Coulomb Blockade in Graphene Nanodisks
石墨烯纳米盘是具有闭合边缘的石墨烯衍生物。尺寸为$N$的三角形锯齿形纳米盘具有$N$倍简并的零能态。我们研究了零能区的电子-电子相互作用效应。我们明确地导出了直接相互作用和交换相互作用，发现它们不具有SU（$N$）对称性。然后，将纳米盘看作是具有内部自由度的量子点，分析了由纳米盘和两个引线组成的纳米盘-引线系统。采用标准格林函数方法，我们揭示了新的库仑阻塞效应的系统。纳米盘中的占位数呈现出一系列特殊的平台和凹陷，反映了不具有SU（$N$）对称性的纳米盘的特殊能谱结构。下降认为出现由于库仑相关效应。
2007-12-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Spin Filter, Spin Amplifier and Other Spintronic Applications in Graphene Nanodisks
石墨烯纳米盘是具有闭合边缘的石墨烯衍生物。尺寸为$N$的三角形锯齿形纳米盘具有$N$倍简并的零能态。纳米盘可以被交织成具有内部自由度的量子点。纳米盘的巨态被认为是一种准铁磁态，它是一种具有有限但很长寿命的类铁磁态。基于主方程，我们研究了纳米盘和导线组成的系统中的自旋过滤效应。自旋过滤器的有限尺寸效应是有趣的，这是由于入射电流的极化对准铁磁体的反应。利用Landau-Lifshitz-Gilbert方程分析弛豫过程，研究了非极化电流、完全极化电流、部分极化电流和脉冲极化电流四种输入电流对弛豫过程的影响。本文介绍了自旋电子学在自旋存储器、自旋放大器、自旋阀、自旋场效应晶体管和自旋二极管等方面的应用。
2008-08-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Quasi-Phase Transition and Many-Spin Kondo Effects in Graphene Nanodisk
尺寸为$N$的三角形锯齿形纳米盘具有$N$局域自旋。我们研究了它在有和没有外部引线的情况下的电性能。引线由锯齿形石墨烯纳米带或普通金属线制成。准铁磁态和准顺磁态之间存在准相变，表现为比热和磁化率的尖峰。铅效应由多自旋近藤哈密顿量描述。比热出现新的峰值。此外，金属引线中的自由电子的带宽变窄。通过研究自旋-自旋关联，我们认为铅中的自由电子与纳米盘中的电子形成自旋单态。它们是多自旋近藤效应的表现。
2009-05-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Edge States in Silicene Nanodisks
硅烯是一种具有蜂窝结构的硅原子，与石墨烯具有许多共同的性质。由于硅烯的自旋轨道相互作用，硅烯有望成为量子自旋霍尔绝缘体。研究了具有封闭边的硅烯衍生物纳米盘的电子性质。在石墨烯纳米盘的最简单模型的情况下，零能量模式的数量由Lieb定理的下限给出。它们是驻波态，当引入自旋-轨道相互作用，系统成为拓扑绝缘体时，它们开始围绕纳米盘传播。螺旋边缘电流在纳米盘的边缘流动，尽管晶体动量是不明确的。我们新发现了零能态的计数规则，构建了锯齿形三角硅烯的低能理论。我们还通过计算局部概率幅和电流证明了粗糙边缘纳米盘中体边缘对应的有效性。最后，揭示了硅烯纳米盘在外加电场作用下的拓扑相变特征，我们的结果将通过STM实验观察到。
2013-08-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Classical and Quantum Plasmonics in Graphene Nanodisks: the Role of Edge States
边缘态在许多多分量波函数的凝聚态系统中普遍存在。例如，边缘状态在锯齿形石墨烯纳米带中的传输中起着至关重要的作用。在这里，我们报告的量子等离子体在掺杂石墨烯纳米盘锯齿形边缘的微观计算。我们将纳米盘电导率$σ(ω)$表示为常规体电导率$σ_{\scriptscriptstyle\text{B}}(ω)$和新颖项$σ_{\scriptscriptstyle\text{E}}(ω)$的总和，所述新颖项对应于边缘状态和体状态之间的耦合。我们表明，边缘状态引起的红移和加宽的等离子体共振，并且它们往往显着影响的吸收效率。我们进一步开发简化的模型，将非局部响应内的流体动力学的方法，它允许在超小尺寸制度的等离子体激元的半定量描述。然而，偏振依赖性仅由完全微观模型给出。这里开发的方法应该有许多应用程序在其他系统中支持边缘状态。
2014-07-15 cond-mat.mes-hall
Localized plasmons in bilayer graphene nanodisks
我们研究了双层石墨烯（BLG）纳米盘中的局部等离子体激元激发，比较AA-堆叠和AB-堆叠BLG，并将结果与两个单层的情况进行对比，而没有电子杂化。的BLG电子气的电动力学响应中描述的空间均匀的表面电导率，和一个有效的替代二维静电的方法进行所有的等离子体共振的数值计算。由于独特的电子能带结构，AA堆叠的BLG纳米盘中的传统偶极等离子体激元模式的共振频率在低掺杂区域中大致与掺杂无关，而当费米能级接近与两层之间的电子隧穿相关联的层间跳跃能量$γ$时，该模式被高度阻尼。除了传统的偶极模式，我们发现，AB堆叠的BLG纳米盘也主机一个新的等离子体模式的能量大于$γ$。该模式可以通过掺杂水平或结构尺寸来调谐，并且此外，该模式可以主导现实结构条件下的等离子体响应。
2016-02-04 cond-mat.mes-hall physics.optics
Complex Structure of Triangular Graphene: Electronic, Magnetic and Electromechanical Properties
