Spin-polarized electric current in silicene nanoribbons induced by atomic adsorption
我们研究了硅烯扶手椅型纳米粒子的非平衡输运性质，该纳米粒子的顶点位置吸附原子随机分布。生长在纳米晶下方的铁磁绝缘体分裂自旋向上和自旋向下的电子带，并引起电导的自旋极化。当费米能级与吸附原子能级匹配时，由于吸附原子局域态与纳米晶体的连续谱的耦合，电导为零。这就是众所周知的Fano效应，导致电导中的自旋相关反共振。自旋向上和自旋向下电子的不同反共振能量导致电导在宽的能量窗口内完全自旋极化。这种自旋相关的Fano效应打开了在自旋电子学中使用它作为极化电子的可调谐源的可能性。
2017-07-07 cond-mat.mes-hall
Effects of random vacancies on the spin-dependent thermoelectric properties of silicene nanoribbon
Universidad Técnica Federico Santa María（费德里科·圣玛丽亚技术大学）；Universidad de Antofagasta（安托法加斯塔大学）
本研究通过引入随机空位，提升了硅烯纳米带的热电效率，突破了经典热电定律限制，为高效热电和自旋热电器件开发提供了新思路。
2026-01-12 cond-mat.mes-hall
Influence of edge magnetization and electric fields on zigzag silicene, germanene and stanene nanoribbons
利用多轨道紧束缚模型，研究了在库仑相互作用和垂直电场作用下，锯齿形硅烯、锗烯和锡烯纳米带（分别为ZSiNRs、ZGeNRs和SnNRs）的边缘态.由于多轨道效应，所得到的边缘态具有非线性能量色散，并且纳米带在边缘处显示出感生磁化。由于这种非线性色散，ZSiNR、ZGeNR和ZGeNNR可能无法在场效应晶体管中提供优异的性能，如已经从单轨道紧束缚模型计算中提出的那样。我们提出了一个有效的低能量模型，描述了ZSiNRs，ZGeNRs，和ZGeNRs的边缘状态。我们表明，边缘状态的ZGeNR和ZGeNNR显示反交叉的带与相反的自旋，即使只有面外的边缘磁化存在。通过施加电场来调节边缘态的自旋极化的能力指出了未来制造硅烯、锗烯和锡烯纳米带作为自旋电子器件的机会。
2018-10-01 cond-mat.mes-hall
Topological and magnetic phase transition in silicene-like zigzag nanoribbons
硅烯中的自旋-轨道相互作用（SOI）导致量子自旋霍尔效应，而锯齿形纳米带中的Hubbard诱导库仑相互作用经常产生带隙，其两个边缘具有反铁磁（AF）自旋序。在本文中，我们系统地研究了这两个共同的锯齿状硅纳米带（zSiNR）的贡献。研究了不同材料参数和外场条件下的一些拓扑和磁相变。我们发现当带宽或SOI值超过某个临界值时，SOI可以克服库仑相互作用，系统从能带绝缘体转变为拓扑绝缘体：量子自旋霍尔态或自旋量子反常霍尔态。我们还发现当交换场或电场超过某一临界值时，Hubbard主导的zSiNR系统中存在磁相变。最后，我们在Hubbard-SOI-zSiNR系统中观察到了在强电场破坏磁相和拓扑相之前的拓扑/磁相变。
2018-03-08 cond-mat.mes-hall
Role of line defect in the bandgap and transport properties of silicene nanoribbons
利用紧束缚模型和非平衡格林函数方法（NEGF），研究了硅烯纳米晶体的能带结构和输运性质.由于线缺陷的影响，平坦子带向下或向上弯曲。自旋轨道耦合诱导量子自旋霍尔态。特别地，能带依赖于线缺陷与纳米晶边缘之间的距离。在位能量对两种缺陷组态能带谱的影响是不同的。对于情况1的缺陷组态，对于不同的在位能量，总是存在一个带隙。然而，可以通过改变情况2的缺陷配置的在位能量、亚晶格势和自旋轨道耦合来调制无带隙状态和带隙。因此，从亚晶格势、在位能和自旋轨道耦合对能带结构的综合影响可以很好地理解电导（包括零电导）的变化趋势.因此，利用亚晶格势、在位能量和自旋轨道耦合，可以简单有效地调节具有第二种缺陷结构的硅烯纳米晶体的输运性质.本研究对硅基器件的制备和输运特性的调控具有重要意义。
2021-06-26 cond-mat.mes-hall
Topological phase and edge states dependence of the RKKY interaction in zigzag silicene nanoribbon
我们提出了多功能材料的基础上的Ruderman-Kittel-Kasuya-Yosida（RKKY）的相互作用在锯齿形硅烯纳米管（ZSNR）的半填充在面外电场的存在下。我们发现，拓扑相变中的带色散的ZSNR可以探测使用RKKY相互作用。我们发现，由于ZSNR的零能边缘态，当杂质位于Z字形边缘时，交换耦合显著增强，并且发现在拓扑绝缘体相中的相互作用强度远大于在能带绝缘体区时的相互作用强度.我们提出了一个模型来研究位于ZSNR的边缘上的两个磁性杂质的系统的相位，并发现对于不同的电场值，可能存在三种不同的磁性相位，螺旋，铁磁和反铁磁。硅烯中磁相的这种电可调谐性可以通过使用当前的实验技术来探索，并且可以在自旋电子学领域中感兴趣。
2016-08-03 cond-mat.mes-hall
Physisorption of DNA bases on finite-size nanoribbons from graphene, phosphorene, and silicene: Insights from density functional theory
