Entropic Effects of Thermal Rippling on van der Waals Interactions between Monolayer Graphene and a Rigid Substrate
石墨烯单层，具有极低的弯曲刚度，显示自发波纹由于在有限的温度下的热波动。当石墨烯膜被放置在固体基底上时，石墨烯和基底之间的粘附相互作用可以显著抑制热波纹。另一方面，热波纹的统计性质增加了石墨烯-基底相互作用的熵贡献。本文采用统计力学的方法，假设T = 0 K时石墨烯与衬底之间的范德华相互作用为一般形式，对刚性衬底上单层石墨烯的热波纹进行了分析。同时预测了波纹振幅、平衡平均分离和平均相互作用能，并与分子动力学（MD）模拟结果进行了比较。虽然通过粘附相互作用减小了热波纹的幅度，但熵的贡献导致了有效的排斥。结果表明，随着温度的升高，平衡平均间距增大，有效粘附能减小。此外，双轴预应变在石墨烯的效果被认为是，和屈曲不稳定性预测在临界压缩应变，这取决于温度和粘合剂的相互作用。受谐波近似的限制，理论预测仅在相对较小的纹波振幅下与MD模拟一致，但可以扩展到考虑非谐波效应。
2015-11-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Apparent rippling with honeycomb symmetry and tunable periodicity observed by scanning tunneling microscopy on suspended graphene
悬浮的石墨烯难以通过扫描探针显微镜成像，这是由于尖端施加的固有范德华力和介电力不被衬底抵消。在这里，我们报告的扫描隧道显微镜数据的悬浮单层石墨烯在恒流模式揭示了一个令人惊讶的蜂窝结构与振幅为50 $-$ 200 pm和晶格常数为10-40 nm。表观晶格常数通过增加隧穿电流$I$而减小，但不系统地依赖于隧穿电压$V$或扫描速度$v_{\rm scan}$。波纹的蜂窝状晶格与在支撑区域上观察到的原子结构对齐，而在悬浮区域上没有发现原子结构，分辨率低至约$3-4$ pm。我们排除了蜂窝结构是由反馈回路使用变化的$v_{\rm scan}$，这是一个简单的放大效应的原子分辨率以及模型预测冻结声子或驻波诱导的隧穿电流。尽管我们目前对观察到的效应没有令人信服的解释，但我们希望我们有趣的结果将激发与悬浮石墨烯相关的进一步研究。
2016-11-18 cond-mat.mes-hall
Multistable rippling of graphene on SiC: A Density Functional Theory study
通过Si蒸发从SiC的0001表面生长的石墨烯单层显示出其结构模糊的波纹图案：不同的测量和理论研究显示出被谷包围的突出凸起，或者，波纹，被峰包围的井。在这里，我们通过密度泛函理论来解决SiC上单层石墨烯的精细结构，使用包括系统和衬底（1648个原子）完全对称性的模型，从而真实地再现了实验样本。我们发现，单层和底层的衬底结合的缓冲层之间的VDW相互作用的准确治疗是至关重要的稳定一个或相反的双折射模式，这解释了不同的结果和测量文献中。我们的研究表明，在低温下，更紧密地遵循下面的缓冲层的拓扑结构的状态是稳定的，而其他的是亚稳态的。由于环境条件（例如温度或掺杂）可以影响vdW力并减小能量差，因此该系统易于在不同（相反）的PMOS状态之间进行外部驱动的切换。反过来，氧化还原与石墨烯的局部反应性和电子性质有关。这在纳米电子学或定制的石墨烯化学功能化中打开了潜在的有趣应用。
2018-04-26 cond-mat.mes-hall
Effects of thermal rippling on the frictional properties of free-standing graphene
利用模拟摩擦力显微镜，研究了温度对悬浮石墨烯摩擦性能的影响。与三维材料表面上的热激活摩擦的理论相比，动摩擦被证明是局部增加和减少随着温度的升高，这取决于样品的大小，扫描尖端直径，扫描速率，和外部施加的正常负载。我们将观察到的效应归因于石墨烯中固有的热激发弯曲波纹，展示了原子薄膜中温度依赖性动态粗糙度的独特情况。
2015-03-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Large-scale critical behavior of the rippling phase transition for graphene membranes
我们分析了石墨烯膜的自发波纹的晶格变形和电子之间的耦合的功能。我们数值研究了一个耦合到狄拉克费米子的弹性膜模型。我们确定了一个相变从一个平面的波纹配置的膜时，增加耦合，并提出了一个缩放程序，使我们能够有效地达到任意大的系统尺寸。我们发现，耦合的临界值迅速衰减的系统增加其大小，与实验观察到的一个不可避免的稳定的波纹状态悬浮石墨烯膜。这种衰减原来是由一个关键指数$\sim 1/2$的幂律控制。
2019-11-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
Midgap states in corrugated graphene: Ab-initio calculations and effective field theory
我们研究了波纹状石墨烯的电子性质，并通过将第一性原理计算与有效场论相结合，展示了波纹诱导的伪磁场如何改变石墨烯的低能电子性质。研究了在费米能级附近对应于伪朗道能级的平带的形成随波纹参数的变化。淬火和放松波纹原来是根本不同的是这方面：它表明，无论是数值和分析，淬火波纹退火可以破坏平带。
2008-07-28 cond-mat.mes-hall
