Current Controlled Magnetization Switching in Cylindrical Nanowires for High-Density 3D Memory Applications
利用三维纳米线系统的下一代存储器器件需要可靠地控制畴壁运动。在这封信中，畴壁的圆柱形纳米线组成的钴和镍的交替段进行了研究。作为畴壁钉扎位点的材料界面与电流脉冲结合使用，以控制畴壁的位置，该位置使用磁阻测量来监测。磁力显微镜结果进一步证实了电流辅助畴壁脱钉的发生。因此，通过顺序地钉扎和脱钉连续界面之间的畴壁，数据位沿着纳米线移位，这是跑道型存储器器件所必需的要求。我们表明，施加的电流脉冲的方向，幅度和持续时间确定跨钉扎站点的畴壁的传播。这些结果表明，多位圆柱形纳米线设备，利用电流辅助数据处理。在这些纳米线中顺序钉扎和脱钉的前景允许位密度增加几个Tbs，这取决于这些纳米线内的段的数量。
2018-04-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Scaling theory put into practice: first-principles modeling of transport in doped silicon nanowires
将标度理论和普适电导涨落的思想与密度泛函理论相结合，分析了掺杂硅纳米线的电导特性。具体而言，我们研究了从弹道的交叉扩散输运在硼（B）或磷（P）掺杂的硅纳米线通过计算平均自由程，样品平均电导<G>，和样品到样品的变化std（G）作为能量，掺杂密度，线长，和径向掺杂剂的分布的函数。我们的主要发现是：（i）的主要趋势可以定量预测的基础上的散射特性的单一掺杂剂;（ii）样品到样品的波动依赖于能量，但不掺杂密度，从而显示出一定程度的普遍性，和（iii）在扩散制度的DMPK理论的分析预测是在良好的协议与我们的从头计算。
2007-06-26 cond-mat.mes-hall
Hot Carrier Trapping Induced Negative Photoconductance in InAs Nanowires toward Novel Nonvolatile Memory
报道了一种新的砷化铟纳米线负光电导机制。光激发显著抑制电导率，增益高达10^5。NPC的起源归因于光辅助热电子俘获导致的传导通道耗尽，得到了栅电压阈值漂移和波长依赖性光电导测量的支持。扫描光电流显微镜排除了NPC起源于NW/金属接触的可能性，并揭示了竞争性的正光电导性。光照后的电导率恢复在低温下大大减慢，表明热激活的脱陷机制。在78 K时，电导的自发恢复被完全淬灭，从而导致可以通过光和栅极电压脉冲来切换的可逆存储器件。这种新颖的基于NPC的光电子学在光电探测和低功耗非易失性存储器中有着令人兴奋的应用。
2015-10-31 cond-mat.mes-hall
Scaling Properties of Ge-SixGe1-x Core-Shell Nanowire Field Effect Transistors
我们展示了高性能的Ge-SixGe 1-x核壳纳米线场效应晶体管的制造与高掺杂的源极和漏极，并系统地研究其缩放特性。高掺杂的源极和漏极区域通过低能量硼注入来实现，这使得有效的载流子注入具有比纳米线电阻低得多的接触电阻。我们提取关键的器件参数，如本征沟道电阻，载流子迁移率，有效沟道长度，和外部接触电阻，以及基准器件的开关速度和ON/OFF电流比。
2009-12-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Resistivity scaling and electron relaxation times in metallic nanowires
我们研究了纳米尺寸金属线由于表面粗糙度和晶界的电阻率缩放，目前的主要原因，在纳米尺度的互连电子散射。电阻率已得到与玻尔兹曼输运方程，采用弛豫时间近似（RTA）的分布函数和导电电子的有效质量近似。弛豫时间的精确计算，使用费米的黄金法则，导致在一个正确的弛豫时间为每个子带状态有助于运输。一般来说，弛豫时间强烈依赖于子带状态，这在以前的工作方法中仍然不清楚。电阻率缩放得到不同的粗糙度和晶界属性，显示出很大的差异，缩放行为和弛豫时间。我们的模型清楚地表明，电阻率主要由晶界散射，很容易超过表面粗糙度的贡献的10倍。
2015-06-09 cond-mat.mes-hall
Decay of near-critical currents in superconducting nanowires
