Band-Gap-Dependent Electronic Compressibility of Carbon Nanotubes in the Wigner Crystal Regime
电子可压缩性，即基态能量对总电子数的二阶导数，是揭示系统相互作用强度的可测量的量，并且可以用于表征被称为维格纳晶体的电子的有序晶格。在这里，我们测量单个悬浮超净碳纳米管在低密度维格纳晶体制度的电子可压缩性。使用低温量子输运测量，我们确定的压缩性作为一个函数的载流子数在不同的带隙的纳米管。我们观察到两个定性不同的趋势，可压缩性与载流子数，这两个都可以解释使用的理论模型的维格纳晶体，占的带隙和所经历的载流子的限制电位。我们提取的相互作用强度作为单个纳米管的载流子数的函数，并表明，可压缩性可以用来区分强，弱相互作用制度。
2019-12-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Secondary electron interference from trigonal warping in clean carbon nanotubes
我们研究了超净碳纳米管谐振器中的法布里-珀罗干涉。电导显示了叠加在传统法布里-珀罗振荡上的清晰的超结构。快速振荡的滑动平均揭示了作为栅极电压的函数的电导的特征缓慢调制。我们确定了这种二次干扰的起源谷间和谷内的后向散射过程，涉及不同幅度的波矢量，反映了三角翘曲的狄拉克锥。因此，二次干涉图案的分析允许我们估计碳纳米管的手性角。
2016-08-22 cond-mat.mes-hall
Clean carbon nanotubes coupled to superconducting impedance-matching circuits
将碳纳米管器件耦合到微波电路提供了带宽和信噪比的显著增加。这些有助于快速的非侵入性读出重要的量子信息处理，散粒噪声和相关测量。然而，由于一个与另一个的制造不兼容性，将低无序纳米管与低损耗微波谐振器结合的装置的创建迄今为止仍然是一个挑战。采用机械转移的方法，我们成功地将纳米管耦合到千兆赫超导匹配电路，从而保留原始的传输特性，如控制形成的，和耦合强度之间的量子点。对电导和磁阻变化的共振响应进一步使得能够进行定量参数提取。实现的近匹配是向前迈出的一步，有希望的高阻抗器件，如量子点电路的高带宽噪声相关测量。
2015-05-18 cond-mat.mes-hall
Theory of the STM detection of Wigner molecules in spin incoherent CNTs
在维格纳分子体系中，碳纳米管量子点与两个扫描隧道显微镜针尖耦合，测量了其线性电导。考虑到高温区，纳米管量子点采用自旋非相干Luttinger液体图像描述。线性电导表现出空间振荡诱导的相关，分子电子状态的存在。发现了电子密度和电导随相互作用参数的幂律标度，证实了局域输运是研究Wigner分子的灵敏工具。双尖端设置允许探索具有不同形状的空间调制的不同输运机制，所有这些都带来了关于维格纳分子的信息。
2013-09-11 cond-mat.mes-hall
Collective tunneling of a Wigner necklace in carbon nanotubes
该研究针对碳纳米管中维格纳项链的集体隧穿问题，采用多种理论方法开展分析，验证了与实验的一致性，揭示了集体量子涨落对隧穿的增强效应。
2024-07-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
The One-Dimensional Wigner Crystal in Carbon Nanotubes
电子-电子相互作用强烈影响低维系统的行为。在一维（1D）中，任意的弱相互作用定性地改变了基态，产生了现在已经在许多实验系统中观察到的Luttinger液体（LL）。在低载流子密度下，相互作用甚至更重要，并且在长程库仑势是主导能量尺度的极限下，电子液体预计将成为称为维格纳晶体的周期性有序固体。在一维，维格纳晶体已被预测表现出新的自旋和磁性不存在于普通LL。然而，尽管最近在耦合量子线方面取得了进展，但由于无序的作用，这种状态的明确实验证明是不可能的。在这里，我们证明了使用低温单电子输运光谱，在低无序碳纳米管的带隙的空穴气是一个实现的一维维格纳晶体。我们的观测可以导致对空间分离的载流子系统的行为的前所未有的控制，并且可以用于实现具有长相干时间的固态量子计算。
2007-10-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Wigner molecules in carbon-nanotube quantum dots
我们证明了在半导体纳米管中的静电门所定义的量子点中的电子在空间中有序地冻结，实现了“维格纳分子”。我们精确的对角化计算揭示了电子分子的特征，这些特征可以通过隧道光谱来获得-实际上其中一些已经被Deshpande和Bockrath观察到[Nature Phys. 4，314（2008）]。我们表明，数值结果是令人满意的再现一个简单的反激振动波函数：电子有本地化的波函数，像一个普通的分子中的原子核，而低能量的激发是集体振动的电子周围的平衡位置。
