Active graphene plasmonics with a drift-current bias
我们从理论上证明了由碳化硅衬底上的漂移电流偏置石墨烯片形成的系统能够实现损耗补偿和等离子体激元放大。石墨烯片的主动响应植根于石墨烯等离子体激元的光泵浦，其具有由流动载流子提供的增益。所提出的系统作为一个光学放大器的等离子体与漂移电子共同传播和作为一个强衰减器的对等离子体。此外，我们表明，通过连接系统的输入和输出，例如，因为环形石墨烯-碳化硅纳米谐振器与漂移电子所提供的光学增益相结合，可能导致Spasing。
2020-09-19 cond-mat.mes-hall
Low-noise parametric microwave amplifier based on self-heated nonlinear impedance with sub-nanosecond thermal response
研究基于SIGIS结耦合超导微波腔的热驱动参量放大器，利用热自调制实现18.6 dB增益与1.4 K最低噪声温度，理论建模揭示了混频过程并验证了电子-声子耦合参数。
2024-08-25 cond-mat.mes-hall
Plasmons and near-field amplification in double-layer graphene
我们研究了双层石墨烯的线性偏振倏逝模的光学性质，并讨论了纵向和横向偏振的同相和异相等离子体激元模式。我们发现了一个能量反射为零，导致指数放大的传输模式类似于左手材料中发生的情况。对于层具有相等的密度$n=10^{12}$厘米$^{-2}$，我们发现一个典型的层分离$d\approx500μ$米检测这种放大横向极化，这可能是作为一个间接的观察横向等离子体。当两个石墨烯层位于不同的化学势上时，指数放大遵循同相或异相等离子体模式，这取决于低密度层和高密度层的顺序。这开启了可调谐近场放大器或开关的可能性。
2012-01-16 cond-mat.mes-hall
Plasmon Amplification through Stimulated Emission at Terahertz Frequencies in Graphene
我们表明，二维石墨烯中的等离子体激元可以在太赫兹频率下获得净增益。在反转的石墨烯层中等离子体激元与带间电子-空穴跃迁的耦合可以通过受激发射过程导致等离子体激元放大。我们计算不同的电子空穴密度和温度的等离子体增益，并表明，增益值可以超过$10^{4}$厘米$^{-1}$在1-10太赫兹的频率范围内，电子空穴密度在$10^{9}$ - $10^{11}$厘米$^{-2}$范围内，即使当等离子体能量损失由于带内散射被认为是。等离子体激元被发现表现出带内散射时间短于100 fs的净增益。这样的高增益值可以允许尺寸在1-10 $μ$ m范围内的极其紧凑的太赫兹放大器和振荡器。
2007-05-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
Physics-Based Compact Modeling of Double-Gate Graphene Field-Effect Transistor Operation Including Description of Two Saturation Modes
基于扩散漂移近似，提出了一种大面积双栅石墨烯场效应晶体管的解析紧致模型。作为该模型的一部分，双栅结构的静电描述和一个统一的唯象方法建模的两个漏电流饱和模式提出。
2012-02-02 cond-mat.mes-hall
Nonlinear electromagnetic response of few-layer graphene: A nonperturbative description
基于弛豫时间近似下Boltzmann动力学方程精确解的非微扰方法，研究了电子掺杂少层石墨烯对高频电磁场的非线性响应.结果表明，非微扰方法可以应用到一个二维导体与任意各向同性频谱的载波。
2020-03-05 cond-mat.mes-hall
Graphene Spaser Description by Rate Equations
在本文中，表面等离子体激元激光器（spaser），产生表面等离子体在石墨烯纳米片，被认为是。spaser的特点，如强的物质色散，需要修改基本的激光方程。我们提供了一个完整的推导方程的spaser动力学从麦克斯韦-布洛赫方程。得到了光学布洛赫方程和速率方程，并给出了方程参数与物理参数的关系。在石墨烯实现的情况下，估计的数值参数值。
2015-04-09 cond-mat.mes-hall
Quantum field theoretical description for the reflectivity of graphene
在（2+1）维时空中，我们导出了非零温度下石墨烯的极化张量。所得到的张量与以前已知的一个在所有松原频率相一致，但与此相反，承认解析延拓的真正的频率轴满足所有的物理要求。利用得到的极化张量表示，我们发展了石墨烯反射率的量子场论描述。对于电磁场的两个独立极化，导出了低频和高频下反射系数和反射率的解析渐近表达式。的反射率的频率和入射角的依赖关系进行了研究。利用极化张量的精确表达式进行了数值计算，并确定了解析渐近结果的适用范围。
2016-04-12 cond-mat.mes-hall hep-th quant-ph
Graphene plasmon polaritons: Substrate effects and nonlocal response
