Electron-spin to Phonon Coupling in Graphene Decorated with Heavy Adatoms
石墨烯中天然弱的自旋-轨道耦合可以通过吸附原子沉积而大大增强（例如Weeks等人，Phys.Rev.X1，021001（2011））。然而，吸附原子的动力学也诱导声子和电子自旋之间的耦合。利用群论和紧束缚模型，系统地研究了单层石墨烯中低能面内声子与电子自旋之间的耦合.我们的研究结果为进一步研究该体系的自旋输运和超导性奠定了基础。为了量化耦合到晶格上的电子自旋动力学的影响，我们计算了电子和空穴的自旋翻转率。我们发现，后者表现出强烈的依赖于准粒子能量和系统温度。
2015-02-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Unexpected hole doping of graphene by osmium adatoms
研究了在\emph{in situ}沉积锇吸附原子的亚单层涂层之前和之后单层石墨烯器件的电子输运。出乎意料的是，与迄今为止研究的所有其他金属吸附原子不同，锇吸附原子将电荷中性点转移到更正的栅极电压。这表明锇吸附原子作为电子受体，从而使石墨烯空穴掺杂。输运数据的分析表明，Os吸附原子的行为作为带电杂质散射体，尽管具有令人惊讶的低电荷掺杂效率。石墨烯的电荷中性点被发现随着栅极电压的变化而非单调地变化，因为样品被加热到室温，这表明锇在表面上扩散，但没有被完全去除。
2019-12-10 cond-mat.mes-hall
Adatom-induced dislocation annihilation in epitaxial silicene
通过吸附单层硅的一部分，将自发形成的外延硅烯在ZrB $_2$薄膜上的条纹畴结构转变为单畴结构，研究了位错如何在二维蜂窝结构中反应并最终湮灭。原位实时STM监测的域结构的演变后，Si沉积揭示的机制，导致成一个单一的域结构的成核通过逐步反应的部分位错。在形核之后，单畴通过刃位错在其边界处的传播而延伸。无位错硅烯片的这种特定成核-传播形成的识别提供了对如何在二维材料中修复晶体缺陷的见解。
2020-10-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Absence of a transport signature of spin-orbit coupling in graphene with indium adatoms
石墨烯中自旋轨道耦合的增强可能导致各种拓扑现象，并在自旋电子学中找到应用。已提出Adatom吸收作为实现该目标的有效途径。特别是铟在增强自旋-轨道耦合和实现量子自旋霍尔效应方面被寄予厚望。为了寻找石墨烯中吸附铟原子的自旋轨道耦合的证据，我们进行了广泛的输运测量，即，弱局域磁电阻、量子霍尔效应和非局域自旋霍尔效应。没有发现自旋轨道耦合的信号，并讨论了可能的解释。
2014-09-29 cond-mat.mes-hall
Transition from compact to porous films in deposition with temperature activated diffusion
我们研究了一个薄膜生长模型与温度激活扩散的吸附颗粒，允许形成悬突和孔隙，但没有脱离吸附原子或集群从存款。模拟在一维基板上进行了几个值的扩散沉积比R的吸附原子与一个单一的键和剥离概率的每个额外的最近邻（NN），分别与激活能为Es和Eb。如果R和ε独立变化，则低孔隙度和高孔隙度的区域在0.075 <ε_c < 0.09处分离，在该点以下孔隙度几乎为零，而对于较大的ε_c，孔隙度为有限。或者，对于固定值的Es和Eb和变化的温度，孔隙度有一个最小值在Tc，和一个非平凡的制度，它随温度增加，观察以上的点。这与吸附原子的大流动性有关，类似于平衡表面粗糙化的特征。在此高温区，由于无脱附条件，沉积物具有临界渗流团簇结构。孔是由相应的膨胀主链的斑点包围的区域，因此孔径s的分布预计按比例缩放为s^{-tau}，其中tau约为1.45，与数值估计合理一致。矿床外界面的粗糙化表明，在过渡区以下存在Villain-Lai-Das Sarma缩放。在过渡区以上，粗糙度指数α ~ 0.35与渗滤骨架结构通过关系式α = 2-d_B一致，其中d_B是骨架分形维数。
2015-12-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Electronic transport and scattering times in tungsten-decorated graphene
研究了单层石墨烯表面沉积钨原子稀释涂层前后的电子输运性质。对于覆盖率高达2.5\%的单层，我们发现钨吸附原子同时捐赠电子给石墨烯，降低载流子迁移率，影响零场和有限场输运性质。两个独立的运输分析表明吸附原子位于近1 nm以上的表面。吸附原子的存在也被认为会影响低场磁电阻，改变弱本地化的签名。
2016-10-31 cond-mat.mes-hall
Quantum Hall Effect in Bernal Stacked and Twisted Bilayer Graphene Grown on Cu by Chemical Vapor Deposition
研究了用化学气相沉积法在铜衬底上生长的双层石墨烯的量子霍尔效应。空间分辨拉曼光谱表明Bernal（A-B）堆叠和旋转故障（扭曲）域的混合物。磁输运测量双层域与宽的2D带显示量子霍尔态（QHS）在填充因子$ν=4, 8, 12$符合Bernal堆叠双层，而磁输运测量在由窄的2D带定义的双层域显示QHS的两个独立的单层的叠加。在扭曲的石墨烯双层中测量的Shubnikov-de Haas振荡的分析提供了每层中的载流子密度作为栅极偏压和层间电容的函数。
2012-05-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Scattering theory of spin-orbit active adatoms on graphene
