Magnetotransport measurements on freely suspended two-dimensional electron gases
本文对AlGaAs/GaAs异质结中自由悬浮二维电子气的磁输运进行了测量。实现这种器件的技术依赖于一种特殊的MBE生长的GaAs/AlGaAs异质结构，包括牺牲层。我们制作了简单的霍尔棒以及量子腔和量子点系统。我们发现明显的Shubnikov-de Haas振荡，并观察可折叠性共振，允许在这些100 nm的薄膜中的电子气的表征。
2000-08-22 cond-mat.mes-hall
Making Massless Dirac Fermions from Patterned Two-Dimensional Electron Gases
对一个普通的二维电子气（2DEG）在适当的六角对称周期性外势作用下的电子结构的分析表明，在超原胞布里渊区的角附近产生了无质量的狄拉克费米子.所需的潜在参数被认为是可以实现的实验室条件下或接近。此外，群速度可以通过改变二维电子气的有效质量或外部势的晶格参数来调节，并且对势的振幅不敏感。这一发现应该提供一种新的系统，而不是石墨烯，用于研究和利用半导体中使用2DEG的无质量狄拉克费米子。
2009-05-13 cond-mat.mes-hall
Topological Insulator-Based van der Waals Heterostructures for Effective Control of Massless and Massive Dirac Fermions
三维（3D）拓扑绝缘体（TI）是一类重要的材料，在电子学、自旋电子学和量子计算中具有应用。随着最近真正的体绝缘3D TI的发展，已经有可能在电输运测量中实现表面主导的现象，例如拓扑表面态（TSS）中无质量狄拉克费米子的量子霍尔（QH）效应。然而，为了实现更先进的设备和现象，需要一种平台来以干净的方式调谐TSS或修改它们，例如通过与磁绝缘体接近来使它们间隙化。在这里，我们介绍了范德华（vdW）异质结构的形式拓扑绝缘体/绝缘体/石墨有效地控制化学势的TSS。利用两种类型的栅介质，正常绝缘体六方氮化硼（hBN）和铁磁绝缘体Cr2 Ge 2 Te 6（CGT）来调节四元TI BiSbTeSe 2中TSS的电荷密度。hBN/石墨门控在QH制度表明，通过抑制无质量狄拉克费米子的磁导率，TSS的量子化得到了改善。CGT/石墨门控质量狄拉克费米子在QH制度产生半量子化霍尔电导步骤和狄拉克间隙的措施。我们的工作显示了vdW平台在创建先进的高质量TI器件方面的前景。
2018-05-24 cond-mat.mes-hall
Towards Fast Multicolor Photodetectors based on Graphene Contacted Vertical p-GaSe/n-InSe van der Waals Heterostructure
研究了以石墨烯为透明电极，采用层状p型GaSe和n型InSe的垂直范德华异质结光电探测器的电学和光电特性。不仅观察到来自层状GaSe和InSe本身的光电流峰，还观察到层间光跃迁峰，这与第一性原理计算一致。p-n异质结之间的内建电场和石墨烯电极的优势可以有效地分离光生电子-空穴对，从而导致响应时间下降到160 μs。利用垂直层状p-n异质结和石墨烯电极的层间和层内光学跃迁，可以实现基于二维层状材料的高性能多色光电探测器，这对未来的光电子学具有重要意义。
2016-12-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Arrayed van der Waals Vertical Heterostructures based on 2D GaSe Grown by Molecular Beam Epitaxy
垂直堆叠二维（2D）材料能够设计新颖的电子和光电子器件并实现复杂的功能。然而，在晶片级制造这种具有原子级尖锐界面的人工异质结构提出了前所未有的挑战。在这里，我们展示了一个方便和可控的方法，用于生产晶圆级的二维硒化镓薄膜的分子束外延。原位反射高能电子衍射振荡和拉曼光谱揭示了一种逐层范德华外延生长模式。基于少层GaSe/Si结构制备了高效率的光电探测器阵列。这些光电二极管表现出稳定的整流特性和23.6%的相对较高的外量子效率。由此产生的光响应是超快和鲁棒的，响应时间为60 us。重要的是，该器件在100万次操作循环后没有显示出退化迹象。我们的研究建立了一种新的方法来生产可控的，鲁棒的和大面积的二维异质结构，并提出了进一步的实际应用的关键一步。
2016-01-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Observation of the Interlayer Exciton Gases in WSe$_2$ -p: WSe$_2$ Heterostructures
由于电子和空穴的空间分离，层间激子（IX）具有比层内激子长得多的寿命;因此，几十年来一直在追求它们以产生激子凝聚体。最近出现的二维（2D）材料，如过渡金属二硫属化物（TMD），和他们的范德华异质结构（HS），其中两个不同的二维材料层压在一起，创造了新的机会来研究IX。在这里，我们提出了在由hBN/WSe $_2$ /hBN/p：WSe $_2$ /hBN组成的两个堆叠结构内的IX气体的观察。由于TMD层之间hBN间隔层的不同厚度，两种不同结构的IX能量相差82 meV。我们证明了当温度和泵浦功率增加时，IXs的寿命缩短。我们把这种非线性行为归因于俄歇过程。
2020-06-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Fast multicolor photodetectors based on graphene-contacted p-GaSe/n-InSe van der Waals heterostructures