这篇论文被作者撤回。我们从理论上研究石墨烯等离子体激元（GPP）支持的石墨烯片夹在两个电介质之间。在局部和非局部描述石墨烯的导电性的介电环境对GPP的影响进行了研究。我们表明，一个本地响应近似总是导致，反直觉，基板独立的表面等离子体频率。另一方面，电子气的非局部描述允许存在非垂直带间跃迁，这定性地改变了结果：GPP现在取决于周围环境，并且去除了局部GPP色散关系中的奇异性。
2012-10-23 cond-mat.mes-hall physics.optics
Unified Semi-Classical Description of Intrinsic Spin-Hall Effect in Spintronic, Optical, and Graphene Systems
本文提出了一种半经典的描述内禀自旋霍尔效应（SHE）的方法，它适用于广泛的一类系统。一个启发式的SHE模型的开发，从一个完全量子力学的处理，我们构建一个直观的表达自旋霍尔电流和电导率。我们的方法使透明的物理机制，驱动的效果，并统一的SHE跨几个自旋电子学和光学系统。最后，我们提出了一个类似的效果在双层石墨烯。
2009-03-16 cond-mat.mes-hall
Unified description of the Zitterbewegung for spintronic, graphene and superconducting systems
我们提出了一个统一的治疗Zitterbewegung现象的广泛的系统，包括自旋电子，石墨烯和超导系统。我们推导出一个明确的表达的准粒子的位置算子的时间依赖性，它可以被分解成一个平均部分和振荡项。后者对应于Zitterbewegung。为了将我们的结果应用于不同的系统，只需要使用向量代数而不是更复杂的算子代数。
2008-01-15 cond-mat.mes-hall
Kaluza-Klein description of geometric phases in graphene
在本文中，我们使用卡鲁扎-克莱因方法来描述石墨烯层中的拓扑缺陷。利用这种方法，我们提出了一个几何模型，可以讨论量子通量在$K$ -自旋子空间。在该模型中，具有拓扑缺陷的石墨烯层由四维度规描述，其中由拓扑缺陷产生的变形通过度规张量的三维部分引入，而阿贝尔规范场通过额外的维度引入。我们使用这个新的几何模型来讨论在具有拓扑缺陷的石墨烯层中拓扑量子相的产生。
2012-09-03 cond-mat.mes-hall hep-th
Hydrodynamic electrons in Graphene: a viscous boundary-layer description
Instituto de Plasmas e Fusão Nuclear（等离子体与核聚变研究所）；Instituto Superior Técnico（技术高等学院）
本文通过流体动力学方法研究门控石墨烯中的边界层问题，提出非线性模型解释速度在边缘最大、内部减小的非泊肃叶流动，为理解非拓扑边缘电流提供新视角。
2021-06-25 cond-mat.mes-hall physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Hydrogen-induced magnetism in graphene: a simple effective model description
在最近的实验中已经在原子尺度上观察到氢吸附原子在石墨烯上诱导的磁矩[Gonzalez-Herrero等人，Science 352，437（2016）]。在这里，我们证明了所有的实验现象可以简单和很好地描述了一个等效的安德森杂质模型，其中碳和氢原子上的电子关联表示为一个有效的原位库仑相互作用的氢吸附原子$U_H$。这种简单的等效模型之所以能很好地工作，是因为库仑相互作用对碳原子和氢原子的主要作用是分裂具有不同自旋的杂质共振态。这种有效的Anderson杂质模型也能很好地再现实验中观察到的氢二聚体在石墨烯上的所有行为。因此，我们认为，这应该是一个通用的模型来描述氢原子吸附在石墨烯上的各种吸附构型，特别是它们的磁性。
2019-11-16 cond-mat.mes-hall
Gate-Voltage Tunability of Plasmons in Single and Multi-layer Graphene Structures: Analytical Description and Concepts for Terahertz Devices
石墨烯在宽频率范围内的强光-物质相互作用开辟了石墨烯的大量光子学应用。本文的目标是提出的等离子体激元的电压可调性在门控单层和多层石墨烯结构。提出了等离子体互连和天线的器件概念及其用于太赫兹通信的性能。第一次，栅电压和栅电介质的厚度对石墨烯中等离子体激元传播特性的作用通过考虑界面陷阱电容和量子电容来量化。栅极电压作为一个强大的旋钮来调整载流子浓度，并允许构建电气可重构的太赫兹器件。通过优化栅极电压，以最大限度地提高等离子体激元的传播长度在一个门控的多层石墨烯几何形状，我们得出简单的缩放趋势，给直观的洞察设备建模和设计。
2015-08-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Graphene properties from curved space Dirac equation
利用生活在弯曲二维背景中的载流子的无质量狄拉克光谱描述，提供了弯曲石墨烯片的粒子状态和电子性质的数学公式。特别是，我们研究了新的描述如何影响样品的特性，为修改后的背景编写了适当的电导率Kubo公式。最后，我们提供了一个圆柱形的石墨烯样品的特定情况下的理论分析。
