Laser-like emission from a periodic all-silicon nanostructure
我们报告的实验观察的激光发射周期性的全硅纳米结构上形成的电子级绝缘体上硅晶片，使用高度均匀的六方自组织阵列的纳米孔作为蚀刻掩模。在70 K以下的温度下，观察到了光抽运下的阈值特性、受激发射、光增益、发射线宽变窄和远场模式等经典激光特性。
2004-12-14 cond-mat.mes-hall
Macroscopic quantum effects of electromagnetic induction in silicon nanostructures
室温下，在n型Si（100）衬底上以霍尔几何结构制备的重掺杂硼硅纳米结构中，在边缘沟道中捕获单个磁通量量子的条件下，证明了法拉第电磁感应的宏观量子电流磁效应。结果表明，这种效果导致的外观时，只有一个恒定的磁场时，在没有外加电压或稳定的电流施加的感应电流。
2022-12-07 cond-mat.mes-hall
Engineered valley-orbit splittings in quantum confined nanostructures in silicon
在硅量子电子学中，在少电子状态下的一个重要挑战是由于硅中存在的导带的多谷简并，在3D量子限制纳米结构中的基态和激发轨道态之间的潜在小的能隙。理解“谷轨道”（VO）间隙对于硅量子比特是必不可少的，因为大的VO间隙可以防止量子比特状态泄漏到更高维的希尔伯特空间中。VO间隙根据量子限制而显著变化，并且可以通过外部电场来设计。在这项工作中，我们调查VO分裂实验和理论上的限制制度的范围。本文报道了用激发态输运谱测量硅量子点和施主器件中VO的分裂。这些结果是由大规模的原子紧束缚计算，涉及超过100万个原子计算VO分裂作为电场，施主深度和表面无序的函数的基础。这些结果提供了一个全面的图片的VO分裂，可以通过量子工程实现的范围。
2011-02-25 cond-mat.mes-hall
Impact of silicon doping on low frequency charge noise and conductance drift in GaAs/AlGaAs nanostructures
本文测量了调制掺杂GaAs/AlGaAs异质结构的低频电荷噪声和电导漂移，其中硅掺杂浓度从$2.4\times 10^{18} cm^{-3}$（临界掺杂）到$6.0\times 10^{18} cm^{-3}$（过掺杂）变化。量子点接触被用来检测电荷波动。观察到短时间尺度电报噪声和长时间尺度电导漂移随着掺杂浓度的降低而明显减少。这些测量结果表明，{ \it中性}掺杂区在电荷噪声和电导漂移中起着重要作用。
2017-09-18 cond-mat.mes-hall
Thermal conductivity reduction in rough silicon nanomembranes
纳米结构硅是一种很有前途的热电转换材料，因为硅纳米结构的热导率相对于体材料可以大大降低。我们目前的热导率测量，与3 $ω$技术，悬浮单晶硅薄膜（纳米膜或纳米带）与光滑和粗糙的表面。我们发现的表面粗糙度对声子传播的显着影响的证据：测量的粗糙结构的热导率远低于预测的理论模型，考虑到纳米结构的墙壁上的扩散散射。相反，电导率似乎基本上不受表面粗糙度的影响：如果我们考虑到几何因素，光滑和粗糙纳米结构的测量电阻是相当的。相对于纳米线，纳米膜更容易集成在大面积器件中，并且机械强度更强并且能够处理大得多的电流（因此能够制造相对于当前现有解决方案可以提供更高功率水平的热电器件）。
2017-10-12 cond-mat.mes-hall
Isotopically engineered silicon/silicon-germanium nanostructures as basic elements for a nuclear spin quantum computer
