Coulomb screening and collective excitations in a graphene bilayer
我们研究了石墨烯双层膜的库仑屏蔽特性和集体激发。静态屏蔽效应是各向异性的，并且在未掺杂的石墨烯双层中比在单层石墨烯中强得多[1]。动态屏蔽显示了狄拉克气体在低频的性质和费米气体在高频的性质。从狄拉克到费米气体的跃迁也在等离子体光谱中观察到。最后，我们发现掺杂的石墨烯双层中的电子气与含有两个能谷的材料中的费米气体具有非常相似的性质。
2006-11-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
A reexamination of the effective fine structure constant of graphene, as measured in graphite
我们提出了一个精细和改进的研究筛选的影响，石墨烯的有效精细结构常数，$α^*$，在石墨中使用非弹性X射线散射测量。我们先前研究的后续研究[J. P. Reed等人，Science 330，805（2010）]以两倍更好的能量分辨率、五倍更好的动量分辨率和具有更低背景的改进的实验装置进行。我们比较我们的结果RPA计算和评估的相对重要性层间跳跃，激子校正，并筛选涉及$σ$频带的高能量激发。我们发现$α^*$的静态极限值落在0.25到0.35的范围内，这高于我们之前的结果0.14，但仍低于RPA的预期值。我们表明，减少的值是不是层间跳跃的影响，这是忽略了在我们以前的分析的结果，但在$π\rightarrow π^*$粒子-空穴连续的激子效应的组合，和背景屏蔽从$σ$键合的电子。我们发现，$σ$ -带屏蔽在几nm的量级的距离是非常强的，并且应该是非常有效的，在筛选出短距离，哈伯德样的相互作用在石墨烯，以及其他碳同素异形体。
2016-04-22 cond-mat.str-el
Charge-Carrier Screening in Single-Layer Graphene
通过直接探测中性石墨烯片的电子结构，研究了载流子屏蔽对中性石墨烯片输运性质的影响。我们发现，费米速度，狄拉克点速度，和整体的狄拉克锥的扭曲重整化，由于屏蔽的电子-电子相互作用在一个不寻常的方式。我们还观察到由于带电杂质的屏蔽，电子平均自由程增加。这些观察有助于我们理解石墨烯输运性质的基础，以及这些有趣的电子-电子相互作用在狄拉克点交叉的基本物理。
2013-04-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
The effective fine structure constant of freestanding graphene measured in graphite
石墨烯中的电子表现得像狄拉克费米子，允许在固态环境中研究高能物理现象。一个关键的问题是这些费米子是否受到库仑关联的严重影响。我们在石墨晶体上进行了非弹性X射线散射实验，并应用重建算法对独立石墨烯片中的电荷动态屏蔽进行成像。我们发现，激子效应放大了狄拉克费米子的极化率，改善了准粒子之间相互作用的屏蔽。相互作用的强度由尺度相关的有效精细结构常数α*（k，ω）表征，其值在低能和大距离下接近α* ~ 1/7。这个值远小于标称的α= 2.2，这表明，总的来说，石墨烯的相互作用比以前认为的要弱。
2010-11-06 cond-mat.str-el
Screening effects on the excitonic instability in graphene
研究了长程库仑作用下石墨烯中狄拉克费米子理论中的激子不稳定性。我们在梯形近似下分析了与激子凝聚有关的电子-空穴顶点，发现它在相互作用强度α= e^2/4πv_F的临界值处爆炸，该临界值对进一步的多体修正敏感.在相互作用的静态屏蔽下，我们发现，对于N = 4的二分量Dirac费米子，考虑电子自能修正后，临界耦合增加到α c \approx 2.09。我们发现，相互作用的动力学屏蔽却具有相反的增强不稳定性的效果，当N = 4时，不稳定性在α c \approx 0.99处发展，这带来了一个问题，即在激子凝聚的低能尺度下，真实石墨烯样品中的有效耦合是否可以达到临界值。
2011-04-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
From Kondo to local singlet state in graphene nanoribbons with magnetic impurities
