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
Approaching the Intrinsic Bandgap in Suspended High-Mobility Graphene Nanoribbons
我们报告的电传输测量悬浮超低无序石墨烯纳米颗粒（GNR）与近原子级光滑的边缘，揭示了超过3000厘米2 V-1 s-1的高迁移率和固有的带隙。考虑到电子-电子相互作用，实验推导出的带隙与我们对具有可比宽度的手性GNR的电子结构计算结果定量一致，这表明非扶手椅GNR中带隙的起源部分是由于磁性锯齿边缘。
2011-05-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Transport of fullerene molecules along graphene nanoribbons
我们研究了C60富勒烯分子（巴基球）和短长度碳纳米管在石墨烯纳米带上的运动。我们证明，纳米边缘创建一个有效的潜力，保持碳结构的表面上。结果表明，C_（60）分子的运动特征与温度有关：在低温（T<150K）下，主要的运动形式是沿表面滑动，而在高温下，滑动被摇摆和滚动所取代。模拟的巴基球与包含的金属离子，如Fe@C60，表明这种分子复合物经历了滚动运动沿纳米取向与恒定的电场的作用下的恒定速度。在存在施加到纳米颗粒的热梯度的情况下观察到类似的效果，但是在这种情况下碳结构的迁移率在很大程度上取决于它们的尺寸和对称性，使得更大和更不对称的结构表现出低得多的迁移率。我们的研究结果表明，电泳和热泳都可以用来控制碳分子和富勒烯的运动，例如，排序它们的大小，形状和可能的夹杂物。
2012-06-02 cond-mat.mes-hall
A theoretical investigation on the transport properties of armchair biphenylene nanoribbons
采用密度泛函理论研究了扶手椅型联苯纳米带。在晶胞中含有一个亚联苯基亚单元的纳米晶体是直接带隙大于1 eV的半导体，而含有四个亚联苯基亚单元的纳米晶体是金属。半导体纳米带具有57174 cm 2 V-1 s-1的高电子迁移率，优于扶手椅型石墨烯纳米带。在由半导体和金属纳米带组成的两种电子器件中观察到负微分电阻行为。开/关比约为10^3。所有这些都表明，扶手椅型联苯纳米带是超小型逻辑器件的潜在候选者。
2015-12-03 cond-mat.mes-hall
Impact of Size Effect on Graphene Nanoribbon Transport
石墨烯在纳米电子应用中表现出令人印象深刻的特性，包括高迁移率和宽度依赖的带隙。石墨烯在纳米电子学中的使用最可能是石墨烯纳米带（GNR）的形式，其中带宽度预计小于20 nm。已经对边缘散射对GNR中载流子输运的影响进行了许多理论预测-大多数研究指出迁移率（GNR）以及开/关比（GNR FET）的退化。这项研究提供了第一个明确的实验证据，在图案化GNRs的尺寸效应的开始;它表明，对于W<60 nm，GNRs中的载流子迁移率是有限的边缘散射。
2010-01-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Single layer MoS2 nanoribbon field effect transistor
我们研究了具有欧姆接触的刻蚀单层二硫化钼纳米晶体管器件的场效应晶体管特性。我们采用SF6干法等离子体工艺来蚀刻二硫化钼纳米带，使用低蚀刻（RF）功率，可以很好地控制蚀刻速率。跨导测量揭示了使用全局背栅的3.5V/dec的陡峭的亚阈值斜率。此外，我们测量到38 uA/um的高电流密度，导致10^5量级的高开/关比。我们观察到随着源漏偏压的增加，迁移率高达50 cm^2/V.s。
2018-11-04 cond-mat.mes-hall
Reactive-Ion-Etched Graphene Nanoribbons on a Hexagonal Boron Nitride Substrate
我们报告了在六方氮化硼衬底上的单层石墨烯微米级器件和纳米带的制造和电学特性。我们表明，微米尺寸的设备有显着更高的流动性和更低的无序密度相比，在二氧化硅衬底上制造的设备与以前的研究结果一致。然而，六方氮化硼上的反应性离子蚀刻的石墨烯纳米带的传输特性似乎与二氧化硅衬底上的带的传输特性非常相似。我们进行了详细的研究，以突出两者的相似之处以及差异。我们的研究结果表明，边缘有一个重要的影响，在反应离子蚀刻石墨烯纳米器件的运输。
2013-02-05 cond-mat.mes-hall
Room Temperature All Semiconducting sub-10nm Graphene Nanoribbon Field-Effect Transistors
系统研究了亚10 nm宽石墨烯纳米晶体管场效应晶体管（GNRFFET）。所有亚10 nm GNR无一例外地提供了半导体FET，其Ion/Ioff比高达10^6，通态电流密度高达~ 2000 uA/um。我们估计载流子迁移率~ 200 cm 2/Vs和散射平均自由程~ 10 nm的亚10 nm GNRs。讨论了边缘、声子和缺陷的散射机制。亚10 nm的GNRFFET在通态电流密度和Ion/Ioff比方面与具有Pd接触的小直径（d<=~1.2nm）碳纳米管FET相当，但具有制造全半导体器件的优势。
2008-05-03 cond-mat.mes-hall
Novel properties of graphene in the presence of energy gap: optics, transport and mobility studies
