Enhanced Light-Matter Interaction in Graphene/h-BN van der Waals Heterostructures
通过研究原型石墨烯/六方氮化硼（h-BN）异质结构的光电特性，我们展示了这些材料的纳米结构组合如何导致光-物质相互作用的显着增强，并产生独特的激发。在从头算多体微扰理论的框架下，我们表明，这种异质结构吸收光在一个广泛的频率范围内，从近红外到紫外线（UV），每个光谱区域的特征在于由一个特定类型的激发。石墨烯中的离域电子-空穴对在光谱的低能量部分占主导地位，而h-BN中的强束缚电子-空穴对在近UV中被保留。除了这些特征，原始成分的特征，电荷转移激发出现在整个可见光区。值得注意的是，电子和空穴的空间分布可以通过调节各个构建块的堆叠排列来选择性地调节。我们的研究结果开辟了前所未有的前景，鉴于设计范德华异质结构与定制的光电功能。
2017-03-17 cond-mat.mtrl-sci
Very strong light-matter coupling in patterned GaAs heterostructures
Universidad Autónoma de Madrid（马德里自治大学）；CNR Nanotec, Institute of Nanotechnology（意大利国家研究委员会纳米技术研究所）；Monash University（莫纳什大学）
利用图案化GaAs/AlGaAs波导，在有限磁场下实现重空穴和轻空穴激子杂化，并通过全微观理论揭示量子阱宽度对极化子中物质波函数光致杂化的调控作用。
2026-06-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Excitonic parameters of InxGa1-xAs-GaAs heterostructures with quantum wells at low temperatures
根据低温光致发光谱的测量结果和相应的理论分析，评价了在不同生长参数下获得的GaAs/In $_{x}$ Ga $_{1-x}$ As/GaAs单量子阱异质结的特性。
2013-03-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Strategies for optimal design for electrostatic energy storage in quantum multiwell heterostructures
研究了量子多阱异质结构静电储能器件优化设计的物理原理。我们进行了搜索的最佳多阱捕获电子的潜力，结果在系统的最大静态palarizability。异质结构的响应采用非局域线性响应理论进行量子力学建模。确定了三个主要的设计策略，这导致存储能量的最大化。我们发现，每种策略的效率在很大程度上取决于温度和电子能级的加宽。优化的异质结构的能量密度可以超过非优化值的一个因子大于$400$。这些发现为开发具有高能量密度存储能力的新型纳米电容器提供了基础。
2009-06-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quantum engineering of transistors based on 2D materials heterostructures
量子工程需要一个原子接一个原子地设计和制造电子设备。这种结合了材料科学和器件工程的创新技术已经被最近在二维材料的垂直和横向异质结构的制造方面的进展以及通过计算纳米技术对技术潜力的评估所促进。但是，我们离下一代原子级薄晶体管的实际实现还有多远？从这个角度来看，我们分析了使用二维材料异质结构的量子工程晶体管的前景和挑战，以及硅技术的基准及其在潜在性能和可制造性方面的可预见发展。从性能的角度来看，基于横向异质结构的晶体管成为最有前途的选择，即使异质结构的形成和控制处于初始技术开发阶段。
2018-03-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quantum dots based on spin properties of semiconductor heterostructures
讨论了通过空间调制III-V族异质结中自旋轨道耦合强度获得新型半导体量子点的可能性。利用有效质量模型，我们预测了具有特殊自旋性质的受限单电子态。此外，从平均场计算（局域自旋密度和Hartree-Fock），我们发现，即使是两个电子可以在这些点形成一个束缚态。
2004-02-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Moiré heterostructures as a condensed matter quantum simulator
扭曲的范德华异质结构最近因其许多显着的实验性质而受到关注，并有望在实验室中实现难以捉摸的物质状态。我们建议，这些系统可以，事实上，被用作一个强大的量子模拟平台，使强相关的物理和拓扑结构的量子材料的研究。使这些材料成为多功能工具箱的特征之一是通过容易获得的外部参数（如门控、应变、填充和扭曲角）来调节它们的性质;实现和控制与凝聚态物理领域相关的大量基本多体量子模型的可行性;最后，实验读出协议的可用性，直接映射其丰富的相图平衡和平衡外。这种通用框架使得以模块化方式稳健地实现和功能化物质的新阶段成为可能，从而拓宽了可访问物理学的前景，并为未来的技术应用带来了希望。
2021-02-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el