详细分析了锯齿形石墨烯纳米颗粒中磁性杂质的近藤效应。吸附原子通过中空或顶部位置构型的杂化振幅$Γ_{imp}$与石墨烯纳米载体偶联。此外，吸附原子还通过杂化功能$Γ_{tip}$与金属STM针尖弱耦合，该杂化功能提供了其磁矩的近藤屏蔽。整个系统描述的安德森一样的哈密顿量的低温物理是通过采用数值重整化群的方法，这使我们能够获得用于计算近藤温度的系统的热力学性质访问。当吸附原子靠近锯齿形石墨烯纳米颗粒的边缘时，我们发现了两种屏蔽机制：（1）弱耦合机制（$Γ_{imp}\ll Γ_{tip}$），其中边缘态产生近藤温度$T_K$的增强;（2）强耦合机制（$Γ_{imp}\gg Γ_{tip}$），其中形成局部单线态，不利于STM针尖对近藤的屏蔽。这两个制度可以清楚地区分其特征温度$T^*$的吸附原子和石墨烯纳米碳（$V_{imp}$）之间的耦合的依赖性。我们观察到，在弱耦合制度$T^*$增加指数与$V_{imp}^2$。相应地，在强耦合区域，PDMATHAMR随$V_{imp}^2$线性增加。
2017-10-04 cond-mat.str-el
Gap generation in ABC-stacked multilayer graphene: screening vs band flattening
我们计算了非掺杂ABC堆叠n层石墨烯的动力学极化函数，并在无规相位近似下求解了自洽能隙方程。我们发现，在三层石墨烯的间隙是最大的，并单调减少$n \ge 4$，因为在间隙方程中的屏蔽效果赢了那些与电子带的平坦化，随着n的增加。
2013-11-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el hep-th
Kondo effect in graphene with Rashba spin-orbit coupling
我们研究了吸附在石墨烯中的磁性杂质在Rashba自旋轨道相互作用下的近藤屏蔽。该系统是一个有效的单通道安德森杂质模型，我们分析使用的数值重整化群。在化学势或自旋-轨道耦合的变化下，主体态密度的非平凡能量依赖性引起了有趣的行为。改变Rashba耦合产生强烈的变化，在近藤温度表征的杂质自旋的多体屏蔽，并在半填充允许接近量子相变分离的强耦合近藤阶段的自由时刻阶段。将化学势调整到接近杂交函数的尖锐特征，会导致热力学量的温度依赖性和杂质光谱函数的频率依赖性的显着特征。
2014-07-10 cond-mat.str-el
Theoretical determination of the effect of a screening gate on plasmon-induced superconductivity in twisted bilayer graphene
本文通过理论计算表明，屏蔽层仅在距离超导体小于3纳米时才影响扭转双层石墨烯的临界温度，从而支持等离子体介导的超导机制，并探讨了隧穿谱特征。
2023-09-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Wavelength-Resolved Control of Photovoltaic Screening and Defect-Mediated Doping in Photo-Ferroelectric/Graphene Devices
该研究针对光铁电体/石墨烯器件，通过波长分辨光照解析光伏屏蔽与缺陷介导掺杂的竞争机制，实现对石墨烯电阻的调控，为器件光学编程提供指导。
2026-08-21 cond-mat.other cond-mat.str-el
Tuning electron correlation in magic-angle twisted bilayer graphene using Coulomb screening
控制相互作用强度的能力对于研究从相关费米子系统中出现的量子现象至关重要。例如，同位素效应说明了电子-声子耦合对超导电性的影响，为BCS理论提供了重要的实验支持。在这项工作中，我们报告了一种新的器件几何形状，其中魔角扭曲双层石墨烯（tBLG）被放置在靠近Bernal双层石墨烯（BLG）由3 nm厚的屏障隔开。使用来自Bernal双层的电荷屏蔽，可以连续地调谐扭转双层内的电子-电子库仑相互作用的强度。输运测量表明，调谐库仑屏蔽对绝缘态和超导态有相反的影响：由于库仑相互作用被屏蔽削弱，绝缘态变得不那么健壮，而超导性的稳定性增强。我们的结果表明，能够直接探测库仑相互作用在魔角扭曲双层石墨烯中的作用。最重要的是，库仑屏蔽效应指向电子-声子耦合作为魔角扭曲双层石墨烯中库珀对形成的主导机制，因此具有超导性。
2020-07-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Trions in Twisted Bilayer Graphene
魔角扭曲双层石墨烯（TBG）的强耦合相图预测了在整数填充的铁磁基态上的一系列精确的单粒子电荷$\pm 1$带隙激发。电子尺寸精确对角化研究表明，这些是系统中最低的电荷$\pm 1$激发（对于$10$ nm屏蔽长度），除了在手性极限中填充$-1$时的电荷$+1$。在目前的论文中，我们表明，这种“trion束缚态”，$3$ -粒子，电荷$1$激发的绝缘铁磁基态的投影哈密顿的TBG是最低的电荷$+1$整体激发在$ν=-1$，也为一些大的（$\approx 20$ nm）屏蔽长度在$ν=-2$的手征极限和非常小的结合能。在其他填充，我们表明，trion束缚态确实存在，但仅限于动量范围，不覆盖整个莫尔布里渊区。在有限的参数范围$w_0/w_1$的三子束缚态（在不同的动量）存在，但他们都消失在连续远远低于现实值的$w_0/w_1= 0.8$。我们找到了三重束缚态的存在条件，一个很好的变分波函数，并调查其行为为不同的屏蔽长度，在所有整数填充，在电子和空穴两侧。