本文研究了圆偏振光作用下狄拉克电子通过势垒的传输问题。一种不同类型的传输演示和解释。在无限大石墨烯中，几乎迎头碰撞的完美传输在电子的带隙修饰态中被抑制。我们还提出了我们的研究结果增强流动性的热狄拉克电子在纳米带和磁等离子体在石墨烯中的能隙的存在。计算出的石墨烯纳米颗粒的载流子迁移率作为偏置场的函数具有进入非线性输运机制的高阈值。这个阈值是一个函数的外在和内在的属性，如晶格温度，线密度，杂质散射强度，带宽度，和相关长度的线边缘粗糙度。非平衡载流子分布函数的分析证实了线性和非线性输运之间的差异是由于电子通过弹性散射从右到左的费米扫描，以及电子通过场致加热从低能量到高能量的移动。等离子体激元以及电子-空穴连续体由能隙和磁场决定，表现出非常特殊的特征，已经详细地研究和讨论。
2014-08-27 cond-mat.mes-hall
Electronic structure of graphene-nanoribbons on hexagonal boron nitride
六方氮化硼是形成二维异质结构的理想电介质，因为它可以剥离到只有几个原子厚并且其缺陷密度非常低。通过将石墨烯纳米带放置在高质量的六方氮化硼上，可以产生具有非常高的迁移率的理想的准一维（1D）系统。高质量的一维电子系统的可用性也是非常感兴趣的，因为当接近超导体时，它们可以被有效地设计成实现马约拉纳束缚态。在这项工作中，我们研究了氮化硼衬底如何影响石墨烯纳米带的电子性质。我们考虑扶手椅和锯齿形纳米带。我们的研究结果表明，对于某些堆叠配置的氮化硼可以显着影响的电子结构的带。特别地，对于锯齿形纳米带，由于边缘处的自旋和亚晶格自由度之间的锁定，六方氮化硼可以诱导自旋极化边缘状态的非常强的自旋分裂。我们发现这样的自旋分裂可以高达40~meV。
2018-08-29 cond-mat.mes-hall
Effects of phonon confinement on electron transport in Si nanowire and armchair-edge graphene nanoribbon transistors: A dissipative quantum-transport study
本文通过耗散量子输运模拟，研究了声子边界条件对硅纳米线和石墨烯纳米带晶体管电子输运的影响，发现声子限域对硅纳米线影响更大，且不同边界条件会显著改变迁移率与开态电流。
2025-03-07 cond-mat.mes-hall
Edge state transport through disordered graphene nanoribbons in the quantum Hall regime
石墨烯纳米带中存在强无序在高电荷密度下产生低迁移率扩散传输，而在低密度下发生传输间隙。在这里，我们调查的纵向和横向的磁阻窄（60 nm）纳米取向在六端霍尔酒吧的几何形状。在B= 11 T时，在$σ_{xy}=\pm2e^2/h$、$\pm6e^2/h$和$\pm10e^2/h$处出现量子霍尔平台，其朗道能级间距大于朗道能级展宽。有趣的是，当零能量朗道能级出现在电荷中性点时，量子霍尔机制中的输运能隙并没有消失，这意味着它不能起源于横向限制能隙。在高电荷密度，纵向和霍尔电阻表现出可再现的波动，这是最明显的霍尔平台之间的过渡区。偏置相关的测量强烈表明，这些波动可以归因于无序带中的相位相干散射。
2012-08-31 cond-mat.mes-hall
From low-bias mobility to high-bias current saturation: fundamental trade-offs in graphene based transistors
我们描述了在石墨烯晶体管中设计迁移率、电流饱和度和开-关比的基本权衡。令人惊讶的是，权衡产生的高能量能带结构的渐近约束和独立的散射过程。这将石墨衍生物（块状单层石墨烯、单轴应变石墨烯纳米带、碳纳米管和双层石墨烯）置于相同的3参数迁移率-带隙-散射长度（μ - Egap -λ）图上，接近于其他半导体。除了这种低偏置折衷之外，高偏置电流还具有潜在饱和机制的特征，其通过声子散射或打开带隙的状态密度的Γ点抑制而产生。
2010-05-03 cond-mat.mes-hall
Effective mass versus band gap in graphene nanoribbons: influence of H-passivation and uniaxial strain
利用紧束缚近似和第一性原理计算的参数建立了一个简单的模型，研究了边缘钝化和单轴应变对扶手椅型石墨烯纳米带（AGNRs）电子有效质量的影响.我们表明，这些影响可以通过简单地修改模型参数，即在相同的模型哈密顿描述，跳跃积分和现场能量。我们的模型揭示了一个线性的有效质量对带隙的H-钝化AGNRs的小带隙。对于大的带隙，有效质量与带隙的关系是抛物线型的，并对不同族的AGNR进行了解析拟合。带隙和有效质量在应变下都呈现出近似周期性的锯齿形变化，表明即使施加应变，有效质量仍与带隙成比例。我们的计算可用于研究载流子迁移率在本征AGNRs半导体中的声子散射的载流子是占主导地位的散射机制。
2014-06-04 cond-mat.mes-hall
Embedded Boron Nitride Domains In Graphene Nanoribbons For Transport Gap Engineering
我们数值研究了氮化硼（BN）域对石墨烯纳米带的输运性质的影响，石墨烯纳米带的长度范围从几个到几百个纳米，横向尺寸可达4 nm。通过改变嵌入石墨烯基质中的BN岛的尺寸和形态，获得了从完美绝缘界面到不对称电子-空穴传输分布的宽传输可调性，从而提供了设计迁移率间隙以改善器件性能的可能性。即使在低密度限制的嵌入式BN岛，输运性能被发现是高度依赖于BN域的形状和大小具有强烈的倾向，朝着绝缘制度时，增加的离子键的数量在带。这种多功能性的导电性能提供了显着的机会，运输间隙工程设计的复杂设备架构的基础上新合成的单原子混合层状材料。