量子计算的概念是高科技领域最有前途的最新发展，而量子计算机的实验实现则是一个巨大的挑战。在所提出的模型中，特别有吸引力的是基于半导体的核自旋量子计算机（S-NSQC），其中核自旋被用作与电子自旋和轨道动力学耦合的量子自旋元素（“量子比特”）。在这里，我们提出了一个计划的基本要素的S-NSQC的实现内的现代纳米技术的成就。这些元素预计将基于核自旋控制的同位素工程Si/SiGe异质结，因为在这些半导体中，人们可以通过设计同位素组成来改变核自旋的丰度。提出了一种特定的装置，它允许人们使用核自旋磁态的电检测技术在量子水平上模拟记录、读取和信息传输的过程。对于具有相对较少数量的核的半导体系统，这种技术的改进可能会应用于未来S-NSQC中的核自旋“量子比特”的操纵。
2001-02-13 cond-mat.mes-hall
Silicon nanostructures embedded in superconductor shells
本文报道了在n型Si（100）表面短时间扩散硼所制备的硅纳米结构中的超导电性。这些硅基纳米结构代表了p型超窄自组装硅量子阱，它们被大量硼的δ势垒所限制。电阻率、热电动势和磁化率的研究表明，所观察到的高温超导性似乎是由于在硅量子阱-δ- barier界面处的负U硼中心的单空穴隧穿所致。
2006-01-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Monte Carlo phonon transport simulations in hierarchically disordered silicon nanostructures
分级材料纳米结构被认为是高性能热电材料的一个非常有前途的方向。在这项工作中，我们研究的热输运分层纳米结构的硅。我们认为，通过使用Monte Carlo方法求解玻尔兹曼输运方程，在有序和随机的位置和尺寸下排列的纳米晶体和纳米孔的组合存在。结果表明，当平均晶粒尺寸小于平均声子平均自由程时，纳米晶晶界对热导率的影响更为显著，而孔隙的引入则进一步降低了热导率。然而，当孔径和位置随机化时，其效果显著更严重，因为随机化导致沿着声子传输方向的较高孔隙率区域，这引入了显著的热阻。我们表明，随机化作为一个大的增加，在整体有效孔隙度。使用我们的模拟，我们表明，现有的紧凑的纳米晶和纳米多孔理论模型准确地描述均匀的纳米结构条件下的热导率，但高估了它在随机几何形状。我们提出了这些模型的扩展，准确地预测随机纳米多孔材料的热导率仅基于几个几何特征。最后，我们表明，新推出的紧凑型模型可以使用Matthiessens规则结合散射从不同的几何特征在大约10%的精度。
2018-10-08 cond-mat.mes-hall
Quantifying phonon particle and wave transport in nanostructures--The unexpectedly strong particle effect in silicon nanophononic metamaterial with cross junction
了解纳米结构中的声子输运机制对于精细地定制热性质是非常重要的。通过不同的策略结合声子粒子和波效应，以前的研究已经在纳米结构中获得了超低的热导率。然而，声子粒子效应和波效应耦合在一起，即它们对声子输运的单独贡献无法计算。在这里，我们提出了如何量化粒子和波的声子输运的影响相结合的蒙特卡罗和原子的格林函数方法。我们将其应用到具有交叉结的一维硅纳米声子超材料中，在这种超材料中，波效应被认为是阻碍声子输运的主要调制器，而粒子效应则可以忽略不计。令人惊讶的是，我们发现，颗粒效应是相当显着的，以及可以贡献高达39%的总热导率降低。此外，颗粒效应并没有随着结构的截面面积（CSA）减小而减小很多，并且即使对于小至2.23 nm 2的CSA，仍然保持相当强。进一步通过减小结腿长度的声子传输分析也定性地证明了强粒子效应。结果突出了相互控制的粒子和波的特性的重要性，和方法来量化声子粒子和波的影响是非常重要的声子工程的纳米结构。
2018-10-15 cond-mat.mes-hall
Valley blockade quantum switching in Silicon nanostructures
类比库仑和泡利自旋阻塞，分别基于静电排斥和泡利不相容原理，探讨了硅纳米结构中谷阻塞的概念。定义了谷宇称算子。量子输运过程中谷组分本征矢的宇称守恒决定了谷阻塞。提出了一种基于三个施主量子点的硅量子转换开关，其能够凭借谷宇称守恒分离具有相反谷宇称的电子。量子转换开关是一种新型的基于量子混合的经典逻辑器件。
