旋转可以实现在石墨烯微带阵列中的频率远远高于相应的回旋频率。石墨烯带的磁光响应的主要特征与回旋共振无关，而是与单个带的基本磁等离子体激元激发有关。石墨烯带中法拉第旋转的磁等离子体性质开启了巨大的可能性，因为可以通过适当地选择带的宽度来局部地选择共振频率，同时通过（较小的）外部磁场仍然保持调谐能力。
2013-06-28 cond-mat.mes-hall
Giant Tunable Mechanical Nonlinearity in Graphene-Silicon Nitride Hybrid Resonator
高品质因数的机械谐振器在发展经典或量子技术中显示出巨大的前景。与此同时，在发展可控的机械非线性方面也取得了进展。在这里，我们将这两个发展方向结合在一个由耦合氮化硅（SiNx）和石墨烯机械谐振器组成的平台上。我们表明，非线性响应可以诱导大面积SiNx谐振器模式，并可以有效地控制它耦合到一个门可调，自由悬挂的石墨烯模式。在SiNx谐振器表面上测量的混合模式的诱导非线性响应是巨大的，具有最高的测量Duffing常数之一。我们观察到一种新的声子频率梳，我们使用它作为测量值的替代验证，以及与测量结果总体一致的数值模拟。
2020-06-23 cond-mat.mes-hall
Giant Spin-Hall Effect induced by Zeeman Interaction in Graphene
我们提出了一种新的方法来产生和检测石墨烯中的自旋电流，基于一个大的自旋霍尔响应附近的中性点，在存在外部磁场。自旋电流的产生是由于塞曼相互作用引起的自旋向上和自旋向下载流子的霍尔电阻率的不平衡，不涉及自旋轨道相互作用。在由片上源产生的中等磁场中可实现的大值自旋霍尔响应，并且高达室温，使得该效应对于自旋电子学应用是可行的。
2011-03-24 cond-mat.mes-hall
Giant spin orbit interaction due to rotating magnetic fields in graphene nanoribbons
我们在理论上研究石墨烯纳米带在空间变化的磁场的存在下产生的，例如由纳米磁体。我们的分析和数值计算表明，一个非常大的Rashba自旋轨道相互作用（SOI）的顺序为10 meV的非均匀磁场可以产生。因此，螺旋模式存在于扶手椅型纳米带中，其表现出近乎完美的自旋极化，并且对边界缺陷具有鲁棒性。这为在几个开尔文的温度范围内在石墨烯纳米带中实现自旋过滤器器件铺平了道路。如果一个螺旋状的纳米粒子与一个s波超导体接近接触，那么纳米粒子就可以被调谐到一个维持马约拉纳费米子的拓扑相。
2012-11-12 cond-mat.mes-hall
Giant Plasmon Instability in Dual-Grating-Gate Graphene Field-Effect Transistor
我们研究了直流电流注入引起的双栅石墨烯场效应晶体管中等离子体激元的不稳定性，采用玻尔兹曼方程进行自洽模拟。只有声学声子限制的电子散射，它表明，等离子体激元不稳定性的总增长率，与太赫兹/中红外范围的频率，可以超过$4\times10^{12}$ s $^{-1}$在室温下，这是一个数量级大于二维电子气体的基础上通常的半导体。将模拟结果与现有理论进行比较，揭示了巨大的总增长率来源于所谓的Dyakonov-Shur和Ryzhii-Satou-Shur不稳定性的同时发生。
2016-02-01 cond-mat.mes-hall
Giant thermopower and power factor in magic angle twisted bilayer graphene at low temperature
在低$T$（1-20 K）范围内，研究了扭曲双层石墨烯（tBLG）中的面内声子拖曳热势$S^g$、扩散热势$S^d$和功率因子$PF$随扭曲角$θ$、温度$T$和电子密度$n_s$的变化关系.当$θ$接近魔角$θ_m$时，$S^g$和$S^d$被强烈地增强，这是$θ_m$附近莫尔平带中电子的费米速度${ν_F}^*$被极大地抑制的表现。这种增强随着$θ$和$T$的增加而降低。在Bloch- Gruneisen（BG）机制中，发现$S^g \sim {ν_F}^{* -2}$、$T^3$和${n_s}^{-1/2}$。随着$T$的增加，$S^g \sim T^δ$中的指数$δ$从3变化到接近零，并且估计在$\sim$ 20 K下的最大$S^g$值为$\sim$ 10 mV/K。在低（高）温区域，对于较小的$n_s$，$S^g$较大（较小）。另一方面，对于$T > \sim$ 2 K，$S^d$（由Mott公式控制）、$\sim {ν_F}^{* -1}$、$T$和${n_s}^{-1/2}$以及$S^d<<S^g$.功率因数$PF$也被发现是强烈的$θ$依赖和非常增强。在tBLG中，除了$T$和$n_s$外，$θ$还充当了$S^g$和$S^d$以及$PF$的强调谐参数。我们的研究结果进行了定性比较，在tBLG的面外热电势的测量。
2021-04-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Manipulation of Giant Faraday Rotation in Graphene Metasurfaces
法拉第旋转是用于各种光学控制和磁场传感技术的基本磁光现象。最近，它表明，一个巨大的法拉第旋转可以实现在低太赫兹制度由一个单一的单原子石墨烯层。在这里，我们证明了这种特殊的性质可以通过适当的纳米图案化来操纵，特别是实现高达6THz的巨大旋转，其特征不小于100 nm。通过一个简单的物理模型预测了周期性图案化对法拉第旋转的影响，然后通过精确的全波模拟对其进行验证和改进。
2012-11-02 cond-mat.mes-hall physics.optics