2012-10-25 cond-mat.mes-hall
Cove-edged Chiral Graphene Nanoribbons with Chirality-Dependent Bandgap and Carrier Mobility
本研究合成了一类具有可调手性矢量的湾边手性石墨烯纳米带，发现其带隙和载流子迁移率与手性矢量呈显著相关性，为精确调控石墨烯纳米带光电性质提供了新途径。
2025-03-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Interacting drift-diffusion theory for photoexcited electron-hole gratings in semiconductor quantum wells
半导体量子阱中的相位分辨瞬态光栅光谱已被证明是测量电子-空穴拖曳电阻率$ρ_{eh}$的强大技术，该电阻率取决于载流子之间的库仑相互作用。在本文中，我们发展的相互作用漂移扩散理论，从它可以确定$ρ_{eh}$，给定的电子空穴光栅的测量迁移率。从这个理论中，我们预测的交叉从高激发密度制度，其中的流动性具有“正常”的正值，到低密度制度，其中库仑阻力占主导地位，流动性变为负值。在交叉点处，光栅的迁移率消失。
2012-12-09 cond-mat.mes-hall
Acoustic phonons and spin relaxation in graphene nanoribbons
声子负责限制固体中的电子迁移率和自旋弛豫时间，并提供热传输机制。考虑到石墨烯纳米带中可能的晶体管功能以及自旋电子学应用，我们对这些纳米结构中的声学声子进行了理论研究。使用二维连续介质模型，考虑到单原子厚度的石墨烯，我们推导厄米波动方程，并推断声子创建和湮灭运营商。我们详细阐述了两种类型的边界配置，我们相信这可以在实验中实现：（i）固定和（ii）自由边界。前者导致带隙声子色散关系，这有利于高电子迁移率和长自旋寿命。后者在布里渊区的中心处表现出无间隙的色散和有限的面外模式的声速。在可忽略的边界效应的限制下，恢复了体块样的行为。我们还讨论了形变势，在某些情况下，形变势对自旋弛豫速率T_1^{-1}起主要作用。
2011-10-06 cond-mat.mes-hall
Enhancing two-photon spontaneous emission in rare earths using graphene and graphene nanoribbons
结合时域有限差分模拟与跃迁速率计算，研究石墨烯及纳米带对稀土离子双光子自发辐射的增强，发现特定条件下2PSE显著提升且二价稀土更有利。
2022-12-22 cond-mat.mes-hall
Response to comment "Measurement of mobility in dual-gated MoS2 transistors"
在我们之前的论文中，我们报道了具有高开关比的可切换单层MoS2晶体管，并且我们声称可以使用介电屏蔽来增加单层MoS2的迁移率。我们使用Lemme等人先前应用于顶栅石墨烯纳米带的方法估计其迁移率。我们在这里讨论M. Fuhrer和J.Hone在他们的帖子1301.4288中，并给出了我们自己对以前流动性测量中可能的误差及其来源的估计。
2013-01-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electrical Transport Properties of Graphene Nanoribbons Produced from Sonicating Graphite in Solution
本文提出了一种简单的一步溶液法制备石墨烯纳米带的方法，即在含有高分子表面活性剂的有机溶液中超声处理石墨粉。将石墨烯纳米带沉积在硅衬底上，并通过拉曼光谱和原子力显微镜对其进行了表征。常规观察到单层和少层石墨烯纳米带，其宽度从亚10 nm到数十nm，长度从数百nm到1 μ m。在背栅和聚合物-电解质顶栅配置中测量单个石墨烯纳米带的电输运性质。石墨烯纳米带的迁移率被发现是超过一个数量级时，在后者比在前者的配置（没有聚合物电解质），这可以归因于在聚合物电解质中的抗衡离子的带电杂质的屏蔽测量。这一发现表明，这些溶液产生的石墨烯纳米带中的电荷传输在很大程度上受到带电杂质散射的限制。
2011-06-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Optical Modulation Effects on Nonlinear Electron Transport in Graphene in Terahertz Frequency Range
我们描述了非常快的电子动力学的石墨烯纳米粒子驱动的控制电磁场在太赫兹制度。当进入非线性输运状态时，作为偏压函数的迁移率具有较大的阈值。该值取决于温度、电子密度、杂质散射强度、纳米尺度宽度和线边粗糙度的相关长度。已经观察到超过该阈值的增强的电子迁移率，这与具有较大群速度的高能态的初始加热电子有关。然而，这种迁移率的增强很快达到最大值，这取决于石墨烯中的费米速度和急剧增加的声子散射。在线性和非线性输运区，迁移率具有超线性和亚线性的温度依赖性，这分别归因于电子通过弹性散射从右费米边扫向左费米边和通过场致电子加热从低能态向高能态移动的结果.阈值场被推高的相关长度在高场制度的减少，并进一步伴随着在迁移率增强的幅度减小。这意味着一个异常的高场增加的线边缘粗糙度散射降低相关长度，由于高能量状态的占领由场致电子加热。此外，已经提出了在其栅极上的光学调制下的石墨烯晶体管的自洽器件建模，其采用高达三阶的玻尔兹曼矩方程来描述快速载流子动力学，并且采用耦合到玻尔兹曼方程的全波电磁学来描述总场的时空依赖性。
