Redox-Induced Gating of the Exchange Interactions in a Single Organic Diradical
在三端结中嵌入磁性电活性分子允许自旋电子器件和量子门中期望的磁性的快速和局部电场控制。在这里，我们提供了一个例子，这种控制通过一个单一的全有机中性双自由基分子的可逆和稳定的充电。通过非弹性电子隧道谱（IETS），我们表明，添加的电子占据的分子轨道不同于那些包含两个自由基电子，形成一个自旋系统与三个反铁磁耦合自旋。改变分子的氧化还原状态，就可以通过添加的电子打开和关闭两个自由基自旋之间的平行交换路径。这种分子内磁相互作用的电控门控构成了单分子$\sqrt{\text{SWAP}}$量子门的基本成分。
2018-05-21 cond-mat.mes-hall
Spin Gating of Mesoscopic Devices
纳米导体中电场的低效率屏蔽使得纳米器件中电子输运的电操纵成为可能。因此，静电（电荷）门控通常用于影响和控制现代纳米器件中的库仑静电和量子干涉。除了它们的电荷，电子的另一个（量子力学）性质-它们的自旋-是现代自旋电子学的核心，这个术语意味着小系统的许多磁性和电学性质同时被收集用于设备应用。在这篇评论中，实现介观器件的“自旋门控”的可能性，即外部自旋控制纳米器件的电子性质的可能性进行了讨论。而不是库仑相互作用，这是负责电荷门控，我们认为其他两种机制的自旋门控。这些一方面是磁性器件中的磁交换相互作用，另一方面是自旋-轨道耦合（“Rashba效应”），这在低维导体中很突出。一些不同的现象表明自旋门现象将被讨论，包括磁穿梭，Rashba自旋分裂，和自旋门弱超导性的自旋力学。
2015-07-21 cond-mat.mes-hall
Field effect and local gating in nitrogen-terminated nanopores (NtNP) and nanogaps (NtNG) in graphene
利用隧道电流方法可以实现单分子生物传感，并有望应用于蛋白质和DNA测序。电极-分子-电极隧穿电流主要取决于分子能级是否参与电子输运。在这里，我们发现，采用DFT和非平衡格林函数形式主义，放置在石墨烯电极之间的苯分子能级的能量受到电极终端的强烈影响。在电极末端形成的依赖于终端的偶极子诱导间隙场效应，这是负责移动的分子水平。我们表明，HOMO是最接近费米能量的氮封端的纳米间隙（NtNG）和纳米孔（NtNP），促进他们作为强有力的候选人单分子传感应用。
2018-12-26 cond-mat.mes-hall
Electric gating induced bandgaps and enhanced Seebeck effect in zigzag bilayer graphene ribbons
我们从理论上研究了边栅产生的横向电场和顶、背栅产生的纵向电场对锯齿形双层石墨烯带（Bernal堆叠）能带和输运性质的影响。使用原子紧束缚计算和格林函数的形式主义，我们证明了带隙打开时，任何一个领域的应用，甚至扩大的同时影响下的两个领域。有趣的是，尽管垂直电场被广泛用于控制双层石墨烯中的带隙，但在这里，我们表明，横向场在调制更大范围的带隙和保持良好的电导方面表现出更积极的作用。对于具有16条链线的锯齿形双层石墨烯带，Seebeck效应也被证明强烈增强了约13倍。这些结果可能会激发新的设计的双层石墨烯带使用电子门的设备。
2016-02-02 cond-mat.mes-hall
Electric and Magnetic Gating of Rashba-Active Weak Links
在一维弱连接线中，仅自旋-轨道相互作用（SOI）不能产生非零自旋电流。我们表明，塞曼场作用在电线结合Rashba SOI有产生这样的电流，其大小和方向取决于该领域的方向。当这个场不平行于由于SOI而产生的有效场时，电荷和自旋电流都随着导线的长度振荡。因此，测量振荡各向异性磁阻可以产生关于SOI强度的信息。这些特征通过施加磁场和/或电场来调谐，可能应用于自旋电子学。
2018-04-26 cond-mat.mes-hall
Finite-bias electronic transport of molecules in water solution
结合经典分子动力学和第一性原理电子输运计算，从理论上研究了水润湿条件对分子纳米结输运性质的影响.这些都是在自相互作用校正密度泛函理论实现的非平衡格林函数方法的水平。我们发现，水有效地产生静电门控的分子结，门控电位由时间平均的水偶极子场。这样的领域是大的极性苯-二硫醇分子，导致在相对于干结的透射光谱移动约0.6 eV。碳纳米管（CNT）的情况截然不同。事实上，由于它们的疏水性质，门控几乎可以忽略不计，因此湿Au/CNT/Au结的平均透射光谱基本上与干燥条件下的相同。这表明，碳纳米管也可以在水润湿的情况下用作分子互连，例如在溶液或生物传感器中用作扫描隧道显微镜的尖端。
2010-02-01 cond-mat.mes-hall
Electrical Gating of the Charge-Density-Wave Phases in Quasi-2D h-BN/1T-TaS$_2$ Devices
