Spin-orbit interaction in bent carbon nanotubes: resonant spin transitions
针对弯曲碳纳米管中形成$π$键的电子，提出了一种有效的紧束缚哈密顿量.我们占弯曲的CNT和内在的自旋轨道相互作用，引入混合的$π$和$σ$键之间的$p_z$轨道沿CNT。该效应有助于SO耦合的主要来源-石墨烯平面折叠成纳米管。讨论了双量子点中SO耦合对共振单电子自旋和电荷跃迁的弯曲贡献。我们报告说，虽然弯曲相关的SO耦合的影响是弱的能谱，它产生了显着的增加由外部电场驱动的自旋跃迁速率。我们发现，由交替电场驱动的自旋翻转跃迁通常有较大的速率时，伴随着电荷从一个点到另一个。自旋翻转跃迁速率是驱动振幅的非单调函数，因为它们被更强的自旋守恒电荷跃迁所掩盖。我们证明，分数共振-对应的多光子跃迁的原子在强激光场-发生在电控纳米器件已经在中等交流振幅-可以用来维持自旋翻转过渡。
2015-10-29 cond-mat.mes-hall
Shell filling in closed single-wall carbon nanotube quantum dots
在单壁碳纳米管中形成的封闭一维量子点的光谱中，我们观察到了二重壳层填充现象。它的签名包括一个双峰分布的额外的能量，相关的激发光谱不同的电子数，和交替的自旋的添加电子。这提供了与更高维度中的量子点的对比，其中不存在这种自旋配对。我们还看到了一个额外的四倍周期性的迹象，表明K-K'子带壳。我们的研究结果表明，在大多数孤立的纳米管点壳填充的情况下，从无序或不均匀的结果。
2001-12-18 cond-mat.mes-hall
Scanning gate microscopy of ultra clean carbon nanotube quantum dots
我们对单个悬浮的碳纳米管量子点进行扫描门显微镜。量子点的尺寸和位置可以从同心高电导环视觉上识别。对于本研究中使用的超净器械，明确识别出两种新效应。静电屏蔽从单个量子点产生不重叠的多组库仑环。在双量子点中，通过改变尖端电压，量子点之间的相互作用可以从弱耦合区调谐到强耦合区。
2015-08-22 cond-mat.mes-hall
Charge sensing in carbon nanotube quantum dots on microsecond timescales
我们报告快速，同时电荷传感和传输测量栅极定义的碳纳米管量子点。铝射频单电子晶体管（rf-SET）电容耦合到纳米管点提供微秒时间尺度上的单电子电荷感测。同时，射频反射仪允许快速测量通过纳米管点的传输。在库仑阻塞制度中的纳米管点的电荷稳定性图显示了扩展的库仑菱形进入高偏压制度，以及在电荷感测数据中揭示的奇偶填充效应。
2005-10-20 cond-mat.mes-hall
Quantum dots in suspended single-wall carbon nanotubes
我们提出了一种简单的技术，它使用自对准氧化物蚀刻金属电极之间的单个单壁碳纳米管悬浮。这使得人们能够比较悬浮前后特定纳米管的特性，以及研究悬浮管中的传输。作为该技术实用性的一个例子，我们研究了悬浮管中的量子点，发现它们的电容由于去除电介质衬底而减小。
2001-08-01 cond-mat.mes-hall
Defining and controlling double quantum dots in single-walled carbon nanotubes
我们报道了在单壁碳纳米管中实现双量子点的实验。该器件由一个具有源极和漏极接触的纳米管和三个附加的顶栅电极组成。我们表明，通过激励这些顶栅，有可能局部门控纳米管，以创建一个障碍，或调整的一部分纳米管的化学势。在低温下，我们发现（对于三种不同的设备），在一定范围内的顶栅电压，我们的设备作为一个双量子点，证明了典型的蜂窝状电荷的稳定性模式。
2006-05-09 cond-mat.mes-hall
Charge pumping in carbon nanotube quantum dots
研究了声表面波电场驱动下碳纳米管量子点中的电荷泵现象。我们发现，在小的驱动幅度，泵浦电流反转极性的电导是通过使用栅电极的库仑阻塞峰调谐。我们研究的行为作为波的振幅，频率和方向的函数，并开发一个模型，在该模型中，我们的结果可以被理解为导致从绝热电荷之间的重新分配的导线和量子点的纳米管。
2008-04-20 cond-mat.mes-hall
Phonon runaway in nanotube quantum dots
我们探讨了电子输运在纳米管量子点强耦合振动和弱耦合铅和热环境。我们表明，最近观察到的异常电导签名单壁碳纳米管（SWCNT）量子点可以定量地理解电流驱动的“热声子”，与电子强烈相关。使用速率方程在多体配置空间的联合电子-声子分布，我们认为，变化是强电子-声子耦合的指示，需要超出传统的非相关声子辅助运输（田戈登）的方法进行分析。
2006-08-30 cond-mat.mes-hall
Excited state spectroscopy in carbon nanotube double quantum dots