我们研究了石墨烯纳米盘（纳米尺寸三角形石墨烯）的电磁性质以及石墨烯纳米结的机电性质。纳米盘是由石墨烯制成的纳米磁体，其对诸如杂质和晶格缺陷的扰动是鲁棒的，其中铁磁有序由Lieb定理保证。我们可以通过自旋过滤器产生自旋电流，并通过由石墨烯纳米盘制成的自旋阀、自旋开关等自旋电子器件对其进行操纵。我们已经分析了纳米盘阵列，它具有多简并的完美平坦带，是铁磁体。通过连接两个三角形的石墨烯角，我们提出了一个纳米机械开关和旋转器，它可以通过测量两个角之间的电流来检测微小的角度旋转。利用锯齿形纳米带的应变诱导Peierls跃迁，我们还提出了一种纳米机械拉伸传感器，其中电导可以通过纳米尺度的拉伸来关闭。
2011-01-19 cond-mat.mes-hall
Localized Surface Plasmons in Vibrating Graphene Nanodisks
局域表面等离子体激元是金属纳米颗粒中电子的受限集体振荡。当由光驱动时，光学响应由几何参数决定，因此介电环境和等离子体激元对于传感应用极其重要。石墨烯盘中的等离子体激元具有经由电刺激高度可调谐的额外益处。机械振动以局部表面等离子体激元的激发可以被强烈调制的方式产生结构变形。我们表明，在这样的情况下，谱移是由一个复杂的相互作用之间的对称性和形状的模态振动和等离子体激元模式图案。通过声激发调谐石墨烯中的光的受限模式，为塑造等离子体探测器的灵敏度以及增强与光学发射器（例如分子）的相互作用铺平了新的道路，用于未来的纳米光子器件。
2016-01-14 cond-mat.mes-hall physics.optics
Entanglement and magnetism in high-spin graphene nanodisks
我们研究了锯齿形边缘结构的三角形石墨烯纳米片的基态性质。零维纳米结构的描述需要精确的多体技术，因为广泛使用的具有局域密度近似的密度泛函理论或Hartree-Fock方法不能处理强量子涨落。应用无偏密度矩阵重整化群算法，我们计算了不同相互作用强度下的高精度磁化和纠缠模式，并与平均场结果进行了比较。借助于量子信息分析和子系统密度矩阵，我们揭示了边缘之间的强纠缠。我们还讨论了电子和空穴掺杂的影响，并证明了三角形纳米片的磁性可以通过电场控制，这揭示了平带铁磁性的特征。这可能为基于石墨烯的自旋电子学开辟新的途径。
2017-11-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Single-crystalline gold nanodisks on WS$_2$ mono- and multilayers: Strong coupling at room temperature
在室温下将光与物质的相互作用设计到强耦合状态是现代纳米光子学的基石之一。实现这一目标将为潜在的应用，如量子信息处理，量子光源，甚至量子精密测量提供新的平台。像过渡金属二硫属化物（TMDC）和特别是二硫化钨（WS $_2$）这样的材料具有与基于荧光体的量子点相当的大的跃迁偶极矩，以及强的激子结合能，允许在室温下详细探索光-物质相互作用。此外，最近的工作表明，耦合TMDC与等离子体纳米腔与光紧密聚焦在纳米尺度上可以达到强耦合制度在环境条件下。在这里，我们使用超薄单晶金纳米盘具有大的面内电磁偶极矩对准位于单层WS $_2$的激子跃迁偶极矩。通过散射和反射光谱，我们证明了强耦合在室温下与拉比分裂的$\sim$ 108毫电子伏。为了进一步研究强耦合机制，并受到Stülberg等人最近实验工作的启发，我们将这些纳米盘耦合到多层WS $_2$。由于激子耦合到我们的纳米盘的数量增加，我们实现了拉比分裂的$\sim$ 175毫电子伏，主要增加了62%。据我们所知，这是所报道的耦合到开放等离子体腔的TMDC的最高拉比分裂。我们的研究结果表明，超薄单晶金纳米盘耦合到WS $_2$代表了一个精致的平台，探索光物质的相互作用。
2018-12-22 cond-mat.mes-hall physics.optics
Magnetic and Electric Mie-Exciton Polaritons in Silicon Nanodisks
纳米尺度下的光-物质相互作用是纳米光子学和量子光学工程应用的基本组成部分。在这方面，在高折射率电介质纳米颗粒中激发的电磁Mie共振最近引起了人们的兴趣，因为与其等离子体金属对应物相比，它们的损耗更低，并且对散射图案的控制更好。在这些系统中出现几个共振导致整体高度复杂性，其中电偶极子和磁偶极子在球对称的情况下具有显著的重叠，从而分别隐藏每个共振的贡献。在这里，我们表明，实验和理论上，出现强烈的光-物质之间的耦合的磁和电偶极共振的个别硅纳米盘耦合到J-聚集的有机半导体共振在光频率，证明了如何在两个不同的耦合强度的两个共振的不同属性的结果。观察到的能量分裂是相同的数量级，在类似的等离子体系统，从而确认介电纳米粒子作为有前途的替代品本地化强耦合研究。电偶极共振和磁偶极共振的耦合可以提供有趣的可能性，在强耦合制度的方向性光散射的控制和动态调谐的纳米级的光-物质耦合状态的外场。
2019-06-24 cond-mat.mes-hall physics.optics
Chiral near-field control of quantum light generation using magneto-optical graphene
University of Southern Denmark（南丹麦大学）；Danish Institute for Advanced Study, University of Southern Denmark（南丹麦大学高等研究院）