我们报道了h-BN覆盖的三端1 T-TaS $_2$异质结器件中电荷密度波相位和电流的电门控。它表明，栅极偏置的应用程序可以转移与近相称和不相称的电荷密度波相位之间的过渡的源漏电流-电压滞后。在扫描栅极电压时，滞后的演变和电流中突然尖峰的存在表明，该效应是电效应而不是自加热。我们把门控归因于电场对栅极电介质附近的原子平面中的相称电荷密度波域的影响。近公度和非公度电荷密度波相位之间的转变可以由源漏电流和静电栅引起。由于电荷密度波相位在室温下在1 T-TaS 2中是持久的，因此当按比例缩小到单个相称域和几个原子平面厚度的尺寸时，可以设想这种器件的存储器应用。
2022-08-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Generating extreme electric fields in 2D materials by dual ionic gating
我们提出了一种新型的双栅极晶体管，通过二维材料（2DM）诱导记录电场。该装置的核心是悬浮在两个体积的离子液体（IL）之间的2DM，其具有独立控制的电势。IL之间的电势差落在由2DM及其上方和下方的双电层组成的双电层上，从而在2DM上产生强电场。我们通过i）电输运测量和ii）使用半导体2DM、WSe 2直接测量离子液体的电化学电势来确定场强。穿过材料的场强达到3.5 V/nm以上，这是迄今为止通过任何电子器件的最大静态电场。我们证明，这个领域是强大到足以关闭的带隙的三层WSe 2驱动的半导体到金属的过渡。我们的方法允许访问以前无法访问的现象发生在超强电场。
2022-07-05 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Adsorption-Induced Solvent-Based Electrostatic Gating of Charge Transport through Molecular Junctions
最近的实验表明，分子尺度器件的传输特性可以被周围的溶剂可逆地改变。在这里，我们使用的组合第一性原理计算和实验来解释这种变化的传输特性，通过在附近的导电和溶剂分子化学结合到电极所造成的结的局部静电势的转变。这种效应被发现改变了超过50%的联吡啶-金结的电导。此外，我们开发了一个通用的静电模型，定量预测电导和溶剂和导电分子的结合能和偶极子之间的关系。我们的工作表明，溶剂诱导效应是一个可行的路线控制电荷和能量传输在分子尺度的界面。
2014-10-06 cond-mat.mes-hall
Revealing molecular orbital gating by transition-voltage spectroscopy
最近，Song等人[Nature 462，1039（2009）]采用跃迁电压谱来证明单分子晶体管的最高占据分子轨道（HOMO）的能量$\varepsilon_H$可以由栅极电势$V_G$控制。为了证明线性依赖性$\varepsilon_H-V_G$，实验数据已被解释通过建模的分子作为跨越空间源极-漏极区域的分子结的能量势垒。如本研究所示，由于该原始模型不能定量描述测量的$I$ - $V$ -特性，因此重要的是得到$\varepsilon_H$对$V_G$的线性依赖性的进一步支持。这里提出的结果，这已经获得了一个点样分子的模型内，证实了这种线性依赖。由于这两个模型依赖于互补的描述，目前的结果表明，解释的实验结果作为门控HOMO的证据是足够普遍的。
2010-07-28 cond-mat.mes-hall quant-ph
Spin gating electrical current
我们使用一个铝单电子晶体管与磁门直接量化的GaMnAs材料的化学势各向异性。单轴和立方贡献的化学势各向异性确定从现场旋转实验。在执行磁场扫描，我们观察到额外的各向同性磁场依赖的化学势，这表明一个非单调的行为。所观察到的效果解释的计算的基础上的$\mathbf{k}\cdot\mathbf{p}$动力学交换模型的铁磁性GaMnAs。我们的器件反转了传统的方法来构建自旋晶体管：而不是由普通的门控制自旋输运，我们自旋门普通的电荷输运。
2012-04-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Disorder From the Bulk Ionic Liquid in Electric Double Layer Transistors
离子液体选通具有许多优于固态选通的优点，特别是对于柔性或透明器件以及对于需要高载流子密度的应用。然而，通道附近的大量带电离子不可避免地导致库仑散射，这限制了在其他清洁系统中的载流子迁移率。我们开发了一个模型，这种库仑散射。我们通过实验验证了我们的模型，使用不同厚度的六方氮化硼的石墨烯的离子液体门控，表明在散装离子液体的无序往往占主导地位的散射。
2018-01-23 cond-mat.mes-hall
Gating ferromagnetic resonance of magnetic insulators by superconductors via modulating electric-field radiation
本文提出通过相邻超导体对磁性绝缘体辐射电场的反射与调制，实现磁振子与库珀对的超强耦合，从而高效门控铁磁共振频率。
2023-09-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Investigation of gating effect in Si spin MOSFET