从理论上研究了二维无质量狄拉克费米子在石墨烯上物理吸附的原子物种的稀浓度的局域自旋轨道相互作用中的散射。石墨烯和吸附原子轨道之间的杂化提升了原始主体材料的自旋和谷简并性，产生了丰富的自旋-轨道耦合机制，其特征由蜂窝晶格上的确切吸附位置（桥、中空或顶部位置）和吸附原子的外壳轨道类型确定。有效的仅石墨烯的哈密顿量来自对称性考虑，而微观紧束缚方法连接有效的低能耦合和石墨烯-吸附原子杂化参数。在$T$矩阵形式主义，（自旋相关）散射事件涉及石墨烯的载流子，和自旋轨道活性吸附原子的理论。与intravalley和intervalley散射的自旋电流被发现倾向于反对对方。我们建立了在一定条件下，空心位置的吸附原子引起的自旋霍尔效应，通过斜散射，而顶部位置的吸附原子诱导横向电荷电流通过三角势散射。我们还确定了临界费米能量范围内的自旋霍尔效应显着增强，相关的横向自旋电流可以逆转。
2014-08-20 cond-mat.mes-hall
Engineering ideal helical topological networks in stanene via Zn decoration
拓扑绝缘体的xene家族在拓扑电子、自旋电子和谷电子器件的许多提议中起着关键作用。这些建议依赖于施加局部扰动，包括电场和邻近磁场，诱导拓扑相变的xenes。然而，这些技术缺乏对拓扑区域之间的界面的几何形状的控制，这是工程拓扑设备的一个关键方面。我们提出吸附原子装饰作为在Xenes中工程原子精确拓扑边缘模式的方法。我们的第一性原理计算表明，锡烯只在两个子晶格中的一个上修饰Zn原子，诱导了从量子自旋霍尔（QSH）到量子谷霍尔（QVH）的拓扑相变，并证实了自旋谷极化边缘模在QSH/QVH界面上的存在.最后，我们讨论这些边缘模式的技术应用，使原子的精度所提供的adatom操纵技术的最新进展。
2022-03-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Gate controlled spin pumping at a quantum spin Hall edge
我们提出了一个四端装置设计的所有电气手段操纵的自旋的磁性吸附原子位于边缘的量子自旋霍尔绝缘体。我们表明，一个电子门，能够调整量子自旋霍尔绝缘体和源极和漏极之间的界面电阻，可以切换两个制度之间的设备：一个系统表现出自旋泵和其他的吸附原子保持在其基态。这展示了一种利用拓扑材料的螺旋边缘态来控制单自旋的全电路线。
2013-11-28 cond-mat.mes-hall
Multiple Quantum Phases in Graphene with Enhanced Spin-Orbit Coupling: From the Quantum Spin Hall Regime to the Spin Hall Effect and a Robust Metallic State
我们报告了一个有趣的过渡，从量子自旋霍尔相的自旋霍尔效应后分离的铊吸附原子吸附到石墨烯表面。Landauer-Büttiker和Kubo-Greenwood模拟用于访问实际尺寸的无序铊功能化石墨烯系统中的边缘和体输运物理。我们的研究结果不仅量化了吸附原子聚集在形成的拓扑状态的不利影响，但也提供了证据的出现自旋积累在相对的样品边缘驱动的自旋相关的散射诱导的铊岛，这最终导致在最小的体电导率$\sim 4e^{2}/h$，不敏感的本地化效应。
2014-12-27 cond-mat.mes-hall
Extrinsic Spin Hall Effect from Anisotropic Rashba Spin-Orbit Coupling in Graphene
我们研究了Rashba耦合的各向异性对石墨烯上自旋轨道活性吸附原子引起的非本征自旋霍尔效应的影响。除了固有的自旋-轨道耦合，被认为是一个广义的各向异性Rashba耦合所产生的原始石墨烯的镜像和六角对称性的故障。我们发现，Rashba各向异性可以强烈修改自旋霍尔角对载流子浓度的依赖关系。我们的模型提供了一个简单的和一般的描述斜散射机制，由于自旋轨道耦合，是由接近大的吸附原子团簇。
2015-10-27 cond-mat.mes-hall
Neutral-current Hall effects in disordered graphene
一个非本地霍尔棒的几何形状被用来检测中性电流霍尔效应在二氧化硅上的石墨烯。在超高真空中添加Au或Ir吸附原子可以调谐无序。一个可重复的中性电流霍尔效应被发现在这两个制造和adatom修饰的石墨烯。霍尔角表现出复杂但可再现的依赖于栅极电压和无序，并显着打破电子空穴对称性。霍尔和逆霍尔探针之间的长度的指数依赖性表明约300 nm的中性电流弛豫长度。在平行磁场中弛豫长度较短且无进动，表明中性电流为谷电流。从7-300 K几乎没有温度依赖性是前所未有的，并有希望使用受控的无序室温中性电流电子学。
2015-04-22 cond-mat.mes-hall
Weak localization measurements of electronic scattering rates in Li-doped epitaxial graphene
早期的实验表明，碱金属掺杂的石墨烯的掺杂原子显著改变了石墨烯的导电性，因为额外的载流子增强了导电性，而库仑散射抑制了导电性。然而，导电性探测了整体散射率，因此与长程库仑散射相关的主导通道将掩盖较弱的短程通道。我们提出了弱本地化测量的外延石墨烯与锂吸附原子，分别量化内和谷间散射率，然后比较该系统的预期率的紧束缚计算的测量。的intravalley率强烈增强Li沉积，符合库仑散射的Li吸附原子。谷间散射的同时增强的部分原因是额外的载流子在石墨烯与残余无序相互作用。但是在高Li覆盖率下测量的和计算的速率之间的差异可能表明吸附原子引起的对能带结构的修改超出了应用模型。最近在ARPES中观察到了类似的吸附原子诱导的石墨烯带的修饰，但对这些效应的完整理论理解仍在发展中。
2019-10-31 cond-mat.mes-hall