Quantum phase transition in ferroelectric-paraelectric heterostructures
铁电性和量子顺电性之间的相变通过非热调谐参数可以导致量子临界行为和相关的涌现现象。铁电量子临界系统，然而，罕见的，尽管丰富的铁电材料。在这里，我们从理论上表明，在铁电-顺电异质结构中，在量子温度（即，铁电性开始时的温度被量子涨落抑制）可以通过厚度比来调节。这反过来又可以影响有效铁电态和量子顺电态之间的量子相变，使用厚度比作为调谐参数。相关的量子临界区在铁电量子临界领域提供了意想不到的前景。
2022-03-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Selective spin transport through a quantum heterostructure: Transfer matrix method
在目前的工作中，我们提出了一个一维的量子异质结构组成的磁性和非磁性原子网站可以用作自旋过滤器，适用于广泛的偏置电压。给出了一个简单的紧束缚框架来描述异质结耦合到两个半无限一维非磁性电极的导电结。基于传输矩阵方法，所有的计算都是数值计算的，描述了两端自旋相关的传输几率以及通过导线的结电流。我们的详细分析可能提供在一维异质结构在纳米尺度上的选择性自旋输运现象的基本方面。
2016-05-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Mesoscopic Elastic Distortions in GaAs Quantum Dot Heterostructures
在高电子迁移率半导体异质结构中形成的量子器件提供了一种途径，通过该途径可以在光刻和集成电子学可访问的长度尺度上利用量子力学效应。半导体异质结构器件中量子点的静电定义本质上涉及金属电极的复杂图案的光刻制造。金属/半导体界面的形成、与多晶金属层相关联的生长过程以及不同的热膨胀在量子器件的有源区域中产生弹性变形。理解和控制这些扭曲是量子器件开发中的一个重大挑战。我们报告同步辐射X射线纳米衍射测量结合动态X射线衍射模型，揭示晶格倾斜的深度平均值高达0.04度。在GaAs/AlGaAs异质结构中，二维电子气（2DEG）中的应变为10^-4量级。GaAs/AlGaAs异质结构中的弹性变形由于通过压电效应产生的变形势和电场而修改2DEG中的势能景观。由金属电极引起的应力直接影响控制量子点形成的电势最小值的位置以及相邻量子点之间的耦合的能力。
2020-02-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quantum confinement in perovskite oxide heterostructures: tight binding instead of nearly free electron picture
最近，在SrVO $_3$薄膜中实验观察到了$d$电子的轨道选择性量子阱态[K.吉松等例如，Science 333，319（2011）]和SrTiO $_3$表面[A. F.桑坦德-西罗公司例如，Nature 469，189（2011）]。目前，人们试图用近自由电子（NFE）模型来解释这些实验，这是一种广泛用于半导体异质结构和简单金属膜中离域电子的方法。我们表明，紧束缚（TB）模型更适合于描述更多本地化的$d$电子的异质结构。在本文中，我们从第一原理构建简单的TB模型的钙钛矿氧化物异质结构和表面。我们表明，TB模型提供了一个简单直观的物理图像和产量，已经只有两个参数，定量更可靠的结果，与实验一致。
2013-08-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Intrinsic quantum anomalous Hall phase induced by proximity in germanene/Cr$_2$Ge$_2$Te$_6$ van der Waals heterostructure
范德华异质结结合内禀磁性和拓扑有序性为实现量子反常霍尔效应开辟了一条新的途径。在这项工作中，我们使用第一性原理计算和有效的模型分析，提出了强大的量子反常霍尔态与相当大的带隙出现在范德华异质结的锗烯/Cr $_2$ Ge $_2$ Te $_6$。这种异质结构具有很高的热力学稳定性，从而有利于其实验制备。此外，我们发现，邻近效应增强了锗烯和Cr $_2$ Ge $_2$ Te $_6$层之间的耦合，诱导非平凡的带隙在很宽的范围从29 meV到72 meV。带隙内的手征边缘状态，导致霍尔电导量子化为$-e^2/h$，是清晰可见的。这一发现为探测量子反常霍尔态和实现高温下非平凡量子输运的进一步应用提供了理想的候选者。
2020-02-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electrostatically defined Quantum Dots in a Si/SiGe Heterostructure
提出了一种在分子束外延Si/SiGe异质结中实现的静电限定的少电子双量子点。传输和电荷光谱与一个额外的量子点以及脉冲门测量证明。我们讨论了硅基异质结构的技术挑战，以及大有效电子质量对双量子点的输运性质和可调谐性的影响。电荷噪声，这可能是由于应变工程本质上诱导被证明不会影响我们的设备作为一个自旋量子比特的稳定操作。我们的研究结果保证了在Si/SiGe异质结构中静电限定的量子点适用于量子信息处理。