Si基自旋金属氧化物半导体场效应晶体管（自旋MOSFET）中的栅极电压施加调制自旋累积电压，其中电导率和漂移速度两者都被修改，同时保持恒定的电流。在高偏置电流下，负栅压下硅自旋MOSFET的自旋积累电压出现了前所未有的降低。为了支持我们的主张，电子偏置电流的自旋积累电压下的栅极电压的应用程序的依赖性进行了详细研究，并比较自旋漂移扩散模型，包括电导失配效应。我们证明了Si沟道中迁移率和自旋寿命的急剧下降是由于高偏置电流下的光学声子发射，从而降低了自旋积累电压。
2019-10-29 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Single electron gating of topological insulators
引入，观察和操纵耦合到主体材料的单个杂质提供了基于单自旋和电荷状态创建新器件概念的机会。由于在自旋电子学和磁电学中的潜在应用，这种方法对于拓扑绝缘体（TI）特别有用，TI是最近发现的具有自旋动量锁定表面态的材料类别。为了使它们对新技术有用，需要对它们与外部扰动的相互作用进行鲁棒控制。然而，传统的方法，如金属电极或掺杂被证明是有问题的，并导致强烈的介观波动，使自旋动量锁定不明确。在这里，我们证明了有效的门控的TI耦合分子到他们的表面，通过使用电场，允许动态控制界面电荷状态，通过添加或删除单电子。这个过程产生了一个强大的双稳态，类似于单电子晶体管。我们的研究结果使混合分子/TI接口功能元件，同时推动其最终极限的小型化。这为基于这些迷人材料的所有电控自旋电子器件开辟了一条新途径。
2016-09-28 cond-mat.mes-hall
Gating orbital memory with an atomic donor
轨道存储器由两个稳定的化合价定义，可以通过电气方式切换和读出。为了探索电场对轨道记忆的影响，我们研究了原子Cu施主对单个Co原子在黑磷上的状态可重复性的距离依赖性影响。使用低温扫描隧道显微镜/光谱，其特征在于单个铜供体的电子性质，证实了这种行为与从头计算的基础上密度泛函理论。我们研究了单个施主对单个Co原子的充电能和随机行为的影响。我们发现，在随机极限的状态可验证性的强烈影响。这些发现提供了有关局部电场对原子轨道记忆影响的定量信息。
2022-03-08 cond-mat.mes-hall
Temperature Dependence of Electric Transport in Few-layer Graphene under Large Charge Doping Induced by Electrochemical Gating
在大的电荷掺杂的单层和几层石墨烯的电输运性质的温度依赖性是非常感兴趣的散射过程的研究主导的电导率在不同的温度下，并在理论上预测的可能性，以达到超导状态在这种极端条件下。在这里，我们展示了在低至3.5 K的3层、4层和5层石墨烯器件中获得的结果，其中通过采用新型聚合物电解质溶液进行电化学门控，已经达到了高达约6.8x10^14 cm^（-2）的大表面电荷密度。与最近在单层石墨烯中获得的结果相反，在20 K和280 K之间的薄层电阻的温度依赖性显示了T^2分量的低温优势-这可能与电子-电子散射有关-并且在大约100 K时，与经典的电子-声子区域交叉。出乎意料的是，这种交叉并没有显示出对感应电荷密度的任何依赖性，即对费米能量的大调谐。
2015-03-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quantum Capacitance Induced Non-Local Electrostatic Gating Effect in Graphene
静电门控是现代FET集成电路的核心。通常，为了实现有效的可调谐性，栅电极必须非常靠近导电沟道放置，通常为几纳米。然而，通过放置在远处的栅电极对FET器件的遥控总是非常期望的，因为它不仅降低了器件制造的复杂性，而且能够设计具有新功能的新颖器件。在这里，一个非本地门效应在石墨烯使用近场光学纳米成像和电输运测量报告。在吸附水分子的辅助下，石墨烯的电荷密度可以通过放置在30 μm以上的局域门来有效地调节。所观察到的非局部门控效应最初由在石墨烯中的狄拉克点附近的量子电容导致的具有不同电荷密度的石墨烯区域之间建立的平面内电场驱动。吸附水分子通过屏蔽面内电场和延长跃迁长度，进一步放大和增强了非定域性。该研究揭示了狄拉克电子的非定域现象，为利用二维小态密度材料设计远程控制电子器件奠定了基础。
2021-03-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Descreening of Field Effect in Electrically Gated Nanopores
本模拟工作研究场效应门控纳米孔的电调制特性。高度非线性电流调制观察到在纳米孔与非重叠的双电层，包括那些孔径100倍的德拜屏蔽长度。我们将这种扩展的场效应门控归因于去屏蔽效应，即由于强离子传输的存在，反离子不完全弛豫以屏蔽门控电位。
2010-10-05 cond-mat.mes-hall physics.flu-dyn
Control of current-induced spin-orbit effects in a ferromagnetic heterostructure by electric field