本文理论研究了利用磁光石墨烯主动控制量子光源光子发射的策略，通过改变掺杂载流子密度和磁场强度调节Purcell因子和Lamb位移，发现纳米结构能显著增强手性近场响应，为纳米尺度量子光生成与操纵提供了高度可调平台。
2025-05-15 cond-mat.mes-hall physics.optics
Graphene-enabled dynamic H-J switching of dipole-dipole coupling
School of Physics and Astronomy, University of Glasgow（格拉斯哥大学物理与天文学学院）
该研究通过将石墨烯沉积在金属衬底上，利用其表面电导率的动态变化，实现了偶极-偶极耦合在H型与J型之间的切换，为观测耦合反转提供了可行途径。
2026-09-04 cond-mat.mes-hall quant-ph
Ferroelectric-like SrTiO3 surface dipoles probed by graphene
石墨烯的电输运性质受其所处环境的影响很大。由于其高介电常数，钛酸锶（STO）有望抑制长程带电杂质散射，从而提高迁移率。然而，这种增强的缺乏引起了一些关于散射机制的争议。在石墨烯器件从二氧化硅转移到STO使用新开发的技术，我们观察到一个适度的迁移率增强附近的狄拉克点，这是通过调整费米能级实现的电荷中性点。虽然块体STO不被称为铁电材料，但先前报道其表面表现出氧原子的向外位移和铁电性样偶极矩。当放置在STO上时，石墨烯在电阻率方面显示出强的和不对称的滞后，这与与氧置换相关的偶极图一致。表面偶极矩的滞后响应降低了极化率，从而削弱了STO屏蔽杂质库仑势的能力。
2014-01-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electrical dipole on gapped graphene: Bound states and atomic collapse
研究了不同尺寸和不同正则化参数下，置于带隙石墨烯上的电偶极子的能谱、波函数和局域态密度随电荷强度Zα的变化关系.偶极子被建模为由正电荷和负电荷组成。在带隙区域内发现了束缚态，其中一些能级是反交叉的，另一些是交叉的，这是杂质强度Zα的函数。当偶极长度减小时，反交叉更加明显，并向更高电荷Zα移动。当这些能级进入正（或负）能量连续统时，它们变成原子坍缩态。观察到从单杂质行为到偶极行为的平滑过渡：在单杂质情况下，向连续体潜水的状态逐渐被一系列代表单杂质情况下潜水状态的延续的反交叉所取代。通过研究偶极边缘的局域态密度，我们展示了一系列反交叉是如何在正负连续区中持续存在的。
2018-10-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nonlinear atom-plasmon interactions enabled by nanostructured graphene
电可调石墨烯等离子体有望实现与共振量子发射器的强光-物质相互作用。然而，石墨烯中的等离子体共振通常限于红外频率，低于鲁棒量子光源和许多生物学上感兴趣的分子中的光学激发的频率。在这里，我们建议利用纳米结构石墨烯的等离子体辅助的非线性光学响应所产生的近场与在近红外操作的邻近量子发射器共振耦合。我们发现，石墨烯纳米盘产生的非线性近场可以强烈激发和相干控制量子态在二能级和三能级原子系统时，其等离子体共振的三次谐波被调谐到一个特定的电子跃迁。在本方案中，发射体和等离子体共振是非简并的，避免了自发发射的强烈增强。我们设想的非线性等离子体激元耦合方案在传感和时间量子控制的潜在应用。
2019-03-26 cond-mat.mes-hall
Evolution of the Berry curvature dipole in uniaxially strained bilayer graphene
University of Antwerp（安特卫普大学）
通过紧束缚模型研究单轴应变下双层石墨烯中贝里曲率偶极子的演化，发现其对参数化选择高度敏感，且面外压缩通过展宽狄拉克锥增强响应。
2026-01-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electric dipole induced universality for Dirac fermions in graphene
我们研究了石墨烯及相关材料中的重狄拉克费米子的电偶极效应。偶极势容纳了无限多个束缚态的塔，表现出普遍的Efimov样的标度层次。偶极矩决定了塔的数量，但总是至少有一个塔。相应的本征态显示出特征的角度不对称性，在隧道光谱学中可观察到。然而，从散射态推断的电荷输运性质是高度各向同性的。
2014-05-12 cond-mat.mes-hall
The importance of substrates for the visibility of "dark" plasmonic modes
暗等离子体激元模式具有有趣的特性，例如比它们的辐射对应物更长的寿命和更窄的线宽，以及几乎没有辐射损失。然而，由于它们的光学不可接近性，它们尚未被广泛研究。利用电子能量损失（EEL）和阴极发光（CL）光谱，系统地研究了薄单晶金纳米盘中的暗径向呼吸模式（RBM）。据发现，RBM可以检测到在CL设置，尽管只收集远场。它们在CL中的可见性归因于高折射率衬底打破了镜面对称性，产生了有效的偶极矩。到远场的外耦合被证明是增强了4倍，通过增加的厚度的支持SiN膜从5到50 nm，由于在基板中的净电偶极矩增加。此外，它表明，RBM的共振能量可以很容易地通过改变纳米盘的直径进行调谐，使它们成为纳米光子应用的有前途的候选人。
2020-02-25 cond-mat.mes-hall physics.optics