我们考虑在一个离散的一维超导体（超导链接连接的节点链）通过相位滑移超导电流的衰减，旨在解释实验观察到的功率3/2缩放的激活势垒在纳米线电流接近临界。我们发现，在这个离散的模型中，功率-3/2缩放举行的长和短的电线，即使在散装超导导线的存在下，尽管在两端的热波动的抑制。我们还考虑了通过隧穿（量子相位滑移）的衰变，这在低温下变得很重要。我们找到数值相关的欧几里德解决方案（周期瞬子），并确定附近的临界电流的隧穿指数的缩放。标度律为幂-5/4，不同于热活化指数。
2017-01-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Scaling of sub-gap excitations in a superconductor-semiconductor nanowire quantum dot
耦合到超导接触的量子点提供了超导体中磁性原子的可调谐人工模拟，这是一个典型的量子杂质问题。我们实现了这样一个系统的InAs半导体纳米线与铝基超导电极接触。我们使用一个额外的正常型接触作为弱耦合隧道探针进行隧道光谱测量的基本子间隙激发，称为Andreev束缚态或Yu-Shiba-Rusinov状态。我们证明了这些状态的能量，$ζ$，尺度与近藤温度，$T_K$，和超导能隙，$Δ$之间的比率。对于$T_K/Δ\approx 0.6$，$ζ$消失，表示自旋单重态和双重态基态之间的量子相变。通过进一步利用对量子点参数的栅极控制，我们确定了系统稳定性图中的单重态-二重态相边界。我们的实验结果与数值重整化群计算结果有显著的定量一致性。
2016-09-24 cond-mat.mes-hall
Large enhancement in hole velocity and mobility in p-type [110] and [111] silicon nanowires by cross section scaling: An atomistic analysis
计算了直径从D=12nm到D=3nm的p型纳米线在[100]、[110]和[111]输运方向上的迁移率。原子紧束缚模型被用来计算NW电子结构。线性玻尔兹曼输运理论，包括声子和表面粗糙度散射（SRS）机制，用于迁移率计算。我们发现当[110]纳米线的直径缩小到D=3nm时，可以实现大的迁移率增强（4倍的数量级），甚至更多的[111]纳米线的直径缩小到D=3nm。这种增强源于色散曲率的增加，因此随着直径的缩放，孔速度增加。随着直径的减小，这种好处可以补偿SRS引起的流动性降低。另一方面，[100] NW的移动性与其他两个NW方向相比是最低的，并且还随着直径尺度而受到影响。我们描述的能带结构工程技术是各向异性体能带的一般特征，并且也可以应用于2D薄体层以及其他沟道材料。
2010-11-11 cond-mat.mes-hall
Effects of Parasitics and Interface Traps On Ballistic Nanowire FET In The Ultimate Quantum Capacitance Limit
本文主要研究纳米线场效应晶体管（FET）在极限量子电容极限（UQCL）下的性能（其中仅一个子带被占用）在存在界面陷阱（$D_{it}$）、寄生电容（$C_L$）和源极/漏极串联电阻（$R_{s,d}$）的情况下使用弹道输运模型，并将性能与其经典电容极限（CCL）对应物进行比较。我们讨论了四个不同的方面与本方案，即，（i）栅极电压相关的电容，（ii）饱和的漏极电流，（iii）亚阈值斜率和（iv）缩放性能。为了获得这些影响的物理见解，我们还开发了一组半解析方程。主要意见如下：（1）由于各个子带的离散贡献，强能量量子化纳米线显示出非单调的多峰C-V特性;（2）在存在和不存在$D_{it}$和$R_{s,d}$的情况下，与CCL相比，UQCL中的弹道漏极电流饱和度更好;（3）与CCL相比，即使有$D_{it}$和$R_{s,d}$，UQCL中的亚阈值斜率也没有遭受任何相对降低;（4）在理想条件下，UQCL缩放性能优于CCL;（5）UQCL缩放对$R_{s,d}$更免疫，但$D_{it}$和$C_L$的存在显著降低了UQCL中的缩放优势。
2010-05-28 cond-mat.mes-hall
Skyrmion nucleation via localized spin current injection in confined nanowire geometry in low chirality magnetic materials