2012-03-23 cond-mat.mes-hall quant-ph
Registration of terahertz irradiation with silicon carbide nanostructures
研究碳化硅纳米结构在室温下对太赫兹辐射的响应，基于量子法拉第效应模型解释边缘通道电流产生及纵向电压特征，并通过EDEPR揭示内部太赫兹辐射。
2023-09-07 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
On-chip all-silicon thermoelectric device
相对于体硅，硅纳米结构的低热导率为热电应用开辟了极好的可能性，因为它将使得能够使用硅将废热高效地直接转换为电能。这为硅器件在能源收集和绿色能源收集方面的应用铺平了道路。我们提出了一个设备与大量的纳米结构悬浮在硅基板上。将讨论基于先进光刻和各向异性蚀刻的自顶向下器件制造技术。还进行了FEM模拟以分析通过纳米结构的温度趋势。
2021-03-26 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Atomistic simulations of self-trapped exciton formation in silicon nanostructures: The transition from quantum dots to nanowires
采用含时近似密度泛函理论方法，计算了氢钝化大长径比硅纳米结构的吸收光谱和发光光谱。系统地研究了轴向和径向电子约束效应。对于长度小于2 nm的短纳米棒，激发态弛豫导致了显著的Stokes位移，但对发光强度影响很小。自陷激子的形成同样只观察到短的纳米结构，较长的线表现出完全离域的激子，在激发态的最小几何失真可以忽略不计。
2009-04-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electronic structure of silicon-based nanostructures
我们已经开发了一个统一的紧束缚哈密顿量，可以解释最近提出的硅基纳米结构，即硅石墨烯片和硅纳米管的电子性质。我们考虑的$sp^3s^*$和$sp^{3}$模型的第一和第二最近的邻居，分别。我们的结果表明，这里考虑的Si石墨烯样片是金属或零间隙半导体，并且相应的Si纳米管遵循所谓的Hamada规则[Phys. Rev. Lett. { \bf 68}，1579 1992]。与最近的{ \it ab initio}计算进行了比较。
2011-06-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Inductively Coupled Plasma etching of amorphous silicon nanostructures over nanotopography using C4F8/SF6 chemistry
研究了在二氧化硅（SiO2）纳米形貌上使用连续的C4 F8/SF6等离子体进行非晶硅（a-Si）纳米结构的电感耦合等离子体（ICP）刻蚀。ICP系统的线圈功率用于将a-Si蚀刻速率从20调整到125 nm/min。a-Si、SiO2和电致抗蚀剂的蚀刻速率根据SF6比率、压板功率和腔室压力进行测量，并用于优化a-Si：SiO2蚀刻选择性。纳米结构上的结果表明，绝缘蚀刻停止层的存在下，实现垂直侧壁所需的钝化比的影响。为了蚀刻嵌入氧化物纳米沟槽中的硅纳米结构以形成高度适形的a-Si纳米线，低压也是必要的。我们认为，这两种行为可以解释表面充电效应。最后，20 nm的a-Si纳米线，交叉15 nm的氧化物与垂直侧壁和4.3：1的a-Si：SiO2蚀刻选择性的沟槽的蚀刻被证明。这种蚀刻工艺可用于存在纳米形貌的应用中，例如单电子晶体管或多栅极晶体管。
2013-05-02 cond-mat.mes-hall physics.plasm-ph
Electrically-Detected ESR in Silicon Nanostructures Inserted in Microcavities
