Voltage-tunable lateral shifts of ballistic electrons in semiconductor quantum slabs
研究了弹道电子通过半导体量子板时的横向位移可以是正的也可以是负的，这类似于透射光束通过介质板时的反常横向位移。提出了位移为负的必要条件。结果表明，横向位移不仅与半导体量子板的结构参数有关，还与入射角和入射能量有关。数值计算进一步表明，外加电场可以将横向位移从负向正调谐。这种电压可调的横向位移在量子电子器件中具有潜在的应用前景。
2009-03-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Double quantum dot with tunable coupling in an enhancement-mode silicon metal-oxide semiconductor device with lateral geometry
我们提出了一个可调的硅金属氧化物半导体双量子点器件的横向几何形状的输运测量。实验提取的栅极到点电容表明，该设备在很大程度上是对称的栅极电压下施加。有趣的是，这些栅极电压本身并不对称。与数值模拟的比较表明，所施加的栅极电压用于抵消物理器件中的固有不对称性。我们还展示了从一个大的单点到两个隔离良好的耦合点的过渡，其中该设备的中心栅极用于可控地调谐点间耦合。
2010-10-29 cond-mat.mes-hall
Tunable steady-state domain wall oscillator with perpendicular magnetic anisotropy
我们从理论上研究了在具有垂直磁各向异性的几何约束导线中注入直流电流时的畴壁振荡。振荡频谱可以通过注入的电流密度来调谐，但是另外通过施加独立于功率的外部磁场来调谐。基于Landau-Lifshitz-Gilbert方程的微磁学模拟支持了解析计算的结果。我们的定域稳态振荡器的简单概念可能被证明是有用的，作为一个纳米级微波发生器，在电信或射频辅助写入磁性硬盘驱动器的可能应用。
2009-09-25 cond-mat.mes-hall
Tunable superconducting coupling of quantum dots via Andreev bound states in semiconductor-superconductor nanowires
半导体量子点已被证明是固态量子模拟的有用平台。然而，实现由库珀对介导的量子点之间的超导耦合迄今为止受到有限的可调谐性和强抑制的影响。这限制了应用，例如库珀对分裂和拓扑Kitaev链的量子点模拟。在这项工作中，我们提出了如何通过连接两个量子点的半导体-超导体纳米线中的Andreev束缚态来介导可调谐的有效耦合。我们表明，以这种方式，它是可以单独控制介导的耦合由库珀对和单电子通过改变Andreev束缚态的性质与容易获得的实验参数。此外，耦合抑制的问题被大大缓解。我们还提出了如何实验提取耦合强度从谐振电流在三端结。我们的建议将使未来的实验，迄今为止还没有可能。
2022-12-20 cond-mat.mes-hall
Gate-tunable, superconductor-semiconductor parametric amplifier
本研究研制出以JoFET为有源元件的栅极可调超导体-半导体参量放大器，实现了2 GHz的谐振频率调谐范围，且在固定谐振频率下具备20 dB增益、4 MHz瞬时带宽与-125.5 dBm的1 dB压缩点。
2023-05-08 cond-mat.mes-hall quant-ph
Gate-tunable subband degeneracy in semiconductor nanowires
本文报道了在近对称截面PbTe纳米线中通过双栅极电场调控亚带简并及其解除，并结合数值模拟揭示了器件参数对输运平台的影响。
2024-04-03 cond-mat.mes-hall
Highly tunable quadruple quantum dot in a narrow bandgap semiconductor InAs nanowire
由半导体制成的量子点（QD）是用于量子计算和模拟芯片的开发的最有前途的平台之一，并且在高密度集成和与标准半导体芯片制造技术的兼容性方面具有优于其他平台的优势。然而，高度可调谐的半导体多量子点系统的发展仍然是一个主要的挑战。在这里，我们展示了一个高度可调的线性四重量子点（QQD）的窄带隙半导体InAs纳米线与精细指栅技术的实现。QQD的线性响应制度的电子输运测量研究。特征二维电荷稳定性图包含四组不同斜率的谐振电流线的QQD。结果表明，这些电流线可以单独分配所产生的共振电子输运通过不同的量子点的能级。受益于良好的栅极可调谐性，我们还展示了调谐的QQD的制度，其中的能级的两个量子点，三个量子点和所有四个量子点是积极的共振，分别与源极和漏极接触的费米能级。建立了线性QQD的电容网络模型，模拟得到的电荷稳定性图与实验结果吻合较好。我们的工作提供了一个坚实的实验证据，窄带半导体纳米线多量子点可以作为一个通用的平台，以实现集成量子位的量子计算和执行量子模拟的复杂的多体系统。
2021-01-27 cond-mat.mes-hall
The role of the Fermi level pinning in gate tunable graphene-semiconductor junctions
依赖于常规结构的基于石墨烯的晶体管由于石墨烯中不存在能隙而不能适当地切换。为了克服该限制，提出了一种阻障器器件，其操作基于借助于顶栅对石墨烯-半导体（GS）肖特基势垒的调制，并且展示了高达$10^5$的开-关电流比。如此大的数量可能是由于实现了几乎没有界面捕获电荷的超清洁界面。然而，它确实是技术相关的，知道界面捕获的电荷可能对势垒电阻器的电性能的影响。我们已经开发了一个基于物理的模型的栅极可调GS异质结构中的非理想，如费米能级钉扎（FLP）和“偏压依赖的势垒降低效应”已被考虑。利用该模型，我们已经取得了全面的研究的barrister的预期数字性能。