在多层范德华（vdW）异质结构中集成不同的二维材料为实现高性能光电器件（如光电探测器和光源1 -3）提供了一种有前途的技术。过渡金属二硫属化物，例如MoS 2和WSe 2，已经被用作最近开发的异质结中的光学活性层。然而，MoS 2和WSe 2仅以单层或双层形式成为直接带隙半导体4，5。相比之下，金属单硫族化物InSe和GaSe在从大块晶体到仅几个原子单层厚的剥落薄片的宽范围的层厚度上保留直接带隙6，7。在这里，我们报告基于InSe和GaSe的VDW异质结二极管：两种材料之间的II型能带排列及其独特的光谱响应，结合透明石墨烯电极的低电阻，即使在没有施加外部电压的情况下，也可以有效地分离和提取异质结构中的光激发载流子。我们的器件是快速（< 10 μs）的自驱动光电探测器，具有从紫外到近红外的快速光响应，并且有可能通过创建超越现有技术的小型化光电子学的新路线来加速二维vdW晶体的开发。
2017-03-07 cond-mat.mes-hall physics.ins-det
Scattering Mechanism in Modulation-Doped Shallow Two-Dimensional Electron Gases
本文系统地研究了调制掺杂GaAs/ Al_{x} Ga_{1-x} As异质结中形成的浅二维电子气的主要散射机制。电子迁移率与密度的幂律指数μ \propto n^{alpha}被提取为2DEG深度的函数。当距表面浅于130 nm时，2DEG的幂律指数以及迁移率从α \simeq 1.65（130 nm深）下降到α \simeq 1.3（60 nm深）。我们的研究结果为浅2DEG是一致的理论预期的散射由远程掺杂剂，在迁移率限制背景带电杂质的更深的异质结构。
2010-04-14 cond-mat.mes-hall
Large gap quantum spin Hall insulator, massless Dirac fermions and bilayer graphene analogue in InAs/Ga(In)Sb heterostructures
量子自旋霍尔绝缘体（QSHI）态已经在两个半导体系统- HgTe/CdTe量子阱（QWs）和InAs/GaSb量子阱双层中得到证实。与HgTe/CdTe量子阱不同，InAs/GaSb量子阱双层结构的反向带隙在布里渊区的$Γ$点处不开放，从而阻止了无质量狄拉克费米子的实现。在这里，我们提出了一类新的半导体系统的基础上InAs/Ga（In）Sb多层膜，托管QSHI状态，石墨烯类相和双层石墨烯类似物，这取决于它们的层厚度和几何形状。QSHI间隙在新的结构可以达到60 meV的现实设计和参数。该值是室温下热能的两倍，显著扩展了基于III-V族晶闸管的拓扑器件的应用潜力。
2017-10-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electronic transport in graphene-based heterostructures
虽然氮化硼（BN）衬底已被用于在石墨烯场效应晶体管中实现高电子迁移率，但尚不清楚其他层状二维（2D）晶体如何影响石墨烯的电子性能。在这封信中，我们研究了二维BN，硒化镓（GaSe）和过渡金属二硫属化物（二硫化钨（WS 2）和二硫化钼（MoS 2））晶体的表面形貌及其对石墨烯电子质量的影响。原子力显微镜分析表明，这些晶体具有改善的表面粗糙度（均方根（rms）值只有~ 0.1 nm）相比，传统的二氧化硅基板。虽然我们的结果证实石墨烯器件在BN衬底上表现出非常高的电子迁移率，但WS 2衬底上的石墨烯器件（G/WS 2）同样有希望实现高质量的电子传输（在RT下约38，000 cm 2/Vs），其次是G/MoS 2（约10，000 cm 2/Vs）和G/GaSe（约2，200 cm 2/Vs）。然而，我们观察到一个显着的不对称性，在G/WS 2和G/MoS 2异质结构中的电子和空穴传导，最有可能是由于在衬底晶体中的硫空位的存在。观察到GaSe晶体即使在环境条件下也会随时间降解，导致石墨烯传输的大滞后，使其成为不太合适的衬底。
2014-06-10 cond-mat.mes-hall
Van Der Waals Heteroepitaxy of GaSe and InSe, Quantum Wells and Superlattices
半导体异质结构中的带隙工程和量子限制提供了在宽光谱范围内微调材料对电磁场和光的响应的手段。尽管如此，在晶格失配的衬底上形成半导体异质结构几十年来一直是一个挑战，导致器件集成的限制和在重要波长带中缺乏有效器件。在这里，我们表明，范德华外延的二维（2D）的GaSe和InSe异质结发生在基板上具有显著不同的晶格参数，即硅和蓝宝石。GaSe/InSe异质结被应用于量子阱和超晶格的生长，表现出与带间跃迁相关的光致发光和吸收。此外，我们展示了自供电的光电探测器的基础上，这种异质结构的硅，工作在可见光-近红外波长范围。在晶圆级制造，这些结果铺平了道路，在当前的硅技术的基础上，这些分层的2D材料的光电子集成。
2022-10-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Sliding Ferroelectricity Induced and Switched Altermagnetism in GaSe-VPSe3-GaSe Sandwiched Heterostructure with Strong Magnetoelectric Effect
Xi’an Jiaotong University（西安交通大学）；Shaanxi Yanyi Titanium Industry Company Limited（陕西言一钛业有限公司）；Nanjing University（南京大学）
通过滑动铁电性操控GaSe-VPSe3-GaSe异质结实现强磁电耦合的交替磁体，揭示了磁相变的微观机制，为多铁电存储器设计提供新途径。
2026-02-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Shubnikov-de Haas oscillations of two-dimensional electron gases in AlYN/GaN and AlScN/GaN heterostructures
Cornell University（康奈尔大学）；Fraunhofer Institute for Applied Solid State Physics IAF（弗劳恩霍夫应用固态物理研究所）；Kavli Institute at Cornell for Nanoscale Science（康奈尔纳米科学卡弗里研究所）
