Gate-tunable Memristive Phenonmena Mediated by Grain Boundaries in Single Layer MoS2
高速计算的持续发展取决于材料合成和器件结构的突破。通过引入忆阻器，可以显着增强逻辑和存储器的性能，忆阻器是一种两端器件，其内部电阻取决于外部偏置电压的历史。基于具有绝缘氧化物（例如TiO 2）的金属绝缘体金属（MIM）结构的现有技术忆阻器受到缺乏对细丝形成的控制和开关电压的外部控制的限制。在这里，我们报告一类忆阻器的基础上晶界（GB）在单层二硫化钼设备。具体而言，从接触出现的GB的电阻可以容易地和重复地调制，开关比高达1000和动态负微分电阻（NDR）。此外，MoS2的原子级薄性质使得能够通过场效应几何形状中的第三栅极端子来调谐设置电压，这提供了在其他已知忆阻器件中未观察到的新功能。
2015-04-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tunable Contact Resistance in Transition Metal Dichalcogenide Lateral Heterojunctions
半导体过渡金属二硫属化物的接触电阻已被证明在与其金属相形成的横向异质结中减小，但其起源仍然难以捉摸。在这里，我们结合第一性原理和量子输运计算，合理化这些结构的接触电阻的相位，组成（WTe 2，MoTe 2，WSe 2，和MoSe 2），和通道的长度。我们发现，在金属1 T '-WTe 2/1 T'-MoTe 2结的电荷注入是接近理想的电极布洛赫态保持离域通过沟道。1 T '硒化物和碲化物的混合物由于铅和沟道中的状态之间的动量失配而偏离这种情况。在半导体沟道中，大的肖特基势垒使电接触退化。带边缘周围，接触电阻值是约一个数量级低于那些实验表明，掺杂和相位工程可以用来克服这个问题。我们预测，在室温下，这些结的传输制度从电子发射隧道短于3 nm的通道。我们还讨论了在金属/半导体界面的状态的存在。通过支撑机制来控制异质二维材料中的接触电阻，这项工作证明了对开发适用于光电子和相变材料应用的器件的价值。
2019-12-24 cond-mat.mes-hall
Phase-tunable colossal magneto-heat resistance in ferromagnetic Josephson thermal valves
我们提出了一个热阀的基础上的热输运和邻近诱导的交换分裂约瑟夫森隧道结之间的相互作用。我们表明，结热导强烈依赖于在超导体中诱导的交换场的相对对齐。在适当的温度和相位条件下，以及合适的铁磁体-超导体组合下，预计会出现高达10^7%的巨大磁热电阻比。此外，量子相位剪裁，固有的约瑟夫森耦合，提供了一个额外的自由度的热导控制。我们的预测的相位相干和自旋相关的调谐的热通量可以提供一个有用的工具，在纳米级的热管理。
2012-11-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Hall field-induced resistance oscillations in a tunable-density GaAs quantum well
我们报告了在60 nm宽的GaAs/AlGaAs量子阱中的霍尔场致电阻振荡（HIRO），该量子阱具有\emph{in situ}生长的背栅，其允许调节载流子密度$n$。在低$n$下，当所有电子被限制在最低子带（SB 1）时，HIRO频率与回旋加速器直径和霍尔场的乘积成比例，与$n^{-1/2}$成比例，正如预期的那样。值得注意的是，第二子带（SB 2）的种群显著增强HIRO，而它们的频率现在缩放为$n^{-1}$。我们表明，在这两个子带制度HIRO仍然完全源于SB 1电子的背散射。这种不寻常的密度依赖性是因为SB 2的数量稳步增加，而SB 1的数量基本保持不变。HIRO的增强表现出一个意想不到的，阶跃式增加的SB 1电子的量子寿命，达到一个记录值为52 ps的两个子带制度。
2017-08-31 cond-mat.mes-hall
Gate tunable giant anisotropic resistance in ultra-thin GaTe
在晶体中，原子的复制通常沿着不同的方向遵循不同的周期性。因此，它产生了所谓的各向异性，由于没有$\textbf{z}$维度，该各向异性在二维（2D）材料中通常甚至更加明显。事实上，在新兴的2D材料中，电各向异性一直是最近实验工作的焦点之一。然而，在低对称性的二维材料的面内各向异性电阻的关键理解，以及利用它的模型设备的演示，已被证明是困难的。在这里，我们表明，在几层半导体碲化镓，沿$\textbf{x}$和$\textbf{y}$方向的二维晶体的电导率可以从小于一个顺序的比例高达10 $^{3}$的栅极调谐。这种效果进一步证明，以产生各向异性的记忆电阻器的超薄碲化镓的行为，当配备了范德华浮栅的架构。我们的研究结果门可调巨各向异性电阻（GAR）效应铺平了道路，在纳米电子学的潜在应用，如在2D限制的多功能定向存储器。
2019-01-14 cond-mat.mes-hall
Current-Driven Magnetic Memory with Tunable Magnetization Switching
在SiO2通孔中的铜电极之间沉积Co（x nm，x= 10 nm或40 nm）/Cu（5 nm）/Co（2.5nm）层。这些器件的磁状态和相应的电阻状态由垂直于层的电流切换。I-V曲线表现出不对称的滞后行为。当电子在从厚到薄的Co层的方向上流动时（正电流），在增加电流直到选定的最大正I（写入）时观察到多个开关。在从I（写入）减小电流时，I-V曲线是平滑的并且以相当低的电阻为特征。在反向电流下，在电流值I（擦除）~ -0.9*I（写入）时发生到高阻态的突变。在两种状态下，电阻在零电流处具有最大值，其中比率R（高）/R（低）可以高达四倍。
2001-05-15 cond-mat.mes-hall
Gate-tunable negative differential resistance in multifunctional van der Waals heterostructure