我们提出了新的电检测电子自旋共振技术（EDESR）的第一个发现，它揭示了超窄硅量子阱（Si-QW）中的点缺陷所限制的超导体δ势垒。该技术允许ESR识别，而无需应用外部腔，以及高频源和记录器，并且测量磁阻的唯一响应，其中内部GHz约瑟夫森发射在由嵌入在Si-QW平面中的微腔引起的简正模耦合（NMC）的框架内。
2013-08-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Thermal effects on electron-phonon interaction in silicon nanostructures
利用1.0 kW/cm^2的激发激光功率密度记录的硅纳米结构的拉曼光谱，揭示了在高于室温的温度下热效应的主导作用。室温拉曼光谱显示只有声子约束和Fano效应。在较高温度下记录的拉曼光谱表明，相对于其室温对应物，半高宽增加，不对称比减少。通过引入声子色散关系的温度依赖性，利用理论拉曼谱线形状成功地分析了实验拉曼散射数据。实验和理论的温度相关的拉曼光谱是在很好的协议。虽然量子限制和法诺效应仍然存在，但加热效应在高于室温的温度下开始占主导地位。
2009-12-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Superconductivity in silicon nanostructures
本文报道了在n型Si（100）表面通过短时间硼扩散制备的硅纳米结构中观察到的超导电性。这些硅基纳米结构代表了p型超窄自组装硅量子阱，2nm，由重掺杂硼的delta势垒限制，3nm。EPR和热电动势研究表明δ势垒由三角形偶极中心组成，这是由浅硼受主的负U重构引起的。使用CV和热电动势技术，SQW内的二维空穴的运输被证明是伴随着通过这些负U中心，导致在超导电性的三角洲势垒的单孔隧穿。从这些测量获得的相关间隙的值是在一个很好的协议与来自温度和磁场的磁化率，揭示了强抗磁性的依赖关系的数据，并另外确定超导体间隙值。
2006-01-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Narrow-linewidth homogeneous optical emitters in diamond nanostructures via silicon ion implantation
金刚石中带负电荷的硅空位（$\mathrm{SiV}^{-}$）中心是一个明亮的不可分辨的单光子源，也是量子信息协议中的有用资源。到目前为止，$\mathrm{SiV}^{-}$中心具有窄的光学线宽和小的不均匀分布的$\mathrm{SiV}^{-}$跃迁频率仅在金刚石生长过程中掺杂硅的样品中被报道。我们提出了一种技术，用于生产植入$\mathrm{SiV}^{-}$中心，几乎寿命有限的光学线宽和一个小的不均匀分布。这些性质在纳米纤维化后仍然存在，为将高质量的$\mathrm{SiV}^{-}$中心并入纳米光子器件铺平了道路。
2016-04-25 cond-mat.mes-hall quant-ph
Spin-lattice relaxation times of single donors and donor clusters in silicon
提出了一种计算硅纳米结构中施主的自旋-晶格弛豫时间（$T_1$）的原子论方法。该方法考虑了硅的完整能带结构，包括自旋-轨道相互作用。电子-声子哈密顿量，因此变形势，直接从应变依赖的紧束缚哈密顿量。该技术适用于硅中的单施主和施主团簇，并解释了$T_1$的变化与施主和电子的数量，以及施主的位置。在没有任何可调参数的情况下，这两个系统在磁场中的弛豫速率被发现变化为$B^5$，与实验测量结果非常吻合。结果还表明，通过在纳米结构中设计电子波函数，$T_1$时间可以按数量级变化。
2015-01-16 cond-mat.mes-hall
Examining the Transition from Multiphoton to Optical-Field Photoemission From Silicon Nanostructures