Interaction between point charges, dipoles and graphene layers
我们分析了电荷和石墨烯层之间的相互作用。石墨烯的电极化性诱导力，其可以通过图像电荷来描述。分析表明，石墨烯可以被描述为一个有限的介电常数，$ε_r$，弱耦合的不完善的导体，它表现为一种金属的强场。因此，极性分子和石墨烯层之间的相互作用倾向于使分子偶极子沿着垂直于石墨烯的方向排列，并且给出了能量增益的定量估计。这种相互作用的强度可以足以克服当分子接近该层时的热效应，即使在室温下。因此，边界效应在确定系统的结构中起着重要的作用，例如限制在原子窄范德瓦尔斯异质结构中的水。
2016-05-26 cond-mat.mes-hall
Ferroelectric switching of interfacial dipoles in $α$-RuCl$_3$/graphene heterostructure
Daegu Gyeongbuk Institute of Science and Technology (DGIST)（大邱庆北科学技术院）；Pohang University of Science and Technology（浦项科技大学）；Institute for Basic Science（基础科学研究院）；National Institute for Materials Science（国立材料研究所）；California Institute of Technology（加州理工学院）
研究通过石墨烯/超薄hBN/α-RuCl₃异质结构实现了电可切换的铁电偶极子，揭示了界面电荷转移驱动的非易失偶极子开关机制。
2026-02-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Detangling Extrinsic and Intrinsic Hysteresis for Detecting Dynamic Switch of Electric Dipoles using Graphene Field-Effect Transistors on Ferroelectric Gates
在Pb0.92La0.08Zr0.52Ti0.48 O3栅极GFET/PLZT上的石墨烯场效应晶体管上观察到源极-漏极电流对背栅电压ID-VBG特性从非本征极性分子主导滞后到由铁电薄膜固有的缺氧表面层诱导的反滞后的转变。在真空退火过程中开发的栅极，以系统地去除吸附在GFET沟道表面上的极性分子。这允许GFET/PLZT栅极器件上的非本征和本征磁滞的解缠，以及使用GFET的电偶极子的动态开关的检测，利用它们在铁电栅极上的高选通效率。电荷捕获和钉扎机制的模型，提出了成功地解释过渡。分别响应于正极性、负极性以及交替极性的脉冲VBG串，源极-漏极电流ID变化是瞬时的，其中响应幅度遵循由DC VBG测量的ID-VBG回路，考虑到当栅极电场超过PLZT的矫顽场时给定VBG脉冲之后的剩余极化。在室温下的检测灵敏度约为212偶极/μ m ~ 2，表明GFET/铁电栅器件为电偶极动态开关的非制冷检测提供了一种有前途的高灵敏度方案。
2015-05-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tunable large Berry dipole in strained twisted bilayer graphene
最近的实验测量了扭曲双层石墨烯（TBG）中的局部单轴应变场。我们的计算发现，由于亚晶格对称性的破坏和窄带间的能带接近，在这些TBG中产生了有限的Berry曲率，诱导出10nm或更大量级的巨Berry偶极子.大的Berry偶极子导致横向拓扑非线性电荷电流，其在实验上可访问的交叉面内电场的$\sim 0.1 {\rm mV} / μ\rm{m}$的线性体谷电流占主导地位。这种反常的霍尔效应，由于贝瑞偶极子，是强烈可调的应变参数，电子填充，间隙的大小，和温度。
2021-05-10 cond-mat.mes-hall
Dipole coupling of a bilayer graphene quantum dot to a high-impedance microwave resonator
本文在双层石墨烯双量子点与高阻抗超导微波谐振器之间实现了电偶极耦合，利用cQED技术实现快速灵敏的电荷检测，最大耦合强度达49.7 MHz，为范德瓦尔斯材料量子点的相干电荷-光子耦合开辟了道路。
2024-01-29 cond-mat.mes-hall quant-ph
Directional Generation of Graphene Plasmons by Near Field Interference
研究了正交极化偶极子近场干涉对石墨烯等离子体激元的高度单向激发。利用角动量守恒定律可以简单地理解单个圆极化偶极子对GP的优先激发方向。此外，GP的传播方向不仅可以通过改变偶极子之间的相位差来切换，而且还可以通过将z极化偶极子放置到其图像位置来切换，而背景场的旋向性保持不变。GP的单向激发也可以直接扩展到弧形石墨烯表面。此外，我们关于定向产生GP的建议可以在半导体纳米线/石墨烯系统中实现，其中半导体纳米线在被两个正交偏振平面波照射时可以模拟圆偏振偶极子。
2016-01-04 cond-mat.mes-hall
Berry Curvature Dipole in Strained Graphene: a Fermi Surface Warping Effect