通过使用简单且具有成本效益的方法直接读取DNA碱基来检测和区分DNA碱基的能力是一个重要的问题，其解决方案可以为癌症和人类遗传疾病等领域产生重大价值。二维（2D）材料已经成为用于电子DNA测序的革命性材料，具有快速、单核苷酸直接读取DNA测序的强大潜力，消耗量最少。在2D材料中，石墨烯是DNA测序中探索最多的材料。这是因为它的商业价值。石墨烯的主要障碍是其疏水性，这导致DNA碱基粘附在其表面，减慢易位速度，并使单碱基识别变得困难，因为多个碱基在任何给定时间与石墨烯相互作用。因此，必须研究石墨烯以外的其他元素2D材料。利用密度泛函理论研究了石墨烯、磷烯和硅烯纳米带表面物理吸附的DNA碱基之间的电子相互作用。通过比较能带隙、结合能和态密度（DOS）的变化，我们观察到磷烯在使用物理吸附模态进行DNA测序时比石墨烯和硅烯表现得更好。
2021-11-30 cond-mat.mes-hall
Quantized Conductance and Field-Effect Topological Quantum Transistor in Silicene Nanoribbons
硅烯是一种量子自旋霍尔绝缘体，在外加电场（如电场、光辐射和反铁磁序）的作用下，硅烯会发生拓扑相变。我们研究了硅烯纳米带的电子和输运性质的基础上的Landauer形式。我们建议通过测量态密度和电导来确定拓扑相变。电导是量子化的，当系统转换到不同的相位时，电导的值会发生变化。我们表明，硅烯纳米粒子附近的零能量作为场效应晶体管。该晶体管是鲁棒的，但它利用了最小的量化电导，因为零能量的边缘状态的拓扑保护。我们的发现为未来的拓扑量子器件开辟了一条新的途径。
2013-03-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin-Polarized Majorana Zero Modes in Proximitized Superconducting Penta-Silicene Nanoribbons
本文理论研究了在外磁场和Rashba自旋轨道耦合作用下，具有诱导p波超导的五边形硅烯纳米带中自旋极化马约拉纳零能模的出现条件，揭示了自旋极化拓扑相变和两端局域零能态，为硅烯基容错量子计算与马约拉纳自旋电子学器件提供了新途径。
2023-07-06 cond-mat.mes-hall
Spin effects in thermoelectric properties of Al and P doped zigzag silicene nanoribbons
从理论上研究了掺Al和P杂质原子的硅烯纳米带在边缘磁矩反平行和平行取向下的电学和热电性质。在前一种情况下，适当排列的杂质可以导致净磁矩，从而也导致自旋热电效应。在后一种情况下，反过来，自旋热电效应也发生在不存在杂质的情况下。基于从头计算的数值结果表明，自旋热电势可以显着提高的杂质。
2014-03-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Half-Metallic Silicene and Germanene Nanoribbons: towards High-Performance Spintronics Device
通过第一性原理计算，我们预测了面内均匀电场可以在氢封端的锯齿形硅烯和锗烯纳米带（ZSiNRs和ZGeNRs）中诱导半金属性.双栅有限ZSiNR器件显示出高达99%的近乎完美的自旋过滤器效率，而四栅有限ZSiNR器件作为有效的自旋场效应晶体管（FET），从从头算量子输运模拟的开/关电流比超过100。这一发现为硅烯和锗烯在自旋电子学中的应用开辟了新的前景。
2013-04-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Effect of SW defect on structural and transport properties of silicene nanoribbons
利用密度泛函理论和非平衡格林函数方法，对具有Stone-Wales缺陷的锯齿形硅烯纳米带的结构和输运性质进行了理论研究.计算的形成能明显低于石墨烯和硅烯，这意味着这种缺陷在SiNR中的高稳定性。在一定的偏置电压范围内，完整和SW缺陷的SiNR都可以观察到负微分电阻。为了阐明负折射现象的机理，我们详细讨论了透射谱和分子投影自洽哈密顿态。
2016-01-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin-filtered and Spatially Distinguishable Crossed Andreev Reflection in a Silicene-Superconductor Junction
本文从理论上研究了在交换磁场作用下，超导体与硅烯纳米粒子之间的量子输运。我们发现，对于一个狭窄的纳米尺度的硅烯，显着的交叉Andreev反射（与一个分数$>50\%$）可以诱导的弹性共隧穿的能量窗口，通过破坏系统的一些对称性。由于电子对交换场的能量响应对于相反的自旋是相反的，因此这些传输通道可以很好地自旋极化。此外，由于拓扑边缘状态的螺旋度守恒，这三个传输通道在设备的三个不同位置空间上分离，使它们在实验上是可区分的。这种交叉Andreev反射是通过消逝模式在相对边缘之间的非局域量子干涉。如果将两个不同相位的超导引线连接到硅烯纳米管的两个边缘，交叉Andreev反射可以呈现Josephson型振荡，具有最大分数$\sim 100\%$。
2016-10-25 cond-mat.mes-hall
Switching modulation of spin transport in ferromagnetic tetragonal silicene
利用非平衡格林函数方法研究了铁磁四硅烯纳米带的能带结构和输运性质。讨论了在外加电场、势能、交换场和自旋轨道耦合共同作用下的能带结构和自旋相关电导。通过改变纳米晶的横向宽度，可以容易地实现从半金属态到半导体态的相变。自旋相关电导的分离是由于交换场和自旋轨道耦合的影响，而零电导行为则表现为由电场诱导的自旋相关带隙.我们提出了一种具有两个中心通道的四端四方硅烯纳米带的器件结构。研究发现，利用两个开关可以控制自旋电流。具有高势垒的开关可以阻挡电子从中心散射区流入其他端子。有趣的是，仅应用一个开关就可以实现自旋相关的零电导和大的自旋极化。两个开关可以提供用于控制自旋相关输运性质的多种操作。双通道铁磁四硅烯纳米粒子可以实现自旋电流的有效分离，有望成为自旋电子学器件的候选材料。