2011-05-11 cond-mat.mes-hall
A tunable electronic beam splitter realized with crossed graphene nanoribbons
石墨烯纳米带（GNRs）是未来纳米电子学中很有前途的组件，这是由于石墨烯电子的大迁移率和其可调的电子带隙结合最近的实验发展的表面化学策略用于其生长。在这里，我们探讨了一个原型4端半导体器件形成的两个交叉扶手椅GNRs（AGNRs）使用国家的最先进的第一性原理传输方法。我们详细分析了交叉角，堆叠顺序，GNR间的分离，和有限的电压上的输运特性的作用。有趣的是，当AGNR在$θ= 60^\circ$处相交时，从一端注入的电子可以被分成两个出射波，其可调谐比率约为50%，背反射几乎可以忽略不计。分裂的电子波被发现部分地直线传播穿过一个带中的交叉区域，部分地在另一个带的一个方向上传播，即，类似于光学分束器。我们的模拟进一步确定了这种半导体器件可以作为机械可控电子分束器的现实条件，可能应用于碳基量子电子电路和电子光学。我们合理化我们的研究结果与一个简单的模型，表明电子分束器通常可以实现交叉GNRs。
2016-11-10 cond-mat.mes-hall
Drift plasma instability near the edge as the origin of the microwave-induced zero-resistance states
我们讨论了最近在超高电子迁移率二维电子系统中发现的微波诱导零电阻态的可能起源。我们提出了一个方案，其中两种机制，散装和边缘，有助于测量的光信号。零电阻状态被认为是由于漂移等离子体的不稳定性，开发{ \em附近的边缘}的系统下的微波辐射。所提出的方案定性同意微波功率，温度，频率，磁场，和迁移率的依赖关系的测量的光信号。
2003-03-07 cond-mat.mes-hall
Graphene Nanoribbons: from chemistry to circuits
Y图是一个强大的工具，用于理解系统的各种视图（行为，结构，物理）之间的关系，在不同的抽象层次，从高层次，架构和电路，到低层次，设备和材料。因此，我们使用适用于石墨烯的Y图来指导本章，并探索各种视图和抽象层次之间的关系。我们从最内层开始，即结构和化学观点。图案化的石墨烯纳米带（GNR）的边缘化学位于石墨烯和苯之间的中间，并且相应的应变提升了简并性，否则简并性会促进块状石墨烯中的金属性。与此同时，边缘的粗糙度会洗掉手性特征，使纳米尺度的宽度成为金属性的主要仲裁者。宽度依赖的导电性允许单片图案化的宽-窄-宽全石墨烯互连沟道异质结构的设计。在一个三端的化身，这种几何形状表现出优越的静电，一个相应的良性短沟道效应和减少接触肖特基势垒通过共价键合。然而，小的带隙使得器件对带间隧穿透明。通过对能带结构的基本渐近约束，增加带隙的宽度限制（或其他打破亚晶格对称性的方法），即使对于非常纯的样品，也会降低迁移率。一个类似的权衡，最终之间的错误率（可靠性）和延迟（切换速度）可以预计持续所有的石墨衍生物。因此，进行到一个更高的水平，一个紧凑的模型来捕捉复杂的纳米电路，最终在逆变器的特性，设计指标和布局图。
2011-05-09 cond-mat.mes-hall
Quantum transport in topological surface states of Bi$_2$Te$_3$ nanoribbons
准一维拓扑绝缘体纳米线是超导混合体系中的一种新兴的候选结构，可用于实现基于马约拉纳费米子的量子计算方案。然而，在技术上难以制造以及识别拓扑绝缘体纳米线的1D极限。在这里，我们研究了选择性生长的Bi $_2$ Te $_3$拓扑绝缘体纳米带和纳米霍尔棒在低温下的拓扑特性。霍尔条被限定在硅（111）衬底上的深蚀刻的Si $_3$ N $_4$ /SiO $_2$纳米沟槽中，随后通过分子束外延进行选择性区域生长工艺。选择性区域生长有利于器件质量，因为不需要执行后续制造来使纳米带成形。进行传输线测量以评估所施加的Ti/Au接触的接触电阻以及Bi $_2$ Te $_3$二元拓扑绝缘体的电阻率。在这些非故意$n$掺杂的Bi $_2$ Te $_3$拓扑绝缘体纳米霍尔棒的扩散输运机制中，我们通过分析角度相关的通用电导波动谱来识别可区分的电子轨迹。当样品从垂直于平行磁场取向倾斜时，这些高频通用电导波动与源自环绕纳米取向截面的拓扑保护表面态的低频Aharonov-Bohm型振荡合并。对于500 nm宽的霍尔条，我们还确定了低频Shubnikov-de Haas振荡的垂直场方向，揭示了一个拓扑高迁移率的2D传输通道，部分解耦的大部分材料。
2020-01-24 cond-mat.mes-hall
Exceptional ballistic transport in epitaxial graphene nanoribbons
在过去的十年里，石墨烯电子学推动了石墨烯科学的发展。主要目标是开发具有足够大的带隙的高迁移率半导体石墨烯以用于高性能应用。石墨烯带被认为是具有这些特性的半导体，然而，生产具有有用的带隙和高迁移率的带的努力取得了有限的成功。我们在这里表明，高质量的外延石墨烯纳米带40纳米宽，退火的边缘，侧壁SiC上生长的不是半导体，但单通道室温弹道导体的长度高达至少16微米。已经观察到对应于低于1欧姆的薄层电阻的超过一百万的迁移率，从而超过二维石墨烯3个数量级，并且超过完美石墨烯的理论预测10倍以上。石墨烯带表现为电子波导或量子点。我们发现，在这些带中的运输是由两个组件的基态横向波导模式，一个是弹道和温度无关，和第二热激活组件，似乎是弹道在室温下和绝缘在低温下。在室温下，两种组分的电阻随着长度的增加而突然增加，一种在160 nm的长度处，另一种在16微米处。这些性质似乎与电荷中性带中的最低能量量子态有关。由于外延石墨烯纳米带易于以数千计生产，因此它们的室温弹道输运性质也可用于先进的纳米电子学中。