Graphene edge structures: Folding, scrolling, tubing, rippling and twisting
传统的三维晶格由表面终止，这可以证明复杂的再结合和再杂化，局部应变和位错形成。以石墨烯为原型的二维晶格由线终止。在这样的接口处的附加可用维度开辟了一系列新的拓扑接口可能性。我们表明，石墨烯片边缘可以采用一系列的拓扑扭曲，这取决于它们的性质。再杂交、局部键重排序、具有庞大的、带电的或多官能团的化学官能化可以导致边缘屈曲以减轻应变、折叠、卷曲甚至管形成。我们讨论了2D石墨烯边缘的拓扑可能性，以及在什么情况下，我们期望发生不同的边缘拓扑。密度泛函计算用于更深入地探索不同的石墨烯边缘类型。
2012-07-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Disorder-induced rippled phases and multicriticality in free-standing graphene
在包括悬浮石墨烯的晶体无序膜中观察到的最令人兴奋的现象之一是波纹，即静态弯曲变形的形成。尽管人们对此进行了积极的研究，但仍然不清楚波纹相是否存在于热力学极限，或者它是否被热涨落破坏。我们表明，一个足够强的短程无序稳定的涟漪，而在一个弱的无序的情况下，热挠曲波动占主导地位的热力学极限。无序悬浮石墨烯的相图包含两个分界线：区分平坦相和褶皱相的褶皱过渡线和区分波纹相和清洁相的波纹过渡线。在分界线的交点处，有一个不稳定的多临界点，它分裂了所有四个相。最值得注意的是，波纹和干净的平坦阶段描述了一个单一的稳定的固定点，属于波纹过渡线。由于相应的重整化群方程的非解析性，两个平坦相在单点共存是可能的，反映了热涨落和波纹涨落消失极限的非对易性。
2020-03-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Thermal properties of fluorinated graphene
采用反应力场方法（ReaxFF）对氟化石墨烯（FG）的热机械性能进行了大规模原子模拟。提出了一组新的参数的反应力场势（ReaxFF）优化，重现关键的量子力学性能的相关碳氟原子团簇系统。采用分子动力学（MD）模拟研究了FG的热波纹行为及其力学性能，并与石墨烯（GE）、石墨烷（GA）和BN片进行了比较。对于不同的系统尺寸和温度，高度波动的均方值$< h^2>$和高度-高度关联函数$H(q)$表明，与石墨烯（GE）的热波纹行为相比，FG是一个无波纹的系统。氟化石墨烯薄片的有效杨氏模量对于FG薄片在沿扶手椅和Z字形方向的单轴应变下分别为273 N/m和250 N/m。
2013-03-09 cond-mat.mes-hall
Defects induce phase transition from dynamic to static rippling in graphene
该研究利用机器学习驱动的分子动力学模拟，发现石墨烯中缺陷浓度超过临界值时会发生从动态涟漪到静态涟漪的相变，揭示了缺陷间弹性相互作用驱动该相变的统一原理，为设计具有定制涟漪动力学的二维器件及新型无序基催化与界面材料奠定基础。
2025-03-10 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spectral gap induced by structural corrugation in armchair graphene nanoribbons
本文研究了未掺杂扶手椅型石墨烯纳米带（AGNR）的结构涨落对电子性质的影响。首先，重新分析单个波纹石墨烯层，我们发现两个不等价的狄拉克点（DP）彼此远离。另外，随着波纹的增加，费米速度减小。关于AGNR，其金属行为取决于它们的宽度，我们特别分析的情况下，零间隙带结构的AGNR。通过求解狄拉克方程与适当的边界条件，我们表明，由于位移的DP的间隙打开的光谱。该间隙与变形的高和波长之间的比率的平方成比例。我们证实了这一预测的精确数值解的有限宽度波纹AGNR。此外，我们发现，量子电导，由非平衡格林函数技术计算的间隙打开时消失。我们的研究结果的主要结论是，电导间隙应该出现所有未掺杂的波纹AGNR的宽度无关。
2010-01-07 cond-mat.mes-hall
Rippling and crumpling in disordered free-standing graphene
石墨烯是弹性晶体2D膜的著名实现。二维膜的热涨落倾向于破坏系统中的长程有序。这种波动是稳定的强烈的非谐效应，保持热力学稳定。非谐效应表明临界行为的规模大于金兹伯格规模。特别地，干净的石墨烯悬浮薄片显示出弯曲刚度随着系统尺寸$\varkappa\propto L^η,$的幂律增加，这是由于面内和面外（弯曲）声子模式之间的非谐相互作用。我们表明，由静态无序引起的膜曲率的随机波动可能会显着改变的弯曲刚度的缩放，并导致$\varkappa$对$L.$的非单调依赖性。我们推导出耦合RG描述的组合流的$\varkappa$和有效的无序强度$b$，找到一个临界曲线$b(\varkappa)$分离的平坦和皱巴巴的阶段，并探讨在平坦阶段的无序行为。在平坦相的深处，无序以幂律方式衰减，尺度大于金兹伯格长度，因此为波纹设定了特征尺寸-在悬浮石墨烯中实验观察到的静态平面外变形。我们发现，在极限$L \to \infty $波纹的特点是由反常指数$2η$的$η$控制的动力学波动。对于足够强的无序，存在一个空间尺度的中间范围，其中涟漪衰减得慢得多，指数为$η/4$。在近临界状态下，膜表现出分形性质，这意味着从一定长度尺度$L_1$开始的多重折叠，最后以大得多的尺度$L_2$折叠（在临界时发散）。最后，我们总结了我们的研究结果与现有的实验数据石墨烯波纹的比较。
2015-10-29 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall
Nature of Spontaneous Curvature in Suspended Graphene
其内在波纹的性质是理解悬浮石墨烯稳定性的关键因素，也是解开长期存在的低维晶态存在的理论争论的关键因素。石墨烯的波纹形态也在其他2D材料中发现，对其电子，机械和化学性质产生了深远的影响。实际上，在石墨烯被发现之前，波纹现象被广泛观察到：例如，晶体界面的粗糙过渡，生物膜中的波纹相，以及由束缚表面模拟的柔性片材聚合物的褶皱。波纹存在于如此多不同的膜状材料中，这一迷人的事实意味着可能存在一种尚不清楚的普遍物理机制。我们认为悬浮石墨烯中的波纹分为两部分，第一部分由稳定可能的软ZA模式的自发曲率k表征，第二部分由高度波动直接引起的热曲率kt表征。选取k作为系统的序参量，建立了大尺寸石墨烯的热涨落修正Landau理论。我们发现，当温度从0 K升高时，在一个与尺寸有关的临界温度Tc处发生二级相变，对应于平衡构型从平坦态到波纹态的变化.有趣的是，随着温度的升高，序参量是稳定的，和相变是与平衡键长的跳跃以及消失的固有弯曲刚度。所获得的结果表明，波纹形态和基本激发之间的相互作用是至关重要的理解的二维材料的行为。这里发展的概念和理论至少对系留膜具有普遍意义。
2015-04-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Influence of Disorder on Electron-Hole Pair Condensation in Graphene Bilayers
石墨烯双层可以凝聚成具有支持无耗散逆流超电流的自发层间相位相干性的状态。在这里，我们解决的石墨烯双层平均场和Kosterlitz无临界温度的无序的影响，并报告一个简单的标准对凝聚的生存。
2008-08-08 cond-mat.mes-hall
Mapping the nanomechanical properties of graphene suspended on silica nanoparticles
使用纳米颗粒在石墨烯中赋予非本征波纹是一种相对较新的诱导应变和定制石墨烯性质的方法。在这里，我们研究的结构和弹性性能的石墨烯生长的化学气相沉积和转移到一个连续层的SiO2纳米粒子的直径约为25 nm，制备的Langmuir-Blodgett技术在Si衬底上。我们表明，转移石墨烯如下仅大致的纳米粒子诱导的形态。桥接纳米颗粒的石墨烯膜部分是悬浮的，并且与支撑的石墨烯部分相比，它们对AFM针尖的粘附力更大。这些悬浮的石墨烯区域可以用10 nN量级的力变形。石墨烯的弹性模量由在直径在100 nm范围内的悬浮膜区域上进行的压痕测量确定。
2016-07-26 cond-mat.mes-hall
The Influence of Remote Bands on Exciton Condensation in Double-Layer Graphene
我们研究了由两个平行的石墨烯层组成的系统中的激子凝聚的趋势与可忽略的层间隧道的远程带的影响。我们发现，远程频段可以发挥至关重要的支持作用，特别是在低载流子密度，并评论在尝试定量估计冷凝温度出现的一些挑战。
2011-07-22 cond-mat.mes-hall
STM driven transition from rippled to buckled graphene in a spin-membrane model
我们考虑了一个简单的自旋膜模型在石墨烯中的波纹。该模型表现出从一个平坦的，但波纹膜到一个屈曲的过渡。在高温下的转变是二级的，但它是在适当的自旋-自旋耦合强度的低温下的一级。驱动系统在非平衡条件下的一阶相变，模拟与STM尖端的石墨烯膜的相互作用解释了最近的实验。特别是，我们观察到的STM电流的小值的可逆行为和不可逆的过渡，从平面波纹膜刚性屈曲膜时，电流超过一个临界值。这项工作为测试石墨烯在不同温度和静电条件下的机械性能提供了可能性。
2016-10-17 cond-mat.mes-hall
Enhancing visibility of graphene on arbitrary substrates by microdroplet condensation
为了利用石墨烯在未来电子微电路和其他应用中的巨大潜力，有必要开发可靠，快速和广泛适用的方法来可视化石墨烯基结构。我们在这里报告了一种微滴冷凝技术，该技术可以快速视觉识别各种基底上的石墨烯，包括一些以前被认为不适合碳层可视化的基底。该技术还应适用于可视化人工图案化的石墨烯结构，这些结构预计将成为电子微电路和其他应用中的关键技术支持组件。
2010-12-14 cond-mat.mes-hall
Comment on "Electron screening and excitonic condensation in double-layer graphene systems"
在费米近似下研究了屏蔽对双层石墨烯凝聚态的影响。我们发现屏蔽对强相互作用体系中的Kosterlitz无温度几乎没有影响。此外，我们预测到凝聚态的相变是一级的。
2008-10-02 cond-mat.mes-hall
Resonant electron scattering by graphene antidot
在石墨烯的线性边缘上观察到的边缘状态也可以在弯曲边缘上持续存在。我们计算了石墨烯纳米孔上支持边缘态的弹性输运散射截面。得到了具有这种纳米孔的石墨烯的电导率的栅电压依赖性的谐振峰。共振的位置和高度由准束缚边缘态的局域化深度和宽度--由它们的寿命决定。共振能量附近的散射振幅具有很强的谷值不对称性。我们评估的边缘状态上的适度的边缘波纹，沿边缘的边界参数的不均匀性，和库仑效应（带电纳米孔）的效果，并表明它们不影响共振的存在，但可以大大影响它们的位置，高度和宽度。纳米孔附近的局域态密度也表现出对栅极电压的共振依赖性。