本研究首次在AlYN/GaN和AlScN/GaN异质结构中观测到二维电子气体的肖克利-德哈斯振荡，揭示了载流子密度、有效质量和量子散射时间等关键参数。
2026-01-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Sharp enhancement on thermoelectric figure-of-merit of post-transition metal chalcogenides (PTMCs) using heterostructures with Mexican-hat valence band
后过渡金属硫族化合物（PTMCs）如GaSe、GaS、InSe和InS已被提出作为有前途的热电材料，这是由于低晶格电导率、高塞贝克系数以及期望当减薄到几层时其优值（figure of merit）随着能带结构转变为墨西哥帽价带（MHVB）而改善。在这里，我们表明，从头计算的MHVB应该存在，即使在厚膜的InSe/GaSe II型异质结构，和50%的增强在室温下的热电系数的优值zT预期相比，散装InSe。
2022-09-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Impact of Heterostructure Design on Transport Properties in the Second Landau Level of in-situ Back-Gated Two-Dimensional Electron Gases
本文报道了GaAs/Al $_x$ Ga $_{1-x}$ As量子阱中\emph{in-situ}背栅二维电子气的朗道第二能级输运。最小化栅极泄漏是异质结构设计的主要考虑因素。漏电流导致的耗散小至$\sim$ 10 pW，可导致10 mK下电子的明显加热，限制了新相关态的形成。我们表明，当异质结构的设计进行了适当的优化，栅极电压高达4V，可以忽略不计的栅极泄漏，允许的密度被调谐在一个很大的范围从耗尽超过4 $\times$-10 $^{11}$ cm $^{-2}$。结果，$ν= 5/2$状态的强度可以从在n $\sim 1.2 \times 10^{11}$ cm $^{-2}$处的开始连续地调谐到在n = $3.35 \times 10^{11}$ cm $^{-2}$处的最大$Δ_{5/2} = 625$ mK。一个不寻常的演变的可重入整数量子霍尔态作为密度的函数。这些设备可以预期是有用的实验，旨在证明拓扑量子计算有用的非阿贝尔相位的存在。
2015-06-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Excitonic transport driven by repulsive dipolar interaction in a van der Waals heterostructure
本研究针对范德瓦尔斯异质结中稀薄体系的层间激子，探究排斥偶极相互作用对其输运动力学的影响，通过时空分辨光致发光成像观测发现相互作用可使扩散系数提升一个数量级，为激子器件发展提供了新方向。
2021-10-15 cond-mat.mes-hall
Small scale lateral superlattices in two-dimensional electron gases prepared by diblock copolymer masks
甲聚（苯乙烯-嵌段-甲基丙烯酸甲酯）二嵌段共聚物在六方柱相已被用作掩模，用于制备周期性的栅极上的Ga[Al] As-异质结构。43 nm的超晶格周期可以施加到二维电子气上。运输测量显示零磁场附近的一个特征性的正磁阻，我们解释为电子运动的签名引导的超晶格势。
2008-06-25 cond-mat.mes-hall
Coexisting two-dimensional electron and hole gases highly confined at the interfaces of undoped KTaO3-sandwiching heterostructures
二维电子气（2DEG）在基于钙钛矿结构SrTiO $_3$（STO）的界面和表面中表现出各种有趣的现象，并被用于开发氧化物电子学。近年来，KTaO $_3$（KTO）显示出巨大的潜力，被认为具有更令人兴奋的效应和现象，有望成为新型器件。本文通过第一性原理研究和分析，发现当KTO厚度达到临界值时，在未掺杂的STO/KTO/BaTiO $_3$异质结构中，二维电子气（2DEG）和二维空穴气（2DHG）共存.这两个界面对于A型由（SrO）$^0$ /（TaO $_2$）$^+$和（KO）$^-$ /（TiO $_2$）$^0$制成，对于B型由（TiO $_2$）$^0$ /（KO）$^-$和（TaO $_2$）$^+$ /（BO）$^0$制成。二维电子载流子来自TaO $_2$原子层界面处的Ta-$5 d_{xy}$态，空穴载流子来自另一界面处的O- $2 p_x/p_y$轨道.电子和空穴有效质量分别为0.3 $m_0$和$1.06\sim 1.12 m_0$，其中$m_0$是自由电子的质量，并且2D载流子浓度为$10 ^{13}$ cm $^{-2}$的量级。我们的分析表明，由于界面处极性不连续引起的能带弯曲和KTO层内应力诱导的极化，界面2DEG和2DHG同时形成。这可能会刺激对新现象和新设备的更多探索。
2022-01-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Current-induced spin polarization in topological insulator-graphene heterostructures
全电自旋电子学领域的进一步发展需要自旋输运通道与自旋注入器/发生器元件的成功集成。虽然随着石墨烯和相关2D材料的出现，高性能自旋通道材料是可用的，但纳米结构自旋发生器的使用仍然是一个主要挑战。对于后一个目的，特别有希望的是3D拓扑绝缘体，其2D表面态具有自旋-动量锁定的无质量狄拉克费米子。在这里，我们证明了自旋极化电流从拓扑绝缘体注入石墨烯，使其紧密耦合到一个超导Bi 2 Te 2Se纳米片内的范德华外延异质结构。自旋开关信号的大小与温度成反比，在~15 K的温度下都可以检测到。我们的研究结果确立了拓扑绝缘体作为自旋电子器件的未来组件，其中自旋操纵是通过纯电气手段实现的。