2016-09-05 cond-mat.mes-hall
Gate-tunable Josephson parametric amplifiers based on semiconductor nanowires
本研究基于平行InAs纳米线阵列制备出栅极可调约瑟夫森参量放大器，实现近1 GHz的频率调谐范围、超20 dB的多频增益及接近量子极限的噪声水平，为同材料体系的栅极可调量子比特与量子极限放大器片上集成提供了新平台。
2025-09-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Field-tunable magnetic phases in a semiconductor-based two-dimensional Kondo lattice
我们证明了在介观高迁移率GaAs/AlGaAs异质结中存在本征局域自旋。非平衡输运谱揭示了自旋的准规则分布，并表明自旋通过传导电子间接相互作用。自旋之间的相互作用表现在费米能级附近的特征零偏置异常，并表明在高迁移率异质结构的栅极电压可控的磁相。为了进一步解决这个问题，我们还设计了静电可调霍尔器件，允许在介观器件的有源区的霍尔特性的探测。我们表明，零场霍尔系数有一个异常的贡献，这可以归因于散射的本地化自旋。异常的贡献可以被破坏的温度，源漏偏置，或字段范围的增加。
2007-10-05 cond-mat.mes-hall
A scalable network model for electrically tunable ferroelectric domain structure in twistronic bilayers of two-dimensional semiconductors
在具有对称性破缺界面的二维半导体双层膜中，小角度扭曲的莫尔结构形成具有周期性交替的面外极化的铁电畴阵列。在这里，我们提出了一个网络理论，这种FE域结构的可调谐性，通过施加一个电场垂直于二维晶体。使用多尺度分析，我们推导出一个完全参数化的弦理论描述的畴壁网络，并表明它经历了质的变化，弧后的部分位错像畴壁合并（网络节点附近）成条纹的完美的螺旋位错，这发生在依赖于DWN周期的阈值位移场。
2021-11-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tunable Feshbach resonances and their spectral signatures in bilayer semiconductors
在原子物理学中，费什巴赫共振是一种非常宝贵的工具，它可以精确控制相互作用和制备物质的复杂量子相。本文从理论上分析了二维半导体异质结构中费什巴赫共振的固态模拟。在存在层间电子隧穿的情况下，可以通过调节所施加的电场来共振增强占据不同层的激子和电子的散射。层间Feshbach分子的出现改变了光激发光谱，并且可以用费米极化子的形成来理解。我们讨论了在双层半导体中实现相关玻色-费米混合物的潜在影响。
2021-05-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el
Tunable Exchange Interaction in Quantum Dot Devices
从理论上讨论了半导体量子点之间的Ruderman-Kittel-Kasuya-Yosida（RKKY）相互作用。当具有局部自旋的每个QD耦合到半导体中的传导电子时，间接交换相互作用，即，RKKY相互作用是在两个局部自旋之间引起的。量子点之间的RKKY相互作用是由半导体中的费米海介导的，通过改变费米能可以调制交换相互作用的大小甚至符号，从而导致量子点器件中的可调磁跃迁。我们估计的RKKY量子点相互作用的大小作为电子密度和点间距离的函数。
2004-04-26 cond-mat.mes-hall
Valley Polarization in Size-Tunable Monolayer Semiconductor Quantum Dots
三维限制允许半导体量子点（QD）表现出尺寸可调的电子和光学性质，从而实现从显示器、太阳能电池和生物医学成像到单电子器件的广泛的光电应用。诸如自旋和谷特性的附加模态可以提供量子信息和自旋电子学所需的进一步的自由度。然而，当试图将这些材料特征结合到QD结构中时，限制可能会导致杂化，从而抑制这些新兴特性插入量子器件的鲁棒性。在这里，我们表明，一类新的横向限制的材料，单层MoS $_2$量子点，可以创建通过自上而下的纳米图案化的原子级薄的二维半导体，使它们表现出相同的谷极化在一个连续的单层片。半导体兼容的纳米纤维工艺允许这些低维材料被集成到复杂系统中，这是推进量子信息应用的一个重要特征。继承的体自旋和谷属性，激子能量的大小依赖性，以及使用光刻机兼容处理来制造MoS $_2$ QD的能力表明，单层半导体QD具有成为集成量子信息和自旋电子学系统的多模态构建块的潜力。
2015-10-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tunable Charge Detectors for Semiconductor Quantum Circuits
在高迁移率的二维电子系统中定义的纳米结构提供了一种独特的方式来控制所研究的器件的微观细节。量子点接触在这些研究中起着关键作用，因为它们本身不仅是一个研究课题，而且可以作为其静电环境的方便和强大的探测器。我们研究了如何通过减少屏蔽、增加电荷和检测器之间的电容耦合以及将量子点接触的限制电势调整为局域态的形状来进一步提高电荷检测器的灵敏度。我们证明了利用局域态的好处，通过执行快速和良好分辨的电荷检测的一个大的量子点在量子霍尔制度。
2013-02-14 cond-mat.mes-hall