2022-04-22 cond-mat.str-el
Dynamical screening and excitonic bound states in biased bilayer graphene
激子束缚态的特征在于结合能$ε_b$和单粒子带隙$Δ_b$。这项工作提供了强（$ε_b\simΔ_b$）和弱（$ε_b\llΔ_b$）激子束缚态的理论描述，特别适用于偏置双层石墨烯。激子的标准描述是基于一个波函数，该波函数由具有屏蔽吸引势的类薛定谔方程确定。波函数方法只适用于弱束缚态$ε_b\llΔ_b$。筛选取决于频率（动态筛选），这意味着阻滞。在强结合$ε_b\simΔ_b$的情况下，由于延迟，波函数描述是不可能的。相反，我们呼吁Bethe-Salpeter方程，写在电子空穴格林函数，以解决这个问题。到目前为止，只有弱结合制度已实现实验。我们的分析表明，强结合制度也是可能的，我们指定的条件下，它可以实现偏置双层石墨烯的原型例子。这些条件涉及偏置、栅极配置和衬底材料。为了验证我们的分析的准确性，我们与现有的数据进行比较，弱结合制度。我们预计将开发的动态筛选Bethe-Salpeter技术应用于各种具有强结合力的2D材料。
2022-07-07 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Gate-controlled Kondo screening in graphene: Quantum criticality and electron-hole asymmetry
中性石墨烯中的磁性杂质提供了赝能隙Kondo模型的实现，该模型显示了具有屏蔽杂质矩和未屏蔽杂质矩的相之间的量子相变。在这里，我们提出了一个详细的研究pseudogap Kondo模型与有限的化学势μ。虽然载流子掺杂在最低能量下恢复了传统的近藤屏蔽，但量子临界固定点的性质在很大的参数范围内会影响行为。最重要的是，近藤温度T_K显示了电子和空穴掺杂之间的极端不对称性。在临界状态下，取决于μ的符号，T_K遵循具有通用前因子的缩放预测T_K ~ |mu|，或者遵循具有x = 2.6的T_K ~ |mu| ^x。电子和空穴掺杂之间的这种不对称性在量子临界区之外延伸得很好，并且还意味着μ的两个符号的隧穿光谱的形状的质的差异。
2010-05-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Quantum Hall Effect, Screening and Layer-Polarized Insulating States in Twisted Bilayer Graphene
我们研究了双栅扭曲双层石墨烯中的电子输运。尽管层之间的亚纳米接近，我们确定独立的贡献，从石墨烯朗道能级光谱的每一层的磁阻。我们证明，每一层的填充因子可以独立地控制通过双栅极，我们用它来诱导层之间的朗道能级交叉。通过分析朗道能级交叉的栅极依赖性，我们表征了有限的层间屏蔽，并提取原子间隔层之间的电容。在零填充因子下，我们观察到依赖于磁场和位移场的绝缘态，这表明存在层间耦合的反向传播边缘态。
2011-10-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Electron screening and excitonic condensation in double-layer graphene systems
我们从理论上研究了两个石墨烯单层的绝缘体，其中层中的电子和空穴是由外部栅极引起的系统中激子凝聚的可能性。与最近的研究相比，我们考虑了层间库仑相互作用的屏蔽层中的载流子，这大大改变了结果。由于系统中大量的电子物种（两个自旋投影、两个谷和两个层）以及石墨烯中背散射的抑制，屏蔽库仑相互作用的最大可能强度似乎相当小，使得弱耦合处理适用。我们计算了一个干净的系统的平均场转变温度，并证明其最高可能值$T_c^\text{max}\sim 10^{-7}ε_F\lesssim 1 \text{mK}$是非常小的（$ε_F$是费米能量）。此外，任何具有散射时间$τ\lesssim \hbar /T_c^\text{max}$的足够短的无序都会完全抑制凝聚。我们的研究结果使得激子凝聚在上述设置不可能，即使在非常低的温度下的实验观察。
2008-08-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Dielectric function, screening, and plasmons of graphene in the presence of spin-orbit interactions