2020-06-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci hep-ph
Comments on the Chern-Simons photon term in the QED description of graphene
我们在约化平面QED的背景下重新审视科尔曼-希尔定理。对于这个非定域但仍然是规范不变的理论，使用全局U（1）沃德恒等式，我们可以确认，除了潜在的单圈贡献之外，零动量光子自能的拓扑部分没有得到进一步的量子修正，即使考虑由于费米速度$v_F<c$引起的洛伦兹非不变情况。这是相关的探测可能的时间宇称奇动力学的平面片的石墨烯，它具有有效的描述方面的$(2+1)$维平面约化QED。
2018-09-21 cond-mat.mes-hall hep-th
Defects in Graphene : A Topological Description
本文利用Hamilton量符号按空间维度分类石墨烯拓扑缺陷，并恢复绝缘体与超导体的十分类，阐明Kekule畸变、空位和吸附原子的拓扑等价性。
2023-07-06 cond-mat.mes-hall
Plasmonic instabilities and terahertz waves amplification in graphene metamaterials
等离子体激元振荡在传统的二维电子气系统中已经被深入研究了40多年，以便在远红外区域找到基于Smith-Purcell效应的真空器件的新替代品。然而，除了多方面的努力，到目前为止，在半导体异质结构中的等离子体激元产生已经非常低效。在这里，我们证明了高迁移率石墨烯超材料的使用，由于其众所周知的更强的光-等离子体耦合相比，半导体材料可以显着提高远红外等离子体放大器和发生器的效率。我们探索电流驱动的等离子体动力学，包括完美的透明度和单层石墨烯结构中的光放大。在宽频率范围内实验观察到石墨烯吸收的电流诱导的完全抑制，随后在室温下对入射的太赫兹辐射进行巨大放大（高达约9%的增益）。这些主动等离子体激元过程由石墨烯器件中相对低的偏置电压触发，导致外部量子效率比主要用于远红外技术的流行的光学到太赫兹转换器件的外部量子效率高约两个数量级。我们的研究结果与石墨烯中等离子体激元的相对低水平的损耗和高度的空间限制相结合，将为广泛的集成高速有源光电子器件开辟途径。
2018-01-14 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Quantum friction between graphene sheets
我们研究了由两个平坦的、无限大的、平行的石墨烯片组成的系统中的Casimir摩擦现象，这些石墨烯片被耦合到真空电磁场（EM）。在我们使用的描述中，这些耦合通过EM场的有效作用中的特定术语来实现。它们结合了石墨烯的独特性质，以及薄片的相对滑动运动。基于这种描述，我们评估了两个观测量，由于相同的物理效应：真空衰变的概率和摩擦力。该系统表现出摩擦效应的阈值，即，它们仅存在于滑动运动的速度大于石墨烯中的载流子的费米速度时。
2017-04-11 cond-mat.mes-hall hep-th quant-ph
Unified description of the dc conductivity of monolayer and bilayer graphene at finite densities based on resonant scatterers
我们表明，单层和双层石墨烯在有限的电子密度的直流电导率的相干图片出现后，考虑到强的短程电位是在这两个系统中的散射的主要来源。强短程势的来源可能在于石墨烯表面吸附的碳氢化合物。建立了基于散射的分波描述、Lippmann-Schwinger方程和T矩阵方法的结果之间的等价性。通过Kubo公式的核多项式方法的数值计算，研究了中性点附近共振杂质的散射。我们发现，相关的吸附物种起源于单层和双层石墨烯的狄拉克点附近的杂质带。在中间带隙区域中，由谐振无序引起约$e^2/h$（每层）的最小电导率的平台。在双层石墨烯中，大的吸附物浓度可以在中能隙和高能态之间形成能隙。因此，电导率平台在边缘附近被抑制，并且发生“电导率间隙”。最后，考虑到光谱的简并性，我们发展了一种在偏压的双层石墨烯中电子的散射形式，并研究了该系统的直流电导率。
2011-04-06 cond-mat.mes-hall
Graphene membranes and the Dirac-Born-Infeld action
我们建议使用的Dirac-Born-Infeld作用的石墨烯片动力学和相互作用的唯象描述。狄拉克费米子的电子性质和整体动力学都可以纳入这个模型。经典的静态配置，以及量子波动的膜自由度可以在这个框架中进行研究。这使得它成为Casimir物理和新QED过程的有趣工具。
2011-07-08 cond-mat.mes-hall quant-ph
Phases of the Dirac determinant, Abelian Chern-Simons terms and Berry's phases in the field theoretic description of graphene
本讲座介绍了在三维欧氏空间中，在有限的温度和密度，在均匀的电磁背景的存在下，无质量的相对论狄拉克场的研究。除了解释石墨烯的霍尔电导率的行为，我们的研究结果显示了狄拉克行列式的相位的选择和贝里相位和陈-西蒙斯项的产生（或缺乏）之间的直接关系。