我们研究了静电门对铁磁/重金属异质结中电流感生现象的影响。我们利用外差检测和对称性分析相对于磁场的方向分离电场贡献的磁各向异性，电流感应类场转矩，和阻尼转矩。电场效应的分析使我们能够估计Rashba和自旋霍尔贡献的电流感应现象。静电门可以提供对自旋轨道现象的洞察，并使自旋电子器件中的新功能成为可能。
2015-03-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Inducing and Manipulating Magnetization in Two-Dimensional ZnO by Strain and External Gating
二维结构具有垂直磁各向异性和可切换磁化等有趣的磁性现象，是自旋电子学研究的热点。在此，密度泛函理论的研究揭示了关键的影响，应变和外部门控空位诱导的磁性和自旋方向在石墨烯类氧化锌（ZnO）的单层。与具有O-空位的原始和有缺陷的ZnO相比，Zn-空位的存在由于电荷亏损而对其第一相邻的O和Zn原子诱导显著的磁矩。我们进一步预测，在实际实现的$\sim$ 1- 2\ %的双轴压缩应变或通过电荷密度调制施加电场的情况下，易磁化轴的方向从平面内反转到垂直取向。这种磁化反转是由应变和电场引起的Zn空位的第一相邻Zn原子的自旋-轨道耦合\emph{d}态的变化驱动的。这些发现为利用应变和电场工程来操纵二维材料的磁性和磁化方向开辟了有趣的前景。
2017-12-05 cond-mat.mes-hall physics.comp-ph
Spin qubits with electrically gated polyoxometalate molecules
自旋量子比特为实现量子计算机提供了最有前途的途径之一。半导体量子点的最新结果表明，电控门控方案特别适合于实现一组通用的量子逻辑门。然而，对于这种半导体量子点来说，可扩展到更大数量的量子位仍然是一个问题。相比之下，化学自下而上的方法允许人们产生相同的单位，其中局域自旋代表量子位。分子磁性已经产生了广泛的系统与定制的性能，但分子允许电门控一直缺乏。在这里，我们建议使用聚氧乙烯酸盐[PMo 1/2 O 40（VO）2]q-，其中两个本地化的自旋-1/2可以通过中央核心的电子耦合。通过分子氧化还原电位的电操纵，可以改变核的电荷。通过这种设置，可以实现两个量子位门和量子位读出。
2007-03-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Efficient non-volatile electric control of magnetosensing in CrSBr
Budapest University of Technology and Economics（布达佩斯技术与经济大学）；Inha University（仁荷大学）；CIC nanoGUNE BRTA（纳米GUNE研究中心）；INL - International Iberian Nanotechnology Laboratory（国际伊比利亚纳米技术实验室）；Facultad de Químicas (EHU)（巴斯克大学化学学院）；MTA-BME Correlated van der Waals Structures Momentum Research Group（匈牙利科学院-布达佩斯技术与经济大学关联范德华结构动量研究组）；Zernike Institute for Advanced Materials, University of Groningen（格罗宁根大学泽尼克高级材料研究所）
本文提出一种将铁电 P(VDF-TrFE) 层集成到 CrSBr 沟道上的器件架构，实现非易失性电控磁传感，门控效率比传统 SiO2 高约一个数量级，并在宽温区展示可重复的门控依赖性。
2026-09-14 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Berry Curvature Engineering by Gating Two-Dimensional Antiferromagnets
最近在调整二维（2D）磁体的电子，磁性和拓扑性质方面的进展开辟了量子物理研究的新前沿，并为未来的量子技术提供了令人兴奋的可能性。在本研究中，我们发现双闸极技术可以很好的调整反铁磁性（AFM）甚至七层（SL）MnBi $_2$ Te $_4$薄膜的电子与拓扑性质。在破坏$\mathcal{PT}$对称性的面外电场作用下，薄膜的Berry曲率可以被有效地控制，从而导致异常霍尔信号的巨大变化。在临界电场之外，双SL MnBi $_2$ Te $_4$薄膜变为具有3的高陈氏数的陈氏绝缘体。我们进一步证明，这种2D材料可以用作AFM开关通过电场控制的AH信号。这些发现启发了未来AFM自旋电子应用的低功耗存储器原型的设计。
2019-09-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tunable inverse spin Hall effect in nanometer-thick platinum films by ionic gating