2010-06-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Nanoassembly technique of carbon nanotubes for hybrid circuit-QED
基于碳纳米管的复杂量子点电路是一个非常有吸引力的研究平台，可以用来研究从量子比特物理到纳米力学的各种物理现象。我们展示了碳纳米管转移过程，使我们能够将清洁的碳纳米管集成到cQED平台内的复杂量子点电路中。这种技术与各种接触材料，如超导体或铁磁体兼容。这使得它适合于混合量子器件。我们的结果是基于8个不同的设备证明了这种技术的鲁棒性。
2020-07-22 cond-mat.mes-hall
Effects of Disorder and Momentum Relaxation on the Intertube Transport of Incommensurate Carbon Nanotube Ropes and Multiwall Nanotubes
我们从理论上研究了碳纳米管绳中碳纳米管之间的电输运，以及多壁碳纳米管中壳层之间的电输运。我们专注于两个金属纳米管（或壳）的不同手征与不匹配的费米动量和无公度周期之间的输运。我们进行数值计算的紧束缚形式主义内的这种系统的输运性质。对于干净的（无序）纳米管的管间运输强烈抑制作为一个结果的动量守恒。对于清洁的纳米管，管间传输通常由接触处的动量守恒损失主导。我们详细讨论了无序的影响，它也打破了动量守恒，并计算了各种类型的局部散射体的影响。我们表明，物理相关的障碍电位导致非常显着的增强管间电导。我们表明，最近的实验测量的多壁纳米管的壳层间输运是一致的，我们的理论结果为模型的短程关联无序。
2006-08-03 cond-mat.mes-hall
Imaging the Wigner Crystal of Electrons in One Dimension
尤金·维格纳（Eugene Wigner）在80多年前预言的电子量子晶体，至今仍是最难以捉摸的物质状态之一。在这里，我们提出了直接观察一维维格纳晶体的实验，通过在实空间中成像其电荷密度。为了测量这种脆弱的状态而不干扰它，我们开发了一种新的扫描探针平台，该平台利用原始碳纳米管作为扫描电荷扰动来成像，具有最小的侵入性，另一个纳米管内的多体电子密度。所获得的图像，少数电子被限制在一维空间，与强相互作用晶体的图像相匹配，电子像项链上的珍珠一样有序。与理论模型的比较表明，库仑相互作用的优势超过动能和交换相互作用的弱点。我们的实验为这种长期寻求的电子态提供了直接证据，并为通过在真实空间中成像其多体密度来研究其他脆弱的相互作用态开辟了道路。
2018-03-22 cond-mat.mes-hall
Spectral Correlation in Incommensurate Multi-Walled Carbon Nanotubes
我们研究了洁净无公度双壁碳纳米管的能谱，发现其整体光谱性质符合Anderson金属-绝缘体跃迁的临界统计规律。在能量谱中，存在三种不同的制度，其特征在于Wigner-Dyson，泊松和半泊松分布。这一特征意味着，电子输运在无公度多壁纳米管可以扩散，弹道，或它们之间的中间，这取决于费米能的位置。
2003-01-15 cond-mat.mes-hall
Exciton diffusion in air-suspended single-walled carbon nanotubes
报道了激子在空气悬浮单壁碳纳米管中扩散长度的直接测量。光致发光显微镜用于识别单个纳米管并确定其长度和手性指数。激子扩散长度通过比较光致发光强度对纳米管长度的依赖性和扩散方程的数值解得到。我们发现，在这些干净的，生长的纳米管的扩散长度是显着长于胶束封装的纳米管的报告。
2010-03-03 cond-mat.mes-hall
Rashba spin-orbit coupling and spin precession in carbon nanotubes
从理论上分析了碳纳米管中的Rashba自旋轨道耦合及其对自旋相关输运性质的影响。我们专注于清洁的非相互作用的纳米管与可调数量的子带$N$。奇特的能带结构示出允许在原则上作为栅极电压的函数的隧穿磁阻的Datta-Das振荡行为，尽管存在多个频带。我们讨论的条件观察Datta-Das振荡的碳纳米管。
2005-09-07 cond-mat.mes-hall
Manifestations of electron interactions in photogalvanic effect in chiral nanotubes
碳纳米管提供了一个最容易实现的一维电子系统的实验。在低掺杂的实验相关制度中，由电子形成的Luttinger液体可以近似为Wigner晶体。类似晶体的电子顺序表明，纳米管表现出类似于穆斯堡尔效应的效应，其中发射光子的动量被整个晶体吸收。我们证明了手性纳米管中的圆光伏效应具有相同的性质。我们得到的光电压的频率依赖性和其奇异性在一个很宽的频率范围内的电子相关性是必不可少的。我们的预测提供了一个基础，使用光电效应作为一个新的实验探针的电子相关的纳米管。