2008-09-28 cond-mat.mes-hall hep-th math-ph
Microscopic description of intraband absorption in graphene: the occurrence of transient negative differential transmission
我们提出了一个微观解释的有争议的讨论中观察到的瞬态负差分传输在退化的光泵浦探测测量石墨烯。我们的方法是基于密度矩阵的形式主义，允许时间和动量分辨的载波光，载波载波，载波声子相互作用的微观基础上的研究。我们表明，声子辅助的光学带内跃迁引起的瞬态吸收的光激发的热载流子系统抵消纯吸收漂白带间跃迁。虽然带间跃迁漂白在激发后的前几百fs中是相关的，但带内吸收在稍后的时间开始。特别是，在低激发状态下，这些带内吸收过程胜过吸收漂白，导致差分传输的零交叉。我们的研究结果与最近的实验泵浦探测研究是一致的。
2014-04-06 cond-mat.mes-hall
Spectrum of pi electrons in bilayer graphene nanoribbons and nanotubes: an analytical approach
在紧束缚模型的框架下，我们对有限尺寸双层石墨烯的π电子进行了解析描述。这里考虑的双层结构的特点是由一个矩形的几何形状，并有一个有限的大小在一个或两个方向与扶手椅和扶手椅形的边缘。我们提供了一个精确的分析描述的Z字形和扶手椅型双层石墨烯纳米带和纳米管的π电子的光谱。我们分析了色散关系、态密度和电导量子化。
2011-01-18 cond-mat.mes-hall
Universal description of channel plasmons in two-dimensional materials
抑制表面等离子体激元以控制其传播方向对于未来的光电子器件具有极其重要的意义。在这里，我们发展了一种有效折射率方法来描述和表征二维材料的通道等离子体激元（CPP）沿V形通道引导的属性。专注于石墨烯的情况下，我们推导出一个通用的薛定谔方程，从该方程可以确定在任何给定频率的石墨烯CPP和相应的场分布的色散关系，因为它们取决于结构的几何形状。然后将结果与更严格的理论进行比较，获得了非常好的一致性。我们的计算表明，石墨烯和其他二维材料中的CPP是实现光的深亚波长波导的有吸引力的候选者，具有作为下一代可调谐光子器件的有源元件的潜力。
2017-05-30 cond-mat.mes-hall physics.optics
Bound States in Gapped Graphene with Impurities : Effective Low-Energy Description of Short-Range Interactions
我们得到了一个新的束缚态谱的低能量激发附近的费米点的石墨烯在电荷杂质的存在。由杂质引起的可能的短程相互作用的影响被建模通过适当的边界条件。在亚临界区的有效库仑耦合的频谱标记的参数，它表征的边界条件，并确定系统的不等价量化。在超临界区，我们得到了有效库仑耦合的重整化群流。
2008-11-28 cond-mat.mes-hall hep-th math-ph
Graphene-plasmon polaritons: From fundamental properties to potential applications
由于在纳米器件中控制光的独特可能性，石墨烯等离子体为纳米光子学社区开辟了新的前景，在超材料，调制器，光电探测器和传感器中具有潜在的应用。本文简要综述了石墨烯等离子体激元研究的最新进展。我们首先对石墨烯的光学性质进行一般描述，特别关注石墨烯-等离子体激元的色散。空间扩展的石墨烯的石墨烯等离子体激元的色散关系表示在带内贡献的本地响应极限。在此基础上，我们讨论了石墨烯等离子体激元的最新研究进展，重点讨论了石墨烯等离子体激元的激发、极性衬底上石墨烯中的电子-声子相互作用以及可调谐石墨烯等离子体激元在调制器和传感器中的应用。最后，我们寻求解决石墨烯等离子体的一些明显挑战和有前途的前景。
2016-06-04 cond-mat.mes-hall physics.optics
Towards quantum-limited coherent detection of terahertz waves in charge-neutral graphene
Herschel空间天文台和平流层远红外天文台（SOFIA）在外差天文学方面取得的惊人进展主要归功于探测器技术的突破。为了充分利用未来太赫兹望远镜空间任务（如起源太空望远镜）的全部能力，需要太赫兹相干接收器的新概念，提供更大的带宽和成像能力与多像素焦平面外差阵列。在这里，我们表明，石墨烯，均匀掺杂到狄拉克点，使高灵敏度和宽带相干检测太赫兹信号。材料电阻由量子局域化主导，热弛豫由电子扩散控制，概念验证石墨烯测辐射热计的增益带宽为8 GHz，混频器噪声温度为475 K，受我们设置中残余热背景的限制。经过优化的器件将使混频器噪声温度低至36 K，增益带宽超过20 GHz，本振功率低于100 pW。结合新兴的中频量子限制放大器，我们的方法有望在太赫兹域中实现量子限制传感，有可能超越超导技术，特别是对于大型外差阵列。
2019-04-05 astro-ph.IM cond-mat.mes-hall
Graphene n-p junction in a strong magnetic field: a semiclassical study
