Magnetic order in Graphite: Experimental evidence, intrinsic and extrinsic difficulties
我们讨论了最近获得的数据，使用不同的实验方法，包括磁阻测量，表明石墨中存在的无金属的高温磁秩序。根据最近发表的理论工作，讨论了石墨辐照引发磁有序的内在和外在困难。
2009-02-10 cond-mat.str-el
Quantum oscillations in 2D insulators induced by graphite gates
我们证明了二维（2D）材料绝缘态中磁电阻振荡的机制，该机制由2D层和近端石墨栅极的相互作用引起。我们研究了一系列基于不同二维系统的器件，包括单层和双层Td-WTe 2，角度对齐的MoTe 2/WSe 2异质双层和Bernal堆叠的双层石墨烯，它们都具有相似的石墨门控几何结构。我们发现，2D系统的电阻率一般显示量子振荡的磁场的函数对应于一个高密度费米面时，他们被调谐到附近的绝缘状态，在违反天真的能带理论。石墨门的电阻率的同时测量表明，这些振荡与石墨门本身的电阻率的量子振荡精确相关。进一步支持这种联系，当石墨栅极被TaSe 2取代时，振荡被淬灭，TaSe 2是一种不显示量子振荡的高密度金属。所观察到的现象产生于石墨态密度的振荡行为，石墨态密度的振荡行为调制器件电容，并且因此调制样品层中的载流子密度，即使在样品和栅电极之间保持恒定的电化学电势。振荡在绝缘状态附近最明显，其中电阻率强烈依赖于密度。我们的研究提出了一个统一的机制，量子振荡的石墨栅二维绝缘体的基础上，样品门耦合。
2021-07-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Wide critical fluctuations of the field-induced phase transition in graphite
在相变的临界温度（T $_c$）附近，存在序参量的涨落，这超出了平均场近似。这种临界涨落通常发生在一个非常窄的温度窗口中，与高斯涨落相反。在这里，我们报告的比热在石墨受到高磁场的研究时，所有的载流子被限制在最低的朗道水平。在温度和场扫描中观察到的BCS样比热跃变确定了几十年前在石墨中发现的相变是二级的。跳跃之前是一个稳定的场诱导的电子比热增强。磁场振幅的适度（20%）降低（从33 T到27 T）会导致T $_c$降低三倍，比热异常急剧扩大，从而获得扩展到T $_c$两倍的尾部。我们认为，从平均场BCS行为的稳定偏离是一个非常大的金兹伯格数在这个稀金属，它稳步增长的字段降低的后果。我们对临界涨落的拟合表明它们属于$3DXY$普适类，类似于$^4$ He超流跃迁的情况。
2020-11-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Induced Magnetic Ordering by Proton Irradiation in Graphite
我们提供的证据表明，质子照射的能量为2.25兆电子伏的高度取向的热解石墨样品触发铁或亚铁磁性。用超导量子干涉仪（SQUID）和磁力显微镜（MFM）进行的测量表明，磁有序在室温下是稳定的。
2003-09-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Quasi-one dimensional graphite ribbon structures in presence of magnetic field and on-site Coulomb correlation at half-filling
研究了库仑相互作用（$U$）和磁场（$\vec{B}$）对半填充准一维石墨带结构基态性质的影响。平均场Hartree-Fock近似被用来研究系统。为了理解石墨结构中的边界效应，我们将这些系统的结果与方形晶格带结构的结果进行了比较。通过研究态密度、Drude重量和电荷间隙，绘制了锯齿形和扶手椅形石墨带的$U-B$相图。
2010-06-12 cond-mat.str-el
Absence of Metal-Insulator-Transition and Coherent Interlayer Transport in oriented graphite in parallel magnetic fields
石墨的磁电阻率与样品和磁场之间的角度的高度控制的测量表明，金属-绝缘体转变（MIT），示出由垂直于层施加的磁场引起的，不出现在平行场取向。此外，我们发现，层间输运是相干的，在较低的有序样品和高磁场，而似乎是不相干的，在较低的无序样品。我们的结果表明，在理想石墨样品中的电子系统的二维性。
2002-10-10 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Magnetic-Field-Driven Superconductor-Insulator-Type Transition in Graphite