2016-03-29 cond-mat.mes-hall
Fabrication of Artificial Graphene in a GaAs Quantum Heterostructure
本研究在超高品质GaAs/AlGaAs量子阱中制备出周期50nm的高分辨率人工石墨烯，采用电子束光刻定义蜂窝掩模与优化的各向异性反应离子刻蚀工艺，为首次在人工半导体中观测无质量狄拉克费米子提供了可能。
2015-07-17 cond-mat.mes-hall
Repairing the Surface of InAs-based Topological Heterostructures
拓扑保护量子位的候选系统包括基于异质结构的二维电子气（2DEG），该异质结构通过邻近效应表现出强的自旋轨道相互作用（SOI）和超导性。对于InAs或InSb基材料，需要形成浅量子阱以产生硬带隙的$p$波超导态，这通常会使它们受到制造引起的损伤，从而限制了它们的迁移率。在这里，我们研究在处理InAs 2DEG量子阱的散射机制，并展示了一种手段，通过修复的半导体介电界面，增加其流动性。钝化带电的杂质状态与氩-氢等离子体的结果在一个显着的增加，在测量的迁移率和减少其方差相对于未处理的样品，高达45300 cm $^2$ /（V s）在10 nm深的量子阱。
2019-08-23 cond-mat.mes-hall
Imaging transverse electron focusing in semiconducting heterostructures with spin-orbit coupling
研究了强自旋轨道耦合二维电子气中的横向电子聚焦。横向聚焦与当施加垂直磁场时在2DEG的边缘处的两个接触之间的传输有关。扫描探针显微镜成像技术可用于研究这些系统中的电子流。使用数值技术，我们模拟的图像，可以在这样的实验中获得。我们表明，混合边缘状态可以成像，如果显微镜针尖探针被放置在特定的位置，传出的通量可以被极化。
2007-08-14 cond-mat.mes-hall
Transverse magnetic focusing in two-dimensional hole gases
本文数值模拟二维空穴气体中的横向磁聚焦，发现重空穴子带因Rashba效应自旋分裂但非自旋极化，质疑了传统异质结构中自旋滤波的可行性，并提出解释和设计实验的新视角。
2024-12-03 cond-mat.mes-hall
Spin-orbit splitting and effective masses in p-type GaAs two-dimensional hole gases
我们目前的磁输运测量嵌入在[001]取向衬底上生长的碳掺杂p型GaAs/AlGaAs异质结的二维空穴气体。在Shubnikov-de Haas振荡中明显的跳动模式证明了在所研究的设备中存在强的自旋-轨道相互作用。我们通过测量不同空穴密度下Shubnikov-de Haas振荡的温度依赖性来估计自旋轨道分裂子带的有效质量。较轻的重空穴有效质量不依赖于能量，而较重的重空穴有效质量则具有显著的能量依赖性，表明价带具有较强的自旋-轨道诱导非抛物性.测量的有效质量与自洽的数值计算定性一致。
2014-02-17 cond-mat.mes-hall
Spin field-effect transistors based on massless birefringent Dirac fermions in polar Dirac semimetals
Datta-Das型自旋场效应晶体管，使用半导体异质结构中的二维电子气作为沟道，在自旋电子学中起着关键作用。在这里，我们从理论上提出了一种基于极性狄拉克半金属中的无质量双折射狄拉克费米子的自旋场效应晶体管。自旋的操纵产生于强自旋轨道耦合、极空间群和狄拉克锥的存在。由于极性狄拉克半金属的无带隙能带结构，沟道电导的振荡除了受栅电压大小的影响外，还受栅电压符号的影响。这种自旋场效应晶体管为自旋电子器件的进一步设计提供了指导。
2022-05-31 cond-mat.mes-hall
Field effect two-dimensional electron gases in modulation-doped InSb surface quantum wells
研究了场效应二维电子气在锑化铟表面量子阱中的输运特性。掺杂的30 nm宽的量子阱的最顶部的5 nm，并示出，以促进形成可靠的，低电阻欧姆接触到表面InSb 2DEG。在高达$B=18$ T的磁场中，观察到填充因子$ν=1$的高质量的单子带磁输运，并具有清晰的量子化整数量子霍尔平台。我们表明，电子密度是门可调的，可重复的，稳定的夹断4 $\times 10^{11}$ cm $^{-2}$，峰值迁移率超过24,000 cm $^2$ /Vs。大Rashba自旋轨道系数高达110毫电子伏$\cdot$通过弱反本地化测量。0.019 $m_e$的有效质量从温度相关的磁阻测量确定，和g-因子为41的密度为3.6 $\times 10^{11}$ cm $^{-2}$从倾斜磁场中的符合测量。通过比较两个异质结构与不具有δ掺杂层的量子阱下，我们发现，载流子密度是稳定的，随着时间的推移时，掺杂在三元Al $_{0.1}$在$_{0.9}$ Sb势垒不存在。最后，调制掺杂对两个异质结构之间的结构不对称性的影响的特点。
2023-01-07 cond-mat.mes-hall
Electron-hole pairing in graphene-GaAs heterostructures
垂直异质结结合不同的层状材料提供了新的机会，应用和层间库仑耦合驱动的集体行为的基础研究。在这里，我们报告异质结构，包括一个单层（或双层）石墨烯携带无质量（大规模）手性载体的流体，和量子阱中创建的GaAs 31.5 nm以下的表面，支持高迁移率的二维电子气。这是一类由空间分离的电子和空穴流体组成的新型双层器件。我们发现，库仑阻力电阻率显着增加的温度低于5-10 K，以下的对数律。这种异常行为是强层间相关性开始的标志，与永久激子凝聚物的形成相容。诱导强关联电子-空穴态的能力为实现具有最小耗散的相干电路和包括模数转换器和拓扑保护的量子比特的纳米器件铺平了道路。
2014-01-05 cond-mat.mes-hall