我们研究了Rashba存在下石墨烯的介电性质和最一般形式的内在自旋轨道相互作用，即，对于任意频率、波矢量、掺杂和自旋轨道耦合（SOC）参数。的主要结果包括在推导封闭的解析表达式的虚部以及实部的偏振函数。几种极限情况，例如，讨论了纯Rashba或纯本征SOC的情况，以及Rashba和本征耦合参数相等的情况。在静态极限下，导出了带电杂质屏蔽势的渐近行为。在相反的限制（$q=0$，$ω\to0$），等离子体激元色散的解析表达式，然后比较的数值结果。我们的结果也可以应用到相关的系统，如双层石墨烯或拓扑绝缘体。
2012-11-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Electron density distribution and screening in rippled graphene sheets
单层石墨烯片的典型特征在于长波长波纹（波纹），其可以被示出为具有标量和矢量分量的相当强的电势的起源。我们基于自洽的Kohn-Sham-Dirac密度函数方法，对存在这些波纹诱导外场的载流子密度分布进行了广泛的微观研究。我们发现，空间密度波动基本上是由标量分量控制的，特别是在近中性的石墨烯片中，并且面内原子位移与面外原子位移一样重要。后一个事实是在起源的电子空穴水坑，它没有明显的相关性与平面外的地形波纹的复杂的空间分布。在我们已经探索的参数范围内，交换和相关贡献的科恩-沙姆潜力似乎发挥次要作用。
2010-02-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Using magnetic stripes to stabilize superfluidity in electron-hole double monolayer graphene
实验已经证实，双单层石墨烯不能产生有限温度的电子空穴超流性。这已被证明是由于电子-空穴配对吸引力的非常强的屏蔽。单层石墨烯中的线性分散能带防止了降低屏蔽强度的尝试。我们提出了一种新的混合装置，其中单层石墨烯的两个薄片放置在调制的周期性垂直磁场。这样的磁场保留了原始单层的各向同性狄拉克锥，但它减小了锥的斜率，使得单层费米速度$v_F$更小。我们表明，与目前的实验技术，这种减少$v_F$可以充分削弱屏蔽，使电子空穴超流性在可测量的温度。
2015-12-16 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Optical conductivity study of screening of many-body effects in graphene interfaces
理论研究表明，电子-电子（e-e）和电子-空穴（e-h）相互作用在石墨烯的许多观察到的量子特性中起着重要作用，使其成为研究许多体效应的理想系统。在这份报告中，我们表明，椭圆偏振光谱可以使我们能够定量测量这种相互作用。我们目前的光谱数据在两个极端的系统中的石墨烯石英（GOQ），绝缘体，和石墨烯铜（GOC），一种金属，这表明，对于GOQ，e-e和e-h相互作用占主导地位，而GOC的e-h相互作用被屏蔽。该数据还使得能够通过有效精细结构常数$α_{g}^{*}$来估计多体相互作用的强度。GOQ的$α_{g}^{*}$表明与约1.37的几乎与能量无关的值的强相关性。相比之下，GOC的$α_{g}^{*}$值是光子能量相关的，在低能量下几乎低两个数量级，表明非常弱的相关性。
2012-06-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Screening of a charged impurity in graphene in a magnetic field
数值研究了磁场中石墨烯中带电杂质场的电子态。结果表明，带电杂质消除了朗道能级的简并性，使其转变为带状结构。随着杂质电荷的增加，具有相同轨道动量的不同朗道能级的子能级发生排斥，导致杂质附近子能级的波函数分布重新分布。通过对极化效应的研究，与最近的实验结果相一致，表明化学势可以非常有效地调节杂质的有效电荷。如果化学势位于朗道能级以内，那么杂质的电荷就会大大减少。此外，在这种情况下，极化函数在零动量处具有峰值，这导致屏蔽势作为距离的函数的符号变化振荡。如果化学势位于朗道能级之间，那么屏蔽势不会改变符号，屏蔽是最小的，并且带电杂质可以强烈地影响电子光谱。
2016-09-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Coulomb impurity in graphene
我们考虑在干净的石墨烯片中筛选带电杂质的问题。当忽略电子-电子相互作用时，屏蔽电荷的符号与杂质的符号相反，并且局限于杂质附近。电子之间的相互作用使感应电荷密度模糊，产生一个大距离的拖尾，它近似地（但不完全）遵循r^{-2}行为，并且符号与杂质的符号相同。
2007-11-29 cond-mat.str-el hep-th
Internal screening and dielectric engineering in magic-angle twisted bilayer graphene