Tailoring Kinetics on a Topological Insulator Surface by Defect-Induced Strain: Pb Mobility on Bi2Te3
基于Bi $_{2}$ Te $_{3}$型拓扑绝缘体（TI）的异质外延结构表现出奇异的量子现象。为了最佳地表征这些现象，需要在这样的TI上的膜生长期间控制界面结构。在这个过程中，吸附原子的迁移率是一个关键因素。研究表明，在Si（111）-7 $\times$ 7衬底上生长的Bi $_{2}$ Te $_{3}$（111）薄膜中，由于点状缺陷的存在，在薄膜表面产生了工程局部应变ε，从而改变了Pb在Bi $_{2}$ Te $_{3}$（111）表面的迁移率.用扫描隧道显微镜观察了Pb在Bi $_{2}$ Te $_{3}$（111）表面上的吸附能和扩散势垒EPDMATHABMP，并对吸附能和扩散势垒进行了第一性原理密度泛函理论（DFT）分析.令人惊讶的是，由于在临界拉伸应变ε $_{c}$ 0.8%处稳定吸附位点的位置出现分叉，E $_d$显示出对ε的尖点样依赖性。这构成了一个非常不同的应变依赖性的扩散率从所有以前的研究集中在传统的金属或半导体表面。动力学Monte Carlo模拟铅沉积，扩散，不可逆聚集结合DFT结果揭示吸附原子和集群分布与我们的实验观察兼容。
2016-06-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Anomalous dissipation mechanism and Hall quantization limit in polycrystalline graphene grown by chemical vapor deposition
我们报告的观察强背散射的载流子在量子霍尔制度的多晶石墨烯生长的化学气相沉积，这改变了霍尔电阻量子化的准确性。纵向电导率的温度和磁场依赖性表现出意外的平滑的幂律行为，这是不相容的描述中的可变范围跳跃或热激活，而是建议在朗道能级之间的能量的扩展或局部化状态的存在。这种状态可能是由高密度的线缺陷（晶界和皱纹），跨越霍尔酒吧，所揭示的结构表征。数值计算证实了准一维扩展非手征态可以沿着这些线缺陷形成并短路霍尔条手征边缘态。
2014-10-06 cond-mat.mes-hall
Fano interference and a slight fluctuation of the Majorana hallmark
根据Phys.Rev.B84，201308（R）（2011），在拓扑相中与足够长的Kitaev链的一个边缘结合并连接到量子点的隔离Majorana态导致$1/2$在零偏压下的鲁棒透射率。在这项工作中，我们表明，可以通过使用一个金属表面托管两个吸附原子的情况下，有一个缺乏对称性的法诺效应，这是可行的耦合Kitaev链，这些吸附原子之一，可以实现这样的标志的去除。因此，为了通过实验检测该特征，应该应用以下两阶段程序：（i）首先，附接到吸附原子，必须将AFM尖端锁定在相反的栅极电压（水平的对称失谐）中，并通过STM尖端测量零偏压电导;（ii）此后，在交换栅极的情况下重复电导的测量。对于远离费米能的失谐的绝对值和在强耦合尖端-宿主的情况下，这种方法在透射率中揭示了置于零偏置的持续下降并且不受上述排列的影响，但是其特征在于幅度在$1/2$周围略微波动。然而，在作为探针的尖端的情况下，从Kitaev链去耦的吸附原子变得完全惰性，没有观察到波动。因此，STM针尖必须与“主体+吸附原子”系统放在同一个基础上考虑。因此，我们发现，尽管这两个马约拉纳下降之间的差异很小，作为对称失谐的函数的零偏置透射率产生两个不同的行为，其中之一是不可预测的标准法诺理论。因此，为了获得这种非平凡的Fano干涉模式，应该放弃STM尖端充当探针的假设。
2014-03-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Anomalous Hall effect in highly c-plane oriented Mn$_{3}$Ge/Si(100) thin films grown by pulsed laser deposition
本文利用脉冲激光沉积在Si(100)上直接生长出c面取向的六方Mn$_{3}$Ge(0001)薄膜，发现其表面Mn原子形成Kagome晶格，并在30 nm薄膜中观测到高达0.41 μΩ·cm的反常霍尔电阻率，为反铁磁自旋电子学应用提供了新途径。
2025-02-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin-Hall-Active Platinum Thin Films Grown Via Atomic Layer Deposition
我们研究了钇铁石榴石/Pt异质结构的磁电阻，其中Pt层是通过原子层沉积（ALD）生长的。三个正交旋转平面的磁输运实验揭示了自旋霍尔磁电阻的标志性特征。我们通过比较不同Pt厚度样品的磁电阻大小来估计自旋输运参数。我们比较的自旋霍尔角和ALD Pt层的自旋扩散长度的值报告的高品质的光刻沉积的Pt膜。1.5nm的自旋扩散长度与文献中报道的铂薄膜一致，而自旋霍尔磁电阻$Δρ/ ρ= 2.2\times 10^{-5}$与我们的沉积膜相比大约小20倍。我们的研究结果表明，ALD允许制造自旋霍尔活性Pt膜的质量合适的自旋输运结构中使用。这项工作提供了基础，建立共形ALD涂层的任意表面几何形状的自旋霍尔活性金属，并可能导致在未来的3D自旋电子器件。
2018-01-12 cond-mat.mes-hall
Topological Phases in Triangular Lattices of Ru Adsorbed on Graphene: ab-initio calculations
我们已经进行了从头算研究的电子性质的石墨烯片吸附钌吸附原子（Ru/graphene）。对于一组特定的Ru吸附原子的三角形阵列，我们发现形成四个（自旋极化）狄拉克锥归因于两个六边形晶格之间的适当重叠：一个由石墨烯片的C位点组成，另一个由Ru吸附原子诱导的表面电位形成。当自旋轨道耦合（SOC）的存在下，非平凡的带隙发生在狄拉克锥促进几个拓扑相。根据Ru浓度，系统可以在相i）量子自旋霍尔（QSH），ii）量子反常霍尔（QAH），iii）金属iv）或平凡绝缘体之间进行拓扑表征。对于每个浓度，拓扑相的特征在于从头计算的陈数。