Chalmers University of Technology（查尔姆斯理工大学）；SINTEF Industry（辛特夫工业）；Université Paris-Cité（巴黎西岱大学）；CNRS（法国国家科学研究中心）；Université Paris-Saclay（巴黎萨克雷大学）；National Physical Laboratory（英国国家物理实验室）
研究人员构建p-MoTe₂/n-SnS₂异质结，利用双栅结构实现兼具整流功能的高栅极可调负微分电阻，为二维材料基神经形态及高能效电子器件开辟了路径。
2026-09-01 cond-mat.mes-hall
Spin-selectable, region-tunable negative differential resistance in graphene double ferromagnetic barriers
我们提出了一种石墨烯器件，可以产生自旋相关的负微分电阻（NDR）。该器件由一个足够宽和短的石墨烯和两个沉积在其上的EuO栅条组成，避免了以往方案中需要的石墨烯边缘剪裁。更重要的是，我们发现在自旋相关的NDR的自旋选择性和区域可调性的明确意义：通过改变器件的顶栅，仅自旋向上，自旋向下，或两个自旋（顺序发生）的NDR可以分别实现;同时，在每种情况下的NDR区域的中心位置可以在很宽的偏置电压范围内单调调谐。这些显着的功能是由于在设备中的自旋相关的共振能级的栅极可控性，因此它们的费米能量和狄拉克点的源电极，分别偏离。它们为传统的基于NDR的器件增加了自旋和偏置自由度，为设计全新的NDR电路铺平了道路。
2017-12-11 cond-mat.mes-hall
Tunable Extended Magnetic Non-Fermi Liquid in Graphene Moiré Heterostructures
Nanjing University（南京大学）；Hefei National Laboratory（合肥国家实验室）；University of Science and Technology of China（中国科学技术大学）；Huazhong University of Science and Technology（华中科技大学）；National Institute for Materials Science（国立材料研究所）；Nanjing University of Science and Technology（南京理工大学）；Jiangsu Physical Science Research Center（江苏省物理科学研究中心）
在扭转双层石墨烯/hBN异质结构中观察到载流子密度依赖的可调扩展非费米液体行为，归因于局域与巡游载流子相互作用产生的强量子涨落。
2026-07-01 cond-mat.mes-hall
Fabry-Perot Interference, g-factor Anisotropy, and Gate-Tunable Quantum dot in Chiral Tellurium Nanowires
University of Arkansas（阿肯色大学）；Agency for Science Technology and Research (A*STAR)（科学技术研究局）；University of Southampton（南安普顿大学）
通过水热生长碲纳米线实现准弹道输运、各向异性塞曼谱和栅极可调量子点，揭示自旋轨道能隙和巨g因子，为自旋量子比特和Majorana零模提供平台。
2026-06-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Voltage-tunable giant nonvolatile multiple-state resistance in sliding-interlayer ferroelectric h-BN van der Waals multiferroic tunnel junction
本研究理论探究了基于滑动铁电双层h-BN的全范德华多铁隧道结，发现其具备四种非易失电阻态、巨型隧穿电阻比及优异自旋输运特性，面内双轴应变可进一步提升相关性能，为纳米级非易失存储器件提供了新方案。
2023-08-23 cond-mat.mes-hall
Gate- and Light-Tunable Negative Differential Resistance with High Peak Current Density in 1T-TaS$_2$/2H-MoS$_2$ T-Junction
基于金属的电子器件对于快速和抗辐射的电子电路具有吸引力，并且仍然是研究人员的长期目标之一。1 T-TaS $_2$是一种层状材料，它表现出强电荷密度波（CDW）驱动的电阻率开关，可以通过外部刺激（如电场和光脉冲）来控制，其出现引发了人们对金属电子学的新兴趣。在这里，我们展示了一个负微分电阻（NDR），利用电驱动的CDW相变在一个不对称设计的T型结组成的1 T-TaS $_2$ /2 H-MoS $_2$范德华异质结。该器件的工作原理是由多数载流子输运决定的，与通常的利用载流子隧穿的NDR器件不同，从而避免了范德华异质结中弱隧穿效率的瓶颈。因此，我们实现了超过$10^5$ nA $μ$ m $^{-2}$的峰值电流密度，这比在基于NDR实现的典型分层材料中获得的峰值电流密度高大约两个数量级。峰值电流密度可以通过外部栅极电压以及光选通来有效地调节。该设备对环境引起的退化具有鲁棒性，并且在一个多月的时间内多次测量中重复这些特性。这一发现对于有源金属基功能电路的实现具有重要意义。
2020-08-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Nonlinear transport of ballistic Dirac electrons tunneling through a tunable potential barrier in graphene