电选通可以强烈地调制半导体和绝缘体的各种物理性质，如硅的电导率发生显著变化，SrTiO_3的超导电性出现，（In，Mn）As的顺磁-铁磁转变等，而这种调制的关键是固体中的电荷积累。因此，人们认为，这种调制对于载流子数量太大的常规金属来说是遥不可及的。然而，成功地调整了钴的居里温度，甚至在金属材料中也有望最终实现这种程度的控制。在这里，我们显示了可逆调制高达两个数量级的反自旋霍尔效应-一种现象，管理自旋和电荷电流之间的相互转换-在铂。自旋-电荷转换使得能够在同一器件中产生和使用电流和自旋电流，这对自旋电子学和电子学的未来至关重要。
2018-10-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Modulation of Hanle magnetoresistance in an ultrathin platinum film by ionic gating
Hanle磁阻（HMR）是一种磁阻类型，其中自旋霍尔效应、Hanle型自旋旋进和重金属中的顶/底表面处的自旋相关散射的相互作用控制该效应。在这项研究中，我们调制HMR在铂的离子门控，其中的表面Rashba场产生的强电场在离子门和Pt之间的界面起着主导作用的调制。这一发现有助于研究自旋相关的门控效应和自旋器件的制备。
2023-02-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electrical control of a spin qubit in InSb nanowire quantum dots: strongly suppressed spin relaxation in high magnetic field
本文研究了门控电位和磁场对InSb纳米线自旋量子比特中声子诱导自旋弛豫速率和电驱动单量子比特操作速度的影响。我们发现，一个强大的$g$因素和高磁场强度导致的电子-声子散射的影响，由于变形势，被认为是无关的材料与一个弱的$g$因素，如GaAs或Si/SiGe。在这种情况下，我们发现，量子比特状态之间的自旋弛豫显着抑制由于垂直于纳米线轴的限制。我们还发现，在自旋量子位的寿命期间可以执行的单量子位操作的数量的最大化需要单个量子点门控电位。
2020-04-22 cond-mat.mes-hall
Control of spectral characteristics of spin-current auto-oscillator by electric field
研究了静电门控对铁磁体/重金属双层膜局部注入电流引起的磁化自振荡的影响。我们发现，所需的激发，强度和所产生的动态的光谱特性的特征电流可以调谐的电压施加到金属栅极分离的双层由薄绝缘层。我们发现，在足够大的驱动电流的强非线性振荡制度，静电门控的效果变得增强。分析表明，所观察到的效果是由电场依赖的表面各向异性和电场依赖的贡献的电流感生的自旋轨道力矩的组合。所展示的控制微波发射和光谱特性的能力为电可调谐微波纳米振荡器的发展提供了一种有效的方法。
2017-02-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ionic gating in metallic superconductors: A brief review
离子门是研究和控制各种不同材料中的电荷传输和电子基态的一种非常流行的工具。这是由于其能够通过双电层场效应晶体管（EDL-FET）架构诱导表面电荷密度的大调制，并且已被证明能够甚至调谐金属系统的性质。在这篇简短的综述中，我总结了迄今为止在通过离子门控技术控制常规金属超导体薄膜的超导（SC）特性方面所取得的主要成果。我讨论了如何栅极诱导的电荷掺杂，尽管被限制在一个薄的表面层由静电屏蔽，结果在一个长范围的“散装”调制的SC属性的SC冷凝物的相干性，证明了观察supplies在临界温度下的薄膜比静电屏蔽长度厚得多，并通过显着的厚度依赖性，其幅度。我回顾如何可以模拟这种行为的电荷掺杂的表面层和未受干扰的散装与不同程度的近似之间的邻近效应，以及如何第一性原理计算已被用来确定起源的异常增加的静电屏蔽长度在双电场，从而充分证实了邻近效应模型的有效性。最后，我讨论了一个一般的框架-从头算密度泛函理论和超导的Migdal-Eliashberg理论的组合的基础上-通过它的任何门控薄膜的常规金属超导体的属性可以确定纯粹从第一原理。
2021-05-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Self-aligned local electrolyte gating of 2D materials with nanoscale resolution
为了使基于2D材料的器件更小、更快和更有效，重要的是将载流子控制在接近纳米尺度的长度。基于通过栅极电介质的电容性耦合的传统选通技术由于场的发散而不能在此尺度下产生强且均匀的电场。这种场发散限制了周期性结构的选通强度、边界清晰度和间距大小，并限制了局部门的可能几何形状（由于导线封装），从而排除了某些器件概念，例如基于超材料的等离子体和变换光学器件。在这里，我们提出了一个新的门控概念的基础上，无介质的自对准电解质技术，允许空间调制与纳米分辨率的电荷。我们采用了一个固体聚合物电解质门和离子不可穿透的电子束定义的抗蚀剂掩模的组合，局部创建的门控表面上的顶部上的多余的电荷。静电模拟表明，在2D导体表面上的掩模边界处，$Δn =10^{14}\text{cm}^{-2}$在10 nm的长度上的高载流子密度变化，导致急剧的耗尽区和$6\times10^8 \text{Vm}^{-1}$在如此产生的结上的强面内电场。我们将这种技术应用于2D材料石墨烯，以展示用于光电应用的可调pn结的创建。我们还展示了这种技术的空间多功能性和自对准性能，通过引入一种新型的石墨烯热电堆光电探测器。