2012-06-10 cond-mat.mes-hall
Quartz tuning-fork based carbon nanotube transfer into quantum device geometries
为了将单个清洁的生长碳纳米管集成到复杂的电路中，我们开发了一种使用高温CVD工艺在市售石英音叉上直接生长碳纳米管的技术。多个直的和对齐的纳米管桥接两个尖端之间的> 100 μ m的间隙。然后将纳米管降低到接触电极上，原位进行电子表征，随后使用高电流从音叉上切断。第一量子输运测量的结果在低温下的设备显示库仑阻塞特性。
2018-05-16 cond-mat.mes-hall
Suspended Carbon Nanotube Quantum Wires with Two Gates
获得了由高质量电接触和每个器件两个静电门组成的悬挂式单壁碳纳米管器件。与钉扎在衬底上的纳米管相比，悬浮器件表现出与环境因素相关的小滞后，并表现为更清洁的法布里-珀罗干涉仪或单电子晶体管。由于缺乏有效的热沉，悬浮纳米管中与光学声子或带边界声子散射相关的高场饱和电流显着降低。多栅极设计也可以促进未来纳米管量子系统的机电性质的研究。
2004-10-14 cond-mat.mes-hall
Carbon Nanotube Millikelvin Transport and Nanomechanics
单壁碳纳米管冷却到低温是杰出的电子以及纳米机电模型系统。为了探测在很大程度上未受干扰的系统，我们测量了一个悬浮的碳纳米管器件，其中纳米管在最后一个制造步骤中生长，从而避免了后续处理的损坏和残留物。在这种超净设备中，我们观察到的传输光谱和它的相互作用与纳米机电在一个宽的栅极电压范围内，从而在宽范围的耦合参数之间的量子点和接触电极。
2018-12-10 cond-mat.mes-hall
Real-Space Tailoring of the Electron-Phonon Coupling in Ultra-Clean Nanotube Mechanical Resonators
电子和声子之间的耦合是物理学中许多基本现象的核心。在自然界中，这种耦合通常对于分子和固体都是预先确定的。在控制工程纳米系统中的电子和声子方面已经取得了巨大的进展，然而，对这些自由度之间的耦合的控制仍然广泛缺乏。在这里，我们使用了新一代的碳纳米管器件与可移动的超净单量子点和双量子点嵌入在机械谐振器中，以证明在纳米尺度上的电子和机械自由度之间的相互作用的剪裁。利用这种可调谐耦合，我们直接成像的声子模式的空间结构和探测它们的宇称在现实空间中。最有趣的是，我们证明了选择性耦合的个别机械模式和内部电子自由度。我们的研究结果打开了新的前景工程散装量子现象在一个可控的纳米设置，并提供了重要的新工具纠缠的电子和机械自由度在量子水平。
2013-04-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
Magnetoconductance of carbon nanotube p-n junctions
在无相互作用电子近似和电子-电子相互作用微扰近似下，在磁场沿管轴方向的几何条件下，研究了清洁单壁碳纳米管中形成的pn结的磁导.对于长结的低温磁导是非常大的：电导的相对变化成为统一的顺序，即使当通过管的磁通量是远远小于磁通量量子。金属管的磁导为负。对于半导体和小间隙管的磁导是非单调的，在小的和负的大领域。
2007-06-05 cond-mat.mes-hall
Liquid-induced damping of mechanical feedback effects in single electron tunneling through a suspended carbon nanotube
在单电子隧穿通过清洁，悬浮的碳纳米管器件在低温下，明显的开关现象已定期观察。这可以通过单电子隧穿和纳米管振动运动的强相互作用来解释。我们目前的测量高度稳定的纳米管设备，随后记录在真空室中的稀释冰箱，并沉浸在第二稀释冰箱的3 He/4 He混合物。当样品保持在粘性液体中时，不存在切换现象，另外支持DC驱动振动的解释。因此，液氦中的输运测量可以用于有限偏置光谱，否则机械效应将主导电流。
2015-09-23 cond-mat.mes-hall
Single electron tunneling through high-Q single-wall carbon nanotube NEMS resonators
通过首先光刻制造接触电极，然后作为最后一步，在现成的芯片上用化学气相沉积法生长碳纳米管，可以避免纳米管器件的许多潜在污染机制。将其与芯片上预定义的沟槽相结合，使得纳米管自由地悬浮在衬底上方，能够形成高度规则的电子系统。我们表明，此外，这种悬浮的超净纳米管提供优良的高频和低耗散的机械谐振器。讨论了运动探测机制，测量了库仑阻塞和单电子隧穿反作用对机械运动的影响。此外，数据上的机械更高的模式。
2010-04-30 cond-mat.mes-hall
Josephson current in carbon nanotubes with spin-orbit interaction