2022-07-28 cond-mat.mes-hall
Structure and Quantum Well States in Silicene Nanoribbons on Ag(110)
利用扫描隧道显微镜/光谱（STM/STS）和第一性原理计算研究了Ag（110）衬底上生长的硅纳米带的原子结构和电子性质。尽管在过去的几十年中对SiNRs进行了广泛的研究，但迄今为止，其原子结构仍然没有完全了解。在本报告中，我们确定了SiNRs/Ag（110）的结构是具有重构边缘的扶手椅型硅烯纳米颗粒。同时，观察到明显的量子阱态（QWS），并系统地测量了它们的能谱。量子阱结构是由于准粒子垂直于纳米尺度的限制而产生的，可以用量子力学中的一维“盒子中的粒子”模型理论来解释。
2015-06-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
A theoretical investigation on the carrier mobilities of armchair silicene nanoribbons
采用基于密度泛函理论的自洽场晶体轨道方法，研究了硅原子宽度为9-39的扶手椅型硅烯纳米带.从变形势理论获得的载流子迁移率相对于宽度振荡，并且值是石墨烯纳米带所具有的值的一小部分。屈曲结构、氢饱和、边缘重构以及边缘粗糙度降低了载流子迁移率，并借助晶体轨道解释了这一现象。
2012-09-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Enhanced thermoelectric efficiency in ferromagnetic silicene nanoribbons asymmetrically terminated with hydrogen atoms
利用从头算方法，我们计算了硅烯纳米带的热电和自旋热电性质的裸，单氢化和双氢化的边缘。非对称结构，其中一个边缘是裸露的或二氢化的，而另一个边缘是单氢化的（0 H-1H和2 H-1H纳米带）具有铁磁基态，并显示出显着的常规和自旋热电性能。热电效率的强烈增强（常规的和自旋的热电效率）是由这种纳米带的非常特定的能带结构引起的，其中一个自旋通道由于能隙而被阻挡，而另一个自旋通道是高度导电的。反过来，0 H-2 H和2 H-2 H纳米带（其中一个边缘是裸露的或二氢化的，另一个边缘是二氢化的）在基态是反铁磁性的。因此，相应的自旋通道是等效的，并且在这些纳米带中仅可以发生常规的热电效应。
2014-03-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Highly Sensitive Gas Sensors Based on Silicene Nanoribbons
受近年来二维单分子气体传感器发展的成功启发，我们采用密度泛函理论和非平衡格林函数方法研究了N2、NO、NO2、NH3、CO、CO2、CH4、SO2和H2S等气体分子在硅烯纳米带上的吸附.最稳定的吸附构型，吸附位，吸附能，电荷转移，量子电导调制，和电子能带结构的所有研究的气体分子在SiNR的研究。我们的研究结果表明，NO，NO2和SO2的化学吸附SiNR通过强共价键，表明其潜在的应用一次性气体传感器。此外，CO和NH3化学吸附在SiNR上，具有中等的吸附能，暗示其适合作为高灵敏度的气体传感器。通过气体分子的化学吸附可检测地调制量子电导，这可归因于从气体分子到SiNR的电荷转移。其他研究的气体通过范德华相互作用物理吸附在SiNR上。研究还发现，B或N原子的掺杂均能提高SiNR的吸附能。我们的研究结果表明，SiNR在气体分子传感应用中显示出希望。
2016-08-26 cond-mat.mes-hall
Interference of Topologically Protected Edge States in Silicene Nanoribbons
硅烯是一种二维量子自旋霍尔绝缘体。我们从拓扑保护和两个边缘之间干涉的角度研究了硅烯纳米带的边缘通道。研究发现，扶手椅形和锯齿形边缘的螺旋边缘通道（HEC）的行为是完全不同的。HEC的穿透深度$ξ$与扶手椅边缘$ξ_{\rm arm} \sim \hbar v_\text{F}/ Δ$的自旋-轨道能隙成反比（$v_\text{F}$：费米速度，$Δ$：由于自旋-轨道相互作用而产生的能隙），而它保持与锯齿形边缘的晶格常数一样短。由于两个边缘态的干涉，扶手椅型纳米带中的零能态消失，而即使宽度$W$很窄，它们仍然保持在锯齿型纳米带中。对于扶手椅型纳米带，HEC的间隙$δ$表现为$Δ=0$的$δ\sim \hbar v_\text{F}/W$，以及$δ\sim Δ\exp[- W/ξ_{\rm arm}]$的$Δ\not=0$的$δ\sim Δ\exp[- W/ξ_{\rm arm}]$，而对于锯齿型纳米带，其基本上保持为零而与$Δ$无关。
2013-01-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Thermoelectric effects in silicene nanoribbons
用{ \it ab-initio}方法研究了锯齿形边缘硅烯纳米带的输运系数和热电系数（包括自旋热电势）。这种纳米带的局部自旋密度揭示了边缘磁性。像在石墨烯中一样，人们发现反铁磁和铁磁有序，其中一边的自旋极化分别与另一边的自旋极化反平行或平行。热电性能，特别是塞贝克系数，显着地依赖于电子能带结构，并增强费米能级时，在能隙。然而，这些热电性能显着降低时，声子贡献的热导包括在内。这种声子贡献已通过两种不同的方法进行了数值计算。从反铁磁态到铁磁态的转变导致大的磁阻和相当大的磁热电势。反平行配置的热电参数，当自旋极化在纳米晶体的左部分是相反的，在右部分，也进行了分析。
2013-07-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Size, vacancy and temperature effects on Young's modulus of silicene nanoribbons