我们报道了一个完全可调的碳纳米管双量子点的低温测量。一种新的制造技术已被用于顶栅，以避免覆盖整个纳米管的氧化物层，如在以前的实验。顶门允许我们形成单个点，控制它们之间的耦合，我们观察到四重壳填充。我们通过双量子点中的激发态进行非弹性输运光谱，这是实现新的基于微波的实验的必要步骤。
2006-02-17 cond-mat.mes-hall
Transport phenomena in nanotube quantum dots from strong to weak confinement
我们报告的低温传输实验单壁纳米管与不同的接触质量的金属引线，从弱隧穿几乎完美的传输。在弱隧穿区，库仑阻塞占主导地位，纳米管作为一维量子点。对于更强的耦合到引线的电导可以强烈增强的非弹性共隧穿和近藤效应。对于开路接触，库仑阻塞被完全抑制，并且低温电导通常保持较高，尽管我们经常看到电导相对于栅极电压的明显下降，这可能是由共振背散射引起的。
2001-05-15 cond-mat.mes-hall
Interplay of magneto-elastic and polaronic effects in electronic transport through suspended carbon-nanotube quantum dots
研究了悬浮碳纳米管量子点中的电子输运。在垂直于纳米管的磁场和附近的金属栅极的存在下，两种力作用于电子：拉普拉斯力和静电力。它们都诱导电子和机械横向振荡模式之间的耦合。我们发现，这两种机制之间的差异出现在共隧穿电流。
2012-02-10 cond-mat.mes-hall
Parallel carbon nanotube quantum dots and their interactions
我们目前的量子输运测量相互作用的平行量子点中形成的碳纳米管绳股。在该分子量子点系统中，输运由一个量子点主导，而来自平行侧点的附加共振出现，其表现出弱的栅极耦合。这种差分选通效应提供了仅具有一个栅电极的量子点系统的可调谐性，并提供了对承载电流的碳纳米管束的控制。通过将系统调谐到不同的状态，我们使用量子输运作为光谱工具来研究点间耦合，并显示区分各种侧点的路线。通过比较实验数据与主方程计算，我们确定所需的隧穿率的条件，以观察不同的表现形式的点间耦合的传输谱。
2012-08-29 cond-mat.mes-hall
Carbon nanotube quantum dots on hexagonal boron nitride
我们报道了在六方氮化硼（hBN）薄片上制备第一个碳纳米管（CNT）量子点的细节和低温特性。我们表明，碳纳米管可以生长在hBN通过标准的化学气相沉积和标准的扫描电子显微镜成像和光刻可以采用优化的参数时，制造纳米电子结构。这种概念验证为hBN上更复杂的器件铺平了道路，具有更可预测和可再现的特性和电子稳定性。
2014-06-26 cond-mat.mes-hall
Disorder-mediated electron valley resonance in carbon nanotube quantum dots
我们提出了一个单电子在碳纳米管量子点中谷区同位旋相干旋转的方案。该计划利用无处不在的原子无序的纳米管晶格，诱导随时间变化的谷混合作为受限的电子被推回和沿纳米管轴向前施加的交流电场。使用实验确定的值的无序强度，我们估计谷拉比振荡周期的纳秒时间尺度上是可行的。在单电子输运机制下，通过双量子点的电流可以检测到谷共振效应。
2010-10-20 cond-mat.mes-hall
Spin-valley resolved photon-assisted tunneling in carbon nanotube double quantum dots
研究了半导体碳纳米管中静电诱导双量子点的光子辅助隧穿（PAT）和Landau-Zener-Stueckelberg（LZS）干涉。本文采用原子紧束缚方法和含时组态相互作用方法，对有限电子和空穴系统进行了描述。我们再现了最近观察到的量子双点描述跨空穴局域态的传输的LZS干涉图案。此外，我们指出，对于电荷配置的基态是泡利阻止PAT可以用于分辨率的过渡，涉及自旋翻转或谷间过渡没有自旋谷保存背景信号。
2017-02-28 cond-mat.mes-hall
Electron-vibron coupling in suspended carbon nanotube quantum dots
受最近实验的启发，我们研究了悬浮碳纳米管量子点中的电子-振动子耦合，从底层石墨烯层的电子-声子耦合开始。我们发现，耦合强度依赖于敏感的振子的类型，是强烈的样品依赖性。耦合强度变得特别强，当不稳定性诱导的电子量子点位于附近的区域，其中的振动模式与大应变。具体来说，我们发现，纵向拉伸模式和径向呼吸模式耦合通过强变形势，而扭曲模式耦合更弱，通过涉及碳位点之间的电子跳跃幅度调制的机制。一个特殊的情况是弯曲模式：由于对称性的原因，它们的耦合在振子坐标中只有二次耦合。我们的结果可以解释最近的实验中，悬浮的碳纳米管量子点的振动边带伴随着强烈的电子-振子耦合的Franck-Condon封锁。