2010-07-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Formation of k-space indirect magnetoexcitons in double-quantum-well direct gap heterostructures
计算了倾斜磁场作用下双量子阱结构中激子的能谱。结果表明，当磁场的横向分量不为零时，准动量谱变得不对称。本文描述了从$k$空间直接激子基态到$k$空间间接激子基态的跃迁，并伴有光致发光的猝灭。
1997-12-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Prediction of new superconducting bilayers heterostructures using quantum confinement and proximity effects
Politecnico di Torino（都灵理工大学）；National Research Nuclear University MEPhI (Moscow Engineering Physics Institute)（国立核研究大学莫斯科工程物理学院）；University of Milan（米兰大学）；University of Göttingen（哥廷根大学）
研究通过理论分析量子限制与近邻效应在金属异质结构中的协同作用，发现其能显著提升超导临界温度，预测非传统超导材料的超导性。
2026-03-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Decorrelation of internal quantum efficiency and lasing threshold in AlGaN-based separate confinement heterostructures for UV emission
本文研究了用于紫外激光发射的AlGaN/GAN分别限制异质结的内量子效率和激射阈值。我们讨论了载流子局域化和载流子扩散对光学性能的影响。渐变折射率单独限制异质结构的实现导致在多量子阱处的改善的载流子收集，这促进了粒子数反转并降低了激光阈值。然而，这种改善与自发发射的内量子效率无关。我们发现，在合金的不均匀性的结果在增强的辐射效率，但不降低激光阈值，载流子注入效率更敏感的载流子本地化。
2021-09-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Model of circular polarization dependence on Mn delta-layer position in LED heterostructures with InGaAs/GaAs quantum well
提出了具有InGaAs/GaAs量子阱的LED异质结构中Mn δ层位置的圆偏振依赖性的简单模型，能够相当准确地解释最近令人着迷的实验结果[S. V. Zaitsev等人，Physica E（2009），doi：10.1016/j.physe.2008.11.003]。该模型强调了注入的空穴和Mn自旋之间的位置相关的交换相互作用的作用，显着影响的磁场中的空穴能级分裂，导致强烈的变化的极化依赖性。讨论了注入空穴能量对应的有效温度和几何结构缺陷引起的展宽的作用。
2009-02-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Gate tunable light-matter interaction in natural biaxial hyperbolic van der Waals heterostructures
最近在范德华晶体（如$α$ $_3$）中发现的天然双轴双曲性，由于其深亚波长声子极化激元，为中红外纳米光子学开辟了新的途径。然而，一个重大的挑战是这些双曲声子极化激元缺乏主动可调谐性。在这项工作中，我们研究了石墨烯和$α$ $_3$的异质结构，通过静电门控在中红外光谱区主动可调谐的混合等离子体声子极化激元模式。我们观察到一个独特的传播方向相关的石墨烯等离激元与双曲声子极化激元的石墨烯化学势的实验可行的值杂交。我们进一步报告了可调谷量子干涉在这个系统中的应用，由于这些混合模式的形成，具有较宽的工作带宽。这项工作提出了一种无光刻的替代方案，使用亚波长厚的自然双轴双曲材料进行主动可调谐的各向异性自发发射增强。
2022-01-25 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Quantum-size effect and tunneling magnetoresistance in ferromagnetic-semiconductor quantum heterostructures
研究了铁磁半导体GaMnAs量子阱异质结中的共振隧穿效应及其引起的隧穿磁电阻（TMR）的增加。GaMnAs量子阱的量子能级可以用考虑p-d交换作用的价带kp模型来解释。研究还发现，电极注入载流子的费米能级对观察该系统中的共振隧穿是重要的。
2006-08-16 cond-mat.mtrl-sci
Shubnikov-de Haas quantum oscillations with large spin splitting in highmobility Al0.8Ga0.2Sb/InAs/ Al0.8Ga0.2Sb quantum-well heterostructures