磁skyrmions一直是激烈的研究与存储器，逻辑和互连技术的应用前景的焦点。最近已经提出并证明了几种方案可以使skyrmions成核。然而，它们要么导致不受控制的Skyrmion气泡产生，要么主要针对与赛道存储器器件的集成。在这项工作中，我们提出了一个新的计划，在一个有限的纳米线的几何形状与亚100 nm的宽度使用一个通用的方法“本地化的自旋电流注入”技术在材料系统表现出低Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用（Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用）的控制单skyrmion成核。我们提出的成核机制如下的路径，涉及创建一个反向的磁畴包含一个或多个垂直布洛赫线（VBL），形成一个边到边的畴壁的VBL得到湮灭在纳米线的边缘。然而，使用缺口或反缺口将边缘畴壁钉扎在狭窄的间隙内会导致产生具有无缺陷畴壁的磁泡，最终弛豫成圆形skyrmion结构。我们的模拟预测，所提出的机制允许skyrmion成核亚纳秒的时间尺度上，显示出鲁棒性的变化，如本地钉扎网站，并适用于任何skyrmion为基础的逻辑，存储器和互连应用。
2018-01-31 cond-mat.mes-hall
Topological Metal MoP Nanowire for Interconnect
随着尺寸的减小，Cu互连的电阻不断增加，这是集成电路在7 nm技术节点之后继续缩小规模的主要挑战，因为它导致计算中不可接受的信号延迟和功耗。铜的电阻率增加，由于在纳米尺度下的互连的表面和晶界处的电子散射。拓扑半金属，由于其拓扑保护的表面状态和抑制电子背散射，是有前途的材料候选人，有可能取代目前的铜互连作为低电阻互连。在这里，我们报告有吸引力的拓扑金属钼磷纳米线的电阻率缩放，并表明电阻率值低于500 nm $^2$横截面面积的铜互连。更重要的是，我们证明了MoP纳米线的尺寸缩放，在线路电阻与总横截面积方面，优于有效的Cu和无阻挡层的Ru互连，这表明MoP是一个有吸引力的解决方案，目前的缩放挑战的Cu互连。
2022-08-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Deficiency of the scaling collapse as an indicator of a superconductor-insulator quantum phase transition
有限尺寸标度分析是一种被广泛接受的方法，用于识别和表征超导、磁性和绝缘系统中的量子相变（QPT）。我们正式应用这种分析的形式适合于QPT在2维超导薄膜磁场驱动的超导金属过渡在1维钼锗纳米线。尽管显然不适用于纳米线，二维缩放方程导致高质量的缩放崩溃的纳米线电阻的温度和电阻范围内的可比性或更好的是在膜的分析中接受的。我们的研究结果表明，外观和质量的缩放崩溃本身是不是一个可靠的指标QPT。我们还观察到了零偏异常（ZBA）的符号变化的非线性电阻，发生在临界场的意外QPT。这种行为通常被认为是对过渡的额外确认。我们认为，在纳米线，非线性是由电子加热，并没有关系的临界波动。我们的观察表明，类似于标度崩溃，ZBA的符号变化可能是QPT的误导性指标。
2020-06-22 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Domain-stored skyrmion structures for a reading error-detectable racetrack memory
本研究提出一种可检测读取错误的磁赛道存储器方案，采用畴存储斯格明子结构，以磁畴为存储单元、斯格明子有无对应比特，实现相邻单元电信号反号，并验证了结构可行性与斯格明子快速运动机制。
2024-07-11 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Artificial Spin Ice Phase-Change Memory Resistors
我们研究了坡莫合金纳米线上的各向异性磁阻的影响，特别是电阻的性质取决于晶格的类型。我们讨论了人工自旋冰纳米线的内部自旋构型如何影响其有效电阻态，以及哪些机制可以引入电流依赖效应动态电阻态。我们讨论了自旋诱导的热相变机制，和非热畴壁自旋反转。在这两种情况下，我们观察到记忆行为让人想起忆阻器，具有I-V滞后收缩行为。
2019-08-21 cond-mat.mes-hall cs.ET
Atomistic calculation of the thermal conductance of large scale bulk-nanowire junctions
我们已经开发了一个有效的可扩展的内核方法在开放系统中的热输运，我们已经计算了体硅和硅纳米线之间的结的热导直径高达10 nm。我们已经设计了透射和反射光谱的比例律，这使我们能够预测具有比原子模拟可实现的更大截面的体纳米线界面的热阻。我们的研究结果表明，特征尺寸超过该原子系统可以准确地处理介观理论。