我们提供了一个半经典的描述，通过石墨烯n-p结的量子霍尔制度的电子输运。电导的半经典近似导出的各种蛇形轨迹在交界处的接口。对于一个对称的（双极）配置，一般的结果可以通过一个简单的散射方法，提供了一个非常透明的定性描述所研究的问题。我们的研究结果的理解最近的实验的后果进行了讨论。
2010-03-17 cond-mat.mes-hall
Wafer-scale CMOS-compatible graphene Josephson field-effect transistors
本文提出晶圆级CMOS兼容的石墨烯JoFET制备工艺，实现低接触电阻、顶栅可调临界电流和邻近诱导超导，为石墨烯集成量子电路奠定基础。
2024-05-10 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
On the coexistence of antiferromagnetism and d + i d superconducting correlations in the graphene bilayer
我们讨论了蜂窝状单层上的t-J-U模型，该模型具有与石墨烯双层相同的动力学项的低能描述，特别是研究了反铁磁性和超导关联的共存，这些关联起源于没有相位相干的库珀对。我们表明，该模型是相关的石墨烯双层的描述和存在的d + i d超导相关的反铁磁性可以导致二次依赖于小磁场的有效单层的间隙与Velasco等人的运输测量相一致。在石墨烯双层。
2012-08-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Nonlinear Conductivity in Graphene
我们考虑紧束缚近似对石墨烯能带的描述，结合标准玻尔兹曼输运方程和常数弛豫时间，得到了电导率的表达式。我们预测了石墨烯中的强非线性效应，这可能对高频产生有用。
2015-10-23 cond-mat.mes-hall
Room Temperature Amplification of Terahertz Radiation by Grating-Gate Graphene Structures
我们报告太赫兹（THz）辐射通过光栅栅石墨烯沟道晶体管纳米结构传输的实验研究，并证明了室温THz辐射放大电流驱动的等离子体激元激发。具体地说，随着直流电（dc）下的周期性电荷密度调制的增加，我们观察到一个强烈的太赫兹等离子体共振吸收的红移，其完全漂白，其次是放大和蓝移的共振等离子体频率。我们的研究结果是，据我们所知，第一次实验观察到的能量转移从直流电流等离子体激元导致太赫兹放大。我们提出了一个简单的模型，允许所观察到的放大现象的唯象描述。该模型表明，在直流电流存在下，辐射诱导耗散修正对载流子密度太赫兹振荡和漂移速度之间的相移敏感，并随着电流的增加而变为负值，导致放大。本工作的实验结果都是在室温下获得的，为新型的基于二维等离子体激元的电压可调太赫兹辐射放大器铺平了道路。
2020-06-11 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Curved-space Dirac description of elastically deformed monolayer graphene is generally incorrect
未扭曲的单层石墨烯具有在受保护的狄拉克点处交叉的能带。它会发生弹性变形，许多研究都假设狄拉克描述仍然存在，现在是在弯曲空间中，并耦合到与晶格应变有关的规范场。我们证明这是不正确的，通过使用一个真正的空间梯度展开研究狄拉克方程是如何从紧束缚模型。一般的空间变化跳跃函数会产生大的磁场，这会破坏导数的截断。在微扰区，唯一一致的狄拉克截断是在非平凡的规范场下，但在平坦空间中。相反，可以将磁场微调为较小，并且我们推导出跳跃函数必须满足的微分条件，以在弯曲空间中产生对狄拉克的一致截断。我们考虑是否机械效应可能会施加这种微调，但发现这不是一个简单的弹性膜模型的情况下。
2022-06-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el hep-th
Unifying description of competing chiral and nematic superconducting states in twisted bilayer graphene
Uppsala University（乌普萨拉大学）
研究揭示了扭折双层石墨烯中左手性和向列超导态的竞争机制，通过统一的谷内配对框架解释了电子和声子介导配对的协同作用。
2026-10-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Hydrodynamics in graphene: Linear-response transport
我们开发了一个基于石墨烯的系统，我们来自量子动力学方程的输运性质的流体动力学描述。在相互作用占主导地位的制度，共线散射奇异性的碰撞积分导致快速单向热化，并允许我们描述系统的三个宏观电流携带电荷，能量，准粒子不平衡。在这种“三模式”近似下，我们评估单层石墨烯以及双层石墨烯基结构中的输运系数。由此产生的经典磁阻是强烈敏感的样品的几何形状和领先的松弛过程之间的相互作用。在小的介观样品中，宏观电流是不均匀的，这导致在经典强场中的线性磁阻。将我们的理论应用于双层石墨烯体系，为电荷中性巨磁拖曳现象的唯象描述提供了微观基础，并发现了掺杂石墨烯中的磁拖曳和霍尔拖曳现象.