我们进行了详细的实验和理论研究的过渡从多光子光场光电发射n掺杂，单晶硅纳米尖。围绕这一转变，我们测量增强的发射率以及强度依赖的结构中的光电子产量从照明的纳米结构。通过数值求解含时薛定谔方程（TDSE），我们证明了过量发射是由于硅表面附近电子驻波包的积累，而这种跃迁中的强度依赖结构是由于有质动力势的增加和沟道关闭效应造成的.通过含时微扰理论（TDPT），我们然后表明，强度相关结构的可见性，从多光子到光场发射的跃迁速率，以及在高强度下的标度率都与导带附近的基态能量的窄带在硅中主导的发射过程是一致的。这些结果突出了考虑相干电子波包动力学在发射器表面，以及解释强场光电子发射固体时的基态能量分布的重要性。
2017-08-17 cond-mat.mes-hall physics.optics
Piezoresistance in Silicon and its nanostructures
压阻是由施加的机械应力引起的固体的电阻或更具体地电阻率的变化。这种效应在块状晶体材料如硅中的起源主要是电子结构的变化，这导致载流子有效质量的改变。在过去的几年里，人们对半导体纳米结构的压阻特性越来越感兴趣，这在很大程度上是由于硅纳米线中的巨大压阻效应比已知的体效应大两个数量级以上。这篇综述旨在通过总结过去10年来开展的主要工作，提出围绕硅纳米结构中巨型压阻的索赔和反诉的争议。可以从文献中得出的主要结论是：i）在未栅控硅纳米线中的巨压阻效应的可再现证据是有限的，ii）在栅控纳米线中，巨效应已经被几个作者再现，iii）巨效应与体硅压阻或由于累积层和异质结构中的量子限制而产生的巨效应根本不同，指向压阻的静电起源的证据，iv）释放的纳米线倾向于具有比未释放的纳米线稍大的压阻系数，以及v）对自下而上生长的纳米线进行的工作不足以排除它们与自上而下纳米线相比在性质上的根本差异。在此基础上，提出了今后可能的研究方向。
2014-04-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
One-dimensional Silicon and Germanium Nanostructures With No Carbon Analogues
在这项工作中，我们报告了新的硅和锗管状纳米结构，没有相应的稳定的碳类似物。通过从头算方法研究了这些新管的电子和力学性质。我们的研究结果表明，该结构具有较低的能量比其相应的纳米结构，是稳定的高温（500和1000 K，硅和锗管，分别）。这两种管都是半导体的，具有小的间接带隙，可以通过压缩和拉伸应变显着改变。大的带隙变化几乎50%的应变率小到3%，这表明在传感器设备中可能的应用。它们还具有高杨氏模量值（分别为0.25和0.15 TPa）。TEM图像进行了模拟，以帮助识别这些新的结构。
2014-10-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Fractal Self-Assembled Nanostructures on Monocrystalline Silicon Surface
我们提出了超浅扩散剖面进行的短时间扩散的硼从气相中使用控制的表面注入的自发光和空位到n型Si（100）晶片。发现该技术的扩散分布由p型的纵向和横向硅量子阱组成，所述p型的纵向和横向硅量子阱在由先前氧化产生的微缺陷的合金之间自组装。这些合金似乎在硼的短时间扩散期间被钝化，从而形成中性的del'ta势垒。发现通过改变氧化物覆盖层的厚度，可以产生微缺陷的分形型自组装，这导致嵌入量子阱平面中的微腔系统。
2004-07-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Efficient single-photon emission from electrically driven InP quantum dots epitaxially grown on Si(001)
在硅上异质外延III-V族半导体是使硅成为用于片上光学互连和量子光学应用的光子平台的有前途的方法。两种材料系统的单片集成是一个长期的挑战，因为不同的材料特性导致外延层中的高缺陷密度。然而，近年来，纳米结构已经显示出适合于成功地在硅上实现发光体，利用它们的几何形状。刻面边缘和侧壁可以最小化或消除位错的形成，并且由于接触面积减小，纳米结构几乎不受位错网络的影响。在这里，我们展示了磷化铟量子点作为CMOS兼容硅衬底上的高效发光体的潜力，其发光特性与在III-V衬底上实现的成熟器件相当。首次提出了硅上的电驱动单光子发射，满足了硅雪崩光电二极管最高检测效率的波长范围。