2016-10-27 cond-mat.mes-hall physics.optics
Depth Profiling of Oxygen Migration in Ta/HfO2 Stacks During Ionic Liquid Gating
Institute of Physics, Johannes Gutenberg University Mainz（美因茨约翰内斯·古腾堡大学物理研究所）；Faculty of Physics, Bielefeld University（比勒费尔德大学物理学院）；Faculty of Physics, Osnabrück University（奥斯纳布吕克大学物理学院）
研究通过IL栅极技术分析Ta/HfO2堆叠中氧迁移深度，揭示了氧掺杂与电场、氧化物厚度的关系，为磁离子和纳米离子器件设计提供理论依据。
2025-09-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electrically Switchable Photonic Molecule Laser
研究了两个太赫兹量子级联激光器微盘腔回音壁模倏逝场的相干腔间耦合。电泵浦单模工作微腔允许电控制相干模耦合，腔的邻近距离高达30-40 μ \m。最强耦合光子分子的光发射可以通过仅一个耦合微盘的电调制来完美地切换。最强耦合光子分子的阈值特性表明量子级联激光器的增益与外加电场呈线性关系。
2009-07-11 cond-mat.mes-hall
Trion confinement in monolayer MoSe2 by carbon nanotube local gating
我们已经成功地限制trions到一个一维的限制空间的MoSe 2器件与CNT栅电极。干转移过程，包括确定性的干转移对齐的CNT，导致hBN封装的MoSe 2器件与CNT背栅电极。与没有CNT栅电极的位置相比，经由CNT栅电极施加电压显著改变了具有CNT栅电极的位置处的PL光谱。PL成像已经揭示，来自trions的图像对比度沿着下方的CNT电极是线性的，与trions响应于CNT局部门控的1D限制一致。从PL图像中获得的限制宽度为5.5 × 10^2 nm，与具有衍射极限加宽的纳米级1D限制trions一致。这项工作已经证明了电控制的激子状态在纳米尺度上，导致新的光电性能和激子器件的未来。
2022-07-15 cond-mat.mes-hall
Observation of Electrically Tunable van der Waals Interaction in Graphene-Molecule Complex
范德华力（vdW）相互作用在表面-分子相关现象中起着基本作用。调节vdW复合物中的相关电荷涨落是调节原子表面分子相互作用的一种可行方法。我们报告的vdW相互作用的石墨烯-CO $_2$复合物相结合的第一性原理计算与vdW交换相关密度泛函和时间评估测量的CO $_2$分子吸附/脱附下的石墨烯电场。配合物内的场依赖性电荷转移揭示了CO $_2$从受体到供体的可控调谐。同时，吸附分子的构型-与石墨烯的平衡距离和O-C-O键角-被相应地修改。电可调谐性的范围是每种类型的分子的独特特征。
2015-07-07 cond-mat.mes-hall
DNA double helices for single molecule electronics
自组装和电子特性的结合以及其真正的纳米尺度使DNA成为单分子电子学构建块的有希望的候选者。我们认为，DNA链的内在双螺旋构象提供了一种可能性，驱动电流通过DNA的垂直电场（门控）。通过简单的模型方法证明了poly（G）-poly（C）合成DNA中的晶体管效应。我们提出了实验装置来观察预测的效果，并讨论了DNA可能的器件应用。特别是，我们提出了单分子模拟江崎二极管的设计。
2007-03-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electric-field control of interfering transport pathways in a single-molecule anthraquinone transistor
应当理解，分子共轭在通过单分子结的电荷传输中起重要作用。在这里，我们研究电子输运通过蒽醌基单分子三端器件。通过使用由栅电极诱导的电场，分子被还原，导致非谐振微分电导增加十倍。理论计算将微分电导的变化与还原诱导的共轭变化联系起来，从而解除了运输途径的相消干涉。
2015-07-31 cond-mat.mes-hall
Electrophoretic-like gating used to control metal-insulator transitions in electronically phase separated manganite wires
电子相分离的锰氧化物线被发现在局部电场下表现出可控的金属-绝缘体转变。的开关特性示出是完全可逆的，极性无关，并高度耐反复循环引起的热击穿。它进一步表明，多个离散的电阻状态可以在一个单一的线访问。结果符合一个唯象模型，其中固有的纳米级绝缘和金属域重新排列，通过类似的过程打开和关闭渗滤通道。