2013-08-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
High-Efficiency spin-Seebeck Diode in an $α'$-Borophene FM/Normal/FM Nanoribbon Junction
Iran University of Science and Technology（伊朗科技大学）；Shiraz University（设拉子大学）
研究利用α'-硼烯纳米带在FM/普通/FM结中，通过施加温度梯度以低能耗产生纯自旋电流，结合TB与NEGF方法研究其自旋热电特性，发现可作自旋塞贝克二极管且有负微分效应，其功率因数高于石墨烯和硅烯。
2026-07-17 cond-mat.mes-hall
Experimental Observation of Strong Exciton Effects in Graphene Nanoribbons
石墨烯纳米带（GNRs）具有原子级精确的宽度和边缘结构，由于其半导体性质和高的载流子迁移率，是一类很有前途的光电子纳米材料。了解GNR中载流子产生的基本静态光学性质和超快动力学对于光电应用是必不可少的。结合太赫兹光谱和理论计算，我们报告了一个强大的激子效应，结合能高达700 meV的液相分散GNRs的宽度为1.7 nm，光学带隙为1.6 eV，说明了固有的强库仑光生电子和空穴之间的相互作用。通过跟踪激子动力学，我们揭示了一个超快的激子形成GNRs的长寿命超过100 ps。我们的结果不仅揭示了GNR中激子的基本特征（巨大的结合能和超快激子的形成等），而且突出了GNR用于光电子器件的有希望的性质。
2020-04-14 cond-mat.mes-hall physics.optics
Quantized Conductance through Surface States in High Quality Three-Dimensional Dirac Semimetal Cd$_3$As$_2$ Nanowire/Nanoribbon p-n Junctions
DGIST Research Institute, DGIST（大邱科学技术院研究学院）；Electrical and Computer Engineering, National University of Singapore（新加坡国立大学电气与计算机工程系）；Department of Physics, KTH Royal Institute of Technology（皇家理工学院物理系）；Industrial AX Innovation Research Institute and Sensor Technology Support Center, DGIST（大邱科学技术院工业AX创新研究所及传感器技术支持中心）；Department of Advanced Materials Chemistry, Korea University（韩国大学先进材料化学系）；Department of Physics and Chemistry, DGIST（大邱科学技术院物理化学系）；Department of Interdisciplinary Engineering, DGIST（大邱科学技术院交叉工程学系）；Institute of next generation semiconductor technology (INST), DGIST（大邱科学技术院下一代半导体技术研究所）
本文在高质量三维狄拉克半金属Cd$_3$As$_2$纳米线和纳米带p-n结中观测到量子化电导，通过悬浮双局域栅极器件实现弹道输运，并发现宽纳米带中电导平台为$2e^2/h$的整数倍，窄纳米带/纳米线中为$1e^2/h$，提取出有效朗德$g$因子约43，为容错量子电子学提供平台。
2026-06-01 cond-mat.mes-hall
Resonant Magneto-phonon Emission by Supersonic Electrons in Ultra-high Mobility Two-dimensional System
McGill University（麦吉尔大学）；National Research Council of Canada（加拿大国家研究委员会）；Princeton University（普林斯顿大学）
超声电子在超高迁移率二维系统中引发共振磁声子发射，通过直流电流产生强共振特征，揭示了声子诱导电阻振荡及Landau能级量子化对声子发射的影响。
2025-12-29 cond-mat.mes-hall
Gate control of the spin mobility through the modification of the spin-orbit interaction in two-dimensional systems
自旋阻力测量是在一个二维的电子系统设置接近交叉自旋螺旋制度，并耦合强子带间散射。在具有长自旋寿命和高电荷迁移率的罕见组合的样品中，漂移输运允许我们确定自旋轨道场和自旋迁移率各向异性。我们使用了一个随机游走模型来描述系统的动力学，并发现良好的协议Rashba和Dresselhaus耦合。提出的两个子带系统显示了一个大的调谐杠杆臂的Rashba常数与栅极电压，这提供了一个新的路径走向自旋晶体管。此外，数据显示了由自旋轨道常数控制的大自旋迁移率，所述自旋轨道常数沿着垂直于漂移速度的方向设置场。这项工作直接揭示了作为各向异性自旋轨道场的强度的函数的自旋极化包的运输中所经历的阻力。
2017-05-18 cond-mat.mes-hall
Graphene nanoribbons for quantum electronics
