Electron transport through mesoscopic junctions revisited
本文重新审视介观电子输运理论，指出非相互作用电子模型的不足，强调二体静电相互作用与双电层的关键作用，并修正被动输运公式及提出自振荡双电层泵实现主动输运。
2025-07-27 cond-mat.mes-hall
Self consistent charge-current in a mesoscopic region attached to superconductor leads
我们研究了一对超导导线上介观区域内的电势分布。结果表明，${\rm I}-V$特性曲线被该曲线强烈地修改。此外，在介观区域的电子布居的影响的轮廓行为。本文用非平衡Keldysh格林函数方法讨论了单粒子电流和介观电子布居。Keldysh技术的结果被进一步转换在一个自洽场（SFC）的问题，通过引入潜在的配置文件修改建议Datta。评价的${\rm I}-V$特性的模型参数的几个值，并与目前的实验结果进行了讨论。
2011-10-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Theoretical Principles of Single-Molecule Electronics: A Chemical and Mesoscopic View
近年来，探索使用单个分子作为电子器件中的活性组分一直处于纳米电子学研究的前沿。与半导体微电子学相比，由于必须在微观水平上包括器件电子结构和与外部接触的界面的影响，因此在单分子器件中建模输运要困难得多。因此，这个问题的理论表述需要将表面科学、电子结构理论、量子输运和器件建模的知识基础从第一原理开始整合到一个统一的框架中。在本文中，我们介绍了单分子电子学建模的理论框架，并提出了一个简单的概念图解释数值计算的结果。我们使用自洽矩阵格林函数方法，结合非平衡格林函数理论的量子输运与原子尺度的描述设备的电子结构的设备模型。我们认为，单分子器件的“异质结构”组成的化学定义明确的原子团，并分析了这些原子团的电荷和潜在的响应方面的扰动引起的金属分子耦合和所施加的偏置电压的设备特性。我们证明了这种方法的力量，作为例子，通过连接不同大小和内部结构的苯基分子通过硫末端原子的金电极形成的设备。
2004-10-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Imaging Electron Wave Functions Inside Open Quantum Rings
结合扫描门显微镜（SGM）的实验和模拟，我们展示了嵌入介观量子环（QR）中的电子概率密度$|Ψ|^{2}(x,y)$的低温成像。尖端诱导的电导调制与Aharonov-Bohm效应具有相同的温度依赖性，表明它们起源于电子波函数干扰。$|Ψ|^{2}(x,y)$和SGM电导图的模拟再现了主要的实验观察结果，并将SGM图像中的条纹与$|Ψ|^{2}(x,y)$联系起来。
2007-10-02 cond-mat.mes-hall
Nonequilibrium mesoscopic Fermi reservoirs distributions and particle current through a coherent quantum system
我们研究了最近提出的相干量子输运模型中粒子的电流和占据分布。在这个模型中，一个系统连接到介观费米水库（mesocoscopic费米水库）被驱动的超水库与指定的温度和化学势的行动，由一个简单的耗散机制与林德布拉德方程描述的平衡。我们比较精确的（数值）结果的非平衡稳态粒子电流与理论预期的基础上的Landauer公式，并表明该模型再现的行为在预期的参数区域的相干量子系统。我们还得到了非平衡稳态下介观库上的占位分布，并将其与通常描述的相干量子输运中铅上的占位分布进行了比较。
2013-02-01 cond-mat.mes-hall quant-ph
Observing temperature fluctuations of a mesoscopic electron system
大约一个世纪前，Johnson和Nyquist提出了波动电流的证据和波动耗散定理（FDT）。同样，温度T是否会波动也是一个有争议的话题，几十年来一直引发科学争论。为了解决这个问题，最初在1992年进行了一项实验，作者发现FDT理论与宏观样品的实验之间存在良好的一致性。一个关键的问题是，当我们考虑一个纳米级系统时，在100倍的低温下，粒子要少得多。由于对介观吸收体的快速和灵敏测温的实验要求很高，这一挑战至今尚未得到解决。在这里，我们观察到一个约10^8电子的正则系统在固定温度下与声子浴交换能量时的平衡温度涨落。此外，在非平衡条件下的温度波动提出了一个非平凡的依赖于热电子源的化学势偏置。T的这些基本涨落决定了量热计能量分辨率的最终下限。