Coexistence of electron whispering-gallery modes and atomic collapse states in graphene WSe2 heterostructure quantum dots
本研究在石墨烯/WSe₂异质结构量子点中观测到电子回音壁模式与原子坍缩态的共存，并首次探究了垂直磁场下原子坍缩态到异常朗道能级的演化，为相对论量子态研究提供了新平台。
2021-10-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electrical tuning of layer-polarized exciton gases in WSe2 bilayers
通过堆叠二维原子晶体形成的范德华异质结构是探索新现象和功能的独特平台。层间激子是范德华异质结构中空间分离的电子-空穴对的束缚态，已被证明具有丰富的谷物理和光电子学应用的潜力，并被提出用于促进高温超流性。在这里，我们展示了高度可调层极化激子的平面外电场在同质双层过渡金属二硫属化物。从负到正的层极性的连续调谐已经实现，这是不可能的异质双层由于存在大的内置界面电场。在激子共振能量中观察到了高达~ 100 meV的大的线性场致红移。斯塔克效应伴随着激子复合寿命的增强超过两个数量级至> 20 ns。长的复合寿命使得在中等连续波光泵浦下可以产生密度高达1.2*10^11 cm^-2的层极化激子气体。我们的结果为在原子级薄半导体中实现简并激子气体铺平了道路。
2017-09-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Solid-State Gravitational Redshift: Transport Signatures of Massless Dirac Fermions in Tilted Dirac Cone Heterostructures
本文研究二维倾斜狄拉克锥异质结构中电子波传播，通过旋量变换与四阶 Runge-Kutta 求解弯曲时空狄拉克方程，揭示类似引力红移的振荡输运特征并提出可调红移/蓝移工程。
2025-03-13 cond-mat.mes-hall gr-qc
Two-dimensional spinodal interface in one-step grown graphene-molybdenum carbide heterostructures
通过将不同的材料堆叠在彼此之上制成的异质结构有望表现出不寻常的特性和新现象。异质结构的界面在决定其性能方面起着至关重要的作用。在这里，我们报告了一个二维（2D）的spinodal界面的石墨烯-碳化钼（α-Mo 2C）异质结构，这是由于spinodal分解发生在异质界面，通过使用扫描隧道显微镜观察。我们的实验表明，二维调幅界面调制石墨烯回音壁共振网络充满了准束缚态的无质量狄拉克费米子。此外，低于底层α-Mo 2C的超导转变温度，2D旋节界面表现为无序，导致石墨烯中邻近诱导超导性的崩溃。我们的研究结果为基于界面工程的异质结构性能调控提供了新的思路。
2018-05-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnetic field induced Coulomb blockade in small disordered delta-doped heterostructures
在低密度下，由于无序和屏蔽效应，δ掺杂异质结构中被限制在两个维度的电子可以将自己排列成自洽的液滴。我们用这个观察表明，在低温下，应该有电阻振荡在低密度的二维电子气作为门电压的函数，这是大大增强的磁场。这些振荡是小样品固有的，并在较大样品中在低温下让位于可变范围跳跃电阻率。我们把我们的分析的背景下，最近的实验中，类似的物理效应已经讨论了从维格纳晶体或电荷密度波图片的角度来看。
2007-10-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Electrical control of hybrid exciton transport in a van der Waals heterostructure
本研究通过垂直电场调控范德华异质结构中激子的层杂化与多体相互作用，揭示了不同杂化程度激子的偶极依赖输运特性，为激子器件和新兴物质态研究提供支撑。
2023-03-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.quant-gas
Band offset and negative compressibility in graphene-MoS2 heterostructures
我们使用电子输运来表征单层石墨烯-多层MoS 2异质结构。我们的样品显示双极特性和电导率饱和的电子分支，这标志着发病的二硫化钼导带人口。令人惊讶的是，一旦填充MoS 2，石墨烯中的载流子密度随着栅极偏压而降低，证明了MoS 2中的负可压缩性。我们能够解释我们的测量定量占无序和使用随机相位近似（RPA）的狄拉克和抛物线带二维电子气体的交换和相关能量。这种解释使我们能够提取MoS 2的导带边缘和石墨烯的狄拉克点之间的能量偏移。
2016-08-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Spatial imaging of the spin Hall effect and current-induced polarization in two-dimensional electron gases
半导体中的自旋-轨道耦合将电子的自旋与其动量联系起来，并为自旋电子学和基于自旋的量子信息处理中的应用提供了电初始化和操纵电子自旋的途径。这种耦合可以通过能带结构工程用半导体异质结构中的量子限制来调节。本文利用克尔旋转显微镜研究了（110）AlGaAs量子阱中二维电子气的自旋霍尔效应和电流诱导自旋极化。与以前的测量结果相比，自旋霍尔分布呈现出复杂的结构，并且电流诱导的自旋极化是面外的。实验映射的强烈依赖性的电流诱导的自旋极化的晶体轴沿其中施加的电场，反映了自旋轨道相互作用的各向异性。这些结果揭示了在非磁性材料中使用量子限制和器件工程来调谐自旋源的机会。
2005-06-27 cond-mat.mes-hall
Subband structure of two-dimensional electron gases in SrTiO3