我们报告的杨氏模量（YM）的无缺陷和有缺陷的硅烯纳米带（SNRs）的长度和温度的函数的结果。在这项研究中，我们进行分子动力学模拟使用环境依赖的原子间相互作用势（EDIP）来描述硅原子的相互作用。我们发现，原始的和有缺陷的信噪比的杨氏模量的增加，在两个手性方向的带状长度。结果表明，有缺陷的SNR的杨氏模量表现出复杂的依赖于空位的组合。对于温度，我们发现YM的SNRs与空位缺陷和没有表现出非线性行为，它可以定制为一个给定的长度和手性。
2016-01-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Elastic and plastic deformation of graphene, silicene, and boron nitride honeycomb nanoribbons under uniaxial tension: A first-principles density-functional theory study
本研究的弹性和塑性形变的石墨烯，硅烯，氮化硼（BN）蜂窝纳米带在单轴拉伸下确定其弹性常数，并揭示有趣的功能。在弹性范围内的拉伸过程中，电子和磁性可以强烈地改变。特别是，它示出的带隙的一个特定的扶手椅nanoriginates在应变和最高价和最低的导带被线性化下被关闭。这样，即使在半导体纳米晶体中也可以获得无质量的狄拉克费米子行为。在塑性形变下，蜂窝结构不可逆地改变，并提供许多新的结构和功能。笼状结构，甚至悬浮的原子链可以在两个蜂窝状薄片之间衍生。本工作阐述了最近的实验[C. Jin，H.兰湖，澳-地彭，K. Suenaga和S. Iijima，Phys. Rev. Lett. 102，205501（2009）]，从石墨烯衍生碳链。此外，从BN和Si纳米带的原子链的类似的形成进行了预测。
2010-01-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Edge states of hydrogen terminated monolayer materials: silicene, germanene and stanene ribbons
基于多轨道紧束缚模型，研究了锯齿形硅烯、锗烯和锡烯纳米带在有和没有氢终止时边缘态的能量色散。由于低屈曲结构对于这些材料是至关重要的，因此$π$和$σ$轨道对边缘状态具有强烈的影响，这与石墨烯纳米带的情况不同。螺旋边缘态的色散是非线性的，类似于第一性原理计算。另一方面，从单轨道紧束缚模型导出的色散总是线性的。因此，我们发现非线性来自于多轨道效应，单轨道模型不能得到精确的结果，而多轨道紧束缚模型可以得到精确的结果。我们发现，多轨道模型是必要的正确理解的边缘状态的分散在一个低屈曲几何形状的四元纳米带。
2016-12-30 cond-mat.mes-hall
Band bending and zero-conductance resonances controlled by edge electric fields in zigzag silicene nanoribbons
该研究探究边缘电场对锯齿形硅烯纳米带能带与输运的调控，揭示非对称场诱导能带弯曲、对称场产生谷极化量子自旋霍尔态等规律，发现零电导共振且其对Hubbard相互作用具鲁棒性。
2025-09-04 cond-mat.mes-hall
Spin-dependent ballistic transport properties and electronic structures of pristine and edge-doped zigzag silicene nanoribbons: large magnetoresistance
采用非平衡格林函数方法结合密度泛函理论研究了边缘掺杂锯齿型硅烯纳米带（ZSiNR）的电子结构和电导.双探针系统的ZSiNR在铁磁和反铁磁状态被认为是。掺杂效应的元素从第III和V族，在一个平行或反平行的两个电极的磁性配置，进行了讨论。打开和关闭外部磁场，我们可以将金属铁磁ZSiNR转换为绝缘反铁磁ZSiNR。在铁磁状态下，偶数或奇数宽度的ZSiNR表现出截然不同的磁阻。在奇数宽度边缘掺杂的ZSiNR中，与原始ZSiNR相比，发生大的磁阻。在宽度均匀的ZSiNR中情况相反。这些现象是由反平行结构中电导的剧烈变化引起的。
2014-08-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Vacancy Effects on Electric and Thermoelectric Properties of Zigzag Silicene Nanoribbons
研究了具有横向对称性的锯齿形硅烯纳米晶体中单空位、双空位和线性空位的晶体重构。利用密度泛函理论结合非平衡格林函数方法研究了它们对材料电性能和热电性能的影响。特别是，我们专注于自旋分辨电导，磁电阻和电流-电压曲线。在MV中形成5-原子环，在DV中形成5-8-5环结构，并且在LV中形成8-4-8-4环结构。当横向对称性被空位打破时，特别是当空位位于带的边缘时，线性电导变得强烈地依赖于自旋。巨磁电阻效应会被非对称空位所掩盖。当存在LV和不对称MV或DV时，可能出现单自旋负微分电阻。一个强大的自旋塞贝克效应，预计在室温下在ZSiNR与LV。
2014-08-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Valley-Polarized Quantum Anomalous-Hall Effects in Silicene
我们证明了一种新的物质量子态--单层硅烯中的谷极化量子反常霍尔效应。在非本征Rashba自旋轨道耦合和交换场的作用下，单层硅烯可以处于量子态，其Chern数C=2。我们发现，通过调节Rashba自旋轨道耦合，拓扑相变产生谷极化量子反常霍尔态，即同时具有量子谷-霍尔效应（谷陈数C_V=3）和量子反常霍尔效应（C=-1）的量子态.