2019-04-10 cond-mat.mes-hall
Chemically-induced Mobility Gaps in Graphene Nanoribbons: A Route for Upscaling Device Performances
我们报告了基于第一性原理的研究介观量子输运的化学掺杂的石墨烯纳米带的宽度高达10 nm。与硼杂质相关的准束缚态的发生导致迁移率间隙大至1 eV，由强电子-空穴不对称背散射现象驱动。这种现象开辟了新的方式来克服目前的石墨烯基器件的限制，通过化学掺杂的石墨烯纳米带的尺寸在传统的光刻达到的制造。
2009-06-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Kondo Screening Cloud and Charge Quantization in Mesoscopic Devices
我们提出通过测量耦合到小量子点的一维系统中的电荷量子化来探测Kondo屏蔽云的有限尺寸xi_K。当系统中的化学势在零温度下变化时，当系统尺寸L与xi_K相当时，应该观察到由近藤效应控制的电荷阶跃。我们证明，如果采用标准Kondo模型，电子数为奇数或偶数的库仑阻塞谷宽度之比是xi_K/L的普适标度函数.
2008-01-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Superconducting on-chip spectrometer for mesoscopic quantum systems
光谱学是探测物理、化学和生物系统的有力工具。近年来，微加工技术的发展引入了新颖的、有趣的介观量子系统，包括超导-半导体混合器件和拓扑非平凡的电路。缺乏一种灵敏的、通用的光谱仪来探测这些系统的能级。我们提出了一种基于电压偏置超导量子干涉器件的片上吸收光谱仪，它可以很好地工作到毫米波波段。我们展示了光谱仪的能力，通过耦合到各种超导系统，探测现象，如准粒子和等离子体激发。我们在40-50 GHz的范围内进行光谱的微观可调非线性谐振器和测量过渡到高度激发态。约瑟夫森结光谱仪，具有出色的频率范围，灵敏度和耦合强度，将使新的实验中的线性和非线性光谱的新的介观系统。
2021-11-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Coherent Transport in Periodically Driven Mesoscopic Conductors: From Scattering Matrices to Quantum Thermodynamics
散射理论是描述介观系统中输运现象的标准工具。在这里，我们提供了一个详细的推导这种方法的纳米尺度的导体，由振荡的电场或磁场驱动。我们的方法是基于传统的Lippmann-Schwinger形式主义与周期性的时间依赖的哈密顿系统的扩展。作为一个关键的结果，我们得到了一个系统的扰动计划的Floquet散射振幅，描述了通过一个周期性驱动的样品的运输载流子的过渡。在一个一般的多终端设置，我们推导出微观表达式的平均值和时间积分关联函数，或零频率噪声，物质和能量流，从而统一了早期的研究结果。我们表明，这个框架是内在一致的热力学第一和第二定律，并证明了熵产生的平均速率消失，只有当系统中的所有电流为零。作为一个应用，我们推导出一个广义的格林-久保关系，这使得它可以表达任何平均电流的响应，以适当选择的电流之间的时间积分关联函数的温度和化学电势梯度的微小变化。最后，我们讨论了未来的研究和进一步达到应用的Floquet散射方法的量子输运在随机和量子热力学的潜在课题。
2020-02-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech quant-ph
Differential thermopower images as a probe of many-body effects in quantum point contacts