2011-03-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Shape and orientation effects on the ballistic phonon thermal properties of ultra-scaled Si nanowires
利用改进的价力场（MVFF）模型计算了硅纳米线（SiNWs）的声子色散，研究了几何约束、原子位置和取向对其热性质的影响.比热（$C_{v}$）和弹道热导（$κ^{bal}_{l}$）随SiNWs截面形状和尺寸的变化表现出各向异性。对于所有丝，$C_{v}$随着横截面尺寸的减小而增大。三角形线显示最大的$C_{v}$，这是由于其最高的表面积与体积比。具有[110]取向的正方形线显示最大的$κ^{bal}_{l}$，因为它们具有最高数量的导电声子模式。在纳米尺度下，$C_{v}$和$κ^{bal}_{l}$的普遍标度律相对于在单位晶胞中的原子的数目获得。这种缩放是独立的形状，大小和取向的SiNWs揭示的晶格热性质的纳米线的原子性质的直接相关性。因此，工程化的硅纳米线的横截面形状，尺寸和取向开辟了新的方式调整的热性能在纳米制度。
2011-08-12 cond-mat.mes-hall
Extremely Low Drift in Amorphous Phase Change Nanowire Materials
相变存储器（PCM）器件中的电阻和阈值电压的时间依赖性漂移是令人关注的，因为它导致数据丢失。非晶硫族化物的电漂移被认为是由于电子或应力弛豫机制。在这里，我们表明，漂移在非晶化的Ge2Sb2Te5纳米线与暴露的表面是非常低的薄膜器件相比。然而，在应力下的纳米线埋在介电薄膜的漂移是可比的薄膜。我们的研究结果表明，PCM中的漂移是由于应力松弛，将有助于理解和控制PCM器件中的漂移。
2010-04-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electrical Probing of Field-Driven Cascading Quantized Transitions of Skyrmion Cluster States in MnSi Nanowires
磁skyrmions是拓扑稳定的类似于游泳池的自旋纹理，为未来的超密度存储器和逻辑设备提供了巨大的信息载体1 -4。为了实现这样的应用，特别注意力集中在高度受限的几何形状，如一维椭圆形的skyrmions属性5 -8。然而，当纳米线的宽度与单个skyrmion的宽度相当时，实验上仍然不清楚会发生什么。在这里，我们报告的实验演示，其中磁场驱动的skyrmion集团（SC）的状态与少量的skyrmion被证明存在于超窄的单晶MnSi纳米线（NW）的横截面直径，可比的skyrmion晶格常数（18 nm）。与体MnSi样品中的skyrmion晶格相比，skyrmion簇导致在平行于NW长轴的磁场下测量的异常磁阻（MR）行为，其中观察到MR中的量子化跳跃并且直接与簇中skyrmion数的变化相关，这由蒙特卡罗模拟支持。这些跃迁揭示了Skyrmion的成簇态与晶态的本质区别，为实现基于Skyrmion的存储器件奠定了坚实的基础。
2015-04-20 cond-mat.mes-hall
Compilation and scaling strategies for a silicon quantum processor with sparse two-dimensional connectivity
受现有硅量子硬件规模扩大的挑战的启发，我们研究了稀疏连接的2d量子位排列的编译策略，并提出了一种具有最小编译开销的自旋量子位架构。我们的架构是基于硅纳米线分裂栅晶体管，它可以形成有限的一维自旋量子位链，并允许执行两个量子位操作，如邻居之间的交换门。除此之外，我们描述了一种新型的硅结，它可以通过自旋穿梭和交换操作将多达四个纳米线耦合到2D排列中。考虑到这些硬件元素，我们提出了一个模块化的稀疏二维自旋量子位结构，其单位单元由对角线方向的正方形组成，边缘有纳米线，角落有结。我们表明，这种架构允许编译策略优于一流的编译策略的一维链，不仅渐近，但也下降到一个广场的最小结构。所提出的架构表现出良好的缩放特性，允许平衡之间的权衡编译开销和协同定位的经典控制电子在每个正方形内通过调整纳米线的长度。所提出的架构的一个吸引人的特点是它的可制造性，使用互补金属氧化物半导体（CMOS）制造工艺。最后，我们注意到，我们的编译策略虽然受到自旋量子位的启发，但对于任何其他具有稀疏2D连接的量子处理器同样有效。
2022-01-08 cond-mat.mes-hall quant-ph