2014-04-30 cond-mat.mes-hall
Magnetic adatoms in two and four terminal graphene nanoribbons: A comparison between their spin polarized transport
我们研究了在两端和四端石墨烯纳米带（GNR）中随机分布磁性吸附原子的电荷和自旋输运。在没有Rashba自旋-轨道相互作用（SOI）的情况下，磁性吸附原子的加入仅通过交换偏置产生自旋极化电导的$z$分量，而在存在Rashba SOI的情况下，能够产生所有三个（$x$、$y$和$z$）分量。这对可能的自旋电子学应用具有重要的影响。电荷电导在费米能为零附近表现出有趣的行为。在磁性吸附原子的存在下，熟悉的$2e^2/h$平台消失，从而将量子自旋霍尔绝缘相转变为普通绝缘体。局域电荷流和局域自旋流提供了系统电导特性的直观概念。我们发现，局域电荷电流与Rashba SOI无关，而局域自旋电流的三个分量对Rashba SOI敏感。此外，自旋极化电导的波动被发现是有用的量，因为它们显示出特定的趋势，即它们随着吸附原子密度的增加而增强。双端GNR器件似乎更适合于可能的自旋电子学应用。
2017-07-12 cond-mat.mes-hall
Quantum Hall resistance standards from graphene grown by chemical vapor deposition on silicon carbide
用石墨烯取代GaAs以实现更实用的量子霍尔电阻标准（QHRS），其相对值精确到$10^{-9}$内，但在低于10 T的磁场下操作，是计量学中的持续目标。迄今为止，在较高磁场下，通过Si的升华在SiC上生长的石墨烯中仅报道了几次所需的精度。在这里，我们报告了一个由SiC上化学气相沉积生长的石墨烯制成的器件，该器件在1.4 K下的霍尔电阻从10 T到19 T都具有这样的精度。这是解释了一个量子霍尔效应与低耗散，导致强烈的本地化体状态在磁长度尺度，在一个广泛的磁场范围。我们的研究结果表明，石墨烯基QHRS可以取代其GaAs同行的操作在方便的冷磁条件下，但在一个扩展的磁场范围。它们依赖于一种有前途的混合和可扩展的生长方法和实现低电子密度器件的制造工艺。
2015-04-20 cond-mat.mes-hall
Signatures of Dirac fermion-mediated magnetic order
拓扑态的自旋-动量锁定为探索新的磁电效应提供了一个理想的平台。这些密切依赖于以受控方式操纵自旋纹理的能力。在这里，我们结合扫描隧道显微镜与单原子沉积映射不同的磁扰动的影响下的拓扑状态的演变。我们得到的狄拉克费米子介导的磁极稀吸附原子浓度的顺序签名。这一惊人的观察发现，严重依赖于单个吸附原子的磁各向异性和费米能级的位置。我们的研究结果在原子尺度上为自旋工程拓扑态开辟了新的视角，并为探索具有应用前景的新型自旋相关拓扑现象铺平了道路。
2014-10-30 cond-mat.mes-hall
Ordering of magnetic impurities and tunable electronic properties of topological insulators
研究了随机分布在拓扑绝缘体表面的磁性吸附原子的集体行为。由于表面上的自旋-动量锁定，两个吸附原子自旋的RKKY型相互作用依赖于连接它们的矢量的方向，因此吸附原子系综的相互作用受到抑制。我们发现，在低温下的挫折RKKY相互作用产生两个阶段：一个有序的铁磁相与自旋指向垂直于表面，和一个无序的自旋玻璃状相。这两个相分离的量子相变驱动的磁交换各向异性。铁磁有序通过有限温度相变发生。有序相自发地打破时间反演对称性，将表面态驱动成带隙态，这表现出反常的量子霍尔效应，并提供了宇称反常的实现。我们发现，磁有序的潜在的散射抑制。我们的工作表明，磁性杂质的控制沉积提供了一种方法来修改拓扑绝缘体的电子性质。
2010-10-04 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Observation of Kekulé vortices induced in graphene by hydrogen adatoms
本研究利用局域探针在石墨烯中观测到氢吸附原子通过谷间散射诱导的 Kekulé 涡旋，并发现双空位等点缺陷可产生无涡旋 Kekulé 键序。
2023-07-13 cond-mat.mes-hall
Extrinsic spin Hall effect induced by resonant skew scattering in graphene
我们表明，外在的自旋霍尔效应可以在单层石墨烯工程装饰与小剂量的吸附原子，分子，或纳米粒子起源本地自旋轨道扰动。单杂质散射问题的分析表明，内在的和Rashba自旋轨道局部耦合增强自旋霍尔效应通过斜散射的载流子在共振制度。自旋轨道杂质的随机系综的输运方程的解决方案揭示了巨大的自旋霍尔电流在器件制造的当前技术水平的范围内。自旋霍尔效应对于热涨落和无序平均是鲁棒的。
2014-02-15 cond-mat.mes-hall
Investigating transverse Hall conductances using two-terminal setups
在本文中，我们提出了一种方法来数值研究横向霍尔电导使用一个双端设置。使用非线性传输的概念，我们发现，霍尔电压对模型参数的依赖关系可以从每个终端的注入率之间的差异进行调查。该方法适用于非平衡格林函数以及散射矩阵方法。我们通过研究吸附原子诱导的自旋轨道散射中心无序的石墨烯中的量子自旋霍尔效应来说明所提出的想法。我们使用两个不同的模型，有限差分实现的狄拉克哈密顿量和紧束缚哈密顿量结合散射矩阵的方法和非平衡格林函数的方法，分别。