2009-04-29 cond-mat.mes-hall
Asymmetric Franck-Condon factors in suspended carbon nanotube quantum dots
碳纳米管量子点中的电子态和振动子一般具有不同的位置和大小。因此，传统的Anderson-Holstein模型，耦合振子的点总电荷，可能不再适用于一般。在这里，我们明确地解决的电子密度的空间波动的作用，产生空间依赖的弗兰克-康登因素。我们讨论了随之而来的显着影响运输是兼容最近的测量。这张照片可以在一般的纳米机电系统的隧道实验相关。
2010-05-06 cond-mat.mes-hall
Pauli spin blockade in carbon nanotube double quantum dots
我们报道了杂质定义的碳纳米管双量子点中的泡利自旋阻塞。我们观察到一个显着的电流抑制负源极-漏极偏置电压的量子点的对称和非对称耦合的引线进行了研究。测得的微分电导同意与理论模型的双量子点系统中的自旋封锁制度，使我们能够估计相关的单重态和三重态的占用概率。这项工作表明，在纳米管量子点中有效的自旋到电荷转换是可行的，并打开了在不受与核自旋的超精细相互作用限制的材料中进行单自旋读出的可能性。
2008-05-27 cond-mat.mes-hall
Inter-valley scattering induced by Coulomb interaction and disorder in carbon-nanotube quantum dots
我们发展了半导体碳纳米管量子点的谷间库仑散射理论，考虑了曲率和手征的影响。从单粒子态的有效质量描述出发，充分考虑库仑相互作用、自旋轨道耦合和短程无序，研究了双电子系统。我们发现，与谷间散射相关的能级分裂几乎与手征角无关，虽然小于由于自旋轨道相互作用，大到足以测量。
2013-08-16 cond-mat.mes-hall
Real Time Electron Tunneling and Pulse Spectroscopy in Carbon Nanotube Quantum Dots
我们研究了碳纳米管（CNT）中的量子点（QD），其中QD几乎与引线隔离。铝单电子晶体管（SET）用作QD的电荷检测器。我们使用脉冲光谱和实时电荷检测两者精确地测量和调谐在1 kHz和1 Hz之间的范围内进入QD的隧道速率，并测量隔离QD的激发光谱。
2008-11-17 cond-mat.mes-hall
Molecular states in carbon nanotube double quantum dots
我们报告通过半导体单壁碳纳米管（SWNT）与三个额外的顶栅的电输运测量。在低温下，该系统充当具有大的点间隧道耦合的双量子点，允许观察在整个双点系统上延伸的隧道耦合分子态。我们精确地提取了隧道耦合，并通过微分电导中共振的顺序隧穿线形来识别分子态。
2006-03-14 cond-mat.mes-hall
Spin-orbit interaction and anomalous spin relaxation in carbon nanotube quantum dots
我们研究了电子-晶格相互作用和自旋-轨道相互作用引起的自旋弛豫和退相干，并预测了磁场$B$引起的冲击效应。对于$B$的特定值，发生相消干涉，导致超过数十秒的超长自旋弛豫时间$T_1$。对于小的声子频率$ω$，我们发现了一个$1/\sqrtω$自旋-声子噪声谱-一个新的耗散通道的自旋量子点-这可以减少$T_1$许多数量级。我们发现，纳米管表现出零场能级分裂所造成的自旋轨道相互作用。这使得能够实现自旋的全电和相位相干控制。
2008-06-04 cond-mat.mes-hall
Tunable few-electron double quantum dots and Klein tunnelling in ultra-clean carbon nanotubes
碳纳米管中的量子点是基础科学研究和新器件应用研究的平台。特别是，它们具有独特的性质，使它们对研究单电子自旋的相干性质具有吸引力。为了进行这样的实验，有必要将单个电子限制在具有高度可调势垒的量子点中，但是到目前为止，无序性阻止了基于可调纳米管的量子点设备达到单电子状态。在这里，我们使用本地栅极电压施加到一个超干净的悬浮纳米管限制在一个单一的量子点，并首次在一个可调的双量子点的单个电子。这种可调谐性受到一种新型隧穿的限制，这种隧穿类似于相对论性量子力学的克莱因悖论。
2009-07-14 cond-mat.mes-hall
Cotunneling renormalization in carbon nanotube quantum dots
利用准简并微扰理论，研究了库仑阻塞碳纳米管量子点中由共隧穿引起的能级位移。它表明，否则退化和隧道耦合的$K$和$K'$状态混合的cotunneling，因此分裂的能量，除了在粒子/空穴对称的库仑钻石的中点。在外部磁场的存在下，我们表明，cotunneling诱导门依赖$g$因子重整化，我们概述了不同的情况下，可能会观察到的实验，取决于内在的$KK'$分裂和自旋轨道耦合的值。