Current-Driven Dynamics of Skyrmions Stabilized in MnSi Nanowires Revealed by Topological Hall Effect
Skyrmions是一种新型拓扑稳定的自旋涡旋，由于其纳米级结构域可以实现高信息存储密度，并且其电流驱动运动的低阈值可以实现超低能耗，因此为下一代磁存储带来了希望。一维（1D）纳米线是理想的主机skyrmions，因为它们不仅作为一个天然的平台，磁赛道存储设备，但也可以潜在地稳定skyrmions。本文利用拓扑霍尔效应（THE）研究了MnSi纳米线中Skyrmion的相稳定性和电流驱动动力学。在扩展的磁场-温度窗口（15至30 K）中观察到THE，表明与体相（27至29.5 K）相比，纳米线中的skyrmion相稳定。此外，我们第一次研究了在这个扩展的skyrmion相区的skyrmion动力学，发现在高电流密度的$10^{8}-10^{9} Am^{-2}$纳米线的几何形状，随着电流密度的增加，THE降低，这表明电流驱动的skyrmion运动产生的新兴电场。这些结果开辟了探索纳米线作为一个有吸引力的平台，研究skyrmion物理在1D系统和利用skyrmion磁存储概念。
2015-03-13 cond-mat.mes-hall
Role of shape anisotropy on thermal gradient-driven domain wall dynamics in magnetic nanowires
本研究探究热梯度下不同形状各向异性磁性纳米线的畴壁动力学，揭示磁振子角动量传递机制，解释阻尼与畴壁速度的反常关系，为自旋电子器件研发提供参考。
2022-10-15 cond-mat.mes-hall
Theory of the non-equilibrium quasiparticle distribution induced by Kondo defects
结果表明，在电阻纳米线的平衡含有单通道或双通道近藤杂质的分布函数$f(E,U)$服从标度行为的准粒子能量$E$和偏置电压$U$。数值计算的$f(E,U)$曲线定量解释最近的实验上的铜和金纳米线。从各种铜和金样品的理论和结果之间的比较中提取的杂质浓度c_{imp}的系统学强烈表明，在这些系统中的缩放来自磁性近藤杂质。
2001-04-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
The Universality of Thermal Transport in Amorphous Nanowires at Low Temperatures
非晶材料在低温下的热输运性质由声子和局域激发之间的相互作用控制，称为隧穿二能级系统（TLS）。这些非晶材料的热导率的温度变化被认为是普遍的，其特征在于由二次幂律。这是很好地描述了现象学TLS模型，即使其微观解释仍然是难以捉摸的。在这里，通过按比例缩小到纳米尺度的非晶系统远低于体声子TLS平均自由程，我们探讨了该模型在限制几何系统的鲁棒性。使用非常敏感的热导测量，我们证明了氮化硅纳米结构的热导的温度依赖性仍然主要是二次独立的纳米线部分。它不遵循三次幂定律的温度预期在卡西米尔-齐曼制度的边界有限的热传输。这显示了由声子-TLS相互作用而不是由纳米线中的声子边界散射主导的热输运反直观。这可以归因于一个意想不到的高密度的TLS的表面上仍然占主导地位的声子扩散过程在低温下，并解释了为什么普遍的二次温度依赖性的热导仍然保持非晶纳米线。
2017-03-24 cond-mat.mes-hall
N-P-N Bipolar Action in Junctionless Nanowire TFET: Physical Operation of a Modified Current Mechanism for Low Power Applications
在本文中，我们研究了在无结纳米线隧道场效应晶体管（BJN-TFET）的源极侧实现n-p-n双极晶体管作用的技术的器件物理。在导通状态下，电子从源极的价带隧穿到沟道的导带增强了空穴浓度以及源极区中的电势，这通过正向偏置基极-发射极结来驱动内置BJT晶体管，其中源极充当p型区。由于JN-TFET的急剧开关和高BJT电流增益，整体性能得到改善，包括有利的高通态电流（2.17*10-6 A/um），以及在低电源电压下低于60 mV/dec的亚阈值摆幅（~ 50 mV/dec）。这种方法修改了目前的机制，触发BJT，并使所提出的结构更有吸引力的缩放要求，在未来的低功耗应用。
2016-09-25 cond-mat.mes-hall
Pulse-assisted magnetization switching in magnetic nanowires at picosecond and nanosecond timescales with low energy