复合氧化物异质结构中两个平行的二维电子气（2DEG）之间的隧道效应被用来探测2DEG的子带结构，该异质结构中含有约3 × 10^14 cm^-2的大移动电子密度。温度相关的电流-电压测量进行SrTiO 3/GdTiO 3/SrTiO 3结，其中GdTiO 3作为隧道势垒，每个接口包含一个高密度的2DEG。共振隧穿特征的电导和其衍生物发生时，在势垒的任何一侧的子带对齐的能量作为所施加的偏压的变化，并用于分析子带的能量间距在两个2DEG。我们表明，结果基本上同意最近的理论预测，这样的接口。
2013-10-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Unusually high-density 2D electron gases in N-polar AlGaN/GaN heterostructures with GaN/AlN superlattice back barriers grown on sapphire substrates
本研究在蓝宝石衬底 N 极性 AlGaN/GaN 异质结中引入 GaN/AlN 超晶格背势垒，实现 1.4×10^14 cm^-2 的超高二维电子气密度和 264 Ω/sq 的低方块电阻。
2025-01-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Weak antilocalization in high mobility Ga(x)In(1-x)As/InP two-dimensional electron gases with strong spin-orbit coupling
研究了GaInAs/InP异质结中高迁移率二维电子气的自旋轨道相互作用随栅压和温度的变化。高灵敏度的磁输运测量弱反定位以及测量的Shubnikov-德哈斯振荡进行了广泛的电子片浓度。在我们的样品中，电子输运在整个施加的栅极电压范围内都发生在强自旋旋进区，Rashba自旋轨道耦合参数的大小是根据Golub最近提出的模型通过模拟量子电导修正拟合实验曲线确定的。B 71，235310（2005）]。使用该模型提取的Rashba耦合参数与从Shubnikov-de Haas振荡的拍频模式的分析中估计的值的比较显示出良好的一致性。
2007-09-10 cond-mat.mes-hall
Atom chips with two-dimensional electron gases: theory of near surface trapping and ultracold-atom microscopy of quantum electronic systems
我们发现，在二维电子气（2DEG）的电流可以捕获超冷原子$<1 μ$米远的空间噪声比金属捕获线的数量级少。这使得能够创建混合系统，将超冷原子与量子电子设备集成以提供极端的灵敏度和控制：例如，激活2DEG中的单个量子化电导通道可以分裂玻色-爱因斯坦凝聚体（BEC）用于原子干涉测量。反过来，BEC提供了量子器件的独特结构和功能成像以及异质结构和石墨烯中的传输。
2011-02-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas
Microscopic derivation of magnon spin current in a topological insulator/ferromagnet heterostructure
研究了拓扑绝缘体/铁磁体异质结构中的自旋-电转换效应。在自旋动量锁定的表面状态下，电流产生非平衡自旋累积，这导致作用于铁磁体的自旋轨道转矩。当铁磁体中的自旋完全平行于累积的自旋时，这个自旋-轨道力矩为零。然而，在自旋激发的存在下，磁振子和电子之间的耦合使我们能够获得非零扭矩。在本文中，我们考虑一个三维磁振子气体与二维无质量狄拉克电子系统在界面处耦合的异质结构模型。我们计算了由一个电场，这可以被解释为一个磁振子自旋电流，直到最低阶的电子-磁振子相互作用引起的扭矩。我们推导出的表达式为高，低的温度和估计的数量级的诱导自旋电流的现实材料在室温下。
2017-04-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Direct evidence for efficient ultrafast charge separation in epitaxial WS$_2$/graphene heterostructure
我们使用时间和角度分辨光电子能谱（tr-ARPES）研究单层WS $_2$和石墨烯的外延异质结构中的超快电荷转移。这种异质结构结合了直接带隙半导体的优点，具有强的自旋轨道耦合和强的轻物质相互作用，以及具有极高迁移率和长自旋寿命的半金属承载无质量载流子的优点。我们发现，在WS $_2$中的A-激子共振光激发后，光激发的空穴迅速转移到石墨烯层中，而光激发的电子保留在WS $_2$层中。发现所得的电荷转移态具有$\sim1$ 1，ps的寿命。我们将我们的发现归因于散射相空间的差异，这些差异是由WS $_2$和石墨烯带的相对对齐引起的，正如高分辨率ARPES所揭示的。结合使用圆偏振光的自旋选择性激发，所研究的WS $_2$ /石墨烯异质结构可能为有效的光学自旋注入石墨烯提供新的平台。
2019-04-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Engineering electronic structure of a 2D topological insulator Bi(111) bilayer on Sb nanofilms by quantum confinement effect
本文报道了利用分子束外延（MBE）技术在Sb纳米薄膜上制备二维拓扑绝缘体-Bi（111）双层薄膜。我们的角分辨光电子能谱测量表明，作为薄膜厚度的函数的异质结构的电子能带结构的演变，并揭示了一个二维自旋无质量电子气内的顶部Bi双层的存在。有趣的是，我们的第一性原理计算外推所观察到的能带结构表明，通过调谐到量子尺寸制度的支持Sb膜的厚度，一对孤立的拓扑边缘态出现在一个部分能隙以上的费米能级0.32 eV的量子限制效应的结果。我们制造纳米级异质结构的结果和方法使Bi双层/Sb异质结构成为超低能耗成本电子学和表面自旋电子学的巨大潜力平台。
2015-11-08 cond-mat.mes-hall