最近已经确定，光电和非线性输运实验可以直接获得非磁性和非中心对称材料中的Berry曲率的偶极矩。到目前为止，非零的贝里曲率偶极子已经被证明存在于具有大量自旋轨道耦合的材料中，其中低能狄拉克准粒子形成倾斜的圆锥。在这里，我们证明了这种拓扑效应出现在二维狄拉克材料，即使在完全没有自旋轨道耦合。在这些系统中，正是费米面的弯曲触发了相当大的贝瑞偶极子。我们确实表明，单轴应变单层和双层石墨烯，与衬底诱导和栅极诱导的带隙分别，其特征在于贝里曲率偶极子的强度与单层和双层过渡金属dichalcogenides中观察到的。
2019-10-22 cond-mat.mes-hall
Superfluidity of dipole excitons in two layers of gapped graphene
激子的形成作为一个问题的两个狄拉克粒子被限制在两层石墨烯片由电介质分开时，间隙是开放的，它们通过库仑势相互作用的研究。我们提出了在带隙存在的双层石墨烯中观察准二维偶极激子的玻色-爱因斯坦凝聚和超流性。集体激发的能谱、声谱和有效激子质量是能隙、密度和层间间距的函数。超流密度ns和无Kosterlitz相变温度Tc是能隙和层间分离的减函数，因此，可以由这些参数控制。
2011-11-17 cond-mat.mes-hall
Spin transitions driven by electric dipole spin resonance in fluorinated single- and bilayer-graphene quantum dots
研究了在周期性变化的电势驱动下，稀氟化石墨烯量子点的自旋跃迁。单层石墨烯的薄片被认为是以及在双层石墨烯中诱导的静电电子陷阱。在紧束缚方法内获得定态，并用于本征态的基础来描述系统动力学。顶层的稀磁导致束缚态的谷简并度升高，并由于薄片内的电流循环而使轨道磁偶极矩衰减。此外，由吸附原子引起的顶层的表面变形引入的自旋-轨道耦合允许由AC电场驱动自旋翻转。对于双层量子点，自旋翻转时间比实验自旋弛豫时间短得多。讨论了多光子跃迁和多能级跃迁的动力学效应。
2016-12-21 cond-mat.mes-hall
Winding Berry dipole on uniaxially strained graphene/hBN/hBN moiré trilayers
本文结合从头算与紧束缚及半经典方法，研究单轴应变 graphene/hBN/hBN 莫尔三层结构，揭示局域势修正使 Berry 偶极子在莫尔晶格中转向并缠绕。
2024-12-13 cond-mat.mes-hall
Critical behavior for point monopole and dipole electric impurities in uniformily and uniaxially strained graphene
我们重新审视的问题下，在石墨烯的点电致伸缩和偶极杂质电位的影响下，延伸到这种材料的膜是均匀和单轴应变的情况下，这导致重新定义的电荷和偶极矩，分别在束缚态。通过考虑各向异性的费米速度，我们解析求解每个潜在的狄拉克方程。我们观察到，各向异性的影响是促进或抑制每种杂质已知发生的临界行为，这取决于施加应变的方向：对于双极杂质，原子坍缩，以及对于偶极杂质，具有普遍的Efimov样标度的无限多个束缚态的级联的出现，是由于应变而在较少或较多限制条件下发生的现象。
2020-06-25 cond-mat.mes-hall
Role of interlayer spacing on electronic, thermal and optical properties of BN-codoped bilayer graphene:\break Influence of the interlayer and the induced dipole-dipole interactions
我们证明了具有硼和氮掺杂剂原子的石墨烯双层的电子、热和光学性质可以通过层间距离来控制，其中掺杂剂原子之间的相互作用能和范德华相互作用起着至关重要的作用。我们发现一个转换的AA-AB-堆叠的双层石墨烯掺杂剂原子之间的排斥相互作用所造成的。在较短的层间距离下，发现了一种强的排斥相互作用，诱导了掺杂原子的强电偶极矩，这导致了高对称性的破坏，打开了带隙。因此，在热电性能，如塞贝克系数和品质因数的相当大的变化。层间距的增大使排斥作用减弱，当层间距较大时，堆垛序的转换过程消失。发现小的带隙导致低的塞贝克系数和品质因数。对于短的和大的层间距离，在可见光范围内的光学响应中的一个突出的峰被发现，峰的位置是成反比的层间距离。
2021-02-18 cond-mat.mes-hall
Inducing Berry Curvature Dipole in Multilayer Graphene through Inhomogeneous Interlayer Sliding
本研究提出利用波纹基底诱导非均匀层间滑动，在多层石墨烯中产生可调控的显著Berry曲率偶极子，幅度可达滑动位移的100倍，提供了一种实验可行的新方法。
2024-12-18 cond-mat.mes-hall
The Role of Permanent and Induced Electrostatic Dipole Moments for Schottky Barriers in Janus MXY/Graphene Heterostructures: a First Principles Study