详细了解磁性纳米材料中的自旋动力学对于开发超快、低能和高密度自旋电子逻辑和存储器是必要的。在这里，我们开发的微磁模型和解析解，阐明增加阻尼和单轴各向异性的磁场脉冲辅助开关时间，能量和场的要求与垂直磁各向异性和钇铁石榴石类自旋输运性质的纳米线的效果。纳米线最初使用外部磁场脉冲（写入）和自弛豫来磁化。接下来，磁矩表现出确定性的开关后，接收2.5 ns长的外部磁脉冲在两个垂直极性。有利的阻尼（α~0.1-0.5）和各向异性能（10^4-10^5 J·m^-3）允许低至皮秒的磁化转换时间。利用自旋进动不稳定性，观察到磁场低于磁化强度的磁化反转。在开关速率、能量成本和所需的外部场之间出现了竞争或纳米磁性三元困境。开发具有优化阻尼和有效各向异性的磁性纳米线可以在室温下将开关势垒降低到3163 kBT。因此，纳米磁体中的脉冲辅助皮秒和低能量开关可以实现超快纳米磁性逻辑和元胞自动机。
2020-04-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Kondo effect in non-equilibrium - Theory of energy relaxation induced by dynamical defects in diffusive nanowires
在有限的传输电压$U$的扩散铜和金量子线的非平衡分布函数$f(E,U)$表现出标度行为，$f(E,U)=f(E/eU)$，表明在这些线的异常能量弛豫过程。我们表明，在非平衡态下，无论是由磁性杂质产生的近藤效应，（单通道近藤效应）或可能通过非磁性、简并两能级系统（双通道近藤效应），产生这样的缩放行为作为一个类似Korringa的结果（伪）自旋弛豫率$\propto U$和作为低近藤强耦合区残余的杂质谱密度的阻尼幂律行为温度，但高偏压。的理论，缩放的分布函数与实验结果定量吻合，杂质浓度是唯一的可调参数。这为实验系统中存在单通道或双通道近藤缺陷提供了强有力的证据。这些结果的介观导线的退相问题的相关性进行了简要讨论。
2001-02-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Domain wall motion in ferromagnetic nanowires driven by a localized Gaussian thermal gradient
University of Rhode Island（罗德岛大学）；Khulna University（库尔纳大学）；University of Nebraska-Lincoln（内布拉斯加大学林肯分校）
研究铁磁纳米线中磁畴壁动力学，用随机朗道 - 里夫希茨 - 吉尔伯特方程，分析激光温度等因素对DW速度的影响，发现激光宽度和到DW距离可独立控制DW响应，有助于阐明热驱动机制及指导自旋电子存储器件热控策略。
2026-07-15 cond-mat.mes-hall
Probing Spin Helical Surface States in Topological HgTe Nanowires
具有螺旋表面态的纳米线代表了观察和利用相位相干拓扑电导现象的关键先决条件，例如自旋动量锁定量子输运或拓扑超导性。我们证明了在一个联合的实验和理论研究，门控纳米线制造的高迁移率应变碲化汞，被称为散装拓扑绝缘体，确实保留了拓扑性质的表面状态，而且延伸相位相干整个线的几何形状。的相位相干长度被增强到5 $μ$ m时，调整到体间隙的电线，以便挑选出拓扑运输。纳米线表现出不同的电导振荡，作为由于轴向磁场的通量的函数，和栅极电压。观察到的$h/e$周期性Aharonov-Bohm型调制表明表面介导的准弹道输运。此外，深入分析所观察到的依赖于栅极的电导振荡的缩放揭示了这些表面状态的拓扑性质。为此，我们结合数值紧束缚计算的量子磁导与模拟的静电，占栅极诱导的不均匀的载流子密度周围的电线。我们发现，螺旋运输普遍存在，即使是强烈的非均匀门控和受磁通敏感的高角动量表面状态，围绕整个电线圆周延伸。
2017-12-11 cond-mat.mes-hall
Photon assisted tunneling of high order multiple Andreev reflections in epitaxial nanowire Josephson junctions