一个磁场驱动的过渡，从金属型的基面电阻的行为发生在高度取向的热解石墨在$H_c \sim 1~$ kOe沿六角形c轴施加。数据的分析揭示了这种转变与薄膜超导体和Si MOSFET的测量之间的惊人的相似性。然而，与这些材料相比，石墨中的转变在几乎两个数量级的更高温度下可观察到。
2000-05-25 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Experimental Evidence for Two-Dimensional Magnetic Order in Proton Bombarded Graphite
我们制备了磁性石墨样品，在低温和低注量下用质子轰击，以减弱辐照过程中产生的大的热退火。样品处理的整体优化使我们能够找到居里温度$ T_c \gtrsim 350$ K在所使用的注量。磁化强度与温度的关系明确地表现出线性关系，这可以解释为由于在一个弱单轴各向异性的二维海森堡模型中的自旋波的激发。
2007-06-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
A comparison of the magnetic properties of Proton- and Iron-implanted graphite
在这项工作中，我们已经调查了高度取向的热解石墨样品的磁性能的变化后，照射与$\sim 3 \times 10^{14}$质子或$ 3.5 \times 10^{13} ... 3.5 \times 10^{14}$铁离子与能量在MeV范围内。我们的研究结果表明，铁和质子辐照可以产生类似的顺磁贡献取决于注入温度。然而，只有质子会引起铁磁效应。
2008-01-06 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Magnetism in Disordered Graphene and Irradiated Graphite
采用平均场哈伯德模型和第一性原理计算相结合的方法，系统地研究了无序石墨烯和辐照石墨的磁性.通过考虑石墨烯的大尺度无序模型，我得出结论，只有单原子缺陷可以在石墨烯基材料中诱导铁磁性。石墨烯层的保留的堆叠顺序被示出为实现有限的净磁矩的辐照石墨的另一个必要条件。氢的结合和扩散的从头计算和电子-空位复合进一步证实了堆积顺序在质子轰击石墨的$π$ -电子铁磁性中的关键作用。
2008-07-17 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Universal Magnetic-Field-Driven Metal-Insulator-Metal Transformations in Graphite and Bismuth
外加磁场诱导石墨和菱面体铋的金属-绝缘体和凹状绝缘体-金属转变。在磁场-温度（B-T）平面上绘制的相应的过渡边界对于这些半金属几乎重合，并且可以用幂律T ~（B-B_c）^k来最好地描述，其中B_c是T = 0和k = 0.45 +/-0.05处的临界场。我们发现绝缘体-金属-绝缘体（I-M-I）转变发生在朗道能级量子化区域，并说明了准三维石墨中的IMT如何转变为与准二维石墨样品中的量子霍尔效应相关的I-M-I级联跃迁。我们讨论了超导和激子关联与所观察到的现象的可能耦合，以及与M-I和I-M变换相关的量子相变的签名。
2006-01-03 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Infrared probe of the anomalous magnetotransport of highly oriented pyrolytic graphite in the extreme quantum limit
本文系统地研究了高取向热解石墨在高达18 T的磁场B中的磁反射率。从这些测量，我们报告的确定与最低朗道水平的量子极限的寿命τ。我们发现最低朗道能级的逆寿命1/tau（B）与场的线性关系，这与量子极限下各向异性3D金属中三维（3D）到一维交叉的假设一致。这个神秘的结果揭示了在块状石墨和最近在介观石墨样品中观察到的异常线性面内磁阻的起源。
2006-11-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Thermodynamic signatures of the field-induced states of graphite
当磁场将费米海的载流子限制在它们的最低朗道能级时，电子-电子相互作用预计将在确定电子基态中发挥重要作用。已知石墨具有由这种相互作用驱动的一系列磁场诱导态。在它们被发现30年后，这些不稳定性的热力学特征仍然难以捉摸。在这里，我们报告的第一次检测到这些过渡与声速。我们发现，相变发生在附近的磁场，在那里至少有一个朗道能级交叉的费米能。弹性常数反常随温度和磁场的演化绘制了详细的相图，表明基态在一系列热力学相变中演化，分析表明电子-电子相互作用不是这些相变的唯一驱动力，晶格自由度起着重要的作用.