2013-08-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Photovoltaic effect in few-layer black phosphorus PN junctions defined by local electrostatic gating
光伏效应是光能收集中最基本的光-物质相互作用之一。在常规光伏太阳能电池中，光生载流子由PN结的内置电场提取，该内置电场通常由半导体中的离子掺杂剂限定。在原子级薄的半导体中，掺杂水平可以通过场效应控制，而不需要在晶格中注入掺杂剂，这使得二维半导体成为实现电调谐PN结的有前景的材料。然而，大多数2D半导体材料不显示实现PN结所必需的双极P型和N型场效应输运。少层黑磷是一种新型的二维半导体材料，具有直接带隙、高迁移率、电流开/关比和双极工作等优点。在这里，我们制作了几层黑磷（b-P）场效应晶体管与分裂底栅和结晶六方氮化硼（h-BN）电介质。我们展示了静电控制的本地载流子的类型和密度以上的每个栅极的设备，调整其电气行为从金属整流。照明的栅极定义的PN结，我们观察到零偏置的光电流和显着的开路电压，我们归因于由内部电场驱动的电子-空穴对在结区的分离。由于该材料的小带隙，我们观察到的光电流和光电压的照明波长高达940 nm，有吸引力的能量收集应用在近红外区域
2014-09-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Superconducting Transition Temperature Modulation in NbN via EDL Gating
我们对氮化铌薄膜进行了双电层选通实验。由于交联的聚合物电解质系统的效率提高，我们诱导的表面电荷密度高达$\approx 2.8 \times 10^{15}\,\mathrm{cm}^{-2}$的有源通道的设备。我们报告了超导转变温度的可逆调制（正或负，取决于栅极电压的符号），其幅度和符号与扰动超导态到薄表面层的限制不相容，正如在天真的屏蔽模型中所预期的那样。
2020-11-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Hexagonal boron nitride/bilayer graphene moiré superlattices in the Dirac-material family: energy-band engineering and carrier doping by dual gating
本文综述hBN/BLG莫尔超晶格的制备与输运，揭示其无电场下CNP能隙、可调能带拓扑及范霍夫奇异性，并通过双栅实现能带工程，展现物理普适性与多样性。
2025-09-26 cond-mat.mes-hall
Modulation of Electrical Conduction Through Individual Molecules on Silicon by the Electrostatic Fields of Nearby Polar Molecules: Theory and Experiment
我们报告的合成，扫描隧道显微镜（STM）和理论建模的静电和输运性质的一维有机异质结构组成的连续线的CF 3-和OCH 3-取代的苯乙烯分子在硅上。在适当的条件下，发现这些极性分子发出的静电场强烈影响通过附近分子和下面的衬底的导电。对于合适的对齐的OCH 3-苯乙烯分子的分子链中的OCH 3基团，其组合的电场显示由从头计算密度泛函计算，以引起沿OCH 3-苯乙烯链，导致在强烈增强的导电通过OCH 3-苯乙烯分子附近的异质结为适度低的负衬底偏压，如实验观察到的潜在的配置文件。在类似的偏置条件下，在实验和理论上都发现与CF 3基团相关的偶极子抑制了底层硅中的输运。在正衬底偏压下，模拟表明，CF 3-苯乙烯分子的不同结构和静电性质可能导致在低温下异质结附近的更急剧的局部导电增强。因此，取代基的选择，它们在硅上的主体苯乙烯分子上的附着位点和分子偶极和更高的多极矩的取向提供了在分子尺度上差分调谐传输的手段。
2008-12-18 cond-mat.mes-hall
Tunable Luminescence From a Single Free-Base Porphyrin Molecule By Controlled Access to Optically Active States
Empa – Swiss Federal Laboratories for Materials Science and Technology（瑞士联邦材料科学与技术研究院）
通过控制基底工作函数和探针诱导gating，实现单个自由基卟啉分子的可调发光。
2026-08-19 cond-mat.mes-hall
Synthesis and Local Probe Gating of a Monolayer Metal-Organic Framework
实现大面积均匀的二维（2D）金属有机框架（MOFs）并控制其在惰性表面上的电子性质是迈向电子器件未来应用的一大步。在此，我们成功地在外延石墨烯表面上制备了具有长程序的二维单层Cu-二氰基蒽（DCA）多晶光学薄膜。通过低温扫描隧道显微镜（STM）和光谱学（STS）结合密度泛函理论（DFT）计算研究了其结构和电子性质。我们展示了使用尖端诱导的局部电场在2D MOF中获得多个分子电荷状态。我们期望类似的策略可以应用于制造和表征具有异国情调的工程电子状态的2D MOFs。