半导体/超导体混合体表现出一系列现象，可用于新物理学的研究和新技术的开发。因此，了解这种混合物的能量谱的起源是一个至关重要的目标。在这里，我们研究的约瑟夫森结定义的阴影外延InAsSb/Al纳米线。该器件在低温下表现出栅极可调的超电流，在有限的偏压下表现出多重Andreev反射（MAR）。在微波辐射下，MAR的光子辅助隧穿（PAT）在量子化能量处产生特征振荡边带，它依赖于MAR阶数$n$，与最近提出的经典Tien-Gordon方程的修正一致.量子化的能量间距与微波频率的缩放提供了由$n^\mathrm{th}$顺序隧道过程转移的有效电荷$ne$的独立确认。测量结果表明，PAT作为一个强大的方法分配的低能量的混合约瑟夫森器件的光谱特征的起源。
2022-07-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Voltage control of domain walls in magnetic nanowires for energy efficient neuromorphic devices
利用微磁模型分析了一种用于实现人工神经元和突触的节能压控畴壁器件在室温热噪声存在下的性能。通过在存在Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用的情况下利用与垂直磁各向异性的电压产生的应变控制相关联的自旋转移或自旋轨道转矩来控制畴壁运动，在磁隧道结的自由层中实现畴壁的不同位置以编程不同的突触权重。这种设备的缩放的可行性进行评估，在存在的热扰动，妥协的可控性。此外，人工神经元可以通过将该DW器件与CMOS缓冲器相结合来实现。这为实现节能的电压控制纳米磁性深度神经网络提供了一条可能的途径，该网络可以实时学习。
2019-09-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Approaching a topological phase transition in Majorana nanowires
最近的实验已经产生了越来越多的证据马约拉纳零模式的超导体混合体。然而，伴随着这些模式的发病预期的拓扑相变的签名仍然难以捉摸。我们调查一个基本的问题，关于这个问题：良好形成的马约拉纳模式一定需要一个尖锐的相变在这些设置？假设合理的参数，我们认为，有限大小的影响可以显着平滑这个假定的过渡到一个交叉，即使在系统大到足以支持本地化的马约拉纳模式。我们建议克服这种有限尺寸的影响，通过隧道光谱检查低的激发态的行为。特别是，激发态能量表现出特征场和密度的依赖性，并与系统大小的缩放，暴露了接近的拓扑相变。我们建议几个实验提取预测的行为。作为一个有用的副产品，该协议还允许人们在其超导环境中直接测量导线的自旋轨道耦合。
2016-06-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Direct Observation of Acoustic Phonon Confinement in Free-Standing Semiconductor Nanowires
与电子波类似，半导体中的声子态也会经历由外部边界引起的变化。在具有周期性调制的弹性常数或质量密度的结构（称为声子晶体）中声学声子谱的修改已被实验证明并在实际应用中使用。通过空间限制改变单个纳米结构中的声学声子谱的可能性将为控制纳米尺度下的声子-电子相互作用和热传导带来巨大的好处。然而，尽管强大的科学和实践的重要性，决定性的实验证据的声学声子限制在个别独立的纳米结构，如纳米线，仍然失踪。长度尺度，在声子色散经历的变化和声子群速度减少的可能性，进行了辩论。在这里，我们利用专门设计的高品质GaAs纳米线（NW）具有不同的直径，D，和大的纳米线间的距离，直接演示声学声子限制。用布里渊-曼德琉斯光谱进行的测量揭示了在D大至~128 nm的NW中频率从4 GHz至40 GHz的受限声子极化分支，即在长度尺度上，其超过GaAs中的“灰色”声子平均自由程几乎一个数量级。声子色散的修改和声子能量标度与D在个别纳米线是在良好的协议与理论。所获得的结果可以导致更有效的声学声子的纳米级控制，有利于纳米电子学，热电能量转换，热管理，和新的自旋电子技术。
2016-08-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nanocryotron-driven Charge Configuration Memristor
针对低温计算缺乏合适存储器的难题，提出一种结合超导纳米线与1T-TaS2电荷构型忆阻器的新型非易失性器件，具备超高能效与速度，兼容单磁通量子逻辑，为低温与量子计算外围设备提供新存储概念。
2025-04-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con physics.app-ph
Spatially Mapping Phonon Drag in Ultrascaled 5-nm Silicon Nanowire Field-Effect Transistor Based on a Quantum Hydrodynamic Formalism