肖特基势垒高度（$E_{SBH}$）是决定半导体材料输运特性的关键因素，因为它直接调节光电子器件中的载流子迁移率。原则上，范德华（vdW）Janus异质结构提供了一个有吸引力的途径来控制ESBH。然而，其背后的原子机制还远未得到最终的理解，这提示了对该主题的进一步研究。为此，在这里，我们进行了广泛的第一性原理研究的电子性质和$E_{SBH}$的几个vdW Janus MXY/石墨烯（M=Mo，W; X，Y=S，Se，Te）异质结构。模拟结果表明，通过改变异质结构的界面的组成和几何形状，可以控制其电接触，从而电子输运特性，从欧姆到肖特基与近一个数量级的变化，在$E_{SBH}$。详细的模拟分析，使合理化的基础上的Janus MXY片的永久偶极矩和诱导一个由于在MXY/Gr接口的界面电荷重新分布之间的相互作用，这一高度吸引人的属性。这样的相互作用被证明是非常有效的，在改变整个vdW Janus异质结构的静电电势差，确定其ESBH，因此肖特基（欧姆）接触类型。这些计算结果有助于指导控制Janus异质结构的电接触，以合理设计纳米级器件的电接触。
2022-03-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Graphene Straintronics by Molecular Trapping
本研究提出通过在石墨烯-衬底界面俘获分子、利用分子偶极矩调控石墨烯应变的方法，实验证实偶极矩1.5D-4.9D时应变提升50倍，结合理论计算明确了电荷转移引发应变的机制。
2025-03-21 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Tuning electronic properties in graphene quantum dots by chemical functionalization: Density functional theory calculations
采用密度泛函理论研究了化学功能化的六角和三角形石墨烯量子点的电子能隙和总偶极矩。已经发现，能隙可以有效地调整在选定的集群通过边缘钝化与不同的元素或基团。利用氧的边缘钝化提供了在六边形纳米点中观察到的大能隙的相当大的减小。三角形石墨烯量子点中的边缘态和能隙也可以通过用氟钝化来操纵。总偶极矩强烈地取决于：（a）石墨烯量子点的形状和边缘终止，（b）所连接的基团，以及（c）基团所连接的位置。就形状、边缘终止和连接基团而言，化学修饰的六角扶手椅型量子点具有最高的总偶极矩。根据连接基团的位置，总偶极子可以增加、减少或消除。通过稳定性计算证实了功能化石墨烯量子点的显著特征，即可调谐的能隙和总偶极矩。红外光谱中的正结合能和正频率意味着所有选择的簇在边缘官能化和钝化与各种基团和元素下是稳定的。
2017-12-12 cond-mat.mes-hall
Hidden multiferroic order in graphene zigzag ribbons
用密度泛函和平均场哈伯德模型计算方法预测了石墨烯锯齿形带中的绝缘磁相，在没有附加近似的情况下，用自旋极化电子-空穴对的两个锁相凝聚体的BCS波函数描述了绝缘磁相.相关的序参量是自旋偶极算符，它具有磁序和电序，并解释了系统的自旋分辨铁电性。每个凝聚体与自旋相关的偶极子相关联，并且它们的相对相位锁定将总电偶极子和总磁化设置为等于零。
2007-10-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Optical Excitations and Field Enhancement in Short Graphene Nanoribbons
采用量子化学半经验方法对有限长石墨烯纳米片的光激发进行了理论研究。的光谱和由此产生的偶极子场进行了分析，占在全原子的量子限制效应，这是至关重要的纳米级制度的细节。我们发现，这些纳米结构的光谱在低能量下由具有强强度的激发主导，由具有可比重量的几个单粒子跃迁的特征相干组合组成。它们引起整个薄片的光激发载流子密度的固定集体振荡，并产生强偶极子和场增强。这种行为对于宽度和长度变化是鲁棒的，从而确保在大频率范围内的可调谐性。纳米天线和其他nanoplasmonic应用的影响进行了讨论，为现实的几何形状。
2012-03-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Supercritical electric dipole and migration of electron wave function in graphene
利用原子轨道线性组合技术和变分Galerkin-Kantorovich方法研究了含两种相反电荷杂质的带隙石墨烯中准粒子的Dirac方程.我们表明，足够大的杂质电荷的最高能量的占据电子束缚态的波函数改变其本地化从带负电荷的杂质带正电荷的杂质之间的距离增加。超临界电偶极子电子波函数的这种迁移是将人们所熟悉的单个带电杂质原子坍缩现象推广到电子-空穴对自发地从带有带电杂质的束缚态真空中产生从而部分屏蔽它们的情况。
2015-07-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el hep-ph
Electric field induced structural changes of water confined between two graphene layers
外加电场使极性液体的永久偶极子重新取向，从而改变了极性液体的物理性质。例如，它应该显著影响限制在纳米通道中的水的物理性质。如果沿着纳米通道施加场，则后一种效应被深刻地增强。使用分子动力学模拟，我们预测，平行于通道施加的面内电场极化被限制在两个石墨烯层之间的水分子，导致在不同的铁电性和电滞后。我们发现电场改变了氢键的面内顺序：反转电场不会使系统恢复到非极性初始状态，而是在系统中保留了剩余的偶极矩。我们的研究提供了对水在纳米通道中的铁电状态的深入了解，并展示了如何通过电场进行调谐。
2016-01-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quantum nonlinear planar Hall effect in bilayer graphene: an orbital effect of a steady in-plane magnetic field