Electric field tunable superconductor-semiconductor coupling in Majorana nanowires
通过测量InSb半导体纳米线与外延生长的Al超导体耦合的电子输运，研究了外电场对超导体-半导体耦合的影响。我们发现，栅极电压感应电场可以大大修改耦合强度，这对邻近诱导的超导能隙，有效g因子，自旋轨道耦合的后果，都发挥了关键作用，在理解马约拉纳物理。我们进一步表明，由于自旋轨道耦合在一个有限大小的系统中的水平排斥，可以导致看似稳定的零偏置电导峰，模仿的行为马约拉纳零模式。我们的研究结果提高了现实马约拉纳纳米线系统的理解。
2018-06-04 cond-mat.mes-hall
Gate-Tunable Transmon Using Selective-Area-Grown Superconductor-Semiconductor Hybrid Structures on Silicon
我们提出了一种栅极电压可调的transmon量子位（gatemon）的基础上选择性地生长在高电阻率的硅衬底上使用III-V缓冲层的平面InAs纳米线。我们表明，低损耗超导谐振器的内部质量$2\times 10^5$可以很容易地实现使用这些衬底后，去除缓冲层。我们演示了具有弛豫时间$T_{1}\approx 700\,\mathrm{ns}$和失相时间$T_2^{\ast}\approx 20\,\mathrm{ns}$和$T_{\mathrm{2,echo}} \approx 1.3\,\mathrm{μs}$的门控器件的相干控制和读出。此外，我们从量子比特非谐性的分析中推断出$0.4 - 0.9$的高结透明性。
2022-02-22 cond-mat.mes-hall
Steady-State Tunable Entanglement Thermal Machine Using Quantum Dots
我们提出了一种基于量子点的固态热机来产生远距离自旋之间的稳态纠缠。与以前的方法不同，我们的系统是由实验可行的稳态电流控制的直流电压。通过分析作为控制参数的函数的Liouvillian本征谱，我们表明，我们的设备工作在一个大的电压区域。作为一种扩展，所提出的设备也可以作为一个纠缠热机下的温度梯度，甚至可以引起纠缠在零电压偏置。最后，我们强调了一个后选择计划的基础上，目前可行的非拆除测量技术，可以产生完美的贝尔对从我们的热机器的稳态输出。
2021-12-22 cond-mat.mes-hall quant-ph
Observation of electrically tunable Feshbach resonances in twisted bilayer semiconductors
扭曲过渡金属双硫族化物双层膜中的莫尔超晶格已经成为利用光学光谱探索强相关性的丰富平台。尽管观察到丰富的莫特-维格纳物理源于周期性势和库仑相互作用之间的相互作用，隧道耦合诱导的电子态杂化的情况下，确保了在这些实验中的经典层自由度。在这里，我们调查的MoSe $_2$ homobilayer结构的层间相干隧穿和层选择性的光学跃迁允许电场控制的操纵和测量的层赝自旋的基态空穴。在这个系统中的定性新现象的一个引人注目的例子是我们观察到的电可调的二维费什巴赫共振激子空穴散射，这使我们能够控制激子和空穴之间的相互作用的强度位于不同的层。我们的研究结果使迄今尚未探索的可能性，光学调查的多体物理，以及实现退化玻色-费米混合物与可调的相互作用，而不直接暴露的巡回费米子光场。
2021-05-09 cond-mat.mes-hall
Gate-Tunable Semiconductor Heterojunctions from 2D/3D van der Waals Interfaces
范德华（vdW）半导体对于高度缩放的器件和异质集成是有吸引力的，因为它们可以被隔离成自钝化的二维（2D）层，从而实现优异的静电控制。这些属性导致了场效应器件的大量演示，从晶体管到三极管。通过利用共价键合的三维（3D）半导体和2D半导体的钝化表面中的受控的替代掺杂方案，可以构建可以超过“全2D”vdW异质结的性能指标的器件。在这里，我们展示了2D/3D半导体异质结，使用MoS 2作为原型2D半导体，放置在Si和GAN作为3D半导体层上。通过调整费米能级在二硫化钼，我们展示了同时表现出超过七个数量级的整流比和电导调制的设备。我们的研究结果进一步表明，界面质量并不一定会影响费米能级调谐在结开辟了新的2D/3D异质结器件架构的可能性。
2020-03-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Tunable phonon induced steady state coherence in a double quantum dot
电荷量子比特可以在固态双量子点（DQD）平台上创建和操纵。典型地，这些系统强烈地受到源自与基底声子的耦合的量子噪声的影响。这通常被假设为导致退相干朝向在能量本征基中对角的稳定状态。在这篇文章中，我们表明，相反，由于声子的存在下，DQD电荷量子比特的平衡稳态自发地表现出高纯度的能量本征基的相干性。通过调节量子比特的哈密顿参数可以控制相干性的大小和相位。相干性也是强大的存在下的费米子铅。此外，我们表明，这种稳态相干性可以用来驱动耦合到DQD的辅助腔模式。
2020-04-08 cond-mat.mes-hall quant-ph
Impact of optically pumped non-equilibrium steady states on luminescence emission of atomically-thin semiconductor excitons
本文通过微观计算研究连续波泵浦下过渡金属二硫化物激子的非平衡稳态，发现声子辅助跃迁主导导致光致发光激发谱和偏振度出现尖锐特征。
2022-01-10 cond-mat.mes-hall