研究了偏压作用下倾斜势垒石墨烯在有限带隙和零带隙条件下的二阶电子隧穿和非线性输运性质。为了验证，结果从有限差分为基础的数值方法，这是开发用于计算透射和反射系数与动态可调（随时间变化的偏置场）的势垒分布，进行了比较与静态平方势垒和微扰理论的分析模型，使用Wentzel-Kramers-Brillouin（WKB）近似。对于一个偏置的障碍，传输系数和隧穿电阻的计算和分析，表明一个完全控制的峰值隧穿电阻的偏置场倾斜的障碍，栅电压的势垒高度，和能量的传入电子。此外，在石墨烯中的有限能隙被发现抑制迎面传输以及斜传输与大的横向动量。另一方面，对于无间隙石墨烯，发现了法向入射之外的狄拉克电子的过滤，并且可以用于设计电子透镜。所有这些预测的有吸引力的输运性质预计非常有用的开发新的电子和光学石墨烯为基础的设备。
2019-10-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electrically tunable, rapid spin-orbit torque induced modulation of colossal magnetoresistance in Mn$_3$Si$_2$Te$_6$ nanoflakes
本研究发现Mn₃Si₂Te₆纳米片具备响应快、电流密度低、电可调的磁电阻特性，揭示其物理机制，为自旋电子学应用及相关物理研究提供了新平台。
2024-03-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Gate-Tunable Resonant Tunneling in Double Bilayer Graphene Heterostructures
我们证明了栅极可调共振隧穿和负微分电阻的层间电流-电压特性的旋转排列的双层石墨烯异质结构由六方氮化硼（hBN）电介质分离。使用单独的层密度，以及实验确定的层化学势的异质结构带对齐的分析表明，当两个双层石墨烯的能带对齐时发生共振。我们讨论了隧穿电阻对层间hBN厚度的依赖，以及共振宽度对迁移率和旋转取向的依赖。
2014-12-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Tunable magnetoresistance in an asymmetrically coupled single molecule junction
对磁场高度敏感的现象可用于传感器和非易失性存储器中。将这种现象缩小到单分子水平可能会使新型自旋电子器件成为可能。在这里，我们报告的磁阻在一个单分子结所产生的负微分电阻，在磁场的速度比塞曼位移两个数量级以上的变化。这种对磁场的敏感性产生了两种电压可调形式的磁阻，其可以通过施加的偏压来选择。负微分电阻是由在Cu（001）表面上的氮化铜（Cu2N）单层上的铁酞菁（FePc）分子的瞬时充电引起的，并且在对应于填充和空分子状态中的尖锐共振与Cu（001）费米能量的对准的电压下发生。非对称分压效应增强了具有磁场的负微分电阻的表观电压偏移，其固有地在塞曼能量的尺度上。这些结果说明的影响，不对称耦合到金属电极可以通过分子的运输，并强调这种耦合可以用来开发分子自旋电子应用。
2015-10-08 cond-mat.mes-hall
Scaling of 1/f noise in tunable break-junctions
我们已经研究了金纳米接触的$1/f$电压噪声的电迁移和机械控制的断裂结具有电阻值$R$，可以从10 $Ω$（许多通道）调整到10 k $Ω$（单原子接触）。噪声是由电阻波动引起的，如功率谱密度$S_V$对所施加的DC电压$V$的$S_V\propto V^2$依赖性所证明的。作为$R$的函数，归一化噪声$S_V/V^2$显示出从低欧姆结的$\propto R^3$到高欧姆结的$\propto R^{1.5}$的明显交叉。测得的功率3和1.5与本体中产生的$1/f$噪声一致，并反映了从扩散到弹道输运的转变。
2008-09-28 cond-mat.mes-hall
A Nanomagnetic Voltage-Tunable Correlation Generator between Two Random Bit Streams for Stochastic Computing
随机计算的图形概率电路模型比主流的深度学习模型更强大，但也有更苛刻的要求。例如，它们需要“可编程随机性”，例如，生成两个随机二进制比特流，其中两个流中的对应比特之间的相关量可调。这种系统的电子实现将需要几个组件，在芯片上留下大的足迹并耗散过多的能量。在这里，我们展示了一个优雅的实现只有两个偶极耦合磁隧道结（MTJ），磁致伸缩软层，压电薄膜上制作。两个MTJ的电阻状态（高或低）对两个流中的比特进行编码。第一MTJ经由产生自旋转移力矩和/或电压控制的磁各向异性的电流或电压被驱动到随机电阻状态，而第二MTJ的电阻状态仅由与第一MTJ的偶极耦合确定。偶极耦合的效果可以随着利用局部电压（~ 0.2V）施加到第二MTJ的局部应变而变化，并且这改变了两个MTJ的电阻状态之间的相关性，并且因此改变了两个流中的位之间的相关性（从0%到100%）。该范例可以扩展到任意数量的比特流。
2019-07-17 cond-mat.mes-hall cs.SY eess.SY
Electric field tunable edge transport in Bernal stacked trilayer graphene
本研究通过实验与理论结合，证实Bernal堆叠三层石墨烯在足够位移场下存在边缘介导的电荷输运，揭示了非局域电阻的标度规律与温度、沟道长度的依赖关系。
2024-02-01 cond-mat.mes-hall
Atomically Controlled Tunable Doping in High Performance WSe2 Devices