2014-11-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Electronic structure and transport in graphene: quasi-relativistic Dirac--Hartry--Fock self-consistent field approximation
应用二次量子化自洽Dirac-Hartree- Fock方法考虑单层石墨烯的电子性质，考虑自旋极化态，可以相干地解释石墨烯能带小间隙和载流子不对称性的实验结果，提出了价区和传导区位移的描述，并给出了电子和空穴回旋质量的很好的理论估计，与已知的实验数据一致。
2013-09-07 cond-mat.mes-hall
Role of quantum confinement and interlayer coupling in CrI$_3$-graphene magnetic tunnel junctions
最近在二维异质结构中的磁有序和自旋输运的演示为这些材料系统开辟了研究场所。为了控制和增强相关的物理现象，必须产生将实验观察与原子细节联系起来的定量描述。在这里，我们结合第一性原理和量子弹道输运计算摆脱重要的见解，从原子论的角度对石墨烯/碘化铬$_3$结的自旋输运的基本机制。电子结构的描述表明，隧穿是这些异质结构中占主导地位的传输机制，并有助于区分中间变磁状态存在于开关过程中。我们发现，量子限制和层间相互作用是描述这些二维系统中的传输的关键。弹道输运计算进一步支持这些发现，并产生与实验显着一致的磁阻值。这些势垒的短宽度限制了仅基于通常用于描述磁性隧道结的体复合能带结构的分析。我们的工作设计的机制，以获得更大的隧穿磁阻，证明有价值的自旋阀在层状异质结构的进步。
2019-10-02 cond-mat.mes-hall
The Coulomb impurity problem in graphene
我们解决了石墨烯中未屏蔽库仑电荷的问题，并计算了局域态密度和位移电荷作为能量和距离杂质的函数。这是通过两种不同的方法非微扰地完成的：（1）通过数值研究晶格上的紧束缚模型来精确地解决问题;（2）使用二维狄拉克方程的连续描述。我们表明，狄拉克方程，适当正则化时，提供了一个定性和定量的低能量描述的问题。格点解显示出狄拉克方程无法描述的额外特征，即束缚态的形成和范霍夫奇点的强重整化。
2007-06-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Quantum Junction Plasmons in Graphene Dimers
通过窄结连接的掺杂石墨烯纳米岛之间的相互作用构成了探测等离子体系统中的量子效应的理想测试平台。在这里，预测相邻纳米岛中的石墨烯等离子体激元之间的相互作用对结的大小和形状极其敏感。本文报道的{\it ab initio}计算揭示了三种不同的相互作用机制：（1）对于窄桥（$<4$碳原子行），结的电导太低而不允许电子输运，并且光学响应由也出现在经典描述中的特征键合偶极二聚体模式支配;（2）较宽的路口（4 - 8个碳排），在结上诱导强电荷极化，这产生了在经典描述中没有对应物的新的{\it结等离子体激元};（3）对于甚至更宽的结（$\ge8$行），它们的电导足够大以允许两个石墨烯岛之间的电荷传输，导致显著的电荷转移等离子体，这也可以经典地描述。这为研究内禀等离子体量子效应开辟了一条新的途径。
2013-03-08 cond-mat.mes-hall
Quantum Effects in the Nonlinear Response of Graphene Plasmons
石墨烯支持与光强烈相互作用的长寿命、电可调谐等离子体激元的能力，结合其高度非线性光学响应，对原子级薄材料应用于纳米光子器件产生了很大的期望。这些预期主要是加强了经典的分析，使用来自扩展的石墨烯的响应，忽略了有限尺寸和非局部效应，成为重要的碳层在实际设备设计中的纳米级结构。在这里，我们表明，有限尺寸效应产生较大的贡献，增加纳米结构石墨烯的非线性响应显着高于经典理论预测的水平。我们的分析基础上的量子力学描述的石墨烯紧束缚电子态结合随机相位近似。当等离子体激元能量低于费米能或结构的尺寸超过几十纳米时，经典和量子描述对于线性响应很好地吻合，但对于非线性响应并不总是如此，特别是三阶克尔型非线性通常被经典理论低估。我们的研究结果揭示了纳米结构石墨烯中光学响应的复杂量子性质，同时进一步支持了这种材料用于非线性纳米光子器件的特殊潜力。
2017-04-11 cond-mat.mes-hall
Superconducting Cavity-Based Sensing of Band Gaps in 2D Materials
Tata Institute of Fundamental Research（塔塔基础研究所）；Research Center for Functional Materials（功能材料研究中心）