石墨烯纳米带（GNR）是一类由石墨烯晶格雕刻而成的一维（1D）材料。GNR具有高迁移率和载流能力，相当大的带隙，以及由取向和开边结构定制的多功能电子特性。这些独特的性质使得GNRs成为有前景的电子应用的候选者，包括纳米尺寸的场效应晶体管（FET）、自旋电子器件和量子信息处理。要充分发挥GNR的潜力，对结构-性质关系的基本理解、原子结构的精确控制和规模化生产是主要挑战。在过去的几年中，已经取得了显着的进展，原子精确的自下而上的GNR和异质结的合成，提供了一个理想的平台，功能分子器件，以及成功的生产半导体GNR阵列的绝缘基板上潜在的大规模数字电路有用。随着研究的不断深入，GNRs有望成为未来量子信息科学中极具竞争力的候选材料。在这方面，我们回顾了GNR研究的最新进展，并确定了在不久的将来可能发展的关键挑战和新方向。
2021-10-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Field-Induced Dissociation Reveals Excitonic Long-Range Photocarrier Transport in Bulk-Insulating Bi2Se3 Nanoribbons
University of California, Davis（加州大学戴维斯分校）；Wuhan University（武汉大学）
研究拓扑绝缘体中光载流子低温长程输运机制，结合扫描光电流显微镜与超快瞬态光电压测量，用横向电场作探针，发现长程光响应由电荷中性相关态而非自由电荷载流子携带。
2026-07-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Topological conditions for impurity effects in graphene nanosystems
本文在Anderson杂化模型下研究石墨烯纳米管中杂质原子对电子谱的影响，揭示类Dirac一维模式与杂质态杂化随浓度增大导致迁移率隙形成及内部窄非局域范围出现，并与二维石墨烯和纳米带比较。
2024-06-14 cond-mat.mes-hall
Quantized conductance in a CVD-grown nanoribbon with hidden Rashba effect
Beijing National Laboratory for Condensed Matter Physics, Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院物理研究所凝聚态物理国家实验室）；University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）；Hefei National Laboratory（合肥国家实验室）
研究通过CVD生长的Bi₂O₂Se纳米带观察到量子导电性及隐藏Rashba效应，揭示了高磁场下的自旋简并和尺寸量子化相互作用。
2025-07-07 cond-mat.mes-hall
Breaking the width-scaling limit in high-performance atomically thin 2D nanoribbon transistors
Department of Microtechnology and Nanoscience, Chalmers University of Technology（查尔姆斯理工大学微技术和纳米科学系）
本文通过超缩放的二维半导体纳米带晶体管（窄至15 nm）打破了宽度缩放限制，实现了电流密度增强（单层达230%，双层达170%），并保持了高开关比和稳定性。
2026-06-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Non linear transport in drift-diffusion equations under magnetic field
本文用数值方法和解析方法研究了具有磁场和无序势的漂移扩散方程的非线性输运性质。对于宽范围的参数，该模型表现出一个平台，其中漂移速度几乎与所施加的电场无关。这种行为与在高迁移率二维系统中实验观察到的零微分电阻态有很强的相似性。进行数值模拟是在一个很好的全球协议与发达国家的分析理论，即使后者导致高估的负微分电阻值。
2011-10-10 cond-mat.mes-hall
1D finite-width graphene nanoribbon systems: alkalization and hydrogenation
石墨烯是第一种真正的二维（2D）材料，具有接近费米能的锥形能谱，并被视为无带隙半导体。其独特的性质引发研究人员发现它的更多应用，如室温下的高载流子迁移率，优异的热导率，高模量和拉伸强度，高透明度和反常量子霍尔效应。然而，无间隙的特性限制了石墨烯纳米电子学的发展。制备一维（1D）石墨烯条（即，石墨烯纳米带（GNR））可能是调节石墨烯的电子和光学性质的最有前途的方法之一。电子和光学性质已经被理论预测和实验验证高度敏感的边缘和宽度。可调谐的电子和光学性质进一步暗示了GNR应用的可能性。最近，悬挂键问题正在考虑在GNR系统。带边缘处的各种钝化可能改变物理性质。研究了碱化、氢化等钝化工艺条件。
2022-06-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Luminescence imaging of photoelectron spin precession during drift in p-type GaAs
使用一个微加工的p型GaAs霍尔棒，它表明，共面电场和磁场的组合应用，使观察在50 K的空间振荡的光致发光圆偏振由于漂移自旋极化光电子的进动。观察这些振荡作为电场E的函数，给出了少数载流子漂移迁移率的直接测量，并揭示，对于E = 800 V/cm，自旋相干性在25μm的长度上保持不变。