二维过渡金属二硫族化物（TMD）场效应晶体管（FET）由于其优异的输运性质和最终器件缩放的潜力而在未来的电子应用中具有很好的前景。然而，人们普遍认为，与接触-TMD界面相关的大量接触电阻在很大程度上阻碍了器件性能。已经发现，O2等离子体处理可以将WSe 2转化为WO 3-x，并且通过强掺杂诱导的更薄的耗尽宽度来显著改善p型WSe 2器件的接触电阻。在本文中，我们仔细研究了这种转换的温度依赖性，展示了一个精确的单层控制在室温下和多层转换在高温下的氧化过程。此外，通过HR-STEM揭示的接触下的WSe 2的横向氧化导致金属费米能级和肖特基势垒降低的潜在的非钉扎，从而导致较低的接触电阻。p掺杂效应归因于在剩余的WSe 2沟道顶部上形成的WO 3-x层的高电子亲和力，并且发现掺杂水平取决于由温度控制的WO 3-x厚度。全面的材料和电气特性，与低接触电阻的~528欧姆-微米和记录高的导通状态电流为320 uA/微米，在-1V的偏压被报道。
2019-10-18 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Coherent Interlayer Tunneling and Negative Differential Resistance with High Current Density in Double Bilayer Graphene-WSe2 Heterostructures
我们展示了两个旋转排列的双层石墨烯片之间的栅极可调共振隧穿和负微分电阻由双层WSe 2分开。我们观察到大的层间电流密度为2 μ A/μ m 2和2.5 μ A/μ m 2，和峰谷比接近4和6，在室温和1.5 K，分别是外延生长的共振隧穿异质结构的值。一个很好的协议之间的理论计算使用的洛伦兹谱函数的二维（2D）准粒子状态，和实验数据表明，层间电流主要源于能量和面内动量守恒的2D-2D隧穿，与非弹性或非动量守恒隧穿的贡献最小。我们证明了窄隧穿共振的固有半宽度为4和6毫电子伏，在1.5 K和300 K，分别。
2017-06-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
In Situ Resistance Measurements of Strained Carbon Nanotubes
我们研究了多壁碳纳米管对原子力显微镜（AFM）探针施加的机械应变的响应。我们发现，在某些样品中，接触电阻的变化占主导地位的测量电阻变化。在其他情况下，可以施加足够大的应变以使管断裂，而不会显著改变接触电阻。在这种情况下，我们观察到施加足够的力以使管破裂，而电阻没有任何变化，直到管失效。我们还操纵了断裂管的两端，使其相互接触，重新建立了有限的阻力。我们观察到，在这种断裂构造中，样品的电阻可调谐到比断裂之前大15-350 kW的值。
1999-05-20 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
Gate-tunable high mobility remote-doped InSb/In_{1-x}Al_{x}Sb quantum well heterostructures
报道了在GaAs衬底上生长的栅可调谐高迁移率InSb/ In_{1-x} Al_{x} Sb量子阱。在T=1.8K时，QW二维电子气（2DEG）沟道迁移率超过200，000 cm^{2}/Vs。在具有通过原子层沉积形成的HfO_{2}栅极电介质的非对称远程掺杂样品中，消除了平行导电，并且达到了完全的2DEG沟道耗尽，其中2DEG电子密度的栅极偏置响应中的滞后最小。观察到朗道能级填充因子降至1的整数量子霍尔效应。在1.8K下实现了与2DEG的高透明非合金欧姆接触，接触电阻低于1Ω \cdot mm。
2015-03-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Controlling Umklapp scattering in bilayer graphene moir'e superlattice
本实验研究了BLG/hBN莫尔异质结构中电子-电子Umklapp散射，发现其强度随Fermi能量呈普适标度，对载流子密度非单调依赖，受电场和层极化强烈调控，并表现出显著的粒子-空穴不对称性。
2024-02-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Gate-tunable crossover between vortex-interaction and pinning dominated regimes in Josephson-coupled Lead-islands on graphene
本文研究了石墨烯上铅岛约瑟夫森结阵列的超导转变，发现其随栅压演化表现出涡旋相互作用与钉扎主导区间的可调转变，分别由BKT模型和Ambegaokar-Halperin模型描述。
2024-01-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Electrical observation of a tunable band gap in bilayer graphene nanoribbons at room temperature
我们研究了室温下双层石墨烯纳米带的输运性质。该器件采用传统的CMOS兼容工艺制造。通过分析在电荷中性点的电阻作为垂直于石墨烯表面施加的电场的函数的依赖性，我们表明，在态密度的带隙打开，达到有效值约sim50 meV。这证明了双层石墨烯在常规CMOS环境中作为FET沟道材料的潜力。
2010-01-28 cond-mat.mes-hall
Negative differential resistances with back gate-controlled lowest operation windows in graphene double barrier resonant tunneling diodes
本文从理论上研究了基于足够短和宽的石墨烯带的双势垒共振隧穿二极管中无质量和有质量狄拉克费米子的负微分电阻。在旋转赝自旋空间中计算的电流-电压特性表明，在无质量的情况下，NDR特性只在适当的结构参数下出现，并且峰谷电流比可以通过可调带隙指数地提高.值得注意的是，最低的NDR操作窗口几乎是无结构的，并且几乎可以完全由背栅控制，这可能在NDR器件中具有潜在的应用，其中操作窗口作为关键参数。
2013-03-09 cond-mat.mes-hall