2013-04-27 cond-mat.mes-hall
Controllable intrinsic DC spin/valley Hall conductivity in ferromagnetic silicene: Exploring a fully spin/valley polarized transport
本文研究了在垂直于硅烯片的电场作用下，掺杂铁磁硅烯的本征直流自旋和谷霍尔电导。通过计算它的能谱和波函数，并利用Kubo形式，我们得到了横向霍尔电导率的一般关系式，它可用于计算自旋霍尔电导率和谷霍尔电导率。在交换场的零极限下，我们的结果退化为以前的结果。进一步讨论了铁磁硅烯中自旋和谷极化电调谐输运，得到了观察到完全自旋或谷极化输运的必要条件。
2015-10-07 cond-mat.mes-hall
The magnetic and transport properties of edge passivated silicene nanoribbon by Mn atoms
采用第一性原理计算研究了Mn作为钝化元素取代一边的H原子对ZSiNR的化学掺杂效应.在典型的铁磁和反铁磁耦合下优化的结构表明，该系统导致了AFM态，实现了半金属性质.此外，我们基于Keldysh非平衡格林函数方法的第一原理方法给出了器件的自旋相关输运性质。当系统从平行配置变为反平行配置时。上自旋电流快速增加，而下自旋电流仍然被抑制。此外，还发现该系统是一个相当好的自旋过滤器件，在较宽的偏置电压范围内，自旋过滤效率接近80%，因此适合于应用。详细地提出了这些现象的机理。
2016-01-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Valley polarized quantum Hall effect and topological insulator phase transitions in silicene
硅烯是硅的屈曲单层。由于强的自旋轨道相互作用和弯曲结构，它的电子性质不同于传统的二维电子气和著名的石墨烯。硅烯有潜力克服石墨烯遇到的限制，特别是零带隙和弱自旋轨道相互作用。我们发现硅烯具有谷极化量子霍尔效应和拓扑绝缘体相变。我们使用Kubo形式来讨论霍尔电导率，并在第一玻恩近似下讨论弹性杂质散射的纵向电导率。我们证明了电场与自旋轨道相互作用的结合导致了电荷中性点的量子相变。这提供了一个工具，实验调整的拓扑状态的硅烯。与石墨烯和其他传统的拓扑绝缘体相比，硅烯中的效应在实验上是可以实现的。因此，硅烯构成了一个模型系统，用于探索由于小的自旋轨道相互作用而无法在石墨烯中获得的自旋和谷物理。
2013-01-09 cond-mat.mes-hall
Effective Landé factors for an electrostatically defined quantum point contact in silicene
研究了在分裂栅电场作用下硅烯中量子点接触的等效Landé $g^*$因子。屈曲硅烯中的强自旋-轨道耦合将面内磁场的$g^*$因子从标称值2降低到第一传导子带的约1.2-第三传导子带的0.45。然而，对于垂直磁场，我们观察到的增强$g^*$因子的第一个子带中的纳米取向与锯齿形和扶手椅边缘为5.8和2.5。塞曼分裂的主要贡献来自于由凯恩-梅勒相互作用形式定义的内禀自旋-轨道耦合。
2021-05-07 cond-mat.mes-hall
Quantum spin Hall effect induced by electric field in silicene
研究了锯齿形硅烯纳米管在外加电场作用下的输运性质。由于硅烯的屈曲结构，外加电场可以诱导出交错的亚晶格势和两种Rashba自旋轨道耦合。通过适当调节两种Rashba自旋轨道耦合，利用交错势打开了体能隙，在能隙中出现了无带隙的边缘态。此外，无带隙边缘态是自旋过滤的，并且对非磁性无序不敏感。这些结果证明了硅烯在外加电场作用下可以产生量子自旋霍尔效应，这对未来自旋电子学器件的应用具有一定的实际意义。
2012-12-19 cond-mat.mes-hall
Controllable valley and spin transports in ferromagnetic silicene junctions
我们研究正常/铁磁/正常硅烯结中的电荷、谷和自旋输运。我们发现，在这个结的电荷，谷，和自旋电导振荡与铁磁硅烯的长度。还发现，通过这个结的电流是谷和自旋极化由于谷和自旋自由度之间的耦合，和谷和自旋极化可以通过局部施加的栅极电压进行调谐。特别地，我们发现通过施加电场，完全谷和自旋极化电流。我们还得到了观察到全谷电流和自旋极化电流的条件。
2013-06-12 cond-mat.mes-hall
Zigzag nanoribbon of gated bilayer hexagonal crystals with spontaneous edge magnetism
单层石墨烯类二维材料的锯齿形纳米带在锯齿形终端处具有自发边缘磁性，其配置控制带隙。本文研究了双层六方晶体锯齿形纳米带的边缘磁性。研究了双层石墨烯和双层硅烯的具体模型。随着门控电压的增加，基态和第一准稳定激发态的总能级、磁结构和能带结构被调谐。在一定的门控电压范围内，上自旋带隙打开，下自旋带隙关闭，系统处于自旋极化金属相。这种双层纳米带的自旋极化导电边带可以应用于栅可调谐自旋电子器件。
2021-10-17 cond-mat.mes-hall
Valley-Spin Polarization in the Magneto-Optical Response of Silicene and Other Similar 2D Crystals
我们计算了硅烯的磁光电导率和电子态密度，石墨烯的硅等效物，以及类似的晶体，如锗烯。在一个垂直的磁场和电场门控的存在下，我们注意到，四个自旋和谷极化水平可以看到在态密度和这些水平之间的过渡导致类似的极化吸收线的纵向，横向霍尔，和圆极化动态电导率。虽然先前的自旋和谷极化预测的导电性只存在于响应于圆偏振光，我们表明，不同的自旋和谷极化也可以看到在实验可达到的能量的纵向磁光电导率。吸收线的频率可以通过电场和磁场调谐，以在从THz到红外变化的范围内开始。这种分离具有确定自旋和谷标记的载流子的潜力可能使硅烯成为自旋和谷电子器件的有希望的候选者。
2013-05-07 cond-mat.mes-hall