2012-08-29 cond-mat.mes-hall
Spin-valley blockade in carbon nanotube double quantum dots
本文从理论上研究了半导体碳纳米管中双量子点的泡利效应或自旋谷效应。在我们的模型中，我们考虑了碳纳米管的以下特征：（i）量子点能级的四重（自旋和谷）简并，（ii）由管曲率增强的固有自旋轨道相互作用，以及（iii）由于短程无序引起的谷混合，即，替代原子，吸附原子等，我们发现，自旋谷封锁可以解除存在的短程无序，诱导两个独立的随机（大小和方向）谷塞曼场在两个点，因此类似于超精细相互作用在传统的半导体量子点。在强自旋-轨道相互作用的情况下，我们确定了一个参数制度，其中电流作为施加的轴向磁场的函数，显示了零场倾角的宽度控制的点间隧穿振幅，与最近的实验。
2010-11-01 cond-mat.mes-hall
Spin effects in single-electron transport through carbon nanotube quantum dots
利用库仑阶梯第一阶饱和电流的比值，研究了单壁碳纳米管量子点在正负偏压下的总自旋.电流比反映了当点连接到强非对称隧道势垒时增加或减少的总自旋跃迁。我们的结果表明，总自旋态有和没有磁场可以跟踪这种方法。
2007-07-03 cond-mat.mes-hall
Transport properties of double-walled carbon nanotube quantum dots
研究了基于双壁碳纳米管（DWCNT）的量子点（QD）系统的输运性质。微观结构和强库仑相互作用之间的相互作用被视为玻色子化框架内。从约化密度矩阵的Liouville方程出发，计算了量子点系统的线性和非线性G-V-Vg特性。根据壳层间的耦合，一个8电子的周期性的库仑阻塞峰间距的情况下，相称的DWCNT量子点和4电子的周期性的无公度的情况下进行预测。研究了多壁碳纳米管的激发态对非线性输运的贡献。
2007-08-10 cond-mat.mes-hall
Gate-dependent tunneling-induced level shifts observed in carbon nanotube quantum dots
我们研究了洁净单壁碳纳米管量子点中的电子输运。由于大量的库仑阻塞金刚石同时表现出壳层结构和近藤效应，我们能够对隧道重整化效应进行详细的分析。从而确定了该人造原子的环境诱导能级位移。在壳的两个轨道中只有一个是强烈耦合的，我们观察到一个显着的非弹性共隧穿线的非对称门依赖与系统的库仑钻石的大小（和形状）的门依赖。这些效应都给出了一个简单的解释，在隧道耦合的二级微扰理论。
2008-06-27 cond-mat.mes-hall
Kondo effects in small bandgap carbon nanotube quantum dots
在强关联区研究了自旋轨道耦合下小禁带碳纳米管量子点的磁导。本文采用有限U平均场从玻色子方法研究多体效应。在磁场中恢复了不同的简并度，产生了不同对称性的近藤效应，包括不同类型的SU（3）效应。在零场条件下，完全的自旋-轨道简并可以恢复，相应的SU（4）近藤效应开始出现。我们指出了在倾斜磁场中发生电子-空穴近藤效应的可能性，我们预测这种效应将发生在磁场取向接近垂直的可用磁场中。当场接近横向取向时，观察到从SU（2）或SU（3）对称性到SU（4）对称性的交叉。
2020-09-23 cond-mat.mes-hall
Four-electron shell structures and an interacting two-electron system in carbon nanotube quantum dots
低温输运测量已经进行了单壁碳纳米管量子点在弱耦合制度在磁场高达8特斯拉。观察到了四电子壳层填充现象，并研究了各库仑峰的磁场演化，观察到了磁场诱导的自旋翻转和由此产生的自旋极化.激发光谱测量揭示了塞曼分裂的单粒子状态的一个电子在壳层中，并证明了单重态和三重态与直接观察的交换分裂在零磁场的两个电子在壳层中，最简单的例子洪德规则。后者表示与人造He原子的直接类比。
2005-02-07 cond-mat.mes-hall
Multi-wall carbon nanotubes as quantum dots
我们已经测量了不同长度的单个多壁碳纳米管（MWNT）的微分电导dI/dV。观察到从线状（长管）到点状（短管）行为的交叉。dI/dV主要由长MWNT器件（L=2. 7 $μm$），而在短波长（L=300 nm）下观察到库仑阻塞和能级量子化。短MWNT点的电子能级是近四倍简并的（包括自旋），它们在磁场中的演化（塞曼分裂）与g因子2一致。在零磁场中，态的顺序填充随自旋S按照S=0 -> 1/2 -> 0.此外，近藤增强的电导时，观察到的电子管上的数目是奇数。
2001-10-03 cond-mat.mes-hall