Transport measurements across a tunable potential barrier in graphene
石墨烯中电子散射的特殊性质是对这种材料物理性质的许多令人兴奋的理论预测之一。为了研究电子在石墨烯平面内的散射特性，我们在单层石墨烯片内建立了一个门控可调势垒。我们报告的电传输测量整个结构的可调势垒电位是通过一系列的高度扫描。当势垒足够强以在石墨烯片内形成双极结（npn或pnp）时，跨越势垒的电阻急剧增加。我们将这些结果与扩散和弹道输运的预测进行比较，因为屏障在长度尺度上与平均自由程相当。最后，我们展示了磁场如何修改跨越屏障的输运。
2007-06-07 cond-mat.mes-hall
A circuit analysis of an in situ tunable radio-frequency quantum point contact
详细分析了采用C-LCR电路的射频量子点接触装置的可调谐性。我们计算了串联电容如何影响谐振频率和电荷检测器的电阻，实现匹配，以及提供给负载的电压和功率。此外，我们计算系统中的噪声贡献，并将我们的研究结果与蚀刻量子点接触的测量结果进行比较。虽然我们的考虑主要集中在匹配电路的具体选择上，但是关于源到负载功率传输对信噪比的影响的讨论通常是有效的。
2013-03-03 cond-mat.mes-hall
Gate Tunable Dissipation and "Superconductor-Insulator" Transition in Carbon Nanotube Josephson Transistors
耗散在量子系统中无处不在，它与涨落的相互作用对维持量子相干性至关重要。实验研究了单壁碳纳米管与超导体耦合时的耗散动力学。的电压-电流特性显示门可调滞后，与正常状态电阻RN的大小完全相关，表明结经历欠阻尼和过阻尼制度之间的周期性调制。令人惊讶的是，当器件的费米能级通过局部电导最小值调谐时，我们观察到从类超导到类绝缘的栅控跃迁，“临界”R_N值约为8-20 kohm。
2008-11-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Arc-tunable Weyl Fermion metallic state in Mo$_x$W$_{1-x}$Te$_2$
Weyl半金属可能开创了凝聚态物理的新纪元，因为它们提供了Weyl费米子的第一个例子，实现了一种新的拓扑分类，即使系统是无隙的，表现出费米弧表面态，展示了手征反常和其他奇异的量子现象。到目前为止，唯一已知的外尔半金属是TaAs类材料。在这里，我们提出了一个可调Weyl金属态的存在下，在Mo $_x$ W $_{1-x}$ Te $_2$通过我们的第一性原理计算。我们证明，2%的钼掺杂是足以稳定的外尔金属状态，不仅在低温下，而且在室温下。我们表明，在适度掺杂制度下，外尔节点之间的动量空间距离以及费米弧的长度可以通过改变Mo浓度从0连续调整到布里渊区尺寸的~ 3%，从而增加系统的拓扑强度。我们的研究结果为在层状化合物Mo $_x$ W $_{1-x}$ Te $_2$中实现Weyl物理提供了一条实验上可行的途径，其中观察到了非饱和磁电阻和压力驱动的超导性。
2015-08-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Gate-tunable h/e-period magnetoresistance oscillations in Bi2O2Se nanowires
本文报道了一种新型的半导体材料--Bi_2 O_2Se纳米线的成功合成和低温电子输运研究。在纵向磁场中观察到了门极可调的0-和$π$ -h/e（h为普朗克常量，e为元电荷）周期性电阻振荡，证明了Bi 2 O2 Se纳米线中新的准弹道、相位相干表面态。通过计算态密度与实验数据之间的非常好的一致性，我们澄清了机制是沿纳米线的圆周形成的一维子带，而不是通常认为的Aharonov-Bohm干涉。提出了一种基于与复杂能带结构相关的向下能带弯曲的定性物理图像来描述表面态的形成。
2019-12-14 cond-mat.mes-hall
Multilayer graphene shows intrinsic resistance peaks in the carrier density dependence
自从石墨烯出现以来，人们已经进行了各种研究来阐明其基础物理学，或探索其实际应用。栅极可调电阻是石墨烯最重要的特性之一，并且已经在1-3层石墨烯中进行了大量研究，以控制带隙以获得大的开-关比。另一方面，具有多于三层的多层石墨烯的输运性质不太清楚。在这里，我们展示了多层石墨烯的一个新方面。我们发现四层石墨烯在零磁场下电阻随栅压的变化呈现出本征峰结构。在磁场中的量子振荡测量证实，峰起源于石墨烯的特定能带结构，并且出现在导带和价带底部的载流子密度处。本征峰结构通常应在AB堆叠的多层石墨烯中观察到。这些结果对于理解石墨烯的物理性质和制作石墨烯FET器件具有重要意义。
2018-09-27 cond-mat.mes-hall
Gate-tunable quantum oscillations in ambipolar Cd3As2 thin films
材料中的静电掺杂可以通过改变费米能级位置或引入奇异相而导致各种激发电子性质，例如金属-绝缘体转变和超导性。Cd 3As 2是石墨烯的三维（3D）类似物，具有非凡的载流子迁移率，被预测为3D狄拉克半金属，最近的实验证实了这一特征。然而，到目前为止，大多数研究都集中在金属块体材料，已知具有超高的迁移率和巨磁阻，但有限的载流子传输可调性。在这里，我们报告的第一个观察到的栅极诱导的转变，从带传导到跳跃传导的单晶镉砷薄膜通过静电掺杂的固体电解质门控。极端的电荷掺杂使得能够在通过分子束外延生长的50 nm厚的Cd 3As 2薄膜中意外地观察到p型导电性。更重要的是，当Cd 3As 2的维数降低时，栅极可调谐的Shubnikov-de Haas（SdH）振荡和温度依赖的电阻揭示了独特的能带结构和带隙开放。我们的第一性原理计算也证实了这一点。目前的研究结果提供了新的见解对纳米电子和光电应用的狄拉克半金属一般，并提供了新的路线在寻找有趣的量子自旋霍尔效应在低维狄拉克半金属，效果是理论预测，但尚未实验实现。