Photoenhanced spin/valley polarization and tunneling magnetoresistance in ferromagnetic-normal-ferromagnetic silicene junction
我们从理论上证明了一种简单的方法，通过在非共振区向第二铁磁区施加圆偏振光，可以显著增强铁磁-正铁磁（FNF）硅烯结中的自旋/谷极化和隧道磁阻（TMR）.我们证明了在一定的光强范围内可以实现完全自旋极化电流。在光的存在下增加入射能量将诱导完美的自旋极化从正到负或反之亦然的转变，这取决于FNF结的磁性配置（平行或反平行）。另外，在圆偏振光作用下，谷偏振对电场非常敏感，即使交错电场远小于交换电场，也能获得理想的谷偏振。本文最重要的结果是：在正常区，圆偏振光诱导的理想自旋极化和100% TMR与势垒高度完全无关。此外，当光的偏振方向改变时，可以观察到TMR的符号反转。还报道了观察100%TMR的条件。我们的研究结果对FNF硅烯结的实际应用，特别是在自旋电子学中的应用有一定的参考价值。
2016-05-10 cond-mat.mes-hall
Spin- and valley-dependent Goos-Hanchen effect in silicene and gapped graphene structures
我们研究了Goos-Hänchen位移的弹道电子（i）反映从一个台阶状的不均匀性的势能和（或）有效质量，（ii）通过单层硅烯或带隙石墨烯的铁磁势垒区传输。对于从单一界面反射的电子，我们发现Goos-Hänchen位移对于带隙的石墨烯结构是谷极化的，而对于硅烯，由于自旋-谷耦合，谷极化和自旋极化。与此相反，例如，对于无间隙石墨烯，有间隙结构中的横向光束偏移不仅发生在全反射的情况下，而且发生在部分反射的情况下，即在小于全反射的临界角的角度下。我们还证明了谷和自旋极化位移的电子束，通过铁磁硅势垒传输，共振依赖于势垒的宽度。通过调节电势、外部垂直电场和绝缘铁磁衬底感应的交换场，可以控制位移的谐振值。
2016-10-18 cond-mat.mes-hall
Prediction of topological Nernst effect in silicene and similar 2D materials
我们考虑Berry相介导的硅烯能斯特效应。硅烯的低能量能带结构由靠近狄拉克点的两个谷组成，类似于石墨烯。准粒子的低能输运性质可以用Berry相位相关现象来描述。与石墨烯相比，硅烯具有强的自旋-轨道相互作用，导致能谱中的带隙打开和每个谷中的带的自旋分裂。如果垂直于硅烯片施加电场，则其允许间隙的可调谐性。结果表明，当系统处于温度梯度下时，会产生Berry相支持的自旋和谷极化能斯特效应.能斯特响应可用于在硅烯片的横向边缘处产生谷和自旋极化。所施加的电场还允许控制硅烯中的谷和自旋极化。硅烯中的谷和自旋极化能斯特效应更具有普遍性，并适用于其他二维（2D）屈曲狄拉克费米子系统，如2D锗和锡。
2014-02-25 cond-mat.mes-hall
Strain control of real-and lattice-spin currents in a silicene junction
研究了硅基结中受应变控制的实自旋电流和晶格自旋电流，在应变势垒中施加化学势、垂直电场和圆偏振光。我们发现，结产生应变滤波效应与实（或晶格）自旋电流的完美应变控制。(i)通过在无圆偏振光的情况下施加电场，我们证明了总电流是由纯晶格自旋上（或下）电子携带的。(ii)当圆偏振光照射到硅烯片上而不施加电场时，总电流由纯实自旋上（或下）电子携带，该电子可通过应变调谐。高电导峰与纯实（或晶格）自旋电流的情况下II（或I）发生在特定的应变量，产生应变过滤效果。由于纯实（或晶格）自旋电流的过滤应变的幅度可以通过改变化学势来调节。增加应变势垒的厚度可以提高灵敏度。值得注意的是，（iii）当施加垂直电场和圆偏振光时，总电流由三种可通过应变调谐的电子基团携带。这可能导致可控数量的电子物质传输。该结果表明，硅基结中的应变过滤效应与石墨烯结中的应变过滤效应完全不同。我们的工作揭示了硅烯作为纳米机电器件和自旋谷电子应用的潜力。
2017-06-18 cond-mat.mes-hall
Plasmon-phonon coupling in a valley-spin-polarized two-dimensional electron system: a theoretical study on monolayer silicene
本文研究了交换场作用下，硅烯谷自旋极化金属相中等离子体激元与极性绝缘体表面光学声子耦合产生的混合激发。我们在广义随机相位近似下进行计算，其中等离子体-声子耦合被考虑到由长程Fr $\ddot{\mathrm{o}}$ hlich相互作用。我们的调查两个杂交等离子体激元分支在不同的自旋和谷子带显示出不同的行为相比，非耦合的情况下。有趣的是，在一个谷，我们发现，虽然高能量的混合分支是完全阻尼的自旋向上的状态，它可以很好地定义在自旋向下的状态。此外，我们发现，电子-声子耦合是更强的自旋下降的子带，无论谷指数，由于其较高的电子密度。此外，我们还研究了电子-声子耦合对四个不同自旋谷锁定子带的准粒子散射率的影响。我们的计算结果预测的散射率的所有子带的普遍增强，和跳跃的情况下，自旋下降状态。与混合等离子体激元模式的阻尼相关联的这种急剧增加在解耦的情况下几乎不存在。结果表明，一个有效的方法来操纵集体模式的谷自旋极化硅烯，这可能成为有用的在未来的谷电子和自旋电子应用。
2018-11-29 cond-mat.mes-hall
Effect of disorder in the transition from topological insulator to valley-spin polarized state in silicene and Germanene
我们开始与硅烯或锗烯单粒子在屈曲的二维六角晶格中的狄拉克矩阵的Weyl基表示的哈密顿量。这些系统的哈密顿量由狄拉克动能、质量隙项和自旋轨道耦合组成。第二项破坏了蜂窝晶格结构的子晶格对称性并产生间隙。当外加垂直于其平面的电场时，屈曲结构在A位和B位的硅原子之间产生交错的亚晶格势。电场的调谐允许从拓扑绝缘体到带绝缘体的丰富行为，其中谷自旋极化金属处于其间的临界值。因此，与石墨烯相比，硅烯或锗烯中的移动电子与外部电场不同地耦合。我们的初步研究表明，只要非磁性杂质散射强度适中，即与4 meV的内禀自旋-轨道耦合处于同一量级，谷自旋极化金属相就能得到保护。有效的“双分量狄拉克物理学”在这个阶段仍然有效。电场的增加超过临界值导致谷磁矩反转。然而，在杂质散射强度的增强，导致消失的极化金属相由于加剧内和谷间散射过程。这种消失并不是由于Rashba自旋轨道耦合效应的增加而发生的。