Electronic structure of (1e,1h) states of carbon nanotube quantum dots
我们提供了一个原子紧束缚描述的双极（n-p）双量子点定义在半导体碳纳米管的几个载流子。我们把注意力集中在系统的电荷状态上，在该系统中观察到泡利阻塞电流[F。Pei等人，Nat. Nanotechnol. 7，630（2012）; E. A. Laird等人，ibid 8，565（2013）]，在n点中具有单个过量电子，在p点中具有单个空穴。我们使用组态相互作用的方法来确定的自旋谷结构的状态附近的中性点，并讨论其后果的interdot交换相互作用，简并的能谱和限制态的对称性。我们计算了解除泡利封锁的跃迁能，并分析了它们对磁场矢量的依赖关系。此外，我们介绍了弯曲的纳米管，并证明其对跃迁能谱的影响。最好的定性协议与实验数据观察到偏转的纳米管在门控领域中的载流子约束诱导。
2016-04-12 cond-mat.mes-hall
Two-electron n-p double quantum dots in carbon nanotubes
研究了半导体碳纳米管中n-p双量子点的电子态。我们描述了扩展的单电子轨道的形成起源于传导和价带限制在一个最小和最大的外部电位，分别。我们解决了一个封闭的电子对使用严格的对角化方法内的紧束缚的方法，它允许一个简单的治疗的传导和价带状态，保持一个精确的帐户介导的原子缺陷和电子-电子相互作用的谷间散射的问题。在n-p系统中，交换相互作用--在单极双点中几乎与轴向磁场（B）无关，并形成类单重态和类三重态--只出现在B的选定态和窄间隔中。特别是n-p双点的基态能级不被交换相互作用分裂，并且在零磁场下仍然保持四重简并，这也是因为点之间存在强的隧道耦合。
2015-02-09 cond-mat.mes-hall
Hyperfine interaction and electron-spin decoherence in graphene and carbon nanotube quantum dots
我们解析计算了单电子在碳纳米管或石墨烯量子点中的核自旋相互作用。虽然石墨烯中的导带态是p型的，但碳纳米管中的相应态由于曲率而为sp杂化。这导致了各向同性和各向异性超精细相互作用之间有趣的相互作用。通过仅使用分析方法，我们能够显示相互作用强度如何取决于重要的物理参数，如曲率和同位素丰度。我们发现，对于所研究的碳结构，13 C超精细耦合强度小于1 μ-eV，并且相关的电子自旋退相干时间可以预期为几十微秒或更长，这取决于自旋携带13 C核的丰度。此外，我们发现超精细诱导的奈特位移是高度各向异性的，无论是在石墨烯和纳米管的任意手性。
2009-09-09 cond-mat.mes-hall
Super-poissonian noise, negative differential conductance, and relaxation effects in transport through molecules, quantum dots and nanotubes
我们考虑通过纳米级物体，例如，单分子，短纳米管，或量子点，这是弱耦合到金属电极的电荷传输。我们考虑了几个水平的分子/量子点与水平相关的耦合强度，并允许弛豫的激发态。在耦合强度的一阶微扰展开范围内计算了电流-电压特性以及电流噪声。对于不对称耦合的情况下，我们预测的负微分电导伴随着超泊松噪声的领导。这两种效应都被快速弛豫过程所破坏。散粒噪声随偏压和弛豫速率变化的非单调行为反映了电子结构和能级相关耦合强度的细节。
2004-07-12 cond-mat.mes-hall
Metallic Carbon Nanotube Quantum Dots with Broken Symmetries as a Platform for Tunable Terahertz Detection
由于缺乏有效的源和检测器，在所谓的太赫兹间隙（$0.1 - 10$ THz）的技术相关范围内产生和检测辐射是具有挑战性的。碳纳米管中的量子点在构建灵敏的太赫兹探测器方面显示出巨大的潜力，这些探测器通常基于光子辅助隧穿。最近报道的机制相结合的共振量子点跃迁和隧穿势垒的不对称性的结果在一个窄线宽的光电流响应与大的信噪比下弱太赫兹辐射。该器件对一个频率敏感，对应于等距量子化状态之间的转换。在这项工作中，我们表明，使用数值与扫描隧道光谱研究的缺陷引起的金属锯齿形单壁碳纳米管量子点，同时打破各种对称性的任意手性的金属纳米管量子点强烈放宽电偶极子近似的选择规则，并消除能量简并。对于$\sim$ 10 nm量子点，这导致更丰富的允许光学跃迁集合，其跨越从1 THz到几十THz的频率。基于这些发现，我们提出了一个太赫兹探测器设备的基础上，金属单壁碳纳米管量子点定义的人工缺陷。根据其长度和接触透明度，操作制度的范围从高分辨率门可调太赫兹传感器到宽带太赫兹检测器。我们的计算表明，该设备在很大程度上不受高达100 K的温度的影响，这使得对称性被破坏的碳纳米管量子点成为设计可在液氮温度下工作的可调谐太赫兹探测器的有希望的平台。
2021-05-14 cond-mat.mes-hall