2015-09-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin inversion in graphene spin valves by gate-tunable magnetic proximity effect at one-dimensional contacts
石墨烯由于其高迁移率和长自旋扩散长度而具有显著的自旋电子学机会，特别是当封装在六方氮化硼（h-BN）中时。在这里，我们第一次展示了这种封装的石墨烯自旋阀与一维（1D）铁磁边缘接触门可调自旋输运。静电背栅调谐石墨烯的费米能级以探测1D铁磁接触的自旋极化态密度（DOS）的不同能级，其通过在石墨烯中诱导铁磁性的磁邻近效应（MPE）相互作用。与传统的自旋阀相比，在高电阻和低电阻配置之间的切换需要通过施加的磁场或高密度自旋极化电流进行磁化反转，我们提供了一种具有石墨烯中的栅极控制自旋反转的替代路径。所得到的可调MPE采用一个简单的铁磁金属自旋电子器件的承诺，并实现奇异的拓扑状态，从量子自旋霍尔和量子反常霍尔效应，马约拉纳费米子和skyrmions。
2018-02-21 cond-mat.mes-hall
Gate-tunable, normally-on to normally-off memristance transition in patterned LaAlO3/SrTiO3 interfaces
我们报告了在低温下图案化LaAlO 3/SrTiO 3界面的门可调忆阻开关。向器件的背栅极施加几伏量级的电压允许控制和接通和关断固有的存储器功能（忆阻）。对于大的和小的栅极电压，观察到一个简单的非线性电阻特性，而捏滞回线和忆阻开关发生在中间电压范围。忆阻进一步由氧空位的密度控制，氧空位的密度通过在氮气氛中在300 °C下退火样品来调节。取决于退火时间，在零栅极电压下的忆阻可以被接通和关断，从而导致常开和常关忆阻器。所提出的器件分别通过栅极电压和退火提供忆阻特性的可逆和不可逆控制，这可以允许补偿使大型基于忆阻器的神经网络的实现复杂化的忆阻器的制造可变性。
2017-03-13 cond-mat.mes-hall
Graphene-WS$_2$ heterostructures for tunable spin injection and spin transport
我们报告了通过20 nm厚的二硫化钨（WS $_2$）层对石墨烯的自旋注入的第一次测量，以及在WS $_2$环境中石墨烯中的修改的自旋弛豫时间（τs），分别通过自旋阀和Hanle自旋进动测量。首先，在通过WS $_2$ -石墨烯界面自旋注入石墨烯的过程中，我们可以在不同的电流偏置下调节界面电阻并修改自旋注入效率，与电导失配理论相关。温度辅助隧穿被确定为跨界面的电荷传输的主导机制。其次，我们测量了石墨烯中的自旋输运，在WS $_2$晶体下方，并观察到与其原始状态相比，WS $_2$覆盖区域中石墨烯中的τs显著降低至17 ps。减小的τs表明WS $_2$ -邻近诱导石墨烯中自旋的额外退相。
2017-01-26 cond-mat.mes-hall
Electric Field Control of Spin Transport
自旋电子学是利用电子的自旋来控制器件的电阻R的电子学方法。一个基本的构建块是自旋阀，如果两个铁磁电极被薄的隧穿势垒分开，就会形成自旋阀。在这种装置中，R取决于电极的磁化方向。它通常是在反平行比平行配置更大。R的相对差，即所谓的磁阻（MR），则为正。常见的设备，如用于硬盘读取头的巨磁阻传感器，就是基于这种现象。如果电子通过器件的传输概率与自旋或能量有关，则MR可能变得异常（负）。这提供了一种实现门可调MR器件的途径，因为在许多器件中，传输概率可以很容易地用电子门信号进行调谐。然而，迄今为止，这种装置还很难找到。我们在这里报告一个显着的栅极场控制的磁电阻在由碳纳米管与铁磁接触的设备。MR的幅度和符号都可以通过栅极电压以可预测的方式进行调节。我们强调，这种自旋场效应并不局限于碳纳米管，但构成了一个通用的效果，原则上可以利用在所有的共振隧穿器件。
2005-11-03 cond-mat.mes-hall
Insights to negative differential resistance in \texorpdfstring{MoS\textsubscript{2}}{MoS2} Esaki diodes: a first-principles perspective
\ce{MoS_2}是一种二维材料，其带隙取决于层数，并可通过外部电场调节。在这种材料中实验观察到的层内带间隧穿和层间带间隧穿为隧道场效应晶体管中的新电子应用提供了机会。然而，这样一个被广泛接受的概念从来没有得到基于第一性原理的理论研究的支持。在这项工作中，使用密度泛函理论，结合非平衡格林函数技术和我们的电场门控方法，使一个大规模的计算方法，我们研究了平面和侧堆叠\ce{MoS_2} $p$ - $i$-$n$结配置的能带对准和传输之间的关系。我们证明了存在的负微分电阻的面内和层间电流，一个主食特性的隧道二极管结，并分析了这种效果的物理起源。静电势，范德华势垒，和复杂的频带分析也检查了江崎二极管的透彻理解。
2022-01-06 cond-mat.mes-hall
Gate-Tunable Giant Negative Magnetoresistance in Tellurene Driven by Quantum Geometry
Universidade Federal do Rio de Janeiro（里约热内卢联邦大学）；Purdue University（普渡大学）；Universitat Autònoma de Barcelona（巴塞罗那自治大学）；International School for Advanced Studies (SISSA)（国际高等研究院）
本研究发现tellurene中可调巨负磁电阻，揭示量子几何对电子输运的非马尔可夫记忆效应。