魔角扭曲双层石墨烯（MA-tBLG）是研究二维Dirac材料框架中电子相互作用、能带结构和晶格自由度的共谋以产生奇异量子多体基态的可调实验场。虽然掺杂或磁场等外部参数的影响可以方便地修改和分析，但准二维电子气的全表面性质及其复杂的内部性质构成了一项具有挑战性的任务，以表征实验中发现的不同绝缘和超导状态的本质。我们分析了内部屏蔽和介电环境对MA-tBLG的本征电子相互作用的影响。我们发现，层间耦合一般增强内部屏蔽。介电环境对有效相互作用强度的影响决定性地取决于MA-tBLG的电子状态。因此，我们提出了实验剪裁的介电环境，例如通过改变覆盖层的成分和厚度，作为一个有前途的追求，以提供进一步的证据，解决隐藏的性质的量子多体状态在MA-tBLG。
2019-09-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Attractive electron-electron interactions from internal screening in magic angle twisted bilayer graphene
扭曲双层石墨烯（tBLG）最近成为研究电子关联的新平台，其强度可以通过扭曲角来控制。在这里，我们研究了未掺杂的tBLG中的电子-电子相互作用的内部屏蔽的效果。使用随机相位近似，我们发现，tBLG的介电响应急剧增加附近的魔角，是高度扭曲角依赖。由于费米速度作为波矢的函数的突变，屏蔽相互作用在真实空间中对于魔角附近的某些扭曲角表现出吸引区域。有吸引力的相互作用可以诱导电荷密度波和超导性，因此我们的研究结果可能是相关的，以了解最近观察到的强相关现象的微观起源在未掺杂的tBLG。由此产生的屏蔽哈伯德参数大大减少，并表现出非线性的依赖于扭曲角。我们还进行了计算与约束随机相位近似和参数化的扭转角相关的Keldysh模型所产生的有效相互作用。
2019-11-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Imaging tunable quantum Hall broken-symmetry orders in graphene
当电子占据一个平带时，它们的动能变得可以忽略不计，迫使它们以奇异的多体状态组织起来，以最小化它们的库仑能。在磁场作用下，石墨烯的零朗道能级是一个特别有趣的强相互作用平带，因为电子间相互作用可以诱导出各种各样的对称性破缺态，具有不同的拓扑和晶格尺度有序性。这些证据主要来自间接传输实验，表明对称性破缺状态可以通过提高塞曼能量或库仑相互作用的介电屏蔽来调节。然而，确认这些基态的存在需要直接可视化它们的晶格尺度顺序。在这里，我们使用扫描隧道光谱成像石墨烯中的三个不同的对称性破缺相。我们通过调节库仑相互作用的屏蔽来探索相图，通过低或高介电常数环境，并具有磁场。在未屏蔽的情况下，我们揭示了一个Kekulé键序，与观察到的绝缘状态进行磁场驱动的Kosterlitz-bronchless转变。在介电屏蔽下，低磁场下出现亚晶格非极化基态，高磁场下转变为部分亚晶格极化的电荷密度波序。此外，凯库勒和电荷密度波序还与额外的二级晶格尺度序共存，这些二级晶格尺度序丰富了相图，超出了当前理论的预测。这种屏蔽诱导的对称性破缺阶的可调谐性可能对揭示其他量子材料中物质的相关相很有价值。
2022-06-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Influence of the Dirac Sea on Phase Transitions in Monolayer Graphene under Strong Magnetic Fields
针对强磁场下石墨烯相变因介电屏蔽常数不同而出现KD有序与AF态差异的问题，通过两步法（微观推导耦合常数+重整化群修正+自洽哈特里-福克计算），揭示狄拉克海对磁各向异性能的显著影响，解释实验差异并预测填充因子相关相变。
2024-11-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Quantum-Dot Assisted Spectroscopy of Degeneracy-Lifted Landau Levels in Graphene
强相互作用相的能量光谱需要探针，最大限度地减少筛选，同时保持光谱分辨率和局部灵敏度。在这里，我们证明，这样的探针可以实现使用原子大小的量子点绑定到缺陷的六边形氮化硼隧道势垒，放置在纳米距离石墨烯。点能量电容调谐的平面石墨电极，点辅助隧穿变得高度敏感的石墨烯激发光谱。该光谱跟踪在基态和未被占据的激发态处随着磁场简并提升的开始，揭示了随着磁场急剧发展的非线性断裂能隙-对应于高达160的Landé $g$因子。测量到$B = 33$ T，光谱表现出自旋极化激发态之间的初级能量分裂，和次级自旋相关的谷分裂。我们的研究结果表明，缺陷点探测的光谱，同时尽量减少局部屏蔽，从而异常敏感的相互作用状态。
2020-06-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