2015-09-29 cond-mat.mes-hall
Critical radius and temperature for buckling in graphene
在这项工作中，我们找到了由Guinea等人[Phys.Rev.B89，125428（2014）]导出的鞍点方程的分析平膜解，用于圆形悬浮石墨烯膜的情况。我们还发现在临界温度和膜半径下不同的屈曲膜解如何从平坦膜分叉。鞍点方程考虑了电子-声子耦合，并且这种耦合甚至对于平坦的石墨烯层也提供了残余应力。在低于临界温度（对于无限层来说这是非常高的）或高于临界尺寸（取决于边界条件）时，会出现不同的屈曲模式，这些模式可能是波纹的萌芽。我们的研究结果提供了一个机会，开发新的可行的实验处理小悬浮石墨烯膜的屈曲，可以验证他们。这些实验也可以用来拟合声子-电子耦合常数或弯曲能。
2017-02-15 cond-mat.mes-hall
Low Energy Electron Point Projection Microscopy of Suspended Graphene, the Ultimate "Microscope Slide"
点投影显微术（PPM）用于使用低能电子（100- 200 eV）对悬浮的石墨烯进行成像。由于使用的能量低，石墨烯既不会被电子束损坏也不会被污染。石墨烯的透明度测量值为74%，相当于电子通过sp^2键合碳共价半径两倍厚的薄片的透射率。还观察到悬浮石墨烯结构中的波纹，波长约为26 nm。观察到由于石墨烯刀刃的边缘的衍射引起的电子束的干涉，并将其用于计算电子发射器的4.7 +/-0.6埃的虚源尺寸。它表明，石墨烯可以被用作阳极和衬底PPM，以避免由于强场梯度周围的纳米尺度的物体的失真。石墨烯可以用来成像物体悬浮在纸张上使用PPM，并在未来，电子全息。
2011-02-15 cond-mat.mes-hall
Bistability and oscillatory motion of natural nano-membranes appearing within monolayer graphene on silicon dioxide
最近发现的材料石墨烯是一种真正的二维晶体，此外还具有极高的机械强度。这与高电子迁移率相结合，有利于石墨烯的机电研究下降到量子极限。在这里，我们表明，SiO2上的单层石墨烯提供了直径低至3 nm的天然超小膜，这是由材料的固有波纹引起的。这些纳米膜中的一些可以使用扫描隧道显微镜（STM）尖端的电场在两个垂直位置之间滞后地切换。它们也可以通过低频交流场被迫进行振荡运动。使用先前确定的机械常数，我们估计高达0.4太赫兹的高谐振频率。这可能有利于量子力学和单原子质谱仪的前景。
2009-09-03 cond-mat.mes-hall
Band structures of bilayer graphene superlattices
利用支持二次带接触点的极小模型，提出了一种研究双层石墨烯超晶格的低能有效哈密顿量。我们表明，一个一维（1D）的化学势或电场垂直于层的周期性调制导致零能量各向异性无质量狄拉克费米子和有限能量狄拉克点的可调速度的产生。超晶格的电场映射到由“拓扑”边缘模式组成的耦合链模型上。二维超晶格调制示出导致间隙上的迷你布里渊区边界，但不，对于某些对称性，间隙出的二次带接触点。这种潜在的变化，引起的杂质和纹波偏置BLG，可能会导致subgap模式被认为是相关的理解运输测量。
2011-08-18 cond-mat.mes-hall
Anomalous Exciton-Condensation in Graphene Bilayers
在普通的半导体双层膜中，激子凝聚出现在总朗道能级填充因子$ν_{T}=1$处。我们预测，类似的状态将发生在Bernal堆叠的石墨烯双层在许多非零整数填充因子。对于$ν_{T} = -3,1$，我们发现当层密度不平衡时，激子凝聚体的超流密度为零，并出现有限温度涨落引起的一级各向同性-近晶相变.双层石墨烯激子凝聚体的这些反常性质是由于具有$n=0$和$n=1$轨道特征的Landau能级的简并。
2009-09-08 cond-mat.mes-hall
Excitonic gap formation and condensation in the bilayer graphene structure
我们研究了半填充时Bernal堆叠双层石墨烯（BLG）结构中激子能隙的形成。考虑层间的局部库仑相互作用，计算了激子能隙参数，讨论了层间和层内库仑相互作用以及层间跳跃对激子对形成的影响。特别地，我们预测激子间隙的形成和凝聚的起源，在最远的带间光学跃迁光谱。给出了激子相变的一般图，解释了不同的层间关联区。激子间隙参数的温度依赖性示出和化学势的作用，在BLG中，详细讨论。
2016-09-30 cond-mat.mes-hall
Irreversibility in response to forces acting on graphene sheets
石墨烯片中的波纹的量与与衬底或与悬浮结构的相互作用有关。在这里，我们报告了对作用于悬浮石墨烯片的力的反应的不可逆性。这可以解释为什么人们总是在悬浮的石墨烯上观察到波纹结构。我们表明，压缩-松弛机制产生静态波纹的石墨烯片，并确定一个特殊的温度$T_c$，使$T<T_c$的自由能的波纹石墨烯小于粗糙的石墨烯。我们还表明，$T_c$依赖于结构参数，并随着样本量的增加而增加。
2010-05-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electron-hole pair condensation in Graphene/MoS2 heterointerface