研究了在稳定的面内磁场作用下双层石墨烯的量子非线性平面霍尔效应。当时间反演对称性被磁场破坏时，由于动量空间中的Berry曲率偶极子，在对外电场的二阶响应中出现电荷电流。我们已经表明，一个非线性平面霍尔效应起源于异常速度推导出的平面内磁场的轨道效应的电子在双层石墨烯中的自旋轨道耦合完全没有。考虑到对称性分析，我们导出了Berry曲率偶极矩对磁场分量的主导依赖关系。此外，我们说明了如何控制和调制的Berry曲率偶极子与外部平面磁场，栅极电压和费米能量。
2022-12-20 cond-mat.mes-hall
Tunable Graphene Split-Ring Resonators
开口环谐振腔是超材料中超原子的原型。虽然基于贵金属的开口环谐振器已经被广泛研究，但到目前为止，还没有实验证明由石墨烯制成的开口环谐振器，石墨烯是一种新兴的有趣的等离子体材料。在这里，我们实验证明石墨烯开口环谐振器与深亚波长（约百分之一的激发波长）磁偶极子响应在太赫兹制度。同时，观察到四极和电偶极子，依赖于入射光的偏振。所有模式都可以通过化学掺杂或堆叠多个石墨烯层来调节。与SiO2衬底的表面极性声子的强相互作用也显著地修改响应。有限元频域模拟很好地再现了实验结果。我们的研究向多功能石墨烯超材料迈进了一步，超越了简单的石墨烯带或仅具有电偶极共振的圆盘阵列。
2020-08-04 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Electrically Tunable Polarizer Based on Graphene-loaded Plasmonic Cross Antenna
石墨烯独特的栅电压依赖性光学性质使其成为一种很有前途的电调谐等离子体材料。在这项工作中，我们提出了在原位控制纳米天线的极化相结合的等离子体结构与静电可调石墨烯单层。可调谐偏振器的设计基于一个非对称的交叉纳米天线，包括两个正交的金属偶极子共享相同的饲料间隙。石墨烯单层沉积在Si/SiO2衬底上，并插入纳米天线下方。我们的建模表明，随着化学势通过静电掺杂增加到1 eV，较长石墨烯负载偶极的共振波长在中红外范围内蓝移500 nm（约10%的共振），而较短的偶极由于石墨烯独特的波长依赖性光学特性而受到的影响要小得多。通过这种方式，两个偶极纳米天线之间的相对场幅度和相位被电调节，并且反射波的偏振状态可以从圆形电调谐到近线性状态，轴比变化超过8dB。我们的研究证实了石墨烯与金属纳米结构的强烈光相互作用，并阐明了高速电控光电子器件的前景。
2018-03-22 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
Ferromagnetic phase in graphene-based planar heterostructures induced by charged impurity
研究了在类似石墨烯的平面电子-正电子系统中，掺杂带电荷杂质$Z$的异质结构中，轴向电流和相应的类偶极磁场的自发自洽产生.结果表明，这种效应发生在$Z \geq Z^{\ast}$与$Z^{\ast}$是一个特殊的模拟居里点的铁磁。详细研究了感生铁磁态的性质。它还表明，这种方式的磁偶极子的产生导致系统的总Casimir（真空）能量的显着降低，这反过来又提供了它的“居里点”以上的自发产生$Z \geq Z^{\ast}$。
2019-12-03 cond-mat.mes-hall
Quantifying inhomogeneous magnetic fields at the micron scale using Graphene Hall-Effect sensors
本文数值研究石墨烯霍尔传感器对上方偶极子非均匀磁场的响应，表明弹道器件在近距纳米磁强测量中具有更高校正精度和取向选择性，并通过微磁模拟验证其磁滞回线测量优势。
2024-10-04 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
The Fock-Darwin States of Dirac Electrons in Graphene-based Artificial Atoms
研究了石墨抛物量子点中无质量手征费米子的Fock-Darwin态。利用Klein隧穿理论，分析了狄拉克费米子在柱对称势场中的禁闭条件。讨论了Dirac电子能级与传统电子系统相比的新特点。我们还评估了偶极允许的跃迁的能级的点。我们提出在高磁场极限下，可以从偶极允许跃迁精确地确定能带参数。
2006-11-17 cond-mat.mes-hall
Doping Induced Second Harmonic Generation in Centrosymmetric Graphene from Quadrupole Response
对于中心对称的材料，如单层石墨烯，通常预期没有光学二次谐波产生（SHG），因为它在电偶极子近似下是禁止的。然而，我们观察到一个强大的，掺杂诱导的SHG从石墨烯，其最高强度可比的电偶极子允许在非中心对称的二维材料的SHG。这种新型的二次谐波具有电四极响应的性质，这是由于面内光子波矢量的光学修整有效地破坏了反转对称性而产生的。更值得注意的是，SHG被载流子掺杂或化学势广泛调谐，在费米边缘共振处急剧增强，但在电荷中性点处消失，这表明了无质量狄拉克费米子的电子-空穴对称性。石墨烯中的惊人行为，这也应该出现在石墨烯类狄拉克材料中，扩展了非线性光学的范围，并拥有新的光电和光子应用的希望。
2018-12-29 cond-mat.mes-hall
AA-stacked bilayer square ice between graphene layers?