2018-03-02 cond-mat.mes-hall
Quantum Anomalous Hall Effect in Magnetic Doped Topological Insulators and Ferromagnetic Spin-Gapless Semiconductors -- A Perspective Review
量子反常霍尔效应是电子学/自旋电子学输运应用中的无耗散手征边缘态的标志，可以在具有大自旋轨道耦合和强内禀磁化的材料中实现。在Halfman开创性的提议之后，已经提出了几种模型来控制/增强自旋轨道耦合和内禀磁交换相互作用。本文在简要介绍了无脊椎费米子的Halfton模型之后，重点讨论了以下三种基本的量子反常Hall模型：（i）磁掺杂拓扑绝缘体（Bi，Sb）2 Te 3薄膜的低能有效四带模型，（ii）磁性吸附原子的石墨烯的四带紧束缚模型，和（iii）具有蜂窝（kagome）晶格的铁磁自旋无隙半导体的两（三）带自旋紧束缚模型，其中基态是本征铁磁的。这些模型涵盖了二维Dirac材料中的无自旋、有自旋和自旋简并的Dirac点，其中各种质量项打开带隙并导致量子反常霍尔效应。重点讨论了铁磁交换作用驱动的拓扑相变及其与自旋轨道耦合的相互作用，讨论了对质量项性质的各种对称性约束以及这些模型的具体化。我们希望这项研究将有助于阐明量子反常霍尔材料的基本理论观点。
2020-12-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quantum Hall criticality and localization in graphene with short-range impurities at the Dirac point
我们探讨了在狄拉克点在一个强磁场与两种类型的短程散射石墨烯的纵向电导率：吸附原子的山谷和“标量”杂质，不混合它们。采用狄拉克方程的散射理论将石墨烯样品的电导表示为杂质坐标的函数;然后对杂质位置进行数值平均。电导率$σ$等于每个无序实现的弹道值$4e^2/πh$，前提是通量量子的数量大大超过杂质的数量。对于较弱的领域，在标量杂质的存在下的电导率缩放到量子霍尔临界点与$σ\simeq 4 \times 0.4 e^2/h$在半填充或零远离半填充由于安德森局域化的发病。对于吸附原子，由于谷间散射的临界能量分裂，在半填充时也得到了局域化行为。我们的研究结果揭示了一个复杂的标度流的不同对称类的不动点：值得注意的是，所有的关键表现安德森局域化和临界在二维数值观察在一个单一的设置。
2013-12-17 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall
Engineering spin-orbit effects and Berry curvature by deposition of Eu on WSe$_{2}$
受二维自旋电子学最新进展的启发，我们提出Eu沉积在1H-WSe $_2$上作为工程自旋轨道效应和Berry曲率的有前途的平台。通过基于密度泛函理论的第一性原理计算，我们发现Eu/WSe $_2$具有很高的磁各向异性，自旋和轨道角动量的谷相关极化，以及它们的Rashba织构.这些起源于界面处的磁性和自旋轨道邻近效应以及Eu的局部$4f$磁矩和WSe的移动电荷载流子$_2$之间的相互作用。我们发现一个明显的反常霍尔效应在拟议的系统。因此，我们促进$4f$稀土金属沉积在过渡金属二硫属化物的顶部作为一个有前途的平台，二维自旋电子学。
2022-04-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tunable thermopower in a graphene-based topological insulator
根据Weeks等人最近的提议，这表明，铟（或铊）吸附原子沉积在石墨烯的表面上，后者应该变成一个量子自旋霍尔（QSH）绝缘体，其特征在于一个相当大的差距，我们进行了系统的研究，该系统的输运性质作为随机分布的吸附原子的密度的函数。虽然样品是，通过建设，非常无序，我们发现，他们表现出一个非常稳定的QSH相没有签名的吸附原子配置的空间不均匀性。我们发现，一个简单的重新调整的自旋-轨道耦合参数，使我们能够考虑到使用均匀模型的非均匀系统的行为。这种鲁棒性为这种拓扑绝缘体的更容易的实验实现开辟了道路。我们还发现这种材料是一个非常有前途的候选人热电发电的目标温度可调从1到80 K和效率ZT接近1。
2012-06-26 cond-mat.mes-hall
Fractional quantum Hall effect in CVD-grown graphene
我们显示了分数量子霍尔态的出现在干转移化学气相沉积（CVD）衍生的石墨烯组装成异质结构的磁场从低于3 T到35 T。有效的复合费米子填充因子高达$ν^* = 4$是可见的，更高阶的复合费米子态（带有四个通量量子）开始出现在最高的领域。我们的研究结果表明，CVD生长的石墨烯的量子迁移率与剥离的石墨烯的量子迁移率相当，更具体地说，$p/3$分数量子霍尔态具有高达30 K的能隙，与基于剥离的石墨烯的其他硅门控器件中观察到的能隙相当。
2020-05-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quantum Hall Effect in Fractal Graphene: Growth and Properties of Graphlocons
直径高达0.25 mm的高度树枝状石墨烯晶体通过低压化学气相沉积在铜外壳内合成。由于它们的六重对称性和分形形状，这些晶体类似于雪花。研究了不同生长条件下枝晶生长特征的演变，发现表面扩散是枝晶形成的生长限制步骤。枝状晶体的电子性质进行检查，以低于开尔文温度，显示高达6300厘米$^2$ V $^{-1}$ S $^{-1}$和量子霍尔振荡的迁移率观察到高于4 T。这些结果表明，尽管其粗糙的树枝状边缘的高品质的传输性能。