激子是电子-空穴（e-h）对准粒子，在低温下可形成玻色-爱因斯坦凝聚体（BEC）并坍缩成相相干态。然而，由于电子-空穴对强度的短暂性，至今还没有观察到电子-空穴系统中存在BEC的明确证据。本文报道了无磁场条件下10 K时石墨烯（Gr）/MoS 2异质界面的电子空穴对凝聚。作为e-h对凝聚的直接指示，我们展示了消失的霍尔阻力电压和由此产生的阻力发散。在没有绝缘层的情况下，Gr/MoS 2异质界面处形成了强激子，垂直p-Gr/n-MoS 2结势垒抑制了载流子通过层间隧穿的复合，从而产生了高达10 K的BEC温度，比III-V量子阱中的二维电子气的BEC温度高约1000倍。所观察到的激子输运主要是由Gr/MoS 2异质结构的界面性质，而不是每层的本征性质。我们的方法与可用的大面积单层石墨烯和二硫化钼提供了一个高的可行性量子无耗散电子集成。
2017-11-02 cond-mat.mes-hall
Evidence of Momentum Space Condensation in Rhombohedral Hexalayer Graphene
Brown University（布朗大学）；University of Texas at Austin（德克萨斯大学奥斯汀分校）；National Institute for Materials Science（国立材料研究所）
本研究在六层石墨烯中首次实验证实了动量空间凝聚现象，通过多种对称破缺的证据揭示了新的电子相。
2025-12-13 cond-mat.mes-hall
Electrical transport and low-temperature scanning tunneling microscopy of microsoldered graphene
使用最近开发的微焊接技术，我们对PMMA对石墨烯薄片的影响进行了系统的输运研究，揭示了高达3.8x10^12 1/cm ^2的掺杂效应，但对迁移率和栅极电压引起的滞后的影响可以忽略不计。此外，我们表明，微焊接的石墨烯是无污染的，并表现出非常相似的内在波纹已被发现为光刻接触的薄片。最后，我们证明了电流诱导的关闭先前发现的声子间隙出现在扫描隧道光谱实验中，强烈的非线性特征，在较高的偏压可能造成的振动的薄片和B-场诱导的双峰归因于0.Landau水平的石墨烯。
2009-12-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Bose-Einstein condensation and Superfluidity of magnetoexcitons in Graphene
我们提出了实验来观察玻色-爱因斯坦凝聚（BEC）和准二维（2D）空间间接磁激子在双层石墨烯的超流性。假设磁场$B$较强。给出了在强磁场区的集体激发能谱、声谱以及磁激子的有效磁质量。超流密度$n_S$和Kosterlitz无相变温度$T_c$是激子密度$n$的增函数，但却是$B$和层间分离$D$的减函数.从这些计算的数值结果。
2007-06-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Bose-Einstein condensation of polaritons in graphene in a high magnetic field
预测了在强磁场$B$中，嵌入光学微腔的石墨烯层中磁激子极化激元的玻色-爱因斯坦凝聚（BEC）。该系统的基本属性（相比之下，例如，对于嵌入腔中的量子阱），磁场的影响较强，而无序的影响较弱。二维磁激子极化激元气体被认为是在一个平面谐波电场的潜力施加到激子或抛物线形状的光学腔，导致捕获的微腔光子。结果表明，有效极化激元质量$M_{\rm eff}$随磁场的增大而增大，其规律为：$B^{1/2}$ . BEC临界温度$T_{c}^{(0)}$随$B^{-1/4}$减小，随抛物阱的弹性常数增大而增大。得到了石墨烯在强磁场中产生磁激子的拉比分裂。
2009-07-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Beginnings of Exciton Condensation in Coronene Analog of Graphene Double Layer
激子凝聚，激子到单个量子态的玻色-爱因斯坦凝聚，最近已经在包括石墨烯和范德华异质结构的双层的低维材料中实现。在这里，我们研究计算激子凝聚的开始在一个双层组成的晕苯，七个苯环补丁的石墨烯。作为层间距的函数，我们计算了单个相干量子态中的激子布居，表明在2 μ m附近的距离处，布居峰值约为1.8。可视化显示在冷凝物的分离距离处的层间激子。我们确定的激子人口作为两个晕苯层之间的扭曲角的函数，以揭示幻角在那里的凝聚峰。与以前最近的计算显示一些激子凝聚在并六苯双层和苯堆，本双电子约化密度矩阵计算与晕苯提供计算证据的能力，实现激子凝聚在分子尺度的类似物的扩展系统，如石墨烯双层。
2022-12-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Excitonic condensation of massless fermions in graphene bilayers
石墨烯是一种具有蜂窝晶格结构的单层石墨，具有密度和极性可调的无质量载流子。利用平均场论研究了两个石墨烯片（嵌入在电介质中）的基态相图，其中顶层有电子，底层有空穴，间隔距离为$d$.我们发现，一个均匀的激子凝聚体发生在一个大范围的载流子密度和弱依赖于两个片的相对取向。得到了激子能隙、准粒子能量和态密度。我们发现，这两个，冷凝物相刚度和激子的质量，与无质量的粒子作为成分，随着载流子密度的平方根变化，并预测冷凝物将不会进行维格纳结晶。