2016-11-22 cond-mat.mes-hall
Ultrafast Terahertz Photoconductivity and Near-Field Imaging of Nanoscale Inhomogeneities in Multilayer Epitaxial Graphene Nanoribbons
FZU - Institute of Physics of the Czech Academy of Sciences（捷克科学院物理研究所）；Faculty of Mathematics and Physics, Charles University（查理大学数学与物理学院）
研究通过太赫兹光谱揭示多层外延石墨烯纳米条带中纳尺度不均匀性的电导特性及光电响应，发现准中性层具有高载流子迁移率和强正光电导率。
2026-02-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Mobility and energy-transport in degenerate hopping systems
回顾电荷输运在简并跳跃系统中，我们提出了一个修改的漂移扩散方程，而不是采用广义爱因斯坦关系，我们增加了一个能量通量项，从而解决了几个不一致。这也导致了这样的结论：与通常的看法相反，恒定的准费米能级并不一定确保零电流。虽然我们重新审视的背景下，退化跳跃系统的漂移扩散过程中，提出的论证的相当一部分可以普遍适用于退化系统。
2012-08-29 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall
Charge Transport Mechanism in Chevron--Graphene Nanoribbons
University of Brasília（巴西利亚大学）
本文研究Chevron型石墨烯纳米带中准粒子的静态与动力学性质，分析电子-声子耦合、掺杂对载流子输运的影响，发现掺杂依赖的输运相变及与标准石墨烯纳米带的输运差异，为相关电子器件设计提供理论依据。
2020-07-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Phonon-limited carrier mobility in monolayer Black Phosphorous
采用紧束缚和玻尔兹曼方法计算了黑磷单分子膜的电子-声子散射和本征输运性质随温度、载流子密度和电场的变化关系。低场迁移率对密度的依赖性较弱，室温下，扶手椅方向的迁移率在300 ~ 1000 cm ^2/Vs之间，锯齿方向的迁移率在50 ~ 120 cm ^2/Vs之间，由于有效质量差而具有各向异性。在高场条件下，漂移速度与电场呈线性关系，最高可达1 - 2 V/μ m，在扶手椅方向上可达10^7 cm/s，除非考虑自热效应。
2017-04-04 cond-mat.mes-hall
Ultrafast terahertz conductivity in epitaxial graphene nanoribbons: an interplay between photoexcited and secondary hot carriers
FZU - Institute of Physics of the Czech Academy of Sciences（捷克科学院物理研究所）；Faculty of Mathematics and Physics, Charles University（查理大学数学与物理学院）
研究发现石墨烯窄带中光电导性随泵浦能量变化呈现非单调特性，由光激发载流子与二次热载流子的相互作用主导。
2024-10-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Phonon lasing as a likely mechanism for density-dependent velocity saturation in GaN transistors
我们发现GAN高电子迁移率晶体管（HEMT）中密度相关的速度饱和与纵向光学（LO）声子的受激发射有关。随着电子漂移速度的增加，费米分布在倒易空间中的漂移产生LO声子的布居数反转和增益。一旦该增益达到阈值，LO发射的雪崩式增加导致电子能量和动量的快速损失，并导致漂移速度饱和。我们的简单模型正确地预测了饱和速度随电子密度增加而减小的一般趋势和在我们的实验中测得的饱和速度值。
2016-02-07 cond-mat.mes-hall
Symmetric n-and p-Type Sub-5-nm 1D Graphene Nanoribbon Transistors for Homogeneous CMOS Applications
针对超短栅长下n型与p型石墨烯纳米带晶体管不对称阻碍CMOS集成的问题，通过从头算量子输运模拟发现亚5nm栅长的7 AGNR FET性能优异、n/p型对称性好，有望推动后硅CMOS电子器件发展。
2024-08-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Thermally and field-driven mobility of emergent magnetic charges in square artificial spin ice
设计和构建体现挫折的统计力学的模型系统现在可以使用纳米技术。我们已经安排了纳米磁体在一个二维的正方形晶格，形成一个人工自旋冰，并研究了它的分数激发，涌现磁单极子，以及它们如何响应于驱动场使用X射线磁显微镜。我们观察到一个制度，其中的磁漂移速度是线性的领域以上的临界领域的运动开始。临界场的温度依赖性可以通过在Bean-Livingston模型中引入相互作用项来描述。通过与电荷漂移运动的类比，我们定义和测量了纳米磁体的迁移率，该迁移率对于更高的温度和更强的纳米磁体之间的相互作用都更大。在这个线性政权的流动性描述的蠕变模型的零维电荷移动网络内的准一维对象。