Dynamically tunable moiré Rydberg excitons in a monolayer semiconductor on twisted bilayer graphene
莫尔激子是二维半导体中具有深莫尔超晶格势的光激发。虽然这些激发已经在几个平台中实现，但具有动态可调莫尔势以定制莫尔激子性质的系统尚未实现。在这里，我们提出了一个连续可调的莫尔电位在单层WSe 2，使其接近扭曲的双层石墨烯（TBG）附近的魔角。由于其平坦的电子能带，电荷分布是高度局域化的，并在TBG中形成三角形晶格。通过静电门控调节局部电荷密度，TBG因此提供了用于调制单层激子波函数的空间变化和动态可调的介电超晶格。通过光学反射光谱，我们观察到出射莫尔激子里德堡分支在单层WSe 2与掺杂TBG后增加的能量分裂。扭曲角的依赖性表明，观察是由于明亮和黑暗的里德伯态之间的杂交，使莫尔电位。此外，在魔角1.1°附近，由于TBG中强关联态的形成，莫尔里德堡激子在掺杂后形成了一种双折射模式.我们的研究提供了一个新的平台，工程莫尔激子，以及光学可达性的电子态与小关联隙TBG。
2023-03-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Gate-tunable and high responsivity graphene phototransistors on undoped semiconductor substrates
由于其高载流子迁移率、宽带光吸收和超快载流子动力学，石墨烯是用于开发高性能光电探测器的有前途的材料。石墨烯基光电探测器已被证明使用单层石墨烯与金属或半导体一起工作。大多数石墨烯器件在掺杂的Si衬底上制造，其中SiO2电介质用于背栅。在这里，我们展示了在未掺杂的半导体（SiC）衬底上制造的石墨烯场效应光电晶体管的光电探测。光电探测机制依赖于石墨烯导电性对电场的局部变化的高灵敏度，该电场的局部变化可以由背栅半导体衬底中产生的光激发的载流子引起。我们还建立了器件的模型，并利用有限元方法模拟了它的操作，以验证场致光响应机制的存在，并研究其特性。我们的石墨烯光电晶体管具有高达~ 7.4 A/W的室温光响应度，高于大多数实际应用中所需的光响应度（1 A/W）。光功率依赖的光电流和光响应度可以通过源漏偏置电压和背栅电压来调节。基于这种简单和通用架构的石墨烯光电晶体管可以通过在各种未掺杂的衬底上沉积石墨烯来制造，并且对于寻求光电检测或辐射检测的许多应用是有吸引力的。
2015-02-24 cond-mat.mes-hall
Gate-tunable negative differential conductance in hybrid semiconductor-superconductor devices
本文在两类半导体-超导混合器件中观测到超导能隙外的栅极可调NDC，并通过结合BTK模型与临界超电流效应的BTK-supercurrent模型解释其随栅压和磁场的演化。
2023-03-01 cond-mat.mes-hall
Electronic transport across quantum dots in graphene nanoribbons: Toward built-in gap-tunable metal-semiconductor-metal heterojunctions
全石墨烯电子器件的成功受到半导体沟道和金属接触的挑战性实现和后续集成的严重阻碍。在这里，我们全面调查的宽度调制异质结的电子输运组成的石墨烯量子点的不同长度和宽度嵌入在一对扶手椅边缘的金属纳米带，最近通过表面合成制造的那种。我们表明，量子点的存在下，使宽度依赖的传输带隙的开放，从而产生内置的一维金属-半导体-金属结。此外，我们发现，在附近的带边，电导是受一个平滑的过渡，从反共振到共振输运制度时，增加沟道长度。这些结果是合理的量子限制效应和量子点之间的竞争方面的铅耦合。总的来说，我们的工作建立了石墨烯量子点纳米架构作为吸引人的平台，无缝集成间隙可调半导体通道和金属接触到一个单独的纳米管，从而实现自包含的碳基电子器件。
2020-11-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tunable Magnetic Semiconductor Behavior Driven by Half-Filled One Dimensional Band in Zigzag Phosphorene Nanoribbons
通过密度泛函理论计算发现锯齿形磷烯纳米带具有反铁磁绝缘态。与其他一维系统相比，ZPNR的磁性表现出几个令人惊讶的特点：（i）磁矩在每个锯齿形边缘反平行排列;（ii）磁性能量相当稳定（约29 meV/磁离子），带隙很大（约0.7 eV）;（iii）适度的压缩应变将诱导磁性到磁性以及半导体到金属的转变。所有这些现象都是由于一种独特的机制而自然产生的，即半充满的一维带在π/2 α附近穿过费米能级引起的电子不稳定性。ZPNR独特的电子和磁性使其在纳米电子器件中具有巨大的应用潜力。
2014-09-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Microwave spectroscopy of spinful Andreev bound states in ballistic semiconductor Josephson junctions
半导体纳米线中的超导邻近效应最近使新的超导结构的研究成为可能，例如门可调谐超导量子比特和多端约瑟夫森结。与它们的金属对应物相反，半导体纳米系统中的电子密度可以通过外部静电门来调节，从而提供器件特性的高度可扩展和原位变化。此外，具有大的$g$因子和自旋轨道耦合的半导体已经被证明会引起超导性中的奇异现象，例如$φ_0$约瑟夫森结和马约拉纳束缚态的出现。在这里，我们报告微波光谱测量，直接揭示了弹道半导体通道中存在的Andreev束缚态（ABS）。我们表明，测量的ABS光谱的结果，传输通道与门可调，高传输概率高达$0.9$，这是所需的门可调Andreev量子比特和有益的编织方案的马约拉纳状态。这是第一次，我们检测到激发的自旋分裂对ABS和观察到的自旋-轨道耦合在半导体中的直接后果，破断ABS。