水被限制在两层之间，间隔几埃，形成层状二维冰结构。利用大规模分子动力学模拟，采用ReaxFF原子间相互作用势，我们发现具有菱形-正方形结构的扁平单层冰在非极性和非铁电性的石墨烯层之间成核。发现两层水结晶成一个正方形晶格，接近实验发现的AA堆积[G。Algara-Siller等人Nature 519，443445（2015）]。每一层都有一个方向相反的净偶极矩。双层冰也是非极性和非铁电的。对于三层冰，我们发现每一层都有类似于单层冰的晶体结构。
2015-09-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nonlinear polarization effect of functionalized graphene quantum dots
石墨烯量子点（GQD）是石墨烯的纳米级结构，具有量子特性和边缘效应，可以产生光致发光特性。量子限制效应和GQD结构性质的差异使得其光学特性高度依赖于结构的尺寸。本研究从三维角度解释了功能化GQD（fGQD）非线性极化性质的一些探索性半经验计算。在此基础上，采用基于能量和偶极矩展开的有限场方法计算了线极化和第一超极化。结果，fGQD分子主要具有高光学非线性性质，如高\b{eta}值（71至4488 a.u.）所示。一般情况下，第一超极化率与偶极矩呈线性关系。它有可能用于二次谐波成像显微镜（SHIM）的应用。
2022-12-20 cond-mat.mes-hall physics.comp-ph
Electrocrystallization of Supercooled Water Confined by Graphene Walls
由于水分子具有偶极矩，因此水的任何结构转变对外部电场敏感。研究了外加均匀电场对石墨烯平面间过冷水结晶的影响。这种系统的结晶是由亚稳相到有序（结晶）相的普通弛豫和由所施加的电场诱导的偶极对准引起的。我们发现，该系统在温度$T=268$ K，其中水的密度为$0.94$ g/cm $^3$和所施加的电场的大小为$E=0.5~\textrm{V}$ /埃，结晶成立方冰，几乎没有缺陷，并且结晶在时间尺度$\sim 5.0$ ns上进行。所得结果可直接用于开发水结晶驱油方法。
2019-09-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Controlling Half-Metallicity of Graphene Nanoribbons by Using a Ferroelectric Polymer
基于第一性原理计算方法，我们提出了一种利用铁电材料聚偏氟乙烯（PVDF）驱动锯齿形石墨烯纳米带（ZGNRs）进入半金属态的新方法.由于PVDF的强偶极矩，当在ZGNR上实现PVDF的临界覆盖时，ZGNR的基态变为半金属。由于铁电聚合物是物理吸附的，PVDF中的偶极场的方向可以通过相对小的外部电场旋转，并且可以实现半金属和绝缘状态之间的切换。我们的研究结果表明，在没有过大的外部栅极电场的情况下，ZGNR的半金属态可以通过铁电聚合物的沉积来实现，并且它们的电子和磁性可以通过非侵入性的相互作用来控制。
2010-03-25 cond-mat.mes-hall
Universal Distance-Scaling of Non-radiative Energy Transfer to Graphene
荧光发射体和石墨烯之间的近场相互作用表现出与局部偶极诱导的电磁场相关联的丰富物理，由于石墨烯的独特性质，局部偶极诱导的电磁场被强烈增强。在这里，我们测量发射体寿命作为发射体-石墨烯距离d的函数，并发现与由精细结构常数控制的通用标度律一致。观察到的能量转移率与1/d^4相关性一致，这是二维有耗介质的特征。相对于在距离d~5nm处的真空中的衰减，发射体衰减速率增强90倍（~99%的转移效率）。这种高能量传递率主要是由于单原子碳层的二维性和无间隙特性。因此，石墨烯被证明是一种非凡的能量汇，在光电探测、能量收集和纳米光子学方面具有巨大的潜力。
2013-01-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Collective properties of magnetobiexcitons in quantum wells' and graphene superlattices
提出了在强磁场下，半导体量子阱和石墨烯超晶格组成的电子空穴交替层超晶格中准二维空间间接磁双激子的玻色-爱因斯坦凝聚（BEC）和超流性.在高磁场极限下，量子阱和石墨烯层组成的超晶格中具有偶极-偶极排斥的磁激子稀气体的两个不同的哈密顿量被简化为无磁场的二维激子稀气体的一个有效哈密顿量.此外，对于$N$激子，我们通过在电子（e）和空穴（h）的相对运动的坐标上积分，将$2N\times 2$维空间的问题简化为$N\times 2$维空间的问题。本文研究了在强磁场中，电子层和空穴层交替排列的超晶格中的二维间接磁激子相互作用系统的基态不稳定性。本文研究了由一对偶极矩相反的间接激子组成的准二维间接磁双激子稳定系统。在二维间接磁双激子系统中，以电四极子的形式相互作用，得到了量子阱和石墨烯实现的超流组分$n_{s}(T)$的密度和从Kosterlitz无相变相变到超流态的温度.
2008-01-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Bose-Einstein condensation and superfluidity of magnetobiexcitons in quantum wells' and graphene superlattices
提出了在强磁场下，半导体量子阱和石墨烯超晶格组成的电子空穴交替层超晶格中准二维空间间接磁双激子的玻色-爱因斯坦凝聚（BEC）和超流性.在高磁场极限下，量子阱和石墨烯层组成的超晶格中具有偶极-偶极排斥的磁激子稀气体的两个不同的哈密顿量被简化为无磁场的二维激子稀气体的一个有效哈密顿量.此外，对于$N$激子，我们通过在电子（e）和空穴（h）的相对运动的坐标上积分，将$2N\times 2$维空间的问题简化为$N\times 2$维空间的问题。本文研究了在强磁场中，电子层和空穴层交替排列的超晶格中的二维间接磁激子相互作用系统的基态不稳定性。本文研究了由一对偶极矩相反的间接激子组成的准二维间接磁双激子稳定系统。在二维间接磁双激子系统中，以电四极子的形式相互作用，得到了量子阱和石墨烯实现的超流组分$n_{s}(T)$的密度和从Kosterlitz无相变相变到超流态的温度.
2007-11-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Improving the Performance of Polythiophene-based Electronic devices by Controlling the Band Gap in the Presence of Graphene
采用密度泛函理论和多体微扰理论在G $_0$ W $_0$水平上研究了聚噻吩（PT）吸附在石墨烯表面的电子性质.电荷密度差分析表明，基质-吸附质相互作用导致了强烈的物理吸附和界面电偶极矩的形成。由于相互作用，静电势显示石墨烯功函数从其初始值4.53 eV偏移-0.19 eV。聚合物的LDA带隙没有任何变化，但能级线形被轨道杂化改变。在G $_0$ W $_0$水平下研究了界面极化对带隙和能级排列的影响，结果表明，与孤立链相比，PT带隙明显减小.
2017-09-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