2008-05-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Electron screening and excitonic condensation in double-layer graphene systems
我们从理论上研究了两个石墨烯单层的绝缘体，其中层中的电子和空穴是由外部栅极引起的系统中激子凝聚的可能性。与最近的研究相比，我们考虑了层间库仑相互作用的屏蔽层中的载流子，这大大改变了结果。由于系统中大量的电子物种（两个自旋投影、两个谷和两个层）以及石墨烯中背散射的抑制，屏蔽库仑相互作用的最大可能强度似乎相当小，使得弱耦合处理适用。我们计算了一个干净的系统的平均场转变温度，并证明其最高可能值$T_c^\text{max}\sim 10^{-7}ε_F\lesssim 1 \text{mK}$是非常小的（$ε_F$是费米能量）。此外，任何具有散射时间$τ\lesssim \hbar /T_c^\text{max}$的足够短的无序都会完全抑制凝聚。我们的研究结果使得激子凝聚在上述设置不可能，即使在非常低的温度下的实验观察。
2008-08-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Bose-Einstein condensation of quasiparticles in graphene
研究了强磁场下不同石墨烯基结构中不同准粒子的集体性质。我们预测了两层石墨烯中二维空间间接磁激子的玻色-爱因斯坦凝聚（BEC）和超流性。超流密度和Kosterlitz无相变相变温度是激子密度的增函数，而磁场和层间分离的减函数.研究了具有电子和空穴交替排列的石墨烯层超晶格中相互作用的二维间接磁激子的基态的不稳定性。研究了石墨烯超晶格中由一对偶极矩相反的间接激子组成的稳定的二维间接磁双激子系统。得到了石墨烯超晶格中磁双激子的超流密度和无Kosterlitz相变温度。此外，还预测了强磁场下半导体微腔中GL中激子极化激元的BEC。当磁激子极化激元体系在高磁场极限下由于单层磁激子-磁激子相互作用消失而不存在超流相时，计算了BEC形成的临界温度。基于石墨烯的磁激子系统的基本性质（相反，例如，对于量子阱），磁场的影响较强，而无序的影响较弱。在高磁场中观察石墨烯中二维准粒子的BEC和超流性将是对我们所描述的现象的有趣证实。
2009-08-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Partial condensation of mobile excitons in graphene multilayers
在大的位移场中，在菱形和Bernal堆叠的石墨烯中，正常顺磁状态转变为关联状态。最近的实验表明，这样的系统有几个相变的载流子密度的函数。与顺磁状态相邻的相具有非常高的电阻和降低的费米海简并度。我们发现，这两种现象可以解释通过部分谷间激子凝聚的概念：一小部分粒子凝聚成激子，另一种形式的谷间相干费米液体。系统的激子部分对电流没有贡献，因此增加了电阻。在这个范例中，阻力的增加完全是几何学上的。我们通过数值计算验证了唯象理论的有效性。我们还证明了部分激子态和谷间相干态的量子振荡数据应该没有很大的差别。此外，我们建议STM/AFM或拉曼光谱有一个确凿的证据，我们在本文中建议的部分激子凝聚的发生。
2023-03-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Excitonic condensation in a double-layer graphene system
从理论上研究了最近提出的电偏压双层石墨烯系统中激子凝聚的可能性。主要的重点放在获得一个可靠的分析估计到激子态的转变温度。由于在双层石墨烯系统中，由于自旋的两个投影、两个谷和两个层，费米子“味道”的总数等于N=8，因此大- $N$近似似乎特别适合于系统的理论研究。另一方面，大量的风味使得裸露库仑相互作用的筛选非常有效，这与石墨烯中的背散射的抑制一起导致激子凝聚的能量极低。结果表明，屏蔽对激子配对的影响在激子态和正常态一样强。其结果是，激子间隙$\De$的值被发现是完全符合先前获得的估计的平均场转变温度$T_c$，最大可能值$Δ^{\rm max},T_c^{\rm max}\sim 10^{-7} ε_F$（$ε_F$是费米能）的都是在$ 1{\rm mK}$范围内的一个完美的清洁系统。这证明了能量标度$\sim 10^{-7} ε_F$确实设定了转变温度的上限，并使最近提出的关于高温一级跃迁到激子态的猜想无效。这些发现表明，不幸的是，石墨烯双层中的激子凝聚很难在实验上实现。
2009-03-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Bose-Einstein condensation and superfluidity of magnetobiexcitons in quantum wells' and graphene superlattices
提出了在强磁场下，半导体量子阱和石墨烯超晶格组成的电子空穴交替层超晶格中准二维空间间接磁双激子的玻色-爱因斯坦凝聚（BEC）和超流性.在高磁场极限下，量子阱和石墨烯层组成的超晶格中具有偶极-偶极排斥的磁激子稀气体的两个不同的哈密顿量被简化为无磁场的二维激子稀气体的一个有效哈密顿量.此外，对于$N$激子，我们通过在电子（e）和空穴（h）的相对运动的坐标上积分，将$2N\times 2$维空间的问题简化为$N\times 2$维空间的问题。本文研究了在强磁场中，电子层和空穴层交替排列的超晶格中的二维间接磁激子相互作用系统的基态不稳定性。本文研究了由一对偶极矩相反的间接激子组成的准二维间接磁双激子稳定系统。在二维间接磁双激子系统中，以电四极子的形式相互作用，得到了量子阱和石墨烯实现的超流组分$n_{s}(T)$的密度和从Kosterlitz无相变相变到超流态的温度.