Spin-to-charge conversion in lateral and vertical topological-insulator/ferromagnet heterostructures with microwave-driven precessing magnetization
利用电荷守恒的Floquet-Green函数方法，研究了在外加时间周期势驱动下，铁磁（F）层旋进磁化（在没有直流偏置电压的情况下）抽运的自旋电流如何{ \em横向}注入到强自旋轨道耦合（SOC）界面，并转化为同向流动的电荷电流.在与实验中使用的Rashba SOC的金属界面的情况下[Nature Comm. { \bf 4}，2944（2013）]，自旋$I^{S_α}$和电荷$I$电流都在其中流动，其中$I/I^{S_α} \simeq$ 2- 8\ %。（取决于旋进锥角），而对于相关实验中采用的F/拓扑绝缘体（F/TI）界面（arXiv：1312.7091）由于在TI表面上的完美的自旋-动量锁定，转换效率大大提高了$I/I^{S_α} \simeq$ 40- 60\ %。当自旋电流以较小的效率$I/I^{S_α} \sim 0.001\%$被泵送{ \em垂直}通过F/TI界面时，也发生自旋-电荷转换，但是电荷电流信号对界面处的狄拉克费米子是有质量的还是无质量的敏感。
2014-07-15 cond-mat.mes-hall
Coulomb drag in graphene/hBN/graphene moiré heterostructures
本研究在石墨烯/hBN/石墨烯莫尔异质结构中观测库仑拖曳，通过独立调层载流子密度揭示莫尔微带与原始狄拉克带载流子的耦合及其非费米液体特征。
2024-06-21 cond-mat.mes-hall
Quantum coherent control of a hybrid superconducting circuit made with graphene-based van der Waals heterostructures
量子相干性和控制是量子系统科学和工程的基础。在范德瓦尔斯（vdW）材料中，载流子的集体相干行为已经成功地通过输运测量来探测。然而，时间相干性和控制，如操纵一个量子自由度的例子，仍有待验证。在这里，我们证明了这种一致性和控制的超导电路，将石墨烯为基础的约瑟夫森结。此外，我们表明，该设备可以作为一个电压可调的transmon量子比特，其光谱反映了无质量狄拉克费米子弹道旅行的电子特性。除了推进可扩展的量子计算技术的潜力，我们的研究结果代表了一种新的方法来研究VDW材料使用微波光子在相干量子线路。
2018-12-31 cond-mat.mes-hall quant-ph
Observation of zero-field transverse resistance in AlO$_x$/SrTiO$_3$ interface devices
低温下AlO $_x$ /SrTiO $_3$（ALO/STO）界面器件中的畴壁在STO基异质结构的表面或界面处形成的二维载气的电输运中产生了一个新的特征：在零外部磁场下在霍尔条中观察到有限的横向电阻。该横向电阻取决于局部畴壁配置，因此随着温度、栅极电压、热循环和沿着样品的位置而变化，并且甚至可以作为这些参数的函数改变符号。在低于$\simeq$ 70 K时观察到横向电阻，但在低于$\simeq$ 40 K时显著地增长和变化，在该温度下畴壁变得越来越极性化。令人惊讶的是，与（001）取向的异质结构相比，（111）取向的异质结构的横向电阻要大得多。导电界面和施加到衬底的电极之间的电容的测量（其反映STO的介电常数）表明，当在[111]方向上施加电场时，这种差异可能与温度相关的介电常数随电场的更大变化有关。有限的横向电阻可以解释为不均匀的电流流动，由于优先传输的电流沿畴壁不与注入电流的标称方向共线。
2020-11-07 cond-mat.mes-hall
Origin of two-dimensional electron gases at oxide interfaces: insights from theory
氧化物薄膜对界面和表面极性不连续性的响应由于其引起的各种有趣的效应而产生了巨大的活性。一个恰当的例子是在LaAlO 3和SrTiO 3之间的界面处发现了电子气，该电子气已经被证明是准二维的、可切换的、磁性的和/或超导的。尽管有这些发现，二维电子气的起源仍然存在很大争议，并且仍然存在几种可能的机制。在这里，我们回顾了主要提出的机制，并试图以定量的方式模拟预期的效果，更好地约束什么效果可以/不能解释所观察到的现象学的野心。我们这样做的现象学模型的框架内理解电子和/或氧化还原屏蔽氧化物异质结构中的化学电荷。我们还讨论了混合的效果，既保存和不保存的总化学计量。
2014-03-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Pseudo-relativistic fermions and topological states in zinc-blende semiconductors and their heterostructures (Habilitation thesis)
L’UNIVERSITÉ DE MONTPELLIER（蒙彼利埃大学）
本 habilitation 论文聚焦闪锌矿半导体及其异质结构中的赝相对论费米子与拓扑态，研究了HgCdTe、HgTe量子阱、InAs/Ga(In)Sb量子阱等体系的相关物理，部分预测获实验支持，于2026年3月在蒙彼利埃大学答辩。
2026-10-15 cond-mat.mes-hall
Metal-Insulator Transition in a Disordered Two-Dimensional Electron Gas in GaAs-AlGaAs at zero Magnetic Field
在Ga（Al）As异质结构中发现了B=0时二维电子气中的金属-绝缘体转变，其中在异质界面下方仅3 nm处掺入了高密度的自组装InAs量子点。这种转变发生在电阻h/e^2附近，临界载流子密度为1.2 × 10^11 cm ^-2。在我们的样品中，电子-电子相互作用的影响预计是相当弱的，而无序起着至关重要的作用。
1998-08-27 cond-mat.mes-hall