Orbital hyperfine interaction and qubit dephasing in carbon nanotube quantum dots
超精细相互作用（HF）对于固态量子信息处理的功能性至关重要，因为它影响量子比特相干性并使核自旋量子存储器成为可能。在这项工作中，我们完成了理论的基本超精细相互作用机制（费米接触，偶极，轨道）在碳纳米管量子点通过提供一个理论描述的轨道HF。我们发现，轨道HF诱导的纳米管晶格的核自旋之间的相互作用和限制在量子点中的电子的谷自由度。我们表明，由此产生的核自旋-电子谷相互作用（i）是大约伊辛型，（ii）基本上是本地的，在这个意义上，可以定义一个半径和点长度无关的原子相互作用强度，和（iii）具有原子相互作用强度，这是相媲美的费米接触和偶极相互作用的组合强度。我们认为，轨道HF提供了一个新的退相干机制的单电子谷量子比特和自旋谷量子比特在一系列的多谷材料。我们明确评估相应的非均匀退相时间$T_2^*$的纳米管为基础的谷量子位。
2014-09-09 cond-mat.mes-hall
Electronic excitation spectrum of metallic carbon nanotubes
研究了封闭金属纳米管量子点的离散电子光谱。在低温下，稳定性图显示了一个非常规则的四重模式，允许确定的电子添加和激发能。测量的纳米管光谱与基于纳米管能带结构的理论预测非常一致。我们的结果允许在纳米管量子点的电子量子态的完整识别。
2004-11-20 cond-mat.mes-hall
Non-Destructive Low-Temperature Contacts to MoS2 Nanoribbon and Nanotube Quantum Dots
二硫化钼纳米带和纳米管是具有强自旋轨道相互作用的准一维半导体，是一种在量子电子学应用中极具前景的纳米材料。在这里，它表明，铋半金属层之间的接触金属和这种纳米材料大大提高了接触的性能。在室温下观察到100 k $Ω$量级的两点电阻。在低温下，库仑阻塞是可见的。由此产生的稳定性图表明，与之前使用低功函金属作为接触点的设备相比，接触点处明显不存在陷阱态以及相应的无序。在低于100 mK的温度下观察到单能级量子输运。
2023-03-10 cond-mat.mes-hall
Single wall carbon nanotube double quantum dot
我们报道了半导体单壁碳纳米管中的两个顶栅定义的耦合量子点，构成了一个可调谐的双量子点系统。单壁碳纳米管与钛电极接触，并由三个窄的顶栅电极以及背栅进行门控。我们表明，仅在两个量子点之一上的偏置光谱图可以用于提取两个量子点的附加能量。此外，蜂窝电荷的稳定性图进行了分析，包括交叉电容的静电电容模型，我们提取的耦合能量的双量子点。
2006-12-07 cond-mat.mes-hall
Double Quantum Dots in Carbon Nanotubes
研究了自旋轨道耦合下碳纳米管双量子点的双电子本征谱。精确的计算与简单的模型相结合，提供了一个直观和准确的描述单粒子和相互作用的影响。对于对称点和弱磁场，双电子基态在自旋谷自由度上是反对称的，不是纯自旋单重态。当通过增加量子点间的失谐量来实现量子点的双占据时，库仑相互作用导致了通过高轨道能级混合实现的强关联效应。双点构型的变化影响电子-电子相互作用的相对强度，并且可以导致不同的基态跃迁。特别是，它们可以有利于铁磁基态的自旋和谷自由度。能隙的强抑制可以导致传输实验中泡利阻塞的消失，从而也可以限制量子信息提议中自旋量子比特的稳定性。我们的分析是广义的耦合点，预计将表现出丰富的多体行为的阵列。
2010-08-30 cond-mat.mes-hall
Valley-spin blockade and spin resonance in carbon nanotubes
在III-V族材料制成的量子点中，自旋量子比特的操纵和读出成功地依赖于泡利封锁，泡利封锁禁止自旋三重态和自旋单重态之间的跃迁。IV族材料中的量子点具有通过仅用零自旋核纯化它们来避免来自超精细相互作用的退相干的优点。IV族材料的复杂性来自电子能带结构中的谷简并。这些导致复杂的多重态，即使是双电子量子点，从而显着削弱泡利封锁的选择规则。直到最近才在硅器件中实现了自旋量子比特，其中谷简并度被应变和空间限制提升。在碳纳米管中，通过无序提升谷简并可以观察到泡利阻断。在干净的纳米管中，量子点必须做得超小，以获得相关多重态之间的大能量差。在这里，我们报告低无序纳米管，并证明泡利封锁的基础上谷和自旋选择规则。我们利用纳米管的带隙来获得大的能级间距，从而获得稳健的封锁。单电子自旋共振检测使用封锁。
2012-10-09 cond-mat.mes-hall
Doping state of multi-wall carbon nanotubes wires and quantum dots