该研究采用量子流体动力学方法空间映射5 nm全环绕栅极硅纳米线FET中的声子曳引，揭示电子-声子耦合自热机制，并发现高偏置下热导率降低近50%。
2025-10-21 cond-mat.mes-hall
Design aspects of dual gate GaAs nanowire FET for room temperature charge qubit operation: A study on diameter and gate engineering
本文通过薛定谔–泊松与非平衡格林函数自洽模拟，研究双栅GaAs纳米线FET中直径和栅距对室温电荷量子比特调控、读出及退相干的影响，并给出几何优化窗口。
2023-04-20 cond-mat.mes-hall quant-ph
Linear scaling approach for atomistic calculation of excitonic properties of 10-million-atom nanostructures
对纳米线和晶相量子点等新型纳米结构的激子性质的数值计算，必须将原子级精度与可接近的计算复杂度结合起来。关键的困难来自于激子光谱的细节来自于原子尺度的贡献，必须在包含一百万个或更多原子的大空间域上进行积分。在这项工作中，我们提出了一个一步一步的解决方案，这个问题：结合经验紧束缚和配置相互作用计划，统一线性缩放计算时间与原子建模的要点。我们基准我们的方法上的例子，研究自组装InAs/GaAs量子点。接下来，我们将我们的原子论方法应用于包含超过1000万个原子的晶相量子点。
2016-03-09 cond-mat.mes-hall
Robust non-integer conductance in disordered 2D Dirac semimetals
研究了二维Dirac半金属纳米线在无序情况下的电导$G$。对于一个均匀的纳米线长度$L$由单位细胞的数量，我们发现非整数值的$G$是独立的$L$和持续弱无序，由消失的波动$G$。该效应是由引线和纳米线之间的接触（界面）处的散射效应、纳米线中存在的用于偶$L$的能隙以及2D狄拉克半金属的拓扑性质的组合产生的。与传统材料不同，由于在界面处的散射而减少的$G$在纳米线内部稳定在非整数值，导致弱无序的拓扑相。对于强无序的系统离开拓扑相和$G$的波动增加，因为系统经历了过渡/交叉向安德森本地化（绝缘）相，通过一个非标准的无序相。我们研究了$G$在这些阶段的标度和统计。此外，我们已经发现，稳健的非整数$G$的效果对于奇数$L$消失，这导致整数$G$，其由纳米线中的开放通道的数目确定，由于共振散射。
2022-05-10 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall quant-ph
Thermal Activation and Quantum Field Emission in a Sketch-Based Oxide Nano Transistor
我们报告的直接测量的势垒和纳米线段之间的电子耦合的草图为基础的氧化物纳米晶体管（SketchFET）设备。在室温附近，开关由跨越由纳米线栅极控制的势垒的热激活来控制。低于T=150 K，观察到量子场发射的交叉，这是敏感的结构相变中的SrTiO 3层。这种直接测量源极-漏极和栅极-漏极能量势垒的方法对于室温逻辑和存储元件以及低温量子器件的发展至关重要。
2010-09-13 cond-mat.mes-hall quant-ph
Preliminary demonstration of a persistent Josephson phase-slip memory cell with topological protection
超导计算有望增强经典和量子方法的计算能力。然而，可扩展的和快速的超导存储器还没有实现。在这里，我们提出了一种基于长铝纳米线约瑟夫森结中存在的滞后相位滑移转变的完全超导存储单元。由超导环包围，存储器单元在循环持续电流的方向上编码逻辑状态，如通常在基于通量的超导存储器中定义的。但是，与后者不同的是，这里的滞后是在长弱连接中发生的相位滑移的结果，并且与其超导能隙的拓扑转变有关。这使我们的存储器方案摆脱了大电感的限制，从而使其小型化。此外，强激活能的相位滑移成核提供了一个强大的拓扑保护随机相位滑移和磁通噪声。这些特性使得约瑟夫森相位滑移存储器成为先进超导经典逻辑架构或通量量子位的有前途的解决方案。
2021-09-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