2007-11-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Domain-wall topology induced by spontaneous symmetry breaking in polariton graphene
我们提出了一个数值研究的激子极化激元（极化激元）凝聚在一个交错的极化激元石墨烯在$K$和$K'$谷显示一个带隙的s-带。在价带的动力学有利的负质量极值处，在$K$或$K'$处发生缩合。考虑吸引极化激元-极化激元相互作用允许产生空间扩展的凝聚体。自发对称性破缺发生在冷凝积聚导致形成谷极化域以下的Kibble-Zurek方案。单个谷的选择打破了时间反演对称性，并且分隔畴的壁表现出拓扑保护的手性电流。因此，这种电流是由于非平凡的谷拓扑结构和凝聚诱导的对称破缺之间的相互作用而出现的。
2022-02-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas
Persistent Current States in Bilayer Graphene
我们认为，在有限的载流子密度和大的位移场，双层石墨烯是易于$\ell =0$和$\ell = 1$ Pomeranchuk费米表面不稳定性。对称性的破缺是由非局域交换作用驱动的，这有利于动量空间凝聚。我们发现，电子-电子相互作用导致第一自发谷极化，这打破了时间反演不变性，并与自发轨道磁性，然后在某些情况下，以减少旋转对称性的一个双相。当存在时，通过光吸收对光偏振的依赖性中的降低的对称性来发出信号。
2015-03-02 cond-mat.mes-hall
Exciton condensation in biased bilayer graphene
我们认为悬浮双层石墨烯下施加的垂直电偏置场，这是已知的产生一个单一的颗粒间隙$2Δ$和相关电极化的强度${\cal P}$。我们认为，偏压也驱动量子相变从带绝缘体超流激子凝聚。当激子结合能超过带隙$2Δ$时发生跃迁。我们预测的临界偏压（转换为带隙），$Δ_c\approx 60$毫电子伏，低于该激子凝聚。临界温度$T_c(Δ)$在$Δ\approx 25$ meV，$T_c^\text{max}\approx 115$ K处最大，由于热屏蔽，在较小的$Δ$处显著降低。进入凝聚相，超流转变伴随着在$Δ\toΔ_c$的电极化的强度${\cal P}(Δ)$的尖点，这提供了一个引人注目的可测试的签名。此外，我们还发现凝聚体更倾向于形成对密度波。
2023-01-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Twist-angle dependent proximity induced spin-orbit coupling in graphene/transition-metal dichalcogenide heterostructures
本文用第一性原理计算研究扭转石墨烯/TMDC异质结构，通过应变线性关系和补偿电场提取不同扭转角下的 valley-Zeeman 与 Rashba 邻近自旋轨道耦合。
2023-06-02 cond-mat.mes-hall
Mechanism of skyrmion condensation and pairing for twisted bi-layer graphene
当巡游费米子的量子味霍尔绝缘体相被强量子涨落无序化时，序参量场的Skyrmion织构的凝聚可以导致超导性。在这项工作中，我们解决的skyrmion凝聚的机制，考虑（2+1）维，Weyl费米子和刺猬型隧道配置的序参量，违反skyrmion数守恒定律之间的散射。我们证明了量子化的味霍尔电导率（$σ^f_{xy}$）控制着拓扑保护的费米子零模的简并性，并且零模本征函数或t Hooft顶点之间的重叠决定了配对的性质.我们证明了量子无序，味道霍尔绝缘体与$σ^f_{xy}= 2 N$导致不同类型的电荷$2 N e^-$超导性。概述了味霍尔绝缘体之间的竞争，BCS和对密度波通道中的电荷$2e^-$配对状态，以及扭曲双层石墨烯的复合物，电荷$4e^-$超导体的一些含义。
2021-06-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Bose-Einstein condensation of trapped polaritons in 2D electron-hole systems in a high magnetic field
预测了强磁场$B$中半导体微腔中二维电子-空穴系统中磁激子极化激元的玻色-爱因斯坦凝聚（BEC）。二维电子-空穴系统有两种物理实现方式：石墨烯层和量子阱。研究了二维磁激子极化激元气体在平面谐振势阱中的运动。两种可能的物理实现的这种捕获的潜力被假定：非均匀的局部应力或谐波电场电位施加到激子和抛物线形状的半导体腔导致捕获的微腔光子。得到了高磁场下量子阱腔极化激元和石墨烯理想气体的有效哈密顿量以及BEC温度随磁场的变化关系。结果表明，有效极化激元质量$M_{\rm eff}$随磁场的增大而增大，其规律为：$B^{1/2}$ . BEC临界温度$T_{c}^{(0)}$随$B^{-1/4}$减小，随抛物阱的弹性常数增大而增大。得到了石墨烯和量子阱在强磁场中与磁激子产生有关的拉比分裂。结果表明，石墨烯的拉比分裂可以通过外加磁场来控制，因为它与$B^{-1/4}$成正比，而量子阱中的拉比分裂在强磁场时不依赖于磁场.
2009-08-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Moiré Phonon Condensation in Magic-Angle Twisted Bilayer Graphene
McGill University（麦吉尔大学）；Shenzhen University（深圳大学）
研究魔角扭曲双层石墨烯中集体转变的起源，发现是莫尔声子凝聚（MPC）机制。通过计算表明特定角度下少数声子模式可捕捉原子位移，理论确定控制参数，还证明凝聚声子坐标有电子活性，将MPC确定为结构序参量。
2026-07-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Screening effects on the excitonic instability in graphene
研究了长程库仑作用下石墨烯中狄拉克费米子理论中的激子不稳定性。我们在梯形近似下分析了与激子凝聚有关的电子-空穴顶点，发现它在相互作用强度α= e^2/4πv_F的临界值处爆炸，该临界值对进一步的多体修正敏感.在相互作用的静态屏蔽下，我们发现，对于N = 4的二分量Dirac费米子，考虑电子自能修正后，临界耦合增加到α c \approx 2.09。我们发现，相互作用的动力学屏蔽却具有相反的增强不稳定性的效果，当N = 4时，不稳定性在α c \approx 0.99处发展，这带来了一个问题，即在激子凝聚的低能尺度下，真实石墨烯样品中的有效耦合是否可以达到临界值。