2025-12-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Electric field tunable superconductivity with competing orders in twisted bilayer graphene near magic-angle
该研究通过位移场调谐近魔角转角双层石墨烯的能带结构，揭示了超导与对称性破缺有序态的竞争关系，阐明了能带结构与超导起源的关联。
2024-09-12 cond-mat.mes-hall
Negative Differential Resistance in Boron Nitride Graphene Heterostructures: Physical Mechanisms and Size Scaling Analysis
六方氮化硼（hBN）作为开发下一代石墨烯基电子器件的绝缘体和衬底材料正引起越来越多的关注。在本文中，我们研究了由几个原子层厚的hBN膜夹在石墨烯纳米电极之间的异质结构中的量子输运。我们展示了一个栅极可控的垂直晶体管，表现出强的负微分电阻（NDR）效应与多个谐振峰，这对各种器件尺寸保持明显。我们发现两种不同的机制，负责NDR，取决于栅极和施加的偏压，在同一个设备。第一种机制的起源是类Fabry-Pé干涉，第二种机制的起源是当电极的Dirac点对齐时的面内波矢匹配。hBN层可以引起电流-电压特性的不对称性，其可以通过施加的偏压进一步调制。我们发现，电子-声子散射引入退相干，因此抑制第一机制，而第二机制保持相对不受影响。我们还表明，NDR功能是可调的，通过不同的设备尺寸。具有多个共振峰的NDR特征，结合超快的隧穿速度，为石墨烯-hBN-石墨烯异质结构在高性能电子学中提供了前景。
2015-06-26 cond-mat.mes-hall
Gapped Dirac materials and quantum valley currents in dual-gated hBN/bilayer-graphene heterostructures
本研究在双栅hBN/双层石墨烯异质结中实现了可由垂直电场调控的谷电流，观测到符合谷霍尔效应标度理论的非局域电阻，且低温下其在量子极限附近饱和，证实了量子谷电流的存在。
2024-10-08 cond-mat.mes-hall
Schottky barrier and contact resistance of InSb nanowire field effect transistors
了解半导体纳米线（NW）场效应晶体管（FET）的电接触特性在采用半导体纳米线作为未来纳米电子器件的构建模块和基础物理问题的研究中起着至关重要的作用。在这里，我们报告的Ti/Au，一种广泛使用的接触金属组合，通过两个探针和四探针传输测量个别InSb纳米线的接触特性的研究。我们发现，肖特基势垒的高度$Φ_{\rm{SB}}\sim20\ \rm{meV}$是存在于金属InSb NW接口，其有效高度是栅极可调。在InSb NWFET的接触电阻（$R_{\rm{c}}$）也分析了在低温下的磁输运测量。发现$R_{\rm{c}}$在开态下表现出明显的磁场依赖性特征，即在起始场$B_{\rm{c}}$之后，随着磁场的增加，$R_{\rm{c}}$强烈地增加。一个定性的图片，考虑到在NW的子带的磁人口减少提供解释的观察。我们的研究结果为Ti/Au-InSb纳米线界面存在肖特基势垒提供了坚实的实验证据，并可作为设计和制造新型InSb纳米线基纳米电子器件和量子器件的基础。
2016-05-27 cond-mat.mes-hall
Gate-tunable multiband transport in ZrTe5 thin devices
本文通过制备高质量ZrTe5薄器件，系统研究了其反常输运行为，提出半经典双带模型解释了电阻率峰和反常霍尔效应，为二维拓扑态实现铺路。
2023-05-16 cond-mat.mes-hall
Room Temperature Gate Tunable Non Reciprocal Charge Transport in Lattice Matched InSb/CdTe Heterostructures
对称性的操纵提供了一种有效的方法来定制固态系统中的物理顺序。随着反转对称性和时间反转对称性的破缺，在各种非磁性系统中可能出现非互易磁输运，从而丰富了自旋电子学。本文报道了晶格匹配的InSb/CdTe薄膜在室温下的单向磁电阻效应。得益于$0.13 \mathrm{~V} \cdot \mathrm{nm}^{-1}$在异质结区的强内建电场，在298 K下，这种Rashba型自旋轨道耦合和量子限制保证了稳定的角相关二阶电荷电流，其非互易系数比大多数非中心对称材料大1-2个数量级.更重要的是，这种异质结构配置能够实现整流响应的高效栅极调谐，其中实现了UMR幅度的40%的增强。我们的研究结果主张窄隙基于磁阻电机的混合系统与强大的二维界面自旋织构作为一个合适的平台，追求可控的手性自旋轨道器件和应用。
2022-04-01 cond-mat.mes-hall
Side gate tunable Josephson junctions at the LaAlO$_3$/SrTiO$_3$ interface
复杂氧化物异质结构界面处出现的新物理现象为未来电子器件的发展提供了令人兴奋的机会。以$_3$ /$_3$界面为模型系统，采用一步光刻工艺，通过横向约束和局部侧栅相结合的方法实现了栅可调约瑟夫森结.侧栅的作用被发现是可比的本地背栅，构成一个强大的和有效的方式来控制在纳米级的接口的属性。我们证明，侧门使正常状态的电阻和临界（约瑟夫森）电流的收缩可靠的调谐。的电导和约瑟夫森电流显示介观波动作为所施加的侧栅极电压的函数，和它们的幅度的分析，使提取的相位相干性和热长度。最后，我们实现了一个超导量子干涉器件，其中每个收缩型约瑟夫森结的临界电流可以通过侧栅独立控制。
2017-01-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Tunable Correlated Chern Insulator and Ferromagnetism in Trilayer Graphene/Boron Nitride Moiré Superlattice