2011-04-12 cond-mat.mes-hall
Inter- and intra-band Coulomb interactions between holes in silicon nanostructures
我们提出了一个完整的推导的相互作用的哈密顿量的空穴在硅中的六带的双函数计划，它适当地描述了价带接近$\boldsymbolΓ$点。考虑了单空穴本征态的完整结构，包括布洛赫部分。库仑相互作用引起的散射过程被证明是带内和带间，后者主要是短程的。在渐近长程极限下，有效势趋向于屏蔽库仑势，并成为纯粹的带内，如在以前的模型中所假设的。我们应用我们的模型来计算两个相互作用的空穴在原型硅量子点的激发光谱，考虑到不同的介电环境。它示出，在高度屏蔽制度，短程相互作用（带内和带间）可以是非常相关的，而它们失去了重要性时，没有筛选比一个适当的散装硅晶体。在后一种情况下，我们预测空穴维格纳分子的形成。
2021-10-01 cond-mat.mes-hall quant-ph
Low-field microwave absorption and magnetoresistance in iron nanostructures grown by electrodeposition on n-type lightly-doped silicon substrates
在本研究中，我们研究了电沉积在轻掺杂（100）n型硅衬底上的铁纳米团簇的磁性、表面形貌和晶体结构。我们的目标是研究Fe/Si横向结构中的自旋注入和探测。在电渗流下获得的样品的特征在于通过磁阻和磁共振测量与循环扫描施加的场，以了解在所产生的样品中的自旋动力学。在磁共振谱中观察到的磁滞现象，加上在非饱和状态下确认低场微波吸收（LFMA）的宽峰的存在，与在磁阻曲线中发现的峰和斜率相关。结果表明，在低阻硅的长距离自旋注入和检测和磁共振技术在这里介绍了作为一个有前途的工具，用于分析电非接触磁阻样品。
2015-04-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Superconductivity in Silicon Nanostructures
本文报道了在n型Si（100）表面预氧化后，通过短时间硼扩散制备的硅纳米结构的超导电性。这些基于Si的纳米结构表示由重掺杂硼的delta势垒限制的p型高迁移率硅量子阱（Si-QW）。ESR研究表明δ势垒由三角形偶极中心B（+）-B（-）组成，这是由浅硼受主的负U重构引起的，2B（0）=>B（+）-B（-）。电阻、热电动势、比热和磁化率与温度和磁场的关系表明，所观察到的高温超导性似乎是由于在Si-量子阱-δ-势垒界面上的硼的负U偶极中心的小孔双极化子的转移所致。所得到的超导体能隙值与正常态电导和超导态零电阻超导电流随偏压变化的振荡数据符合得很好。这些振荡似乎是相关的开和关共振调谐的二维子带的空穴与超导体的费米能量δ势垒。最后，通过对多重Andreev反射（MAR）过程和超电流量子化的研究，揭示了S-Si-QW-S结构中的邻近效应。
2008-06-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Monolithic Integrations of Slanted Silicon Nanostructures on 3D Microstructures and Their Application to Surface Enhanced Raman Spectroscopy
我们展示了黑硅与倾斜的纳米锥阵列上的平面和3D的微米和介观尺度的结构，通过高通量的光刻免费的斜角等离子体蚀刻工艺生产的制造。在同一块硅上产生了高度逐渐变化的纳米锥。实验研究了定向等离子体入射角与纳米锥倾斜角的关系。为了证明纳米结构在微米和介观尺度的非平面表面上的单片集成，在非平面硅表面上以各种形态（诸如硅原子力显微镜（AFM）尖端和金字塔坑）制造纳米锥森林。通过在反硅微金字塔阵列器件上集成纳米锥，我们进一步提高了这种优化的商业SERS基底的表面增强拉曼散射（SERS）增强性能，即使使用66%的贵金属涂层也是如此。我们研究了倾斜纳米锥在极化激发下的SERS效应的长度梯度依赖性和非对称性。这种多功能和角度可控的纳米锥制造和单片3D纳米-微米-介观集成方法为SERS和其他纳米光子传感器的生产和优化提供了新的维度。