2021-02-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Mechanically-adjustable and electrically-gated single-molecule transistors
我们展示了一种用于单分子电子学实验的设备几何结构，该设备几何结构结合了机械地调整电极之间的间距的能力和使用栅电极在分子中移动能级的能力。这两个实验“旋钮”所提供的分子性质的独立的原位变化，我们能够实现一个更详细的表征电子输运通过分子比可能与任何技术分开。我们使用C60分子说明了器件的性能。
2004-09-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
A multivariate approach to single-molecule thermopower and electric conductance measurements
本文报道了一种利用扫描隧道显微镜单分子断裂结同时测量和关联单分子热电势和电导的方法。与以前报道的方法相比，它不需要定制的电子器件，并利用Au/Au接触处的热偏移的逐迹校准，从而大大促进了单分子水平的热电测量。我们报告了三种分子的测量结果：1，4-二（4-（乙炔基（苯硫代乙酸酯））苯，1，8-辛二硫醇和4，4 '-联吡啶，并确定单分子塞贝克系数分别为12（3），5（2）和-5（2）microV K-1。此外，该方法统计相关的塞贝克电压偏移，电导，和拉伸位移的单分子结，并允许直接比较与电流距离光谱结果在恒定的偏置。
2021-09-22 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Electric Field Controlled Magnetic Anisotropy in a Single Molecule
我们已经测量了量子输运通过一个单独的Fe $_4$单分子磁铁嵌入在一个三端设备的几何形状。在非弹性隧穿谱中观察到相邻电荷态的特征零场分裂及其磁场演化。我们表明，分子保留其磁性，而且，磁各向异性显着增强的可逆电子添加/减去控制的栅极电压。因此，单分子磁性可以通过电气方式控制。
2010-09-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Microscopic study of electrical transport through individual molecules with metallic contacts: I. "Band" lineup, voltage drop and high-field transport
我们提出了第一个在一系列的微观研究通过单个分子与金属接触的电传输。我们认为分子的化学定义良好的原子团组成的“异质结构”，并分析这些原子团的电荷和电位响应的金属分子耦合和所施加的电场，这是使用基于第一性原理的自洽矩阵格林函数（SCMGF）方法建模引起的扰动方面的设备特性。作为第一个例子，我们研究了通过将两个基于苯的分子自由基-苯基二硫醇（PDT）和联苯二硫醇（BPD）-通过末端硫原子对称地连接到两个半无限金电极上形成的器件。
2003-03-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Toward long-range entanglement between electrically driven single-molecule magnets
在过去的二十年里，人们已经探索了几种分子作为量子计算机的可能构建模块，这种设备将为许多问题提供指数加速，包括模拟大型，强相关的化学系统。实现分子量子比特之间的强相互作用和纠缠仍然是一个突出的挑战。在这里，我们表明，TbPc $_2$单分子磁体有可能克服这一障碍，由于其灵敏度电场源于超精细斯塔克效应。我们展示了如何利用这一功能，以实现长距离纠缠的分子对使用超导谐振器作为调解人。我们的研究结果表明，分子谐振器的相互作用是附近的强耦合制度的边缘，并可能通过它给予更详细的，定量的了解TbPc $_2$分子。
2020-02-08 cond-mat.mes-hall quant-ph
Electric field tuning of magnetic states in single magnetic molecules
单个磁性分子可能是最小的功能磁体。磁场控制磁性分子的自旋态具有重要的应用价值，但其实现仍具有挑战性。迄今为止，所观察到的基于自旋-轨道耦合或自旋偶极耦合的自旋-电相互作用对于调谐精细的自旋结构是有用的，但是太弱而不能翻转自旋状态。在这项工作中，我们提出了一种新的机制，实现增强的自旋-电耦合和翻转的自旋态，通过调整本地自旋之间的自旋超交换。利用第一性原理计算和海森堡哈密顿量，我们证明了这种效应在一个家庭的磁性分子，过渡金属卟啉。结果表明，它们的d-π和π-π自旋超交换耦合由d和π电子态的相对能量决定，而d和π电子态的相对能量对外加电场敏感.因此，施加电场可以调谐宽范围的磁基态，包括铁磁、亚铁磁和反铁磁配置。这种自旋-电耦合可能为设计和控制分子自旋电子学提供一种新的途径。
2022-12-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