采用强静电门控（液离子门控）方法，测定了多壁碳纳米管（MWNTs）中费米能级EF（相对于电中性点）的位置。E_F是负的（空穴掺杂），并且对于空气中的MWNT，E_F等于\approx ~ 0.3 eV。已经发现了水而不是氧是掺杂的主要来源的证据。因此，占据的1d模的数量M（不计算自旋）>2，即M \approx 10。这是支持单电子能级间距，推导出在低温下观察到的单电子充电效应（SET）。后者主要由共隧穿过程，因为我们观察到的近藤效应。这提供了证据，即高透射通道是存在于MWNTs在低温下，尽管在以前的实验中观察到的“无序”。
2002-01-04 cond-mat.mes-hall
Franck-Condon blockade in suspended carbon nanotube quantum dots
理解原子的振动运动对分子中电子跃迁的影响构成了量子物理学的基石，正如光谱学的弗兰克-康登原理所体现的那样。最近的进展，在建设分子电子器件和纳米机电系统打开了一个新的舞台，研究机械和电子之间的相互作用的自由度在单分子水平上的运输。电子通过分子或悬浮量子点的隧穿已被证明激发振动模式或振动子。除此之外，理论预测，强电子-振动子耦合在低偏压下显著抑制电流流动，这种集体行为被称为弗兰克-康登封锁。在这里，我们显示的量子点上形成的悬浮单壁碳纳米管揭示了一个非常大的电子-振动子耦合的测量，由于我们的样品的高品质和前所未有的可调性，承认振动子介导的电子输运在强电子-振动子耦合制度的定量分析。这使我们能够明确地证明悬浮纳米结构中的Franck-Condon阻断。观测到的大量电子-振子耦合最终可能成为检测量子化机械运动的关键因素。它还强调了基于悬浮石墨烯片和碳纳米管的纳米机电设备应用的独特潜力。
2008-12-19 cond-mat.mes-hall
Spin relaxation due to deflection coupling in nanotube quantum dots
我们考虑了纳米管量子点中电子自旋的弛豫，由于它与弯曲声子模的耦合，并确定了一个新的自旋轨道介导的纳米管偏转和电子自旋之间的耦合。在小能量转移的极限下，这种机制优于其他自旋弛豫机制。由于长波长挠曲子的二次色散定律$ω\propto q^2$，态密度$dq/dω\propto ω^{-1/2}$发散为$ω\to 0$。此外，因为这里自旋直接耦合到纳米管偏转，所以与变形势耦合机制相比，存在$1/q$的因子的额外增强。我们发现，偏转耦合鲁棒地产生一个最小的自旋寿命$T_1$附近的避免交叉自旋轨道分裂水平在高温和低温限制的磁场依赖性。这提供了一种机制，该机制支持Churchill等人识别所观察到的$T_1$最小值，同时避免了单粒子谱中的交叉。[Phys. Rev. Lett. { \bf 102}，166802（2009）]。
2010-03-23 cond-mat.mes-hall
Gate-Defined Quantum Dots on Carbon Nanotubes
我们报道了基于纳米管的量子点结构的实现，该结构使用局部静电门控来产生沿着纳米管串联的单独可控的量子点。静电顶栅在下面的管中产生耗尽区;一对这样的耗尽区定义了量子点。在单个和多个点内，隧道势垒的电阻率以及静电能可以通过栅极电压来调谐。该方法允许在单个管上精确控制多个设备，并作为基于纳米管的电子和量子系统的设计范例。
2005-05-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tight-binding simulations of electrically driven spin-valley transitions in carbon nanotube quantum dots
我们描述了在半导体碳纳米管（CNT）内静电定义的量子点中由交变电场驱动的自旋和谷跃迁的动力学。我们采用紧束缚方法来描述局域在量子点内的态，考虑了由于s-p杂化和外场引起的圆周自旋轨道相互作用。在量子点中局域化的本征态的基础被用于在自旋、谷和轨道自由度之间存在耦合的情况下由周期性微扰驱动的自旋翻转和谷间跃迁的描述的含时薛定谔方程的解。除了一阶跃迁，我们也发现分数共振。我们讨论的跃迁率的选择规则，解除原子的无序和弯曲的管。我们表明，垂直于CNT的轴的电场分量激活自旋跃迁，否则不存在，并且共振自旋翻转时间与电场的倒数成比例。
2014-09-03 cond-mat.mes-hall
Evolution of SU(4) Transport Regimes in Carbon Nanotube Quantum Dots
我们研究电导制度的演变与双简并轨道（“壳”）的碳纳米管通过控制在同一样品内的接触透明度。对于足够开放的接触，近藤行为观察到1，2，和3个电子在最上面的壳层。随着接触打开得更多，样品进入"混合价态“状态，其中不同的电荷状态通过电子隧穿而强烈杂化。在这里，作为栅极电压的函数的电导显示出明显的调制与四个电子的周期，所有的单电子功能在低温下被冲走。我们成功地描述了这种行为的一个简单的公式，没有拟合参数。最后，我们发现了一个令人惊讶的小能量尺度，控制温度演化的电导和隧穿密度的状态在混合价制度。
2007-09-10 cond-mat.mes-hall
Spin-dependent electronic hybridization in a rope of carbon nanotubes