本文利用超导共面波导腔探测双层石墨烯的电荷压缩性，通过腔体共振频率偏移揭示二维材料的特性，为研究二维材料带隙提供新方法。
2024-03-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Comparing two different descriptions of the I-V characteristic of graphene: theory and experiment
的非微扰描述的传输现象在石墨烯的Schwinger过程的量子动力学方程的框架上的形式主义进行了比较与Zener-Klein隧穿的基础上的描述。在恒定的电场的弹道电导率的制度被认为是。在后一种情况下，载流子与电场的相互作用根据它们的势能的空间依赖性（x表示）来描述。所提出的动力学形式主义使用一种替代的方法，通过引入准动量$P=p-(e/c)A(t)$来描述与场的相互作用，其中$A(t)$是矢量势（t-表示）。这两种方法应导致所述过程的相同物理特性。实验中电流的测量是在静态条件下实现的，由电极间的电势差和电极间的距离决定。这些参数是x表示的固有参数。相反，在基于t-表示的方法中，有必要考虑动力学中的情况并引入所生成的载流子的有效寿命。在弹道状态下，该时间取决于电极之间的距离。我们给出了一个详细的比较，这两个描述的电流和表现出良好的吻合性的替代方法的实验数据的基础上的t-表示。它提供了一个可靠的基础，通过强场QED的非微扰方法的应用，允许包括在考虑更一般的场模型（任意极化和时间依赖性），并扩展理论的范围。
2019-01-05 cond-mat.mes-hall physics.plasm-ph
Feedback enhanced Dyakonov-Shur instability in Graphene-FET
本文提出在石墨烯场效应晶体管中引入正反馈回路和延迟效应以增强Dyakonov-Shur不稳定性，通过流体动力学模型和仿真证明其可显著提高电压增益、饱和振幅和自振荡增长率，为未来太赫兹振荡器设计提供新思路。
2023-04-18 cond-mat.mes-hall
Graphene through the looking glass of QFT
综述了量子场论方法在石墨烯量子效应描述中的主要应用。我们制定了有效的电磁作用从狄拉克模型的准粒子在石墨烯和应用它推导不同的可观察到的效果，如诱导的平均电荷，量子化电导率，法拉第效应，和Casimir相互作用涉及石墨烯样品。
2016-08-10 cond-mat.mes-hall hep-th
Crossover from quantum to Boltzmann transport in graphene
我们比较了一个完全量子力学数值计算的石墨烯的导电性的半经典玻尔兹曼理论。考虑到无序势是光滑的晶格间距的规模上，我们发现定量协议之间的两种方法远离狄拉克点。在狄拉克点，这两个理论在弱无序下是不相容的，尽管它们在强无序下可能相容。我们的数值计算提供了量子和半经典石墨烯输运机制之间的完全交叉的定量描述。
2009-05-28 cond-mat.mes-hall
Wigner-Weyl description of massless Dirac plasmas
基于Wigner-Weyl形式，我们推导了一个描述石墨烯电子在相空间中动力学行为的量子动力学模型。为了考虑载流子的量子性质，我们利用量子刘维尔方程的密度矩阵。通过将密度矩阵元与Wigner函数相联系，建立了Wigner函数的运动方程，自洽地引入库仑相互作用（即，Hartree近似）。对于非门控和门控情况，获得了等离子体激元色散关系的长波长极限。作为应用，我们从第一性原理推导了相应的流体方程，并讨论了载体有效流体动力质量的正确值。这构成了建立狄拉克电子的适当流体描述的关键点，从而为更全面地描述石墨烯等离子体铺平了道路。
2021-08-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas physics.plasm-ph
Topological confinement in graphene bilayer quantum rings
我们证明了在有偏压的双层石墨烯中，在环形势扭结中存在局域电子和空穴态。在连续描述中，我们表明，对于尖锐的潜在步骤的狄拉克方程描述的载流子状态接近的K（或K '）点的第一布里渊区可以解析地解决一个圆形的扭结/反扭结点。的解决方案表现出界面状态，表现出Aharonov-Bohm振荡的高度的潜在的步骤和/或环的半径的函数。
2010-03-17 cond-mat.mes-hall