2013-01-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Destroyed quantum Hall effect in graphene with [0001] tilt grain boundaries
半整数量子霍尔效应（QHE）在通过化学气相沉积（CVD）生长的石墨烯中被抑制的原因尚不清楚。我们建议，它可能是连接到材料中的扩展缺陷，并在石墨烯的量子霍尔效应与[0001]倾斜晶界连接霍尔条器件的相对侧的结果。这样的晶界包含5-7个环复合物，这些环复合物具有缺陷态，这些缺陷态杂交以形成具有不同程度的金属性的带，这取决于晶界缺陷密度。在磁场中，霍尔条的相对侧上的边缘态可以通过沿着晶界的缺陷态连接。这破坏了霍尔电阻量化并导致非零纵向电阻。安德森无序可以部分地恢复量子化，其中电流沿着沿着晶界的返回路径流动，这取决于晶界中的缺陷密度和无序强度。由于通过化学气相沉积制成的石墨烯中的晶粒尺寸通常很小，这可能有助于解释为什么量子霍尔效应在由这种材料制成的器件中通常发展得很差。
2014-08-02 cond-mat.mes-hall
Spin Hall Effect in Bilayer Graphene Combined with an Insulator up to Room Temperature
石墨烯中的自旋-轨道耦合可以通过化学官能化、吸附原子装饰或与范德华材料接近来增强。由于预期这种增强会引起相当大的自旋霍尔效应，这是一种与技术相关的自旋-电荷电流转换现象，因此引起了广泛的研究兴趣。然而，它仅在石墨烯/过渡金属二硫属化物范德华异质结构中测量，具有有限的可扩展性。在这里，我们实验证明自旋霍尔效应的双层石墨烯结合的绝缘体，蒸发的氧化铋层到室温。测量的自旋霍尔效应很可能是由外在机制引起的。具有较大的自旋-电荷转换效率，可扩展性和易于集成到电子器件，我们展示了一种有前途的材料异质结构，适用于基于自旋的器件应用。
2020-05-14 cond-mat.mes-hall
Bilayer Quantum Hall States in an n-type Wide Tellurium Quantum Well
碲（Te）是一种具有独特手性晶体结构的窄带隙半导体。利用原子层沉积（ALD）技术在二维（2D）Te薄膜上实现n型掺杂，可以研究Te导带中电子的拓扑性质。在这项工作中，我们制作和测量的双栅n型碲霍尔栅器件，它可以作为两个单独的或耦合的电子层控制的顶栅和背栅。深刻的Shubnikov-de Haas（SdH）振荡中观察到的顶部和底部的电子层。分析了填充因子为4、6和8时两层、化合物和电荷可转移双层量子霍尔态之间的朗道能级杂化。我们的工作打开了大门外尔物理在耦合双层系统的二维材料的研究。
2021-07-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
A quantized anomalous Hall effect above 4.2 K in stacked topological insulator/magnet bilayers
本研究采用机械组装制备TI/磁体双层膜，在宇称反常态下将QAHE量子化霍尔信号提升至10 K，显著突破沉积异质结构及现有QAHE系统的温度纪录。
2024-12-06 cond-mat.mes-hall
Electronic Transport in Chemical Vapor Deposited Graphene Synthesized on Cu: Quantum Hall Effect and Weak Localization
我们报告的电子性质的石墨烯合成的化学气相沉积（CVD）铜，然后转移到SiO2/Si。已经合成了晶圆级（高达4英寸）石墨烯膜，如光谱拉曼映射所示，主要由单层石墨烯组成。在由这种CVD石墨烯制造的微型器件上进行低温输运测量，显示双极场效应（开/关比约为5，载流子迁移率高达约3000 cm ^2/Vs）和“半整数”量子霍尔效应，这是单层石墨烯的固有电子性质的标志。我们还观察到弱本地化和提取信息的相位相干性和散射的载波。
2010-03-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ballistic transport in graphene grown by chemical vapor deposition
在这封信中，我们报告的观察弹道输运微米尺度上的石墨烯化学气相沉积（CVD）合成。在液氦低温恒温器中对霍尔棒的几何形状进行了输运测量。利用非局域测量，我们表明，电子可以弹道导向的磁场（横向磁聚焦）的长度尺度~μm。与原子力显微镜测量的比较表明，在CVD石墨烯中不存在褶皱和存在弹道输运之间存在相关性。
2014-01-27 cond-mat.mes-hall
Overlapping Top Gate Electrodes based on Low Temperature Atomic Layer Deposition for Nanoscale Ambipolar Lateral Junctions
本文提出基于低温ALD氧化铪的重叠顶栅电极，以替代背栅/顶栅和分裂栅方案，并在碲化汞霍尔棒器件中用于研究不同量子霍尔态的相互作用。
2024-04-10 cond-mat.mes-hall
Dependence of the Efficiency of Spin Hall Torque on the Transparency of Pt-Ferromagnetic Layer Interfaces
我们报告说，自旋电流传输跨铂铁磁体（FM）接口是强烈依赖于FM层的类型和厚度和后沉积处理协议。通过采用谐波电压测量和自旋扭矩铁磁共振测量，我们发现，在不同的界面条件下，Pt自旋霍尔效应施加阻尼类自旋扭矩FM的效率范围从< 0.05 to >0.10。我们还表明，温度依赖性的自旋扭矩效率的阻尼类扭矩和类场扭矩是依赖于Pt-FM接口的细节。在考虑界面自旋传输因子后，本研究中使用的Pt薄膜的“内部”自旋霍尔角估计为~ 0.20。这表明Pt-FM界面的精心设计可以提高Pt基自旋电子器件的自旋霍尔扭矩效率。