2017-10-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Fermi polaron-polaritons in charge-tunable atomically thin semiconductors
简并费米系统中可动量子杂质的动力学是多体物理中的一个基本问题。由于最近对超冷费米气体的突破性实验，人们对这一领域的兴趣又重新燃起。由于有利于超低质量极化激元形成的腔耦合和导致极化子或三振子形成的激子-电子相互作用之间的相互作用，在嵌入微腔的二维电子系统中光学产生激子或极化激元构成了该领域的新前沿。在这里，我们提出了腔光谱的栅极可调单层MoSe $_2$表现出强烈的束缚三振子和极化子共振，以及非微扰耦合到一个单一的微腔模式。随着电子密度的增加，由极化子分裂决定的振子强度逐渐从较高能量的排斥激子极化子共振转移到较低能量的吸引极化子流形。同时观察到的极化激元形成的吸引力和排斥力的分支表明一个新的制度的极化子物理的极化激元杂质的质量是远远小于电子。我们的研究结果揭示了新的光响应的半导体在自由载流子的存在下，通过确定费米极化子性质的激子共振，并构成了第一步，在调查一类新的简并玻色-费米混合物。
2016-03-30 cond-mat.mes-hall
Dissipation-enabled hydrodynamic conductivity in a tunable bandgap semiconductor
随着超净二维材料的出现，载流子-载流子碰撞是主要散射机制的体系中的电子输运具有新的相关性。在这里，我们提出了一个结合的理论和实验研究的双极流体动力学输运在双层石墨烯证明的电导率是由两个Drude类条款，描述电子和空穴之间的相对运动，和电子空穴等离子体的集体运动的总和。正如所预测的那样，无间隙，电荷中性双层石墨烯的测量电导率在很宽的范围内与样品和温度无关。远离中性，电子-空穴电导率坍缩成一条曲线，一组只有四个拟合参数提供了理论和实验之间的定量一致性，在所有密度，温度和间隙测量。这项工作验证了最近的理论耗散使流体动力学电导率，并建立了半导体物理和粘性电子学的新兴领域之间的联系。
2022-04-17 cond-mat.mes-hall
Gate-tunable large magnetoresistance in an all-semiconductor spin-transistor-like device
二维电子系统（2DES）的大自旋相关和电场可调的磁电阻效应是实现许多自旋电子器件新概念的关键因素。在过去几十年中，在具有铁磁（FM）源极（S）和漏极（D）接触之间的横向半导体（SC）传输沟道的器件中观察到的低磁阻已经成为实现自旋场效应晶体管提议的主要障碍。在这里，我们展示了两个，一个大的两端磁阻在横向2DES为基础的自旋阀的几何形状，高达80%的电阻变化，和可调谐的磁阻由一个电动门。大的磁阻是由于FM/SC界面处的有限电场效应，其促进自旋到电荷转换。我们使用的门控方案是基于单向和双向自旋扩散之间的切换，而不诉诸自旋轨道耦合。
2017-06-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Emergence of the strong tunable linear Rashba spin-orbit coupling of two-dimensional hole gases in semiconductor quantum
半导体量子阱中的二维空穴气体是自旋电子学和量子计算的有前途的平台，但苦于缺少Rashba自旋轨道耦合（SOC）中的$\bf{k}$ -线性项，其对于无磁性的自旋操纵是必不可少的，并且通常被认为是作为最低阶的$\bf{k}$ -立方项。在这里，与传统的智慧相反，我们发现了一个强大的和可调的$\bf{k}$ -线性Rashba SOC在二维空穴气体（2DHG）的半导体量子阱通过执行原子赝势计算相结合的Ge/Si量子阱的模型系统的有效哈密顿量。它的最大强度超过120 meV，与窄带隙III-V族半导体2D电子气体中报道的最高值相当，由于核自旋的存在，其自旋寿命短。我们还说明，这种紧急$\bf{k}$线性Rashba SOC是一个一阶直接Rashba效应，起源于重空穴-轻空穴混合和直接偶极子带间耦合到外部电场的组合。这些发现证实了Ge基2DHG是大规模量子计算的优秀平台。
2020-09-19 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.comp-ph
Low-temperature, in situ tunable, uniaxial stress measurements in semiconductors using a piezoelectric actuator
我们演示了使用压电致动器，在低温下，单轴应力限制在一个调制掺杂的AlAs量子阱的二维电子系统的平面。通过施加应力，这可以在原位和连续调谐，我们控制的能量和职业的导带极小值和电子系统的电子特性。我们还报告了在300，77和4.2 K的致动器的纵向和横向应变与偏压的测量。在300和77 K下观察到明显的滞后，而在4.2 K下，应变几乎是线性的，并且随着施加的偏压显示出非常小的滞后。
2004-11-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Efficiently gate-tunable ferromagnetism in ferromagnetic semiconductor-Dirac semimetal p-n heterojunctions
Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学）；University of North Texas（北德克萨斯大学）；National Institution of Standards and Technology（国家标准与技术研究院）；Oak Ridge National Lab（橡树岭国家实验室）；Johns Hopkins University（约翰斯·霍普金斯大学）；University of Minnesota（明尼苏达大学）
通过门控调节Cd₃As₂/In₁₋xMnₓAs异质结中的铁磁性，发现T_C可被10V电压高效调控，揭示了狄拉克半金属与铁磁半导体间的相互作用。
2026-03-06 cond-mat.mes-hall
Tunable tunnel barriers in a semiconductor via ionization of individual atoms
本文报道了用扫描隧道显微镜对沉积在InSb（110）表面上的单个吸附原子的研究。吸附原子可以通过电压脉冲从STM针尖上重复地脱落，并以高达~ 100倍的速度撞击隧道进入表面。隧穿效应的空间范围和幅度可以通过成像条件如偏置电压、设置电流和光照明来广泛地调节。我们将这种效应归因于（+/0）电荷跃迁能级的占据，以及相关的adatom诱导的能带弯曲的切换。在STM地形图像的效果是很好地再现传输建模的填充和排空率作为一个功能的尖端位置。STM原子衬度谱和隧道谱与密度泛函理论计算的In吸附原子的衬度谱和隧道谱符合得很好。吸附原子的电离效应可以延伸到大于50 nm的距离，我们归因于未掺杂的InSb晶体中的残留施主的低浓度和低结合能。这些研究展示了如何使用单个原子来灵敏地控制纳米器件中的电流。
2020-06-15 cond-mat.mes-hall
Inverse Spin Hall Effect from pulsed Spin Current in Organic Semiconductors with Tunable Spin-Orbit Coupling
有机半导体中由铁磁材料微波共振吸收引起的自旋电流的研究是自旋电子学研究的一个热点。由于OSEC固有的弱自旋-轨道耦合（SOC），其逆自旋霍尔效应（ISHE）响应是非常微妙的;受限于在连续波（cw）激发下适用的微波功率。在这里，我们介绍了一种新的方法，用于产生显着的ISHE信号，使用脉冲铁磁共振，其中ISHE是约2-3个数量级大的cw激励相比。这种强ISHE使我们能够研究各种OSEC，从具有强SOC的含有链内铂原子的π共轭聚合物，到弱SOC聚合物，到C60膜，其中SOC主要由分子表面曲率引起。脉冲ISHE技术为室温下自旋电流的有效注入和检测方案提供了一条可靠的途径，并为塑料材料中的自旋轨道电子学铺平了道路。
2015-11-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tunable properties of excitons in double monolayer semiconductor heterostructures
本文通过切比雪夫多项式展开和连续介质模型，系统研究了带介电间隔层的TMD双层中激子结合能与能量随间隔层宽度和介电常数的可调性质。
2023-05-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tunable Exciton-Hybridized Magnon Interactions in a Layered Semiconductor
本文在层状磁性半导体CrSBr中通过调控磁场方向和单轴应变，实现了对激子-磁振子耦合及暗磁振子能带的精确控制，为混合量子磁振子学的可控实现奠定基础。
2022-09-27 cond-mat.mes-hall
Quasi-steady electron-excitonic complexes coupling in a two-dimensional semiconductor
本研究通过ARPES揭示二维半导体WSe2中准稳态激子复合体的光-物质相互作用，发现其在电子激发态生成及电荷密度波形成中的作用。
2025-12-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
High-Efficiency Tunable Microwave Photon Detector Based on a Semiconductor Double Quantum Dot Coupled to a Superconducting High-Impedance Cavity
École Polytéchnique Fédérale de Lausanne (EPFL)（洛桑联邦理工学院）；University of Basel（巴塞尔大学）；ETH Zürich（苏黎世联邦理工学院）；Lund University（隆德大学）
本文提出一种高效微波光子探测器，利用半导体双量子点与超导高阻腔耦合，实现接近70%的单光子探测效率，展示了在3-5.2 GHz范围内系统的高效性，为量子微波光学和混合量子信息技术提供了新平台。
2025-06-24 cond-mat.mes-hall quant-ph
Voltage tunable quantum dot array by patterned Ge-nanowire based metal-oxide-semiconductor (MOS) devices