量子点和量子点接触（QPC）等介观电路元件为工程复杂量子器件提供了独特的可控平台，其可调性使其成为生成和研究相互作用量子系统的理想选择。然而，介观实验中常用的电导测量方法不适合于从单粒子起源中识别相关现象。在这里，我们介绍了非平衡热电势测量作为一种新的方法来探测局域态密度（LDOS），提供了一个能量分辨读出多体效应。我们结合差分热电势测量与非平衡密度泛函理论（DFT），既确认存在一个本地化的状态在鞍点的QPC，并揭示二级状态出现的地方水库化学势相交的门诱导的势垒。这些实验建立了差分热功率成像作为一个强大的和一般的方法来探索量子多体效应在介观电路。
2021-10-06 cond-mat.mes-hall
Green's function technique for studying electron flow in 2D mesoscopic samples
在最近的一系列扫描探针实验中，可以看到二维电子气中的局部电子流。在本文中，提出了一种格林函数技术，使有效的计算量在这样的实验中测量。高效意味着计算工作量的尺度类似于$M^3 N$（$M$是所使用的紧束缚格的宽度，$N$是它的长度），这是比相同问题的标准递归技术好的$MN$的一个因素。此外，在我们的数值框架内，还可以计算（使用相同的计算工作量$M^3 N$）样品中的局域态密度、电子密度和电流分布，这些都是标准递归方法无法获得的。此外，成像方法进行了讨论，其中的扫描尖端可以用来测量局部化学势。用数值方法研究了量子点接触中的电子流。在实验中看到的所有功能在这个系统上被再现，并观察到一个新的干涉效应所造成的电子流的相干光束的交叉。
2005-07-07 cond-mat.mes-hall
Control and Local Measurement of the Spin Chemical Potential in a Magnetic Insulator
自旋化学势表征自旋扩散的趋势。探测自旋化学势可以深入了解磁性绝缘体和自旋液体等材料，并有助于优化自旋电子器件。在这里，我们介绍了单自旋磁强计作为一个通用的平台，非微扰，纳米级表征自旋化学势。我们使用这个平台来研究磁绝缘体中的磁振子，令人惊讶地发现磁振子化学势可以通过驱动系统的铁磁共振来有效地控制。我们介绍了一个基于双流体理论描述的基本磁振子过程，实现了第一次实验测定的本地热磁扭矩，并说明了检测灵敏度使用电控自旋注入。我们的研究结果开辟了在介观自旋系统的自旋输运纳米控制和成像的方式。
2016-11-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Scattering Theory of Current-Induced Spin Polarization
我们建立了一个新的散射理论来研究磁电诱导自旋极化。用外探针测量了电流通过自旋轨道耦合介观系统时产生的局域自旋极化。探针上的电化学和自旋相关的化学势是可控的，并被调整到确保系统和探针之间在时间平均上既没有电荷也没有自旋电流流动的值。对于单通道探针的相关情况下，我们发现，所得到的电位是完全独立的探针和系统之间的接触的透明度。假设自旋弛豫过程是不存在的探针，因此，我们确定在探针位置的样品中的局部自旋相关的电位，因此，局部电流诱导的自旋极化，与自旋相关的电位在探针本身。这些局部化学势的统计是在随机矩阵理论中计算的。虽然他们消失的空间和介观平均，他们表现出很大的波动，我们表明，单个系统通常具有自旋极化超过所有已知的电流引起的自旋极化的参数大的因素。我们的理论允许计算自旋极化内的样品和自旋电流流出it.We表明，这些大的极化之间的量子相关性只有微弱的自旋电流在外部引线，只有一小部分可以转换成自旋电流的线性制度的运输，这是符合介观的普遍性的自旋电导波动。我们用数字证实了这个理论。
2010-02-10 cond-mat.mes-hall
Kondo screening cloud and the charge staircase in one-dimensional mesoscopic devices
我们提出通过测量耦合到小量子点的一维系统中的电荷量子化来探测Kondo屏蔽云的有限尺寸xi_K。当系统中的化学势μ在零温度下变化时，当系统尺寸L与xi_K相当时，应该观察到电荷阶跃，其位置在由近藤效应控制的μ值处。我们证明，如果采用标准Kondo模型，电子数为奇数或偶数的库仑阻塞谷宽度之比是xi_K/L的普适标度函数.如果我们考虑电子-电子相互作用在一个单一的通道线，这个比例也取决于有效的Luttinger模型的参数;此外，标度是弱违反了边际体相互作用。对于嵌入环中的量子点的几何形状，我们证明了电荷阶跃对通过环的磁通量的依赖性由近藤屏蔽云的大小控制。
2008-01-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