2014-02-07 cond-mat.mes-hall physics.optics q-bio.BM
Thermal properties study of silicon nanostructures by photoacoustic techniques
本文提出了一种同时测量材料热物性的光声-压电检测方法。该方法是基于一个额外的热沉沉积在样品表面上的热通量的重新分配的解决方案。首先，该方法进行了测试的多孔硅具有明确的形态和良好的研究性质。然后，通过数值模拟恢复实验数据，研究了硅纳米线阵列的热容和热导率。随着样品厚度和孔隙率的增加，样品的热容和有效热导率降低。这种行为可能是由于结构异质性的增加而引起的。特别地，这可能与在厚层的蚀刻过程期间出现的较大的无序（断裂纳米线的密度增加和较大的孔隙率）有关。
2020-12-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Measurement of non-monotonic Casimir forces between silicon nanostructures
卡西米尔力是一种基本的力，因为它们起源于电磁场的量子涨落。除了通过材料的光学性质来控制卡西米尔力之外，已经提出了许多新颖的几何形状来在由真空间隙分离的物体之间产生排斥和/或非单调的卡西米尔力。然而，这些几何形状的实验实现受到阻碍的困难，在对齐时的机构被带到非常接近。在这里，使用集成了力传感器和致动器的片上平台，我们规避了对准问题，并测量了两个具有纳米级突起的表面之间的卡西米尔力。我们证明了Casimir力非单调地依赖于位移。在某些位移下，卡西米尔力导致纳米机械弹簧的有效硬化。我们的研究结果铺平了道路，利用纳米机械系统中的卡西米尔力的复杂和非常规形状的结构。
2017-01-09 cond-mat.mes-hall quant-ph
Shallow Silicon Vacancy Centers with lifetime-limited optical linewidths in Diamond Nanostructures
针对金刚石中近表面硅空位中心全光学相干寻址的难题，提出一种基于445nm激光照射的持久光学电荷稳定方案，在纳米柱中制备出深度约50nm且具有寿命限制光学线宽的单个SiV⁻中心，为极端条件下的量子传感奠定关键基础。
2023-07-24 cond-mat.mes-hall quant-ph
Spin quantum computation in silicon nanostructures
提出的硅基量子计算机架构已经引起了人们的关注，因为它们的可扩展性和协同利用与现有Si技术基础设施相关的可用资源的潜力。硅中浅施主（例如磷）的电子和核自旋是量子位的理想候选者，因为它们与环境的相互作用有限，自旋相干时间长。对于这些自旋量子位，浅施主交换门经常被调用来执行两个量子位操作。在这篇综述中，我们讨论了一个特别重要的自旋退相干通道，以及带结构对交换门控制的影响。具体来说，我们回顾了我们的工作，由于背景核自旋触发器的施主电子自旋光谱扩散，以及如何同位素纯化硅可以显着提高电子自旋退相时间。然后，我们审查我们的计算中存在的简并硅导带谷的施主电子交换耦合。我们发现，谷干扰导致的数量级变化时，电子交换耦合的施主配置在原子尺度上改变。这些研究说明了硅中施主电子/核自旋作为量子比特候选者的巨大潜力，同时也说明了它们带来的巨大挑战。特别是，我们的工作通过光谱扩散的自旋退相干点同位素纯化在可扩展的固态量子计算机架构的制造中的可能的重要性。我们还提供了一个关键的比较两个主要的建议自旋为基础的固态量子计算机架构，即浅施主束缚态的Si和本地化的量子点状态的GaAs。
2004-11-30 cond-mat.mes-hall quant-ph
Broadband absorption enhancement in ultra-thin crystalline Si solar cells by incorporating metallic and dielectric nanostructures in the back reflector