半导体量子点（QD）被认为是广泛的先进和新兴技术的主要单元，包括电子学、光电子学、光电子学和生物传感应用以及基于q比特的量子信息处理领域。这种量子点适合于几种新的器件应用，因为它们具有独特的性质，即限制载流子三维地产生离散的量子态。然而，在实践中实现这样的量子点表现出严重的挑战，关于其在阵列中的制造具有所需的可扩展性和可重复性以及在室温下对量子态的控制。在这种情况下，目前的工作报告的高度缩放的Ge纳米线（半径~25 nm）的垂直金属氧化物半导体器件，可以在室温下作为电压可调量子点的阵列的制造。这种纳米线中的电子在径向方向上经历几何限制，然而，它们可以通过调节所施加的偏压而被轴向限制，以便操纵量子态。这种电子的量子限制已经从在相对低的频率（200 kHz）下的室温电容-电压（C-V）特性中的阶跃状响应中得到证实。已经观察到每个这样的步骤包括占据~6个电子电荷的量化态的卷积。这种载流子限制的细节进行了分析，在目前的工作中，通过理论建模的非平衡格林函数（NEGF）形式主义的基础上的设备的输运特性。
2020-11-11 cond-mat.mes-hall quant-ph
Electrically tunable Crossed Andreev Reflection in Bipolar Magnetic Semiconductors
School of Physics, University of Hyderabad（海德拉巴大学物理学院）
研究通过调节双极磁性半导体中两区域的化学势，实现对交叉安德鲁反射的可调控制，为自旋电子和超导器件应用提供新途径。
2026-10-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Large and tunable magnetoresistance in van der Waals Ferromagnet/Semiconductor junctions
本研究在Fe3GeTe2/GaSe/Fe3GeTe2全范德华磁性隧道结中实现了192%的大隧穿磁电阻，并通过偏压或半导体厚度调控其幅值和符号，为二维铁磁/半导体异质结在自旋电子学中的应用提供了新途径。
2023-03-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Spin-3/2 physics of semiconductor hole nanowires: Valence-band mixing and tunable interplay between bulk-material and orbital bound-state spin splittings
本文对空穴量子线的电子光谱和塞曼分裂进行了详细的理论研究。自旋3/2字符的最高体价带态的子带边g因子在不同的子带之间的强烈变化的结果。我们阐明了量子限制和重空穴光空穴混合之间的相互作用，并确定了一定的鲁棒性所显示的低洼孔线子带边缘相对于线势的形状或强度的变化。能够在例如，传输或光学实验使得能够研究具有非标准自旋极化的空穴状态，这在自旋1/2系统中不存在。改变矩形截面的孔线的纵横比，结果强烈影响子带边缘的g因子，提供了一个机会，在自旋电子学中的可能应用的通用的原位调谐的空穴自旋属性。立方晶体对称性的相对重要性进行了讨论，以及自旋分裂远离区中心的子带边缘。
2008-12-04 cond-mat.mes-hall
Strongly nonlinear nanocavity exciton-polaritons in gate-tunable monolayer semiconductors
本文将电荷可调MoSe2单层耦合到光子晶体纳米腔，实验实现强非线性腔激子-极化激元，揭示其非线性源于高粒子数密度下激子退相干增强导致强耦合破缺，并在约4 fJ超低能量下实现皮秒级全光开关。
2024-11-25 cond-mat.mes-hall physics.optics
Topological Insulating States in Laterally Patterned Ordinary Semiconductors
我们提出，普通的半导体与大自旋轨道耦合（SOC），如GaAs，可以主机稳定，鲁棒的，和{ \it可调}拓扑状态的量子限制和叠加的潜力与六角形对称的存在。我们表明，支持手征自旋边缘态的电子间隙可以大到异质结构微带中的电子带宽。现有的光刻技术可以产生在温度$10- 100K$下操作的拓扑绝缘体（TI）。光刻技术的改进将为可调室温TI开辟道路。
2013-05-19 cond-mat.mes-hall quant-ph
Generation of Superfluorescent Bursts from a Fully Tunable Semiconductor Magneto-plasma
量子粒子有时会合作发展出具有非凡性质的宏观有序状态。超导性和玻色-爱因斯坦凝聚是这种合作现象的例子，其中宏观秩序自发出现。在这里，我们证明了这样的有序状态也可以在高磁场中的光激发半导体量子阱中获得。当我们用强激光脉冲产生一个密集的电子空穴等离子体时，经过一定的延迟，就会出现一个相干辐射的超短脉冲。我们将这种惊人的现象解释为超荧光（SF）的表现，其中宏观偏振自发地从最初的激发量子振荡器的非相干系综中建立起来，然后突然衰减，产生相干辐射的巨大脉冲。SF已经在原子气体中观察到，但目前的工作是第一次在固态环境中观察到SF。虽然在电子空穴对的复合和原子中的辐射跃迁之间存在类比，但没有先验的理由使半导体中的SF与原子SF相似。这是一个复杂的多体系统，具有各种超快相互作用，其中退相干速率至少比辐射衰变速率快1,000倍，这是以前原子SF研究中完全未探索的不寻常情况。尽管如此，我们表明，集体多体耦合通过一个共同的辐射场在一定条件下发展，并导致SF爆发。固态实现的SF导致了前所未有的可控性程度的生成SF，打开了机会，为基础的多体研究和设备的应用。我们证明了通过外加磁场、温度和泵浦激光功率，SF爆发的强度和延迟时间是完全可调的。
2012-04-21 cond-mat.mes-hall
Layer- and Gate-tunable Spin-Orbit Coupling in a High Mobility Few-Layer Semiconductor