我们证明，曲率诱导的自旋轨道（SO）耦合诱导的$0-π$跃迁的约瑟夫森电流通过耦合到超导导线的碳纳米管量子点。在非相互作用区，通过在轨道态简并的临界场附近施加平行磁场，可以调谐跃迁。此外，充电和SO效应之间的相互作用，在库仑阻塞和cotunneling制度，导致一个丰富的相图与明确定义的（分析）边界参数空间。最后，0相总是在近藤政权中占上风。我们的计算是相关的，鉴于最近的实验进展，通过超净碳纳米管运输。
2011-04-04 cond-mat.mes-hall
Van Hove Singularities in disordered multichannel quantum wires and nanotubes
本文提出了无序多通道量子线，特别是多壁碳纳米管的隧穿态密度（TDOS）中的范霍夫奇点（VHS）理论。我们假设附近的门屏蔽了电子-电子相互作用。在非交叉近似的图解微扰理论产生的解析表达式管理的无序引起的加宽和移动的VHS的新的子带被打开。这个问题是不平凡的，因为（最低阶）玻恩近似在接近VHS时崩溃。有趣的是，与散装情况相比，边界TDOS显示出急剧改变的VHS，即使在清洁极限。
2002-10-17 cond-mat.mes-hall
Ultra-short suspended single-wall carbon nanotube transistors
我们描述了一种方法来制造干净的悬浮单壁碳纳米管（SWCNT）晶体管托管一个单一的量子点的长度范围从几十纳米到$\approx$ 3纳米。我们首先在单个单壁碳纳米管的顶部对齐窄的金蝴蝶结并悬挂设备。然后，我们使用反馈控制的电迁移来打破金结，并暴露纳米尺寸的单壁碳纳米管部分。我们在低温下测量这些器件中的电子输运，并表明它们形成清洁和可调的单电子晶体管。这些超短悬置晶体管提供了研究具有强电子-振子耦合的太赫兹振荡器的前景。
2011-12-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Broken SU(4) symmetry in a Kondo-correlated carbon nanotube
了解多体现象和纠缠自旋和轨道自由度系统中的非平衡之间的相互作用是纳米电子学的一个中心目标。我们证明了库仑相互作用，自旋轨道耦合和谷混合的组合导致在一个特定的选择的非弹性虚拟过程中的近藤共振在碳纳米管在低温下。这种效应是由下面的碳纳米管光谱在零和有限磁场的共轭性质决定的。我们对一个干净的碳纳米管的测量是补充计算的基础上的一种新的方法，很好地再现了丰富的实验观测近藤运输的非平衡近藤问题。
2015-03-02 cond-mat.mes-hall
Deterministic transfer of optical-quality carbon nanotubes for atomically defined technology
当持续的设备缩放达到原子所施加的极限时，基于原子精确结构的技术有望出现。然后，器件制造将需要具有识别的原子排列的构建块和无污染的组件组装。在这里，我们报告了一个多功能的干转移技术的光学质量的碳纳米管的确定性放置。单晶蒽被用作一种介质，它很容易通过温和的加热升华，留下干净的纳米管，从而使明亮的光致发光。我们能够在原位光学监测下以亚微米精度定位所需手性的纳米管，从而证明纳米管与光子晶体纳米束腔的确定性耦合。通过重复碳纳米管的传输，我们设计并构建了一个交叉结结构，在该交叉结结构中观察到了管间激子的传输。我们的研究结果是一个重要的一步，发展的设备组成的原子级精确的组件和接口。
2020-12-03 cond-mat.mes-hall
0-Pi quantum transition in a carbon nanotube Josephson junction: Universal phase dependence and orbital degeneracy
在量子点混合超导结中，超导电流的行为由库仑阻塞物理决定，它决定了量子点的磁状态。特别地，在单能级量子点被单独占据的情况下，超电流的符号可以反转，从而产生π结。这种0 π跃迁对应于单重态-二重态跃迁，在超导邻近效应和近藤关联之间存在强竞争的情况下，由栅极电压或超导相驱动。在二能级量子点中，例如干净的碳纳米管，0-π跃迁也存在，但是因为允许更多的共隧穿过程，所以0-π跃迁不一定与量子点的磁态跃迁相关联。在回顾了约瑟夫森结中的0-π跃迁后，我们给出了在单能级和二能级下，在干净的碳纳米管量子点中的电流-相位关系的测量结果。在接近轨道简并的单能级区域以及局域电子关联和超导邻近效应之间的强竞争区域，我们发现，零温下的相位相关跃迁的相图是不连续能级交叉量子跃迁的普遍特征。在涉及两个能级的情况下，纳米管约瑟夫森电流表现出连续的0-π跃迁，独立于超导相，揭示了不同的物理机制的过渡。
2017-12-22 cond-mat.mes-hall
Spin Pumping into Carbon Nanotubes
本文理论研究了从铁磁绝缘体到碳纳米管的自旋泵浦，利用玻色化方法推导出可测的吉尔伯特阻尼，揭示其温度依赖性与Luttinger液体特征及自旋扇区参数的敏感性。
2023-10-28 cond-mat.mes-hall