2014-05-18 cond-mat.mes-hall
Controllable photo-induced spin and valley filtering in silicene
研究了在非共振圆偏振光和垂直于硅烯平面的电场作用下，Dirac电子通过硅烯中的带的弹道输运.我们表明，通过带的电导是自旋或/和谷极化。这可以通过硅烯中的自旋谷耦合、通过虚吸收/发射过程以及垂直电场对其能带结构的修改来解释。通过调节光强度和垂直电场的值可以增强自旋（谷）极化，从而导致对于它们的某些值的完美自旋（谷）过滤。此外，可以通过反转垂直电场（通过反转垂直电场或反转光照射的圆偏振）来反转自旋（谷）偏振。确定了全谷极化所需的条件。
2015-12-24 cond-mat.mes-hall
Superconducting Proximity Effect in Silicene: Spin-Valley Polarized Andreev Reflection, Non-Local Transport, and Supercurrent
我们从理论上研究了硅烯中的超导邻近效应，其中具有质量可调的狄拉克费米子（带隙），并计算了正常/超导（N/S）硅烯结的电导，N/S/N结的非局域电导以及S/N/S结中的超导电流.结果表明，由于硅烯的屈曲结构，通过外加电场可以有效地控制由局域和非局域Andreev反射组成的输运过程.特别是，我们证明，它是可能的，以获得一个完全的自旋谷极化交叉Andreev反射过程中没有任何污染的弹性cotunneling或本地Andreev反射，在形成鲜明对比的普通金属。研究还表明，S/N/S结中的超导电流可以完全自旋谷极化，并且可以通过外加电场进行控制。
2013-07-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Valley-Polarized Metals and Quantum Anomalous Hall Effect in Silicene
硅烯是形成二维蜂窝晶格的硅原子单层，其与石墨烯几乎具有所有显着的性质。硅烯的低能结构由具有相对大的自旋轨道相互作用的狄拉克电子描述，这是由于其屈曲结构。关键的观察是，能带结构是可控的，通过施加电场硅烯片。我们探讨了硅烯的相图与交换场$M$和通过施加电场$E_{z}$。出现了量子反常霍尔绝缘体（QAH）、谷极化金属（VPM）、边缘谷极化金属（M-VPM）、量子自旋霍尔绝缘体（QSH）和能带绝缘体（BI）。它们的特征在于陈数和/或由纳米粒子的边缘模式。有趣的是，在VPM中，电子已经从K点处的导带移动到$E_{z}>0$的K'点处的价带。我们发现，在QAH阶段，平坦的无隙边缘模式出现，自旋形成一个动量空间skyrmion产生的陈数。值得注意的是，通过简单地改变单层硅烯中的电场，可以诱导拓扑量子相变。
2012-06-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Phonon Thermal Transport between Two in-Plane, Two-Dimensional Nanoribbons in the Extreme Near-Field Regime
本研究采用原子格林函数方法分析二维材料面内纳米带亚纳米间隙的声子热输运，发现三种指数衰减区间及相关规律，为极端近场热传递研究提供依据。
2024-09-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electric field controlled spin- and valley-polarized edge states in silicene with extrinsic Rashba effect
在存在非本征Rashba自旋-轨道耦合的情况下，我们发现硅烯可以具有一个新的量子反常Hall态，该态具有自旋和谷极化的边缘态，并且可以被交换场和电场有效地控制.在这个新的状态下，这对非平凡的边缘状态位于一个特定的谷中，并且具有强烈但相反的自旋极化。这种新态的一个显著特点是边缘态的自旋和谷指数都可以通过反转电场来切换。我们还提出了一个微观机制的起源新的国家。我们的研究结果提供了一种有效的方法来控制拓扑保护的自旋和谷极化的边缘状态，这是至关重要的自旋电子学和谷电子学。
2015-10-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Normal electric field enhanced light-induced polarizations in silicene
研究了硅烯中交错势对光诱导自旋和赝自旋极化的作用。研究表明，在圆偏振光辐射下，外加垂直电场，硅烯薄膜中出现非平衡自旋极化和赝自旋极化。该电场导致非常接近狄拉克点的伪自旋分辨态，因此可以被认为是伪磁场。结果表明，交错位诱导的自旋谷锁定和赝自旋分辨带是自旋和赝自旋极化增强的原因。同时，自旋谷锁定表明，在低费米能量下，自旋和谷极化共存，具有几乎相同的布居不平衡，可以用于谷极化的磁检测。结果表明，自旋谷锁定的结果在保护自旋极化对弛豫的弹性散射制度。此外，研究结果还表明，在圆偏振光作用下，可以产生赝自旋流，这可以用k空间中态的非对称光吸收来解释。
2020-05-22 cond-mat.mes-hall
Magneto-Optical Conductivity of Silicene and Other Buckled Honeycomb Lattices
计算了硅烯等材料的磁光纵向、横向霍尔和圆偏振响应。特别注意的是支付外部电场和有限电荷掺杂的影响。带间跃迁的能量可以通过改变电场来调节。吸收峰的起始频率在拓扑绝缘体和能带绝缘体区域之间不同地移动。这可用于实验验证两个绝缘相的存在，以及提供自旋轨道带隙的测量。第零朗道能级在四个自旋和谷不同的能量之间分裂，导致态密度中的谷自旋极化能级。在电荷掺杂的情况下，这些能级之间的跃迁允许电导率中的自旋极化和谷极化响应，由此可以通过调谐入射光子频率来隔离特定自旋和谷指数的载流子。增加化学势被证明是重新分配光谱权重从带间跃迁到一个强大的低能量带内响应。对于大的化学势，这种带内特征与半经典回旋共振频率有关，该频率随磁场线性增加。