自旋轨道耦合（SOC）是一种相对论效应，其中在电场中运动的电子在其静止坐标系中经历有效磁场。在没有反转对称性的晶体中，它提升了自旋简并度，导致了许多磁性、自旋电子学和拓扑学的现象和应用。在散装材料中，SOC强度是一个常数，不能修改。在这里，我们展示了SOC和内在的自旋分裂在原子薄的InSe，这可以在一个前所未有的大范围内修改。从量子振荡，我们建立的SOC参数α是厚度依赖性的，它可以连续调制在很宽的范围内的面外电场，实现内在的自旋分裂可调0和20 meV之间。令人惊讶的是，在某些器件中，α可以提高一个数量级，这表明SOC可以进一步操纵。我们的工作突出了SOC在2D材料中的非凡可调性，可以用于操作自旋电子和拓扑器件和应用。
2020-12-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Tunable exciton-optomechanical coupling in suspended monolayer MoSe2
过渡金属二硫属化物（TMD）半导体中的激子效应使许多有趣的光-物质相互作用现象成为可能。例子包括强耦合激子-极化激元和近乎完美的原子单层镜。强的光-物质相互作用也为通过单层TMD的激子共振来动态控制机械运动打开了大门。在这里，我们报告的观察激子光机械耦合在悬浮单层MoSe 2机械谐振器。通过在MoSe_2激子共振附近的适度光抽运，我们观察到了机械振动的光阻尼和反阻尼以及光弹簧效应。激子-光机械耦合强度也是门可调的。我们的观察结果可以理解在一个模型的基础上光热反作用和门诱导的镜像对称性破缺的设备结构。在单层半导体中观察栅极可调谐激子-光机械耦合可能在纳米机电系统（NEMS）和激子-光机械中找到应用。
2021-04-11 cond-mat.mes-hall
Gate-tunable hot electron extraction in a two-dimensional semiconductor heterojunction
本文通过瞬态反射光谱研究MoSe2/hBN/WS2异质结，发现栅极静电掺杂电子可将热电子提取密度提升数十倍，为热载流子太阳能电池设计提供新策略。
2025-04-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
KTlO: A metal shrouded 2D semiconductor with high carrier mobility and tunable magnetism
本研究通过从头算预测了新型二维单层材料KTlO，其具有2.25 eV间接带隙、高载流子迁移率、可调磁性等特性，可通过剥离制备，应变可调控其带隙，在纳米电子与自旋电子领域应用潜力大。
2018-09-28 cond-mat.mes-hall
Torsion-controlled spin transport and tunable intersubband absorption in a screw-dislocated semiconductor nanowire
Universidade Federal do Maranhão（马拉尼昂联邦大学）
基于有效质量理论，研究含均匀螺旋位错扭转的有限半导体纳米线中自旋分辨输运和子带间光吸收，揭示自旋选择扭转区间及其与塞曼分裂的线性关系，并考虑有限尺寸效应。
2026-06-17 cond-mat.mes-hall
Dialkali-Metal Monochalcogenide Semiconductors with High Mobility and Tunable Magnetism
原型二维（2D）材料的发现为基础突破和器件应用提供了巨大的机会，正如过去十年中石墨烯，原子薄过渡金属硫属化物和少层黑磷的研究蓬勃发展所证明的那样。在这里，我们报告了一个新的，大家庭的半导体二碱金属单硫族化物（DMMCs）与固有的A $_{2}$ X单层结构，其中两个碱金属亚单层形成六方密堆积和三明治的三角形硫族元素原子平面。这种独特的晶格结构导致了非凡的物理性质，例如良好的动态和热稳定性、可见的近红外线能隙、高电子迁移率（例如K $_{2}$ O中的$1.87\times10^{4}$ cm $^{2}$ V $^{-1}$ S $^{-1}$）.最引人注目的是，DMMC单层（ML）在价带（VB）边缘附近具有扩展的范霍夫奇点，这可以通过$\sim1.0\times10^{13}$ cm $^{-2}$的适度空穴掺杂容易地获得。一旦达到临界点，DMMC ML经历自发的铁磁转变时，顶部VB成为完全自旋极化的强交换相互作用。这种门可调磁性在DMMC ML是有前途的探索新的器件概念在自旋电子学，电子学和光电子学。
2018-08-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
A gate-tunable graphene Josephson parametric amplifier
超导量子线路具有大量的基本量子元件，为微波量子光学的巨大进步做出了贡献。在这些元件中，量子限制参量放大器已被证明对于能量范围固有地低（数十个$μ$ eV）的量子系统的低噪声读出是必不可少的。它们还用于产生光的非经典状态，这些状态可以成为量子增强探测的资源。超导参量放大器，如量子比特，通常利用约瑟夫森结作为磁可调谐和无耗散非线性的源。近年来，已经努力引入半导体弱连接作为电可调谐非线性元件，其中示范了使用半导体纳米线、二维电子气、碳纳米管和石墨烯的微波谐振器和量子比特。然而，考虑到平衡非线性、耗散、参与和能量尺度的挑战，参量放大器尚未采用半导体薄弱环节实现。在这里，我们展示了一个参数放大器利用石墨烯约瑟夫森结，并表明其工作频率是广泛的可调与栅极电压。我们报告增益超过20分贝和噪声性能接近标准量子极限。我们的研究结果完善了电调谐超导量子线路的工具集，并为量子计算，量子传感和基础科学等量子技术的发展提供了新的机会。
2022-04-05 cond-mat.mes-hall quant-ph