我们证明了单电子除了不同股的碳纳米管绳。通过在各个链上形成的平行量子点进行量子输运测量时，会发生异常电导峰的反交叉。我们确定了杂化的大小和符号以及碳纳米管量子点之间的库仑相互作用，发现成键态占主导地位的运输。在一个磁场的杂交显示，由于自旋效应被选择性地抑制。
2011-08-01 cond-mat.mes-hall
Back action of graphene charge detectors on graphene and carbon nanotube quantum dots
本文研究石墨烯电荷探测器对耦合量子点的反作用，发现探测器偏压可强烈改变量子点电流，并用源漏不对称展宽的单电子输运模型成功解释该效应及其线性依赖关系。
2015-08-21 cond-mat.mes-hall
Vernier Spectrum and Isospin State Control in Carbon Nanotube Quantum Dots
本研究在超洁净悬浮碳纳米管量子点的Coulomb blockade测量中发现了由Dirac锥内电子速度简并解除导致的游标光谱，并证明可通过栅极电压调控快慢束缚态的杂化以控制类同位旋自由度。
2023-11-21 cond-mat.mes-hall
Kondo physics in carbon nanotubes
将电引线连接到线状分子是分子电子学发展中的一个合乎逻辑的步骤，但也允许基础物理学的研究。例如，金属碳纳米管是量子线，已经发现其充当一维量子点、Luttinger液体、邻近诱导超导体以及弹道和扩散一维金属。在这里，我们报告，电接触的单壁纳米管可以作为强有力的近藤物理探针，证明了近藤效应的普遍性。近藤效应起源于金属中局域杂质磁矩和离域电子之间的相互作用，它被用来解释金属中磁性杂质的低温散射增强，也发生在半导体量子点的输运过程中。与原子杂质相比，点（在我们的情况下，纳米管）具有更高的可调性，这使得新的类近藤效应变得容易获得。我们的纳米管器件不同于先前观察到近藤效应的系统，因为它们是具有三维金属（金）储层的一维量子点。这使我们能够观察到非常大的电子数（N）在点的近藤共振，并接近幺正极限（其中传输达到其最大可能值）。此外，我们检测到一个以前未观察到的近藤效应，发生在一个磁场中的N的偶数值。
2000-11-17 cond-mat.mes-hall
Confined Electron and Hole States in Semiconducting Carbon Nanotube sub-10 nm Artificial Quantum Dots
我们表明，半导体单壁碳纳米管的价带和导带的量子限制可以通过人工缺陷来设计。这种能力具有设计未来基于纳米管的量子器件的潜力，例如在电信波长发射的电驱动室温单光子源。使用Ar $^{+}$和N $^{+}$离子诱导的缺陷，intranotube量子点与子10 nm的横向尺寸创建，产生量子化的电子束缚态的水平间距的顺序为100 meV和更大。使用低温扫描隧道光谱，我们解决了量子化态的能量和实空间特性，并与理论模型计算进行比较。通过求解一维分段恒势模型下的薛定谔方程，很好地再现了Au（111）衬底中不均匀缺陷散射强度以及表面变化对量子态结构的影响。此外，使用从头计算，我们表明，缺陷结构，如空位，双空位和化学吸附氮原子构成强散射中心，能够形成量子点与实验观察到的离散束缚态的清晰签名。从头算模拟还允许研究散射强度分布作为不同缺陷组合的能量的函数，支持在室温下用于实际应用的高度稳定的双空位的潜力。
2018-03-04 cond-mat.mes-hall
Dephasing and Hyperfine Interaction in Carbon Nanotubes Double Quantum Dots: The Clean Limit
本文从理论上研究了碳纳米管双量子点中${}^{13}$ C-超精细相互作用引起的退相效应。对于最初占据一个点的两个电子，我们计算了分离成两个点后的平均返回概率，这两个点具有随机的核自旋配置。我们关注的是收益概率的长时间饱和值$P_\infty$。由于自由度的谷，分析比例如GaAs量子点中的分析更复杂，GaAs量子点具有取决于磁场的两个不同的$P_\infty$值。在这里，准备状态和测量状态是不唯一的，因为同一个点中的两个电子可以处于六种不同的状态。此外，对于每个点中的一个电子，存在16种状态，因此可以通过超精细场进行混合。返回概率实验被发现是强烈依赖于准备状态，外部磁场--塞曼和轨道效应-和自旋轨道分裂。对于自旋-轨道耦合的纳米管，初始态为基态，在零磁场下，饱和度最低，为$P_\infty$ = 1/3，这种情况相当于没有谷自由度的双点。总之，我们报告了9个动态不同的情况下，给$P_\infty$ = 1/3，3/8，2/5，1/2和谷反对称准备状态在轴向磁场中，$P_\infty$ = 1。当制备基态时，由于垂直磁场导致的自旋轨道分裂和塞曼能量之间的比率可以将有效超精细场从三维连续调谐到二维，从而给出从$P_\infty$ = 1/3到3/8的饱和值。
2011-07-23 cond-mat.mes-hall