Coupling of Spin and Orbital Motion of Electrons in Carbon Nanotubes
原子中的电子既有自旋自由度，又有轨道自由度。在非相对论性量子力学中，它们是独立的，导致原子光谱中的大简并。然而，相对论效应耦合自旋和轨道运动，导致其光谱中的众所周知的精细结构。无缺陷碳纳米管（NTs）中的电子态被广泛认为是四重简并的，由于独立的自旋和轨道对称性，并且还具有电子-空穴对称性。在这里，我们报告的测量表明，在干净的NT的自旋和轨道运动的电子耦合，从而打破所有这些对称性。这种自旋-轨道耦合被直接观察到为超净量子点中单个电子的四倍简并度的分裂。这种耦合有利于电子的轨道和自旋磁矩的平行排列和空穴的反平行排列。我们的测量结果与最近的理论相一致，该理论预测弯曲石墨烯中存在自旋轨道耦合，并将其描述为NT中的自旋相关拓扑相。我们的研究结果对碳基系统中基于自旋的应用具有重要意义，为在NT中实现量子位提供了新的设计原则，并为NT中自旋的全电子控制提供了一种机制。
2008-02-10 cond-mat.mes-hall
Signatures of correlated defects in an ultra-clean Wigner crystal in the extreme quantum limit
本研究针对GaAs量子阱中超高纯度二维电子系统，探究极端量子极限下维格纳晶体的能隙，测得能隙远高于低质量样品结果，且与无可调参数的复合费米子维格纳晶体超关联气泡缺陷预测值高度吻合，证实复合费米子维格纳晶体更稳定。
2024-03-12 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
Creating arbitrary quantum vibrational states in a carbon nanotube
我们从理论上研究了单声子和多声子Fock态的产生以及纳米机械碳纳米管（CNT）谐振器中量子声子态的任意叠加。在我们的模型中，双钳位碳纳米管谐振器初始化在基态和一个电子被困在量子点，这是由一个电子门电位形成的，并引入到一个微磁铁的磁场。任意量子声子态的制备是基于碳纳米管的机械运动和电子自旋之间的耦合，这是一种非线性。我们假设具有不同频率的电驱动脉冲施加在系统上。通过自旋-声子耦合将量子信息从自旋量子比特转换为机械运动，通过单电子自旋共振可以重置电子自旋量子比特。我们描述了维格纳层析成像，它可以应用在年底获得的相位信息的准备声子状态。
2016-08-10 cond-mat.mes-hall
Devil's staircase of incompressible electron states in a nanotube
结果表明，施加在纳米管上的周期性势可以将电子锁定在不可压缩态。根据电子与电势的束缚是弱还是紧，激发能隙的打开要么是由于友永-卢廷格相关性增强的布拉格衍射，要么是通过维格纳晶体的钉扎。不可压缩的状态可以在无源泵浦设置中检测到，其中缓慢移动的周期性电势感应量子化电流，由于相互作用，每个周期平均泵浦一部分电子的可能性。
2005-08-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Intermediate phases of the two dimensional electron fluid between the Fermi liquid and the Wigner crystal
我们表明，在金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）中，在干净的二维电子气中，费米液体和绝缘电子（维格纳）晶相之间不可能有直接的一阶跃迁;相反，必须始终存在中间"微乳液"相，以及伴随的连续相变序列。在中间相，我们发现是各种电子液晶相，包括条纹相关的类似物的经典smectics和nematics。这些阶段的存在，可以建立在一个{\it渐近精确}分析的基础上的相边界附近，并合理的估计，可以作出有关的范围内的电子密度和设备的几何形状，它们存在。它们可以发生在干净的硅MOSFET中的密度范围内，在现有的实验中已经观察到“表观金属到绝缘体的转变”。我们还指出，在类比的Pomaranchuk效应在$^3$他，维格纳结晶相具有较高的自旋熵比液相，导致随着温度的升高结晶的趋势增加。
2004-04-19 cond-mat.mes-hall
Giant magneto-conductance in twisted carbon nanotubes
利用Landauer-Buttiker方法，计算了结构扭曲对导电碳纳米管中电子输运的影响。我们表明，即使是一个局部区域的扭曲散射的传播π电子，并诱导费米能级附近的（伪）间隙的开放。随后的电导降低可以通过施加轴向磁场来补偿，从而在干净的扶手椅型纳米管中产生扭曲诱导的巨正磁导。
2002-02-22 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall
Prolonged spontaneous emission and dephasing of localized excitons in air-bridged carbon nanotubes