对强磁场中二维电子系统的研究首次揭示了量子霍尔（QH）效应，这是一种具有有限陈数（C）和手征边缘态的物质拓扑状态。后来，Halfman提出理论，即使在零磁场下，具有整数QH效应的Chern绝缘体也可以出现在具有复杂跳跃参数的晶格模型中。ABC-三层石墨烯/六方氮化硼（TLG/hBN）莫尔超晶格提供了一个有吸引力的平台，以探索陈氏绝缘体，因为它具有几乎平坦的莫尔能带与谷依赖的电可调陈氏数。在这里，我们报告的相关陈绝缘体的TLG/hBN云纹超晶格的实验观察。我们发现，扭转所施加的垂直电场的方向开关TLG/hBN的莫尔波的微带之间的零和有限的陈数，揭示了在磁输运行为的巨大变化。对于调谐为具有有限陈氏数的拓扑孔迷你带，我们专注于1/4填充，对应于每个莫尔晶胞一个孔。当|B| > 0.4 T时，霍尔电阻在h/2 e ~ 2（即C = 2）处被很好地量化。相关的陈氏绝缘体是铁磁性的，表现出显着的磁滞和一个大的异常霍尔信号在零磁场。我们在零磁场下发现C = 2的陈氏绝缘体，这将为在近乎平坦且拓扑非平凡的莫尔迷你带中发现新的相关拓扑态（可能具有新的拓扑激发）提供令人兴奋的机会。
2019-05-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Interference Effects in a Tunable Quantum Point Contact Integrated with an Electronic Cavity
我们的实验表明如何量子干涉可以使用集成的量子系统，包括一个拱形的短量子线（或量子点接触，QPC）的一维电子和反射器形成一个电子腔。在调谐QPC和电子腔之间的耦合时，当拱形QPC操作在准一维区域时，观察到精细振荡。这些振荡对应于1D态和类似于法布里-珀罗态的状态之间的干涉，并且被60 mT的小横向磁场抑制。调谐反射器，我们发现一个峰值电阻如下的行为预期的法诺共振。我们认为，这是一个有趣的例子，在一个开放的系统中的Fano共振对应于在或附近的欧姆接触由于直接传播，反射的离散路径和连续状态的腔对应于多重散射的干扰。值得注意的是，Fano因子示出了针对每个精细振荡取峰值的振荡行为，从而确认了离散状态和连续状态之间的耦合。结果表明，这样一个简单的量子器件可以作为构建模块，以创建更复杂的集成量子线路的可能的应用范围从量子信息处理，实现复杂的量子系统的基本原理。
2017-08-17 cond-mat.mes-hall
Voltage-tunable Josephson Junctions on Germanium Quantum Wells with in-situ Aluminum Contacts
Laboratory for Physical Sciences（物理科学实验室）；University of Maryland, College Park（马里兰大学帕克分校）；Department of Materials Science & Engineering, University of Maryland, College Park（马里兰大学帕克分校材料科学与工程系）；University of Arkansas（阿肯色大学）；Pacific Northwest National Laboratory（太平洋西北国家实验室）
本文通过深台面刻蚀工艺和原位铝接触，在锗量子阱上制备了电压可调约瑟夫森结，实现了超过100 nA的最大临界电流和8.63 μV的临界电流-正常电阻乘积，为超导量子电路集成提供了新途径。
2026-06-26 cond-mat.mes-hall
Energetics of complex phase diagram in a tunable bilayer graphene probed by quantum capacitance
双层石墨烯为探索量子霍尔效应中丰富的物理提供了一个独特的平台。自旋、谷和轨道简并度的不寻常组合导致了有趣的对称性破缺态与电场和磁场。传统的输运测量，如电阻测量已被执行，以探测双层石墨烯中的不同有序态。然而，还没有做太多的工作来直接映射双层石墨烯中这些状态的能量学。在这里，我们进行了磁电容测量与电场和磁场在六方氮化硼封装的双栅极双层石墨烯器件。在零磁场下，利用量子电容技术测量了电荷中性点周围的间隙随垂直电场的变化，所得间隙值与理论值吻合较好。在有垂直磁场存在的情况下，我们在有电场的磁电容测量中观察到朗道能级交叉。电场和磁场作用下最低朗道能级的能隙关闭和重新打开表明了从一种有序态到另一种有序态的转变。在较高的电场（$\bar D > 0.5$ V/nm）下，我们观察到了带边附近朗道能级的崩塌，这是理论上预测的。在我们的实验中，具有电场和磁场的双层石墨烯的朗道能级的完整能量学为解开系统的基态的性质铺平了道路。
2018-10-25 cond-mat.mes-hall
Image-Force Barrier Lowering of Schottky Barriers in Two-Dimensional Materials as a Function of Metal Contact Angle
提出一种求解泊松方程的新技术来确定二维材料中随金属接触角变化的镜像力势垒降低（IFBL），发现顶部接触电阻低于边缘接触，并识别了可调参数以降低肖特基势垒和接触电阻。
2023-09-08 cond-mat.mes-hall
A ballistic graphene superconducting microwave circuit
约瑟夫森结（JJ）是微波量子线路的基本元件，如可调谐腔、量子比特和参量放大器。最近开发的封装的石墨烯JJ，具有在微米距离尺度上延伸的超电流，作为量子线路的新构建块具有令人兴奋的潜在应用。尽管如此，该技术的微波性能尚未被探索。在这里，我们展示了一个微波电路的基础上弹道石墨烯JJ嵌入在超导腔。我们直接观察到一个门可调约瑟夫森电感通过设备的谐振频率，并使用一个详细的RF模型，我们提取这个电感定量。我们还观察到器件的微波损耗，并将其转化为μeV能量尺度下结的子隙电阻，这在DC测量中是不可访问的。我们在这里观察到的微波性能表明，石墨烯约瑟夫森结是实现相干量子线路的可行平台。
2018-10-05 cond-mat.mes-hall