本研究通过优化AlGaSb势垒层铝镓比制备出高迁移率AlGaSb/InAs量子阱异质结构，观测到高温下仍存在的Shubnikov-de Haas振荡与大自旋分裂，验证其在拓扑自旋电子器件中的应用潜力。
2025-05-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Multiferroic Quantum Dot in an Artificial van der Waals Heterostructure
Aalto University（阿尔托大学）；University of Jyväskylä（于韦斯屈莱大学）
本研究在人工范德瓦尔斯异质结构中构建多铁性量子点，通过实验与理论结合证明量子限制、磁交换与铁电序的原子尺度耦合，为电可调量子自旋电子器件提供新平台。
2026-09-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quantum-level control in a III-V-based ferromagnetic-semiconductor heterostructure with a GaMnAs quantum well and double barriers
我们研究了具有2.5 nm厚GaMnAs量子阱和双势垒的三端III-V基铁磁半导体异质结的自旋相关隧穿性质。我们成功地控制量子能级和调制自旋相关的电流与不同的电压连接到GaMnAs量子阱的电极。我们的研究结果将为实现三端自旋共振隧穿器件开辟新的可能性。
2009-12-17 cond-mat.mtrl-sci
Double quantum dot with integrated charge sensor based on Ge/Si heterostructure nanowires
半导体双量子点中的耦合电子自旋有望成为固态量子比特的基础。到目前为止，大多数实验都使用III-V族材料，其中相干性受到超精细相互作用的限制。Ge/Si异质结构纳米线似乎非常适合克服这一限制：自旋零核的优势抑制了超精细相互作用，化学合成创造了一个清洁和无缺陷的系统，具有高度可控的性能。在这里，我们提出了一个顶栅定义的双量子点的基础上Ge/Si异质结构纳米线与点之间的耦合和引线完全可调。我们还展示了一种新的方法，在一个一维纳米结构的电容耦合的双点到一个相邻的纳米线上的单点的电荷传感。双量子点和集成的电荷传感器用作形成无核自旋的固态自旋量子位所需的基本构建块。
2007-06-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Thermalization of photoexcited carriers in two-dimensional transition metal dichalcogenides and internal quantum efficiency of van der Waals heterostructures
范德华半导体异质结构可以成为下一代光电和光伏器件中利用热光激发载流子的平台。热载流子器件的内量子效率取决于光生载流子提取率和热化率之间的关系。利用\textit{ab-initio}方法，我们证明了单层过渡金属二硫属化物的光生载流子热化时间强烈地依赖于声子谱和电子自旋轨道耦合的特性。详细地说，在价带中提升的自旋简并抑制了声学声子上的空穴散射，与电子相比，将空穴的热化减慢了一个数量级。此外，在MoS $_2$和WSe $_2$中，空穴热化时间表现不同，因为在这些看似相似的材料中自旋轨道相互作用不同。我们预测隧穿范德华半导体异质结构的内部量子效率定性地取决于是否使用MoS $_2$或WSe $_2$。
2019-12-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quantum materials interfaces: graphene/Bismuth (111) heterostructures
涉及石墨烯和铋的异质结构，具有在非常宽的能量范围内吸收光的能力，对于下一代光电子工程是有意义的。这种异质结构的技术应用的关键是对控制其性质的基本物理的理解。本文利用第一性原理计算研究了石墨烯与铋薄膜之间的界面相互作用。我们的研究揭示了与这些超晶格的莫尔物理学相关的非直观现象。我们显示了石墨烯衍生的狄拉克锥的保存，尽管接近衬底与大的自旋轨道耦合，石墨烯对铋的电子结构性质的更大影响，以及令人惊讶的存在的磁性溶液，仅略高于能量（由几毫电子伏）比非磁性结构，可能验证实验。这种与摩尔物理学相关的微妙和未预料到的现象有望在二维量子系统的异质组装的实际应用中发挥关键作用。
2020-02-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Absorption of Terahertz Radiation in Ge/Si(001) Heterostructures with Quantum Dots
在室温下，首次测量了锗-硅异质结构中Ge原子簇（量子点）阵列在0.3 - 1.2THz频率范围内的动态电导率和辐射吸收系数的太赫兹谱。已经发现，由于锗量子点的存在，异质结构中的有效动态电导率和有效辐射吸收系数远大于体Ge单晶和没有量子点阵列的Ge/Si（001）的相应量。讨论了量子点阵列中吸收增加的可能微观机制。
2011-02-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