半导体碳纳米管的明亮激子发射对于光电和量子光子器件以及一维纳米结构中光与物质相互作用的基础研究具有重要意义。然而，到目前为止，碳纳米管中激子的电子物理学在很大程度上受到介电环境的外部效应的影响。在这里，我们进行了时间分辨的光致发光测量超过14个数量级的超净碳纳米管桥接的气隙支柱。我们的测量结果表明，一个新的制度的内在激子电子物理学与延长自发发射时间高达T1=18 ns，1至2个数量级之间优于先前的测量和理论家约10年前首次假设的值一致。此外，我们建立了第一次的激子退相干时间的个别纳米管在时域中，并发现四倍延长值T2=2.1 ps相比，合奏测量。这些第一次观察激发新的讨论的幅度的内在退相机制，而长期的激子动力学是有希望的设备应用。
2013-07-01 cond-mat.mes-hall
Dephasing and Hyperfine Interaction in Carbon Nanotubes Double Quantum Dots: Disordered Case
本文从理论上研究了半导体碳纳米管（CNTs）中双量子点（DQD）中的\emph{return probability experiment}，用于测量退相时间$T_2^*$.退相是由于与${}^{13}$ C核自旋的超精细相互作用。由于谷自由度和自旋自由度，对于量子点中的任何给定纵模，存在四个束缚态。在零磁场下，自旋-轨道耦合和谷混合将这四个态分裂成两个Kramers双峰。对于一个给定的点的谷混合项是由点内无序，因此在属于不同的点的Kramers双重态是不同的。我们展示了如何非零的单粒子interdot隧穿振幅属于不同的双峰状态之间产生新的避免交叉，作为失谐的函数，在相关的两个粒子的光谱，交叉从两个电子在一个点的状态配置，$(0,2)$，在每个点的配置，$(1,1)$的一个电子。与清洁系统相比，多个朗道-齐纳过程影响每个单次测量的分离和连接阶段，并且它们以强烈依赖于初始状态的方式影响测量结果。我们发现，一个定义明确的返回概率实验实现时，在每个单激发周期，（0，2）基态的准备。在这种情况下，谷混合增加了测量的返回概率的饱和值，而返回到（0，2）基态的概率保持不变。最后，我们研究了高磁场极限下的谷混合效应;对于平行的磁场，预测结果与干净的纳米管一致，而无序效应总是与垂直于纳米管轴的磁场相关。
2012-05-19 cond-mat.mes-hall
Full characterization of a carbon nanotube parallel double quantum dot
测量了具有强点间电容和隧道耦合的平行碳纳米管双量子点的微分电导。名义上，该器件由具有两个触点的单个CNT组成。然而，我们确定了两套库仑阻塞（CB）钻石，不阻止个别运输，这表明两个量子点（QD）平行接触。我们发现强烈的和周期性的反交叉的栅极和偏置的依赖性，这是唯一可能的，如果量子点具有类似的特性。我们定性地讨论了该器件的能级谱和所涉及的输运过程，并提取了DQD耦合参数。这些结果使我们相信，清洁和未掺杂的量子点形成平行于CNT轴，可能在多壁CNT的外壳和内壳，或在双链CNT束。
2016-09-06 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
Correlated Electrons in Carbon Nanotubes
单壁碳纳米管是研究一维电子非费米液体行为引起的奇异多体效应的理想体系。最近的理论和实验结果进行了审查，重点是电子关联。从微观晶格模型出发，导出了具有任意手性的导电单壁纳米管的有效相位哈密顿量。哈密顿量的参数对手征角的依赖性很弱，这使得导电纳米管的低能物理具有普遍性。在类Luttinger模型下，计算了含杂质纳米管的电阻率随温度的变化和电导率随频率的变化。研究了局部化效应。特别是，我们发现，谷内和谷间的电子散射不能共存，在低能量。在Luttinger液体近似下研究了清洁纳米管的低能性质。最强的Mott类电子不稳定性发生在半填充。在Mott绝缘阶段，不同原子亚晶格上的电子形成特征束缚态。$0.01-0.1$ eV的能隙出现在所有的元激发模式中。最后讨论了输运实验中Mott绝缘相的可观测性。重点是从外部电极的电荷转移，这导致从半填充的电子密度的偏差。
1999-11-27 cond-mat.mes-hall
Interaction-driven giant orbital magnetic moments in carbon nanotubes
碳纳米管仍然是研究约束和相互作用的模型系统。这在所谓的“超净”碳纳米管设备的情况下尤其如此，该设备提供了对具有极低无序度的量子点的研究。然而，这些系统的质量越来越多地暴露出实验与理论之间的明显差异。在这里，我们解决了碳纳米管量子点中异常大的轨道磁矩的突出异常。我们进行低温磁输运测量的轨道磁矩，并发现它是7倍以上的预期从传统的半经典模型。此外，磁矩的大小随着每个电子添加到量子点而单调下降，这直接与广泛接受的单粒子能级的壳填充图相矛盾。我们进行准粒子计算，无论是从第一原理和有效质量近似，并发现巨磁矩只能通过考虑自能校正的电子能带结构，由于电子-电子相互作用被捕获。