2017-05-19 cond-mat.str-el
Magnetism in graphite oxide: The role of epoxy groups
我们用可控氧化法研究了石墨的磁性。我们的方法使石墨成为绝缘体，同时保持其结构。傅里叶变换红外光谱和X射线吸收近边结构谱表明，氧化石墨表面含有环氧基团，不具有热稳定性。磁化率数据表现出负居里温度，场不可逆性，和缓慢的弛豫。环氧基被破坏后，磁性降低。总体结果表明，意外的磁性与环氧基团的存在有关。
2011-02-23 cond-mat.str-el
Charge density waves in graphite; towards the magnetic ultra-quantum limit
石墨是研究磁量子极限下的三维电子和空穴的模型系统，其中电荷被限制在最低的朗道能级。我们报告的磁输运测量脉冲磁场高达60 T，解决了两个，电子和空穴，朗道水平在52.3和54.2 T的两个密度波状态的崩溃。我们报告的证据相称的密度波在47.1 T的电子朗道水平。这些结果的理论模型预测，在73.5 T以上进入超量子极限。这种状态是一种绝缘体，我们讨论它的对应关系的“金属”状态之前报道。我们建议，这种（相互作用引起的）绝缘相支持表面状态，不携带电荷或自旋的平面内，但支持电荷运输出平面。
2017-04-24 cond-mat.str-el
Can doping graphite trigger room temperature superconductivity? Evidence for granular high-temperature superconductivity in water-treated graphite powder
尝试掺杂石墨薄片，我们发现纯的、数十微米粒度的石墨粉末在用纯水简单处理后的磁化显示出清晰且可重复的颗粒状超导行为，其临界温度高于300 K。所观察到的磁特性作为温度、磁场和时间的函数，提供了通过约瑟夫森相互作用弱耦合晶粒的证据，揭示了超导涡旋的存在。
2012-09-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Superconducting-like and magnetic transitions in oxygen-implanted diamond-like and amorphous carbon films, and in highly oriented pyrolytic graphite
在我们以前发表的工作中，我们已经报道了巨大的磁电阻，Andreev振荡，铁磁性和颗粒超导性在氧注入碳纤维，石墨箔，和高度定向热解石墨。在后续的研究中，将对这些注氧石墨样品进行更多的研究。我们展示了氧注入类金刚石碳薄膜，无定形碳膜，和高度取向的热解石墨的传输测量结果。值得注意的是，一个三个数量级的下降，在50 K的温度下，我们以前报道的过渡到超导状态的氧注入类金刚石碳膜的电阻观察。在50 K以下，薄膜电阻在高阻态和低阻态之间振荡，当样品处于横向磁场下时，振荡较小。绝缘态和类超导态之间的亚稳态可能反映了超导序参量（也称为纵向希格斯模）的振幅演化。对于非晶碳膜，也观察到向低阻态和亚稳态的转变。最后，高度取向的热解石墨样品电阻具有热激活项，该热激活项可以基于应用于窄SC通道的LAMH模型来理解，在窄SC通道中，热波动可以引起相位滑移。我们还发现，在氧注入碳材料中，电子电荷和自旋相关不竞争，它们的相互作用，而促进了高温超导性的出现，因此，观察到额外的意想不到的效果，如海森堡自旋波和磁结构转变。
2021-08-17 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Theory of metal-insulator transitions in graphite under high magnetic field
在低温下，强磁场作用下的石墨在准量子极限下表现出连续的金属-绝缘体（MI）相变和凹入的绝缘体-金属（IM）相变。在本文中，我们确定了低$T$绝缘相的激子绝缘体与自旋无序。我们首先指出，石墨在相关的领域制度是在电荷中性区，电子和空穴密度相互补偿。在此基础上，我们引入了具有电子袋和空穴袋的相互作用电子模型，并列举了电荷中性条件下可能的umklapp散射过程。采用有效玻色子理论的电子模型和重整化群（RG）分析的玻色子理论，我们发现存在临界相互作用强度以上的umklapp过程成为相关的和系统进入激子绝缘体相与长程序的自旋超导相场（"自旋激子绝缘体"）。我们认为，当一对电子和空穴口袋的尺寸变小，自旋超导相的量子涨落变得更大，不稳定的激子绝缘体相，导致重入IM过渡。我们还表明，奇宇称激子对之间的电子和空穴口袋重建表面手征费米弧状态的电子和空穴到一个2维螺旋表面状态与一个无隙的狄拉克锥。我们讨论了场和温度依赖性的面内电阻的表面输运通过这些表面状态。
2018-09-24 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Roller-Coaster in a Flatland: Magnetoresistivity in Eu-intercalated Graphite