An accurate description of the structural and electronic properties of twisted bilayer graphene-boron nitride heterostructures
扭曲双层石墨烯（TBG）自从在所谓的魔角处发现关联相以来，已经成为凝聚态领域的焦点。有趣的是，衬底对TBG的电子性质的作用尚未完全阐明。到目前为止，为了理解这种效应而进行的大部分理论工作都是使用连续介质模型进行的。在这项工作中，我们已经走了一步，并研究了异质结构的TBG和hBN使用原子紧束缚模型与半经典的分子动力学，考虑到弛豫效应。我们发现，hBN衬底的存在对TBG的能带结构具有显著的影响，即使在TBG和hBN不对齐的情况下。具体而言，衬底诱导大的质量间隙和强的伪磁场，这打破了层简并。有趣的是，这种简并可以用第二hBN层恢复。最后，我们还发展了一个描述紧束缚能带结构的连续模型。我们的研究结果表明，结合半经典分子动力学的实空间紧束缚模型是一个强大的工具来研究超莫尔系统的电子性质，并使用这种实空间的方法可能是关键，以解释某些实验结果，其中基板的效果起着重要的作用。
2021-10-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Excess entropy and breakdown of semiclassical description of thermoelectricity in twisted bilayer graphene close to half filling
在具有扭曲双层石墨烯（tBLG）的莫尔系统中，库仑相关效应在低扭曲角（$θ$）下的放大是范霍夫奇点（vHS）处的几乎平坦的低能电子带和发散态密度（DOS）的结果。这不仅导致超导性、莫特绝缘态和量子反常霍尔效应接近临界（或魔）角$θ= θ_{c} \approx 1.1^\circ$，而且还导致非常规的金属态，据称表现出非费米液体（NFL）激发。然而，与超导电性和相关诱导的间隙在DOS，明确的签名NFL效应在金属状态下仍然实验难以捉摸。在这里，我们报告的电阻率（$ρ$）和热电功率（$S$）在tBLG在$θ\approx 1.6^\circ$的同时测量。我们观察到一个紧急违反的半经典莫特关系的形式超过$S$接近半填充。过量的$S$（$\approx 2$ $μ$ V/K在低温$T \sim 10$ K）持续到$\approx 40$ K，并伴随着金属$T$ -线性$ρ$，其传输散射率（$τ^{-1}$）接近普朗克量级$τ^{-1} \sim k_{B}T/\hbar$。非平凡的电输运和违反莫特关系的组合提供了令人信服的证据NFL物理固有的tBLG，在小扭转角和半填充。
2020-04-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Quantum Hall Goos-Hänchen effect in graphene
报道了在量子霍尔效应（QHE）条件下棱镜-石墨烯界面的强Goos-Hänchen（GH）效应。基于非常规量子霍尔制度中存在的石墨烯的温度依赖性表面电导率的全量子描述，出现磁强可调谐QHE GH位移。我们的方法是基于推导广义菲涅耳系数反对称电导张量的克尔相位的入射线偏振光。此外，它表明，在低温下，GH的位移图高原的磁场的强度的增长。通过施加的静磁偏置对石墨烯中GH效应的这种量子调制可以为2D材料中的光学器件和QHE传感应用打开新的机会之门。
2022-08-14 cond-mat.mes-hall
Properties of Graphene: A Theoretical Perspective
在这篇综述中，我们从理论家的角度对单层和双层石墨烯的物理学进行了深入的描述。我们讨论了石墨烯在外加磁场中的物理性质，反映了零能朗道能级的狄拉克点附近准粒子的手征性质。我们解决了独特的整数量子霍尔效应，电子相关的作用，以及最近观察到的分数量子霍尔效应在单层石墨烯。双层石墨烯中的量子霍尔效应与单层石墨烯有着本质的不同，反映了这一体系独特的能带结构。在没有外部磁场的运输理论进行了详细讨论，随着各种理论模型中研究的无序的作用。我们强调单层和双层石墨烯之间的差异和相似之处，并专注于热力学性质，如可压缩性，等离子体光谱，弱局域化校正，量子霍尔效应，和光学性质。由于克莱因隧穿，石墨烯中电子的限制是不平凡的。我们回顾了石墨烯量子受限结构的各种理论和实验研究。石墨烯纳米带的能带结构以及亚晶格对称性、边缘几何形状和纳米带尺寸对电子和磁性的影响是非常活跃的研究领域，本文对这些主题进行了详细的综述。讨论了衬底相互作用、吸附原子、晶格缺陷和掺杂对有限尺寸石墨烯系统能带结构的影响。我们还包括一个简要的描述graphane - gapped材料获得的石墨烯通过连接氢原子的每个碳原子在晶格中。
2010-03-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