2018-09-21 cond-mat.mes-hall
Quantum transport in carbon nanotubes
碳纳米管是一种多功能材料，其中凝聚态物理的许多方面都结合在一起。最近的发现，使先进的制造，揭示了新的现象，完全改变了我们的理解，在这些设备中的运输，特别是自旋和谷自由度的作用。本文介绍了现代的理解，通过纳米管器件的运输。与传统的半导体不同，纳米管中的电子有两个角动量量子数，分别来自自旋和谷自由度。我们专注于两者之间的相互作用。在短长度纳米管中定义的单量子点中，通过库仑阻塞光谱揭示了与每个自由度相关的能级以及它们之间的自旋轨道耦合。在双量子点中，量子数的组合改变了泡利阻塞的选择规则。这可以用来读出自旋和谷量子比特，并通过耦合到核自旋和声子来测量这些状态的衰变。碳纳米管的第二个独特性质是，一维中的谷自由度和电子-电子相互作用的组合强烈地改变了它们的输运行为。量子点内外电子之间的相互作用表现为SU（4）Kondo行为和能级重整化。点内的相互作用导致维格纳分子和更复杂的相关态。这篇评论需要一个实验的角度，最新的理论进展。除了众所周知的总体情况外，我们还明确提出了该领域的开放性问题。这些进展使纳米管成为一维自旋和谷物理研究的领先系统，在一维中，电子无序和超精细相互作用都可以降低到非常低的水平。
2015-07-09 cond-mat.mes-hall
Nanotube mechanical resonators with quality factors of up to 5 million
碳纳米管机械谐振器吸引了相当大的兴趣，因为它们的小质量，高质量的表面，和原始的电子状态，他们主机。然而，它们的小尺寸导致难以测量的脆弱振动状态。在这里，我们观察到品质因数$Q$高达$5\times10^6$在超净纳米管谐振器在低温恒温器温度为30 mK，其中我们定义$Q$作为谐振频率的线宽的比率。要测量如此高的品质因数，需要采用超低噪声方法来快速检测微小的振动，并仔细降低静电环境的噪声。我们观察到，测量的品质因数波动，因为谐振频率的波动。我们测量的品质因数是创纪录的高，他们是可比的最高$Q$报告的机械谐振器的尺寸大得多，一个显着的结果，考虑到减少谐振器的尺寸通常是伴随着降低品质因数。超小尺寸和超大尺寸$Q$的结合为超灵敏探测方案和量子光学机械实验提供了新的机会。
2015-03-31 cond-mat.mes-hall
Coulomb versus spin-orbit interaction in few-electron carbon-nanotube quantum dots
利用组态相互作用方法研究了碳纳米管量子点中的少电子态。最近由Kuemmeth等人[Nature 452，448（2008）]测量的两个电子的隧穿谱的独特的非相互作用特征通过由于自旋轨道相互作用导致的低位同位旋多重态的分裂来解释。然而，强相互作用的基态形成了一个由空间中的电子组成的“维格纳分子”。通过改变可调谐点限制势，可以在隧穿光谱中看到电子分子的签名。
2009-05-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Dynamic Response of Wigner Crystals
本文通过电容测量技术，在器件长度与晶体关联长度相当且处于单晶区域的条件下，定量研究了二维电子系统中维格纳晶体的动态响应，极大地推动了对该电子固相的探索。
2023-01-04 cond-mat.mes-hall
Giant modulation of the electronic band gap of carbon nanotubes by dielectric screening
碳纳米管（CNTs）是一种很有前途的高性能电子材料。但与硅不同的是，碳纳米管中传输带隙的性质尚未完全了解。碳纳米管中的传输带隙被预测为强烈驱动的电子-电子（e-e）相互作用和相关性，即使在室温下。在这里，我们使用介电液体，以屏幕在个别悬浮超净碳纳米管的电子-电子相互作用。使用多种技术，随着电介质屏蔽的增加，测量传输带隙。将电介质环境从空气改变为异丙醇，我们观察到半导体碳纳米管的传输带隙减少25%，窄隙碳纳米管的带隙减少32%。在介电油中报告了其他测量结果。我们的研究结果阐明了在碳纳米管的传输带隙的性质，并表明，介电环境提供了一种机制，显着控制的传输带隙。
2017-05-03 cond-mat.mes-hall
Quantum Tomography of Suspended Carbon Nanotubes
Tufts University（塔夫茨大学）
本文提出了一种全机械方法，用于悬浮碳纳米管的柔性模式的相干控制和量子态重建，通过原子力显微镜实现单点可控驱动，支持Rabi振荡和Ramsey干涉等双能级协议，并结合位移奇点采样实现Wigner函数成像，无需光学加热或专用微波驱动线。
2026-04-27 cond-mat.mes-hall quant-ph
Spiraling Solitons: a Continuum Model for Dynamical Phyllotaxis and Beyond