磁性插层石墨中的新现象一直是一个研究课题，由M.~ S. G.~ Dresselhaus和其他许多人在20世纪80年代。那个时代最神秘的发现之一是EuC $_6$化合物中磁电阻率的戏剧性过山车般的行为，其中磁性Eu $^{2+}$离子形成与石墨蜂窝平面相称的三角形晶格。在这项研究中，我们提供了一个期待已久的{ \it微观}解释这种行为，表明EuC $_6$的电阻率占主导地位的自旋激发在Eu平面和他们的高度非平凡的演变与磁场。结合我们的理论分析，本研究展示了合成2D材料的力量，作为对奇异自旋激发性质的潜在重要见解的来源。
2022-02-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Muon spin rotation study of the magnetic penetration depth in the intercalated graphite superconductor CaC6
本文报道了在混合态下，对c轴取向超导体CaC 6中依赖于温度和磁场的体μ子自旋旋转的测量。利用简单的二阶矩分析和更精确的解析Ginzburg-Landau模型，我们得到了与场无关的面内磁穿透深度λab（0）= 72（3）nm。归一化μ子自旋弛豫速率和归一化超流密度的温度依赖性结果是相同的，并且两者都很好地由干净极限BCS模型表示，2Δ/kB Tc = 3.6（1），表明CaC 6是干净极限区域的完全带隙BCS超导体。
2010-07-04 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Anisotropic Elliott-Yafet Theory and Application to KC$_8$ Potassium Intercalated Graphite
我们报告了第一阶段钾插层石墨（KC $_8$）的电子自旋共振（ESR）测量。角相关测量表明，与当磁场在平面中时相比，当磁场垂直于石墨烯层时，自旋-晶格弛豫时间更长。这种各向异性分析的Elliott-Yafet理论在金属中的自旋弛豫的框架。分析认为，各向异性的自旋轨道哈密顿量和一阶微扰处理的埃利奥特是重现这个模型的哈密顿量。该结果为层状碳中自旋轨道相互作用的第一性原理理论提供了实验输入，从而更好地理解石墨烯和其他层状材料中的自旋弛豫现象。
2016-08-17 cond-mat.str-el
Magnetic phase diagram and cluster glass-like properties of stage-1 graphite intercalated FeCl$_3$
我们提出了一个全面的调查阶段-1石墨插层FeCl $_3$使用的直流和交流磁化率，热释磁化强度和磁场相关的磁化强度测量相结合的磁性能。这个范德华系统，具有中心对称的蜂窝晶格，结合挫折和混乱，由于嵌入，并可能托管拓扑非平凡的磁相。我们的研究确定了两个磁相变在$T_{f1} \approx $ 4.2 K和在$T_{f2} \approx $ 2.7 K。我们发现，顺磁状态，为$T > T_{f1}$，是由短程铁磁关联为主。这些在$T_{f1}$之上建立并导致磁熵的显著变化，其在7 T下达到$ΔS_M^{Pk} = $ -5.52 J kg $^{-1}$ K $^{-1}$。之间的$T_{f1}$和$T_{f2}$，我们观察到缓慢的自旋动力学特性的集群玻璃态，而对于$T$ $ < $ $T_{f2}$，我们的结果表明，低温长程有序态的开始。实验结果的分析导致了一个复杂的相图，这可能作为一个参考，为今后的研究寻找拓扑非平凡相在这个系统中。
2022-02-10 cond-mat.dis-nn cond-mat.str-el
Ferromagnetic and superconducting instabilities in graphite
本文综述了近年来我们在石墨及相关碳材料磁性方面的研究工作。结果表明，结构无序、拓扑缺陷以及吸附的外来原子可能是石墨结构中铁磁和超导补丁出现的原因。
2006-02-20 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Decrypting the cyclotron effect in graphite using Kerr rotation spectroscopy
我们测量了石墨的远红外磁光克尔旋转和反射率谱，并通过严格考虑c轴带色散和三角翘曲，在宽范围的磁场中实现了对所有数据的高度精确的统一微观描述。我们发现，即使在高场下，二阶和四阶回旋加速器谐波在光学上几乎与基本共振一样强。因此，它们必须在基于Bernal堆叠石墨和多层石墨烯的磁光和磁等离子体应用中发挥重要作用。
2011-10-13 cond-mat.str-el
Landau Level Quantization and Possible Superconducting Instabilities in Highly Oriented Pyrolitic Graphite
在2 - 300 K温度区间内，在平行于c轴的磁场H和高达8 T的磁场作用下，测量了高取向热解石墨的基面电阻率rho_a（T，H），为场致和零场超导不稳定性的发生提供了证据。此外，磁化强度M（T，H）的测量表明费米表面不稳定性的发生与超导相关性的竞争。