Engineering three-dimensional topological insulators in Rashba-type spin-orbit coupled heterostructures
拓扑绝缘体代表一类新的量子相，由不变对称性和自旋轨道耦合定义，保证其表面的金属狄拉克激发。这些状态的发现引发了实现非平凡的激发和新颖的效果，如磁电效应和拓扑马约拉纳激发的希望。在这里，我们发展了一个理论形式主义，表明三维拓扑绝缘体可以通过堆叠的二维费米气体的双层结构与相反的Rashba型自旋轨道耦合相邻层，并与层间量子隧穿人工设计。我们证明，在沿（001）方向生长的双层堆叠，一个非平凡的拓扑相变发生以上的Rashba双层的临界数量。在拓扑阶段，我们发现在$Γ$ -点形成一个单一的自旋极化狄拉克锥。这种方法提供了一种在充分利用原子层沉积方法的设置中设计人造拓扑绝缘体的可访问方式。这种设计原理是可调的，也使我们能够绕过大块晶体几何形状所施加的限制。
2013-05-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Induced superconductivity in high mobility two dimensional electron gas in GaAs heterostructures
约瑟夫逊场效应晶体管（JoFET）概念的引入引发了对半导体中邻近效应的积极研究。在InAs、石墨烯和拓扑绝缘体中的二维气体中，以及在包括量子自旋霍尔边缘的一维系统中，已经证明了诱导超导性和临界电流的静电控制。最近，对超导体-半导体界面的兴趣被马约拉纳费米子的研究所重新唤起，马约拉纳费米子被预测存在于界面处。更奇异的非阿贝尔激发，如parafermion（分数马约拉纳费米子）或斐波那契费米子可能会形成时，分数量子霍尔边缘状态界面超导。在本文中，我们开发了透明的超导接触，高流动性的二维电子气（2DEG）在GaAs中，并证明了诱导超导跨越几个微米。超电流在弹道结已被观察到跨越0.6 $μ$ m的2DEG，以前只在点接触，但必不可少的形成分离良好的非阿贝尔状态的制度。高临界场（$>16$特斯拉）的NbN接触，使长期寻求的制度之间的相互作用的超导电性和强关联的状态在高磁场的2DEG的调查。
2015-03-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Extreme sensitivity of graphene photoconductivity to environmental gases
石墨烯是一层共价键合的碳原子，8年前才被发现，但已经引起了广泛的研究和商业兴趣。最初的研究集中在其显著的电子性质，如无质量狄拉克费米子和半整数量子霍尔效应的观察。现在石墨烯正在触摸屏显示器中找到应用，作为高频晶体管和石墨烯集成电路的通道。在太赫兹频率电子学中使用石墨烯的独特性质的潜力特别令人兴奋;然而，探索石墨烯的太赫兹频率响应的初步实验才刚刚出现。在这里，我们表明，石墨烯在太赫兹频率下的光电导性被大气气体（如氮气和氧气）的吸附所显著改变。此外，我们观察到太赫兹受激发射的签名从气体吸附的石墨烯。我们的研究结果强调了环境条件对高速石墨烯基器件设计和制造的重要性。
2012-12-05 cond-mat.mes-hall physics.optics
Nitride Multilayers as a Platform for Parallel Two-Dimensional Electron-Hole Gases: MgO/ScN(111)
在绝缘氧化物LaAlO $_3$和SrTiO $_3$之间的界面处，已经观察到二维电子气（2DEG），而由于氧$2p$轨道中的空穴具有强烈的局域化倾向，预测的空穴气（2DHG）尚未实现。在这里，我们提出，通过从头计算，一个未开发的类材料实现平行的二维（2D），两个载体（电子+空穴）气体：氮化物-氧化物异质结构，（111）-取向的SCN和MgO作为具体的例子。超过五个ScN层的临界厚度，这个界面承载了空间上分离的导电$3d$电子和$2p$空穴，每个空穴被限制在$\sim$两个原子层中-过渡金属氮化物提供了两种气体。一个指导概念是，与O $^{2-}$相比，N $^{3-}$阴离子应促进稳健的双载流子2D空穴传导;金属一氮化物大多是金属的，甚至是超导的，而大多数金属一氧化物是绝缘的。第二个积极因素是，岩盐（111）界面的过渡金属离子密度，即所得2DG的密度，比钙钛矿（001）界面的密度大约三倍。我们的研究结果，包括霍尔系数和热电势分别为每个导电层的计算，提供指导新的探索，实验和理论，氮化物为基础的导电气体，应促进长期寻求的奇异状态，即新的激子相和不同的，纳米级平行超导纳米层的研究。
2016-01-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Reservoir model for two-dimensional electron gases in quantizing magnetic fields: a review
我们收集和审查的作品，治疗二维电子气量子阱（主要是GaAs/GaAlAs异质结构）中的量子磁场的存在下，作为开放系统与外部水库接触。如果一个库足够大，它将费米能级固定在一定的能量上。结果，在变化的外部磁场中，热力学平衡将迫使进出量子阱（QW）的电子密度振荡。这导致了一些物理现象，在磁输运，带间和带内磁光，磁化，磁等离子体色散等，特别是第一次提出的Baraff和Tsui，在量子阱的密度振荡和出导致高原在量子量子霍尔效应（IQHE）在实验中观察到的值。收集到的证据，特别是从磁光调查，使我们能够得出结论，事实上，在大多数GaAs/GaAlAs hetrostructures一个处理开放系统中的量子阱中的电子密度振荡的磁场变化。的密度振荡的关系，其他因素，如电子本地化，和它们的组合影响的量子输运在二维电子气体，进行了讨论。特别地，考虑了霍尔电阻率ρxy = B/Nec的经典公式的有效性。它的结论是，密度振荡是不足以被视为高原IQHE的唯一来源，虽然这样的说法有时已在过去和现在。尽管如此，我们的一般结论是，水库的方法应该包括在各种描述的二维电子气体在磁场的存在。本报告试图引用关于这一主题的所有相关文献。
2013-06-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