我们提出了一个背反射方案，以提高在一微米厚的晶体硅太阳能电池的最大可实现的电流。我们进行三维数值研究的散射特性的金属纳米结构位于背面，并优化它们，以提高在硅层的吸收。我们通过实验验证了我们的数值结果，并比较了准周期和随机金属纳米结构的太阳能电池结构中的吸收增强。我们已经研究了金属纳米结构和集成背反射器之间的相互作用。我们发现，金属纳米粒子和金属反射器的组合导致显着的寄生吸收。我们将其与另一种基于二氧化钛纳米颗粒的实现进行了比较，二氧化钛纳米颗粒充当了光的朗伯反射器。我们的模拟和实验结果表明，这种结构的结果在减少吸收损耗和宽带增强的吸收超薄太阳能电池，铺平了道路，以最佳的背反射器的薄膜光电子学。
2013-06-18 cond-mat.mes-hall physics.optics
Isotopically engineered silicon nanostructures in quantum computation and communication
天然硅由三种稳定同位素组成，原子质量分别为28（92.21%）、29（4.70%）和30（3.09%）。迄今为止，Si的同位素富集用于电子学中有两个目标：（i）制造具有高掺杂水平和杂质均匀分布的衬底，以及（ii）制造具有增强的热传导的衬底，这允许进一步的芯片小型化。对于第一个目的，使用Si-30富集Si，因为在核反应堆中通过热中子通量照射Si锭之后，该同位素转变成作为Si中的施主杂质的磷原子。用Si-30富集Si允许将掺杂水平增加到高达30倍，同时杂质分布具有高均匀性。第二个目的是实现在硅高度富集同位素Si-28，因为单同位素硅的特点是增强的热导率。同位素工程Si的新潜力是因为与自旋电子学和基于自旋器的核自旋量子计算机相关的基础和应用科学活动的新领域而显现出来的，其中电子和/或核自旋是操纵的对象。在这种情况下，控制核自旋的丰度是极其重要的。幸运的是，硅允许这样的控制，因为只有同位素Si-29具有非零的核自旋。因此，用同位素Si-29富集或耗尽Si将导致产生具有受控核自旋浓度的材料。两个例子的纳米器件的自旋电子学和量子计算，同位素工程硅的基础上，进行了讨论。
2004-03-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Highly Ordered Boron Nitride/Epigraphene Epitaxial Films on Silicon Carbide by Lateral Epitaxial Deposition
实现高性能的纳米电子学需要在纳米尺度上控制材料。在碳化硅上生产高质量外延石墨烯（EG）纳米结构的方法是已知的。下一步是在EG纳米结构上生长范德华半导体。六方氮化硼（h-BN）是一种宽带隙半导体，具有与石墨烯相匹配的蜂窝晶格结构，使其非常适合石墨烯基纳米电子学。在这里，我们描述了多层h-BN的制备和表征使用迁移增强的金属有机物气相外延工艺在EG上外延生长。作为横向外延沉积（LED）机制的结果，生长的h-BN/EG异质结构具有高度有序的外延界面，如所期望的，以便保持原始石墨烯的传输性质。通过第一性原理模拟分析了所观察到的2D外延h-BN膜的逐行生长机制的原子尺度结构和能量细节，证明了一维无成核能量无势垒生长。这种工业相关的LED工艺可以应用于各种各样的范德华材料。
2020-11-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Broken Time Reversal of Light Interaction with Planar Chiral Nanostructures
我们报告明确的实验证据，打破时间反演对称性的相互作用的光与人工非磁性材料。平面手性金-硅纳米结构的彩色偏振图像显示出有趣的和不寻常的对称性，这些结构是几何镜像，在偏振光中失去了镜像对称性。图像的对称性只能用适合于时间奇过程的反对称性（黑白对称性）来描述。这种效应是由结构的横向手征非局域电磁响应引起的，与光散射在任意子物质上的预期特征有着惊人的相似之处。
2003-10-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