2002-09-17 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Metal-Insulator-Metal Transitions, Superconductivity and Magnetism in Graphite
本文综述了高取向热解石墨（HOPG）和单晶Kish石墨样品的磁输运和磁化测量的最新结果。发现了垂直于石墨基面的磁场驱动下的金属-绝缘体和绝缘体-金属相变，并根据相关理论进行了讨论。结果提供了证据，即使在室温下，在HOPG的局部超导畴的存在，以及超导和铁磁关联之间的相互作用。我们还提出了石墨-硫复合材料的超导性发生的实验证据。
2002-09-18 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Graphite in 90 T: Evidence for Strong-coupling Excitonic Pairing
强磁场在石墨中诱导至少两个超过量子极限的相变，在量子极限处预期存在多体效应。我们报告了一项使用最先进的非破坏性磁体的研究，该磁体在1.4 K时可以达到90.5 T，这揭示了一个新的场诱导相，并证明在75 T时被破坏的绝缘态是电子-空穴对的激子凝聚体。通过监测面内和面外磁阻的角度依赖性，我们区分回旋和塞曼能量在驱动各种相变的作用。我们发现，与明显的例外的过渡场分离的两个绝缘状态，阈值磁场的所有其他过渡显示一个确切的余弦角依赖。值得注意的是，第二个绝缘体（相B）的破坏的阈值字段是温度无关的，附近没有可检测的朗道能级交叉。我们得出结论，场致绝缘体开始时是一个弱耦合的自旋密度波，但结束时是一个强耦合的自旋极化电子-空穴对的激子绝缘体。
2018-08-10 cond-mat.str-el
Magnetothermal Conductivity of Highly Oriented Pyrolytic Graphite in the Quantum Limit
我们报告的磁场（0 T $ \le B \le 9$ T）的高度取向的热解石墨的纵向热导率$κ(T,B)$的依赖性在温度范围5 K $\le T\le$ 20 K平行于$c-$轴的字段。我们发现，$κ(T,B)$显示大的振荡在高场区（B > 2 T）的量子霍尔效应的明显迹象中观察到的霍尔电阻。与测得的纵向电阻率，我们表明，违反了Wiedemann-Franz定律在高场制度。
2003-09-05 cond-mat.str-el
Critical point for Bose-Einstein condensation of excitons in graphite
激子是通过吸引库仑相互作用束缚的电子-空穴对。短寿命激子已被检测到的各种实验探针在许多情况下。激子绝缘体，这种激子的集体状态，更难以捉摸。在这里，由于能斯特测量脉冲磁场中，我们表明，在石墨有一个临界温度（T = 9.2 K）和一个临界磁场（B = 47 T）的玻色-爱因斯坦凝聚的激子。在这个临界场，空穴和电子朗道子带同时穿过费米能级，并允许激子形成。通过对激子的有效质量和激子在基面上的空间间距的定量计算，我们证明了激子流体的简并温度对应于这个临界温度。这一发现可以解释为什么在石墨中观察到的场致跃迁不是超越量子极限的三维电子系统的普遍特征。
2020-11-06 cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el
Spin Liquid in the Multiple-Spin Exchange model on the Triangular lattice: 3He on graphite
使用精确的对角化，我们调查的T=0相图的多自旋交换（MSE）模型的三角晶格：我们发现一个过渡分离铁磁相从非磁性带隙的自旋液相。离铁磁转变足够远的系统具有变磁行为，在m/m_sat=0和1/2处具有磁化平台。本文用均方误差来描述吸附在石墨表面的~ 3 He固体薄膜，计算了第二层低密度区各参数的均方误差热容，发现了双峰结构。
1998-06-18 cond-mat.str-el
First direct observation of Dirac fermions in graphite
狄拉克费米子起源于相对论量子场论，近年来已被用于研究凝聚态物理中的各种奇异现象，包括石墨烯中的量子霍尔效应、磁场驱动的石墨中的类金属-绝缘体相变、3 He中的超流以及高温超导体中的奇异赝能隙相。虽然狄拉克费米子被认为在这些系统中起着关键作用，但到目前为止，狄拉克费米子的直接实验证据仍然有限。在这里，我们报告的第一个直接观察到的无质量狄拉克费米子的线性色散附近的布里渊区（BZ）角落H在石墨，共存的准粒子与抛物色散附近的另一个BZ角落K。此外，我们报告了一个大的电子口袋，我们归因于缺陷引起的局域态。因此，石墨提出了一种新的系统，其中无质量的狄拉克费米子，有限有效质量的准粒子和缺陷态都有助于低能电子动力学。
2006-08-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