一种新颖的，多变的，拓扑孤子最近已被证明出现在系统的排斥粒子在圆柱形的几何形状，其静态描述的数量理论对象的叶序。在这里，我们提出了一个最小的和本地连续模型，可以解释的叶序孤子的许多功能，如锁定速度，螺旋移位，能量传输和，维格纳晶体的纳米管，电荷传输。这种处理是通用的，应该适用于其他螺旋系统。与例如Sine-Gornon类系统不同，我们的孤子可以存在于非简并结构之间，意味着通过系统的功率流，它分离的域的动态;我们还预测脉冲，静态和动态。应用包括纳米管上维格纳晶体的电荷传输或A-到B-DNA的跃迁。
2009-07-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
Anomalous screening in narrow-gap carbon nanotubes
库仑相互作用的屏蔽控制着碳纳米管中的多体物理学，因为它调节了作用于载流子并将电子空穴对束缚成激子的力的范围和强度。在掺杂管中，有效库仑相互作用驱动Luttinger液体和Wigner晶体之间的竞争，而在未掺杂的窄隙管中，它决定了低温下观察到的相关绝缘体的Mott或激子性质。在这里，通过计算选定的窄和零间隙管从第一原理的介电函数，我们表明，标准的有效质量模型的筛选系统低估了在长波长的相互作用强度，因此错过了低能量激子的结合。原因是该模型严重缺乏管的完整三维拓扑结构，这是根据石墨烯理论改编的。由于从头计算仅限于小的管，我们开发了一个双带模型的基础上的平面波展开的布洛赫状态和精确的截断库仑截断技术的介电函数。我们证明，我们的计算成本低的方法提供了正确的筛选任何大小和手性的窄间隙管。一个引人注目的结果是，屏蔽相互作用仍然是长程的，即使在无间隙管，作为由弯曲的管表面上移动的电子所产生的微观局部场的效果。作为一个应用，我们表明，有效的电子-电子力，感觉到在距离相关的量子传输实验是超库仑。
2022-04-14 cond-mat.mes-hall
Reducing the Gate-Induced Drain-Leakage Current of Carbon-Nanotube Transistors by Subliming Dispersants with Back-End-of-Line Compatible Temperature
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST)（产业技术综合研究所）
本研究开发了一种低于250°C的可升华分散剂清洗工艺，用于碳纳米管晶体管，在不损伤形貌和晶格的前提下，将栅致漏极泄漏电流降低约一个数量级，并改善导通电流、亚阈值摆幅和阈值电压变异性，为低功耗碳纳米管电子学提供了实用路线。
2026-09-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Entropy Production from Spin--Vibrational Coupling in Endohedral-Fullerene Qubits Encapsulated in Suspended Carbon Nanotubes
Tufts University（塔夫茨大学）
研究端帽 fullerene 量子比特与悬空碳纳米管振动模式的耦合，分析熵生成机制及非平衡量子热力学中的不可逆性分布。
2026-08-11 cond-mat.mes-hall quant-ph
Co-sputtered MoRe thin films for carbon nanotube growth-compatible superconducting coplanar resonators
钼基合金薄膜在达到$T_c=15\mathrm{K}$的临界温度下具有超导电性。同时，薄膜在生长单壁碳纳米管通常所需的高温甲烷/氢气气氛中高度稳定。我们表征钼合金薄膜沉积通过同时溅射从两个来源，相对于它们的成分作为溅射参数的函数和它们的电子直流以及GHz的性能在低温下。具体的重点放在碳纳米管的生长条件对薄膜的影响。超导共面波导谐振器光刻定义，我们证明了谐振器保持功能时，经历纳米管生长条件，并表征其性能作为温度的函数。这为在超导共面波导电路元件上原位生长超洁净纳米管器件铺平了道路。
2015-10-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Spin transport in interacting quantum wires and carbon nanotubes
我们提出了一个一般的制定自旋相关的运输通过一个干净的一维相互作用的量子线或碳纳米管，连接到非共线铁磁体通过隧道结。我们表明，每个结的低能量描述是由一个保形不变的边界条件表示 * 交换耦合 *，除了一对电子隧穿运营商。交换耦合的影响强烈增强的相互作用，导致自旋积累的显着抑制。这是一个直接的签名自旋电荷分离在一个Luttinger液体。此外，我们证明，磁极化可以导致振荡的非线性电流-电压关系。这种现象是一个令人惊讶的纯粹的非平衡效应，由于反向散射的相互作用，这是危险的边缘不相关的排斥相互作用的Luttinger液体。
2000-03-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