2018-09-20 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
98% directional guiding of spin currents with 90 micrometer relaxation length in bilayer graphene using carrier drift
自旋信号的电控制和长距离自旋输运是自旋电子学领域的主要要求。在这里，我们报告了在室温下使用载流子漂移在高迁移率六方氮化硼封装的双层石墨烯中有效引导自旋电流。我们的实验，连同建模，表明自旋弛豫长度可以调谐从2到88微米时，分别施加$\mp$ 40 μ A的直流电流。我们的模型预测，扩展到$\mathrm{I_{dc}}=\mp$ 150 μ A的范围内，自旋弛豫长度可以分别从0.6到320 μ m，这表明在不久的将来，在适当的电流密度范围内的自旋弛豫长度在毫米范围内。我们的结果还表明，我们能够直接自旋注入接触的任何一侧的自旋电流。当$\mathrm{I_{dc}}$ = -40 uA时，98%的注入自旋流向左侧，当漂移电流反向时，65%流向右侧。我们的模型表明，对于$\mathrm{I_{dc}}=\mp$ 150 μ A，数字分别达到99.8%和95%，这表明基于自旋的逻辑操作和器件的载流子漂移的潜力。
2016-03-08 cond-mat.mes-hall
Experimental analysis of the spin-orbit coupling dependence on the drift velocity of a spin packet
研究了GaAs宽量子阱中二维电子气的自旋输运。利用时空克尔旋转显微镜对面内加速电场作用下的漂移自旋包进行成像，在泵浦-探测结构中实现了自旋极化的光注入和探测。实验数据表现出高的自旋迁移率和长的自旋寿命，允许获得作为自旋速度的函数的自旋轨道场。令人惊讶的是，以上的中等电场的0.4 V/cm的速度高于2 $μ$ m/ns，我们观察到的依赖体和结构相关的自旋轨道相互作用的速度大小。一个显著的特征是当速度提高到10 $μ$ m/ns时，三次Dresselhaus项增加到线性耦合的大约一半。相比之下，两个子带的Rashba耦合在相同范围内减小到其值的大约一半。这些结果产生新的信息漂移模型在自旋轨道领域的应用和自旋晶体管的操作限制。
2020-06-08 cond-mat.mes-hall
Charge Localization and Hopping in a Topologically Engineered GNR
University of Brasília（巴西利亚大学）；State University of Goiás（戈亚斯州立大学）
本研究针对拓扑工程化的7/9-AGNR交替异质结石墨烯纳米带，通过二维扩展Su-Schrieffer-Heeger模型研究其带电态特性，发现注入电荷形成的极化子严格局域于9-AGNR段且迁移受拓扑抑制，并揭示了9-AGNR段间跳跃的电荷输运机制。
2020-07-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Curved graphene nanoribbons derived from tetrahydropyrene-based polyphenylenes via one-pot K-region oxidation and Scholl cyclization
本研究通过一锅法K区氧化和Scholl环化，首次溶液合成了具有弯曲结构的芴基石墨烯纳米带PyGNR，其带隙窄、迁移率高，性能优于传统方法制备的弯曲GNRs。
2024-10-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Diffusion and drift of graphene flake on graphite surface
分析了石墨烯片在石墨表面的扩散和漂移。使用从头算和经验计算计算石墨烯薄片的势能释放。基于对这种浮雕的分析，考虑了石墨烯片在石墨表面上的扩散和漂移的不同机制。提出了一种新的扩散漂移机制。根据所提出的机制，薄片从公度态到非公度态的转动转变伴随着随后的同时转动和平移运动，直到再次达到公度态，依此类推，在较宽的温度和薄片尺寸范围内，导出了对应于不同机制的薄片扩散系数和迁移率的解析表达式.基于从头算和经验计算的分子动力学模拟和估计表明，在一定条件下，该机制可能是主导的。基于势能释放计算和分子动力学模拟，研究了结构缺陷对片状扩散的影响。讨论了纳米机电系统中控制石墨烯组分扩散和漂移的方法。实验确定的石墨烯层的相对运动的基础上的扩散的研究的石墨烯薄片的障碍的可能性被认为是。所获得的结果也可以应用于石墨烯上的多环芳香族分子，并且对于一组相称的吸附剂-吸附剂系统应该是定性有效的。
2011-03-28 cond-mat.mes-hall
A Quantum Network of Silicon Qubits using Mid-Infrared Graphene Plasmons
我们考虑一个量子网络的中红外，石墨烯等离子体耦合到氢类激发态的V族施主在硅。首先，我们展示了如何使用等离子体增强的光-物质相互作用，通过光激发和电检测发射的等离子体来实现供体量子比特的单次自旋读出。然后，我们展示了如何在高迁移率石墨烯纳米带的等离子体激元可以用来实现高保真度，两个量子比特门和纠缠的远Si施主量子比特。所提出的器件容易与现有技术和制造方法兼容。
2014-07-25 cond-mat.mes-hall quant-ph