2011-04-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Photoemission spectra of massless Dirac fermions on the verge of exciton condensation
角分辨光电子能谱（ARPES）是研究二维层状材料中电子关联的有力工具。在这封信中，我们证明，ARPES可以用来探测激子凝聚在空间上分离的系统中的电子和空穴的门控技术在双层石墨烯或拓扑绝缘体薄膜。
2012-09-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Role of electron back action on photons in hybridizing double-layer graphene plasmons with localized photons
双层石墨烯中的狄拉克电子的诱导极化可以影响辐射场和倏逝场的杂化。电子反作用表现为一种局域光场，用以改变入射表面等离子体激元（SPP）的倏逝场。这导致了对局部环境的高灵敏度（超过衍射极限），并为选择性地与碳结合的分子或蛋白质提供了仔细检查工具。一个散射矩阵的频率周围的表面等离子体（SP）共振支持这种审查工具，并表现出明智的增加，减少，甚至完全抑制的极化场附近的导电表面较长的SPP wavelengthes。此外，与SP、声学和光学类石墨烯等离子体相关的三重杂化吸收峰仅在高SP频率下变得显著，但在低SP频率下被圆形SPP峰所掩盖。这些共振特征（不同于3D光子晶格）促进了仅极化激元的激发，从而引起了无阈值激光器的可能的极化激元凝聚。目前的石墨烯-等离子体杂化形式体系可以容易地推广到其他二维材料，如硅烯、锗烯、二硫化钼等。
2017-12-20 cond-mat.mes-hall
Strain-induced excitonic instability in twisted bilayer graphene
扭曲双层石墨烯的低能带在小旋转角下形成近似电子-空穴对称的狄拉克锥。这些交叉点受到莫尔条纹的涌现对称性的保护，赋予了这些带拓扑特征。层间累积的应变（异应变）使狄拉克点在能量和动量上发生位移。导带和价带的重叠有利于费米面接近中性点的激子不稳定性。电子-空穴对的自发凝聚打破了时间反演对称性和每个谷扇区内电荷的单独守恒。序参量描述了类凯库勒轨道磁化密度波中的层间环流。由于能带的拓扑结构，这种序参量的涡旋携带费米子数。这种机制可以解释绝缘状态的发生在中性的最均匀的样品，均匀的应变场有助于稳定层之间的相对取向和激子间隙的形成。
2020-10-22 cond-mat.mes-hall
Tunneling and Fluctuating Electron-Hole Cooper Pairs in Double Bilayer Graphene
最近报道了石墨烯双层之间隧穿电导的强烈低温增强，并将其解释为平衡电子-空穴配对的特征，该特征在40多年前首次在双层中预测，但以前未观察到。在这里，我们提供了一个详细的理论电导增强波动的电子-空穴库珀对，这是一个前体平衡配对，占的具体细节的多带双石墨烯双层系统，支持几个不同的配对通道。在平衡凝聚温度以上，电子对具有有限的时间相干性，并且不支持无耗散隧穿。相反，它们通过波动的内部约瑟夫森效应强烈地提高了隧穿电导率。我们的理论预测的零偏置峰值的差分隧穿电导温度和电子空穴密度不平衡，捕获的重要方面的实验观察的依赖性。在我们对观测结果的解释中，具有较长无序散射时间的更清洁的样品将在温度$T_c$高达$\sim 50 {\rm K}$的温度下冷凝，与实验中迄今为止达到的记录$T_c \sim 1.5 $ K相比。
2020-01-12 cond-mat.mes-hall
Effective Action and Mean Fermion Number Density of Graphene in Constant Magnetic Field at Finite Temperature and Density
计算了在有限温度和密度下，石墨烯在恒定外磁场中的有效作用量和平均费米子数密度。给出了它们的封闭表达式，并研究了它们随温度的变化。结果发现，平均费米子数密度峰值附近的一个特定的温度，取决于在低温下的化学势。这一特征被解释为“费米子${\barψ}ψ$在石墨烯中的凝聚”。在未来，有趣的是扩展和探索这个计算和参考文献[20]的工作，用于Graphyne [23]的情况。
2012-04-12 cond-mat.mes-hall hep-th
Lattice Theory of Pseudospin Ferromagnetism in Bilayer Graphene: Competing Orders and Interaction Induced Quantum Hall States
在平均场理论中，双层石墨烯的大量狄拉克费米子模型具有一族破坏的反转对称性基态，其具有电荷间隙和风味依赖的自发层间电荷转移。我们使用晶格Hartree-Fock模型来探索一些物理控制是否这种类型的对称性破缺状态，它可以被视为一个赝自旋铁磁体，发生在自然界中。我们发现，反演对称性仍然是破缺的晶格模型和估计，转移面密度为$\sim 10^{-5}$电子每碳原子，相关的能隙是$\sim 10^{-2} {\rm eV}$，有序凝聚能是$\sim 10^{-7} eV$每碳原子，和竞争订单之间的能量差在中性点是$\sim 10^{-9} eV$每碳原子。我们探讨了由外部磁场和外部控制的层间电势差引起的量子相变。我们发现，特别是，在一个外部磁场耦合到自发的轨道时刻有利于打破时间反转对称状态，有自发量子化的异常霍尔效应。我们的理论预测的带隙在中性作为层间电势差的函数的非单调行为与最近的实验定性一致。
2010-11-29 cond-mat.mes-hall
Modulated phases of graphene quantum Hall polariton fluids
在高迁移率半导体量子阱或石墨烯片中，将腔光子耦合到电子液体的回旋共振激发越来越引起实验兴趣。这些媒体提供了独特的平台，进行激子极化激元凝聚和腔量子电动力学的制度，其中电子-电子相互作用预计将发挥关键作用的基础研究。聚焦于石墨烯，我们提出了一个量子霍尔极化激元流体，即磁激子共振耦合到腔光子的流体上的电子-电子相互作用的影响的理论研究。我们发现，电子-电子相互作用是负责的石墨烯整数量子霍尔极化激元流体朝向调制相位的不稳定性。我们证明，这个阶段可以通过测量的集体激发光谱，软化的特征波矢量的顺序的逆磁长度检测。
2016-11-14 cond-mat.mes-hall quant-ph