2013-08-22 cond-mat.mes-hall
Controllable spin-polarization using external electric field and spin-inversion in a silicene quantum dot
结果表明，对于适当的电子能量值，硅烯点可以作为一个可控的自旋极化器。自旋极化器通过改变外加电场的强度，可以将透射电子的自旋从接近纯的下降到接近纯的上升。此外，对于自旋极化的入射电子，硅烯量子点可以反转电子的自旋，并且可以用作自旋反转器或自旋非门。此外，我们还研究了铁磁衬底诱导的交换场对电子电导的影响，发现硅烯量子点在交换场的存在下可以作为一个近乎完美的自旋过滤器。
2015-01-16 cond-mat.mes-hall
Spin-polarized Majorana zero-modes in double zigzag honeycomb nanoribbons
我们研究了在有限的双锯齿形蜂窝纳米结构（zHNR）的两端出现的马约拉纳零模（MZMs）。我们表明，双zHNR几何形状可以主机自旋极化MZM在其两端。我们考虑了由第一近邻跳跃、Rashba自旋轨道耦合（RSOC）、p波超导配对和外加磁场（EMF）组成的极小模型。具有自旋向上或自旋向下的MZM的能谱区域属于不同的拓扑相变，其特征在于它们相应的缠绕数，并且可以通过调谐纳米带的化学势来访问。由沉积在传统s波超导体上的zHNR构成的混合系统是实验实现该提议的潜在候选者。自旋的歧视MZM建议一个可能的路线进行拓扑常规量子位操作使用马约拉纳自旋电子学。
2021-08-17 cond-mat.mes-hall
Floquet states of Valley-Polarized Metal with One-way Spin or Charge Transport in Zigzag Nanoribbons
研究了由辐照谷极化金属组成的二维Floquet系统。对于相应的静态系统，我们考虑了两个谷极化金属的石墨烯模型，具有交错的子晶格或均匀的内禀自旋轨道耦合，其Dirac点能量不同于本征费米能级。如果辐照频率设计适当，最大的动力学能隙（一阶动力学能隙）在本征费米能级附近打开。在辐照下，能量在一阶动力学能隙内的半无限片的锯齿形边缘出现两种边缘态：Floquet边缘态和强局域边缘态.在窄锯齿形纳米带中，Floquet边缘态由于有限尺寸效应而被带隙，并且强局域边缘态保持无带隙。因此，纳米带的导电沟道由强局域边缘态组成。在第一种和第二种模型下，强局域边缘态分别在本征费米能级附近携带单向自旋极化和单向电荷流。因此，第一和第二模型的窄锯齿形纳米带分别具有不对称的自旋和电荷传输速率。量子输运计算预测了相当大的电荷和自旋泵浦电流，这可以由费米能级控制。
2019-01-24 cond-mat.mes-hall
Controlled engineering of spin polarized transport properties in a zigzag graphene nanojunction
我们研究了一种新的方法来控制两端锯齿形石墨烯纳米管中存在Rashba自旋轨道（SO）相互作用的情况下的自旋极化传输。通常控制纳米管的自旋极化传输行为的技术可以通过调节SO耦合的强度来实现，同时我们表明，自旋极化输运性质的有效工程也可以通过刻在纳米晶体中的不同半径的腔来完成。在实验中创建这样的空腔的技术的简单性呈现出额外的手柄，以探索作为空腔在纳米颗粒中的位置的函数的传输特性。此外，Rashba的相互作用和纳米尺度的相互作用的系统评估。这些结果应该提供有用的输入，这样的设备的自旋电子学行为。除了自旋极化，我们还包括一个有趣的讨论的nanorigins的电荷传输特性，其中，在没有任何SO相互作用的金属-绝缘体过渡诱导的腔的存在下观察。
2018-10-22 cond-mat.mes-hall
Quasi-Topological Insulator and Trigonal Warping in Gated Bilayer Silicene
双层硅烯由于其屈曲结构和三角对称结构而具有比双层石墨烯更丰富的物理性质。屈曲结构源于硅的大离子半径，三角对称性源于两个硅烯之间的特殊跳跃方式。它是拓扑平凡绝缘体，因为它带有平凡的$\mathbb{Z}_{2}$拓扑电荷。然而，它的物理性质更类似于拓扑绝缘体而不是带状绝缘体。实际上，双层硅烯纳米载体具有几乎无间隙和螺旋的边缘模式。我们可以称之为准拓扑绝缘体。一个重要的观察结果是能带结构可通过向双层硅烯片施加电场来控制。研究了电场作用下双层硅烯的能谱。正如单层硅烯在一定的电场下经历从拓扑绝缘体到能带绝缘体的相变一样，双层硅烯在超过一定的临界电场时也会从准拓扑绝缘体到能带绝缘体的相变。在临界电场下，双层硅烯是金属，而单层硅烯是半金属。此外，我们还发现在双层硅烯中存在几个临界电场，在这些临界电场处，由于三角弯曲效应，能隙关闭。
2012-09-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Topological Insulator and Helical Zero Mode in Silicene under Inhomogeneous Electric Field
硅烯是形成二维蜂窝晶格的硅原子单层，其与石墨烯几乎具有所有显着的性质。硅烯的低能结构由具有相对大的自旋轨道相互作用的狄拉克电子描述，这是由于其屈曲结构。关键的观察结果是，通过将电场施加到硅烯片上，能带结构是可控的。特别地，间隙在某一临界电场处闭合。通过对硅烯纳米晶体能带结构的研究，我们发现随着电场的增加，硅烯纳米晶体发生了从拓扑绝缘体到能带绝缘体的拓扑相变。我们还表明，它是可能的，以产生螺旋零模式的任何地方在硅烯片通过调整局部的电场到这个临界值。该区域可以充当由拓扑绝缘体和/或带绝缘体包围的量子线或量子点。基于低能有效狄拉克理论，我们明确地构造了一些简单几何的波函数。这些结果也适用于锗烯，这是一个二维的蜂窝结构的锗。
2012-03-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