2014-11-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
The Physics of Kondo Impurities in Graphene
本文主要从理论角度总结了我们对石墨烯中近藤效应的理解。我们将描述在石墨烯中产生磁矩的不同方法，无论是通过吸附原子沉积还是通过缺陷。对于稀矩，理论描述是根据耦合到石墨烯的狄拉克电子的有效安德森或近藤杂质模型。我们将详细讨论这些模型的物理，包括它们的量子相变和载流子掺杂的影响，并与现有的实验数据面对这一点。最后，我们指出了与其他量子杂质问题的联系，例如，在非常规超导体、拓扑绝缘体和量子自旋液体中。
2013-02-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Undoped Strained Ge Quantum Well with Ultrahigh Mobility Grown by Reduce Pressure Chemical Vapor Deposition
采用反渐变技术在30 nm Ge0.8Si0.2浅势垒下制备了非掺杂Ge量子阱。下势垒由Ge_（0.8）Si_（0.2）→ Ge_（0.9）Si_（0.1）依次淀积，Ge含量的变化形成了一个尖锐的界面，可以抑制穿透到未掺杂Ge量子阱中的穿透位错密度。Ge_（0.8）Si_（0.2）势垒在Ge量子阱中引入了足够的面内平行应变-0.41%。具有浅埋沟道的异质结场效应晶体管在2.51 E-11 cm 2的低渗透密度下获得了超过2 E6 cm 2/Vs的高二维空穴气（2DHG）迁移率。我们还发现了在高密度和高磁场下可调谐的分数量子霍尔效应。这种方法将应变锗定义为提供用于调谐自旋轨道耦合强度以用于快速和相干量子计算的材料基础。
2022-08-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Impact of the interface quality of Pt/YIG(111) hybrids on their spin Hall magnetoresistance
研究了Pt/$_3$（111）杂化材料的界面质量对其自旋霍尔磁电阻的影响。这是通过在Pt沉积之前将Y $_3$ Fe $_5$ O $_{12}$（111）单晶衬底暴露于不同的良好限定的表面处理来实现的。通过反射高能电子衍射和俄歇电子能谱监测\textit{in-situ}以及通过原子力显微镜和X射线衍射监测\textit{ex-situ}的Y $_3$ Fe $_5$ O $_{12}$（YIG）表面、Pt/YIG界面和Pt层的质量。为了确定不同的表面处理对自旋霍尔磁阻的影响，在室温下进行角度依赖性磁阻测量。最大的自旋霍尔磁电阻被发现在Pt/YIG制造的两步表面处理组成的“食人鱼”蚀刻过程，然后在$500^\circ$ C在纯氧气氛中退火步骤。我们的数据表明，小SMR在Pt/YIG没有任何表面处理的YIG衬底之前，Pt沉积是由相当大的碳团聚在Y $_3$ Fe $_5$ O $_{12}$表面。
2016-12-24 cond-mat.mes-hall
Spin inversion in fluorinated graphene n-p junction
我们认为稀释的氟化石墨烯纳米粒子作为自旋活性元素。氟吸附原子引入局部自旋-轨道Rashba相互作用，引起电子通过时的自旋-旋进。在没有外部磁场的情况下，由于自旋进动的方向取决于电子动量，因此输运由吸附原子的多重散射主导，这抵消了自旋进动效应。如果费米能级电子以相同的动量多次通过同一吸附原子附近，自旋进动效应的积累是可能的。为了布置这些条件，可以通过例如原子力显微镜的尖端的电势将圆形n-p结引入到带。在量子霍尔条件下，电子电流沿着结被限制。电子自旋相互作用与本地Rashba场的变化与准束缚态的寿命，这是控制与结的边缘的耦合带。我们证明，自旋翻转概率可以以这种方式增加多达三个数量级。
2017-11-16 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Current direction anisotropy of the spin Hall magnetoresistance in nickel ferrite thin films with bulk-like magnetic properties
利用自旋霍尔磁电阻（SMR）测量方法，对镍铁氧体（NiFe 2 O 4，NFO）/普通金属（NM）薄膜异质结构的纯自旋电流输运和磁特性进行了实验研究。我们采用脉冲激光沉积法在晶格匹配的镓酸镁衬底上生长了（001）取向的NFO薄膜，显著提高了亚铁磁绝缘体的磁性和结构性能。在我们的实验中，NM是Pt或Ta。在[100]-和[110]-方向的NFO中施加的充电电流所获得的SMR幅度的比较在室温下对于Pt产生50%的变化。我们还研究了这种电流方向各向异性的温度依赖性，并发现它是定性不同的电导率和SMR幅度。从我们的结果，我们得出结论，所观察到的电流方向各向异性可能源于自旋混合电导或自旋霍尔效应在这些Pt和Ta层的各向异性，和/或额外的自旋电流的贡献从NFO/NM接口。
2018-11-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Observation of spin-charge conversion in CVD-grown single-layer graphene
利用自旋抽运技术研究了单层石墨烯（SLG）中纯自旋电流向电荷电流的转换。通过化学气相沉积生长的大面积SLG用于转换。通过自旋泵浦在SLG中有效地自旋累积使得能够观察由SLG的逆自旋霍尔效应（ISHE）产生的电动势。SLG的自旋霍尔角估计为6.1*10-7。在SLG中观察到的ISHE归因于SLG中不可忽略的自旋-轨道相互作用。
2014-10-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quantum Hall effect on centimeter scale chemical vapor deposited graphene films
我们报告了在7 mm \times 7 mm的单层石墨烯膜上观察到的良好的半整数量子霍尔效应（QHE）。采用化学气相沉积（CVD）法在铜衬底上生长石墨烯薄膜，然后转移到SiO_{2} /Si衬底上，典型载流子迁移率为\approx 4000 cm^{2} /Vs。并且还可以促进关于石墨烯的量子霍尔物理学的广泛实验和利用石墨烯的特殊性质的实际应用。
2011-09-30 cond-mat.mes-hall
Graphene Electrodynamics in the presence of the Extrinsic Spin Hall Effect
我们将二维电子气的电动力学推广到非本征自旋霍尔效应（SHE）。该理论被应用到掺杂的石墨烯装饰与随机分布的吸收，诱导自旋轨道耦合（SOC）的接近。形式主义扩展了以前的半经典治疗的SHE的非本地动力学制度。在粒子数守恒近似下，我们计算了小频率和波矢极限下的电导率、介电函数和自旋霍尔角。自旋霍尔角随频率和波数的增加而减小，但在对应于Drude峰的频率附近，自旋霍尔角仍与其零频率值相当。得到了等离子体激元色散和线宽。非本征SHE在长波长范围内影响等离子体色散，但在波数较大时不影响。该结果表明了对在剥离的石墨烯（其不表现出SHE）和通过化学气相沉积生长的石墨烯（其最近报道了大的SHE）中测量的相当类似的等离子体响应的解释。我们的理论也奠定了基础，为未来的实验研究SOC效应的电动力学响应的二维电子气与SOC无序。
2015-12-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Anisotropy-Driven Anomalous Inverse Orbital Hall Effect in Fe Films
Universidade Federal de Viçosa（巴西维索萨联邦大学）
研究铁膜中强单轴各向异性驱动的异常轨道效应，揭示了自旋与轨道电流的相互作用，发现单轴各向异性使铁膜中自旋到电荷和轨道到电荷转换信号在垂直配置中显现，为轨道电子学器件发展提供新思路。
2025-07-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quantum Hall effect at cleaved InSb surfaces and low-temperature annealing effect
我们对{ \it p}型InSb的{\it in situ}解理面沉积Ag诱导的二维电子系统进行了低温面内磁输运测量。即使在2 T左右的低磁场下也观察到了量子霍尔效应。在15-40 K范围内，表面电子密度和电子迁移率与Ag覆盖率和退火温度有很强的相关性。退火效应表明，表面形貌强烈影响的二维电子系统的属性。
2007-04-06 cond-mat.mes-hall
Quantum Anomalous Hall Effect and Giant Rashba Spin-Orbit Splitting in Compensated n-p--Codoped Graphene
量子反常霍尔效应（QAHE）是凝聚态物理中一种基本的量子输运现象。到目前为止，唯一的实验实现的QAHE已被观察到的Cr/V掺杂的（Bi，Sb）$_2$ Te $_3$，但在极低的观测温度，从而限制了其潜在的应用在无耗散量子电子学。采用第一性原理计算方法，研究了5个\textit{d}过渡金属和硼（B）原子的补偿\textit{n} - \textit{p}共掺杂石墨烯的电子结构.我们的调查结果如下。1)\textit{n} -和\textit{p} -型掺杂剂之间的静电吸引有效地增强了金属吸附原子的吸附并抑制了它们不期望的聚集。2)Hf-B和Os-B共掺杂的石墨烯系统可以建立长程铁磁有序和开放的非平凡的带隙，因为自旋轨道耦合与非零的Berry曲率托管QAHE。3)计算得到的Re-B和Pt-B共掺杂石墨烯体系的Rashba分裂能分别可达158和85~meV，比已报道的本征自旋轨道耦合强度高出几个数量级。
2018-05-06 cond-mat.mes-hall
Doping-induced spin Hall ratio enhancement in A15-phase, Ta-doped Beta-W thin films
随着自旋电子器件变得越来越普遍，寻找具有大自旋霍尔效应的无Pt材料的愿望正在增加。以前的研究表明，β W，纯W的亚稳A15结构变体，具有与Pt相当的电荷-自旋转换效率，并且预测β W（Ta）合金应该更有效。在这里，我们展示了在室温下使用直流磁控共溅射沉积的掺Ta（W（4-x）Tax（x在0.28和0.4之间））的A15相β W薄膜中自旋霍尔比（SHR）的增强。在密切的协议与理论预测，我们发现，SHR的掺杂膜是约。比纯Beta W薄膜大9%。我们还发现，在具有Co2 Fe 6 B2的设备中的SHR几乎是具有Co 4Fe 4 B2的设备中的SHR的两倍。这项工作表明，通过优化沉积参数和衬底，最佳的W3 Ta合金的制造应该是可行的，打开大门，商业上可行的，Pt自由，自旋电子器件。
2020-05-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Optimization of the yttrium iron garnet/platinum interface for spin pumping-based applications
定量地研究了在镀铂前对钇铁石榴石（YIG）进行表面处理对自旋泵浦效率和自旋混合电导的影响。铁磁共振驱动的自旋泵浦将自旋极化电流注入到Pt层中，该自旋极化电流通过逆自旋霍尔效应转换为电动势。我们的实验表明，自旋泵浦效应确实强烈地依赖于YIG/Pt界面条件。我们测量的逆自旋霍尔电压和自旋混合电导的两个数量级以上的改进样品制备的增强。
2013-02-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