High Photovoltaic Quantum Efficiency in Ultrathin van der Waals Heterostructures
我们报告了对具有超过50%的外量子效率的双（< 15 nm）范德华异质结构的实验测量，并且表明这些结构可以实现> 90%的实验吸收。通过耦合电磁模拟和实验测量，我们表明，pn WSe 2/MoS 2异质结垂直载流子收集可以有超过70%的内部光生载流子收集效率。
2017-06-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
All-electrical creation and control of giant spin-galvanic effect in 1T-MoTe2/graphene heterostructures at room temperature
通过电场设计新的物质状态并控制其电子和自旋电子学性质的能力是现代信息技术的核心，也是二维材料的范德华（vdW）异质结构的最新进展背后的驱动力。在这里，我们利用邻近诱导的Rashba-Edelstein（REE）效应在VDW异质结构的Weyl半金属候选MoTe 2和CVD石墨烯，在那里出现了前所未有的栅极控制开关的自旋电流效应，由于在室温下的有效的自旋-电荷转换。所测得的自旋电流信号的大小被发现是一个数量级大于其他系统，从而产生一个巨大的稀土元素。自旋电流信号的幅度和符号被示出为强烈调制的栅极电场附近的电荷中性点，这可以理解考虑的Rashba自旋轨道耦合诱导的自旋分裂的自旋织构的传导和价带的异质结构。这些发现打开了利用自旋电子存储器和逻辑技术中的自旋电流效应的门控开关的机会，以及在具有门可调功能的vdW异质结构中实现具有新颖自旋纹理的新物质状态的可能性。
2019-10-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Coexistence of quantum-confined Stark effect and localized states in an (In,Ga)N/GaN nanowire heterostructure
我们分析了单一的GAN纳米线与（In，Ga）N插入使用显微光致发光和阴极发光光谱的发射。的发射光谱是由一个绿色的发光带，强烈的蓝移与激发密度增加为主。结合有限元模拟的结构，以获得压电极化，这些结果表明，我们的（In，Ga）N/GAN纳米线异质结构的量子限制斯塔克效应。在光谱中，这不与激发密度移位的其他尖锐的峰，是由于在三元（In，Ga）N合金的成分波动所创建的本地化状态的发射。
2011-09-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quantum Spin-quantum Anomalous Hall Effect with Tunable Edge States in Sb Monolayer-based Heterostructures
采用从头算方法，在LaFeO 3衬底上氢化Sb（SbH）单层异质结中预测了一种新型的边缘态可调的拓扑绝缘体，称为量子自旋-量子反常霍尔（QSQAH）绝缘体.衬底在SbH薄膜中诱导了一个剧烈的交错交换场，这对QSQAH效应的产生起着重要作用。一个拓扑非平凡的带隙（高达35 meV）是开放的Rashba自旋轨道耦合，可以扩大应变和电场。为了理解QSQAH效应的物理机制，我们建立了一个基于px和py轨道的紧束缚模型。利用该模型研究了异质结中边缘态的奇异行为。发现与一个谷相关的无耗散手性电荷边缘态沿着样品的两侧出现，而与另一个谷相关的低耗散自旋边缘态只沿着样品的一侧流动。这些边缘状态可以灵活地调整偏振敏感的光致发光控制和/或化学边缘修改。这种灵活的操纵的电荷，自旋和谷自由度提供了一个很有前途的路线，在电子学，自旋电子学和valleytronics的应用。
2016-11-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Interaction correction to conductivity of Al$_x$Ga$_{1-x}$As/GaAs double quantum well heterostructures near the balance
实验研究了Al $_x$ Ga $_{1-x}$ As/GaAs栅双阱结构电导率的电子-电子相互作用量子修正。的电导率张量的温度和磁场依赖性的分析，使我们能够可靠地获得扩散部分的相互作用校正的制度时，结构是平衡的，当只有一个量子阱被占用。令人惊讶的结果是，相互作用校正并没有揭示共振行为;它实际上是相同的两个制度。
2011-01-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Interband infrared photodetectors based on HgTe--CdHgTe quantum-well heterostructure
计算了HgTe-CdHgTe量子阱红外探测器的带间特性。由于电子被量子阱俘获的几率很小，所以带间HgTe-CdHgTe量子阱具有很高的光电导增益。我们的分析表明，这些设备相比，传统的CdHgTe光电探测器和A $_3$ B $_5$异质结构的显着的潜在优势。
2018-01-23 cond-mat.mtrl-sci
Nano-ironing van der Waals Heterostructures Towards Electrically Controlled Quantum Dots
针对二维范德华异质结制备中抗蚀剂残留导致界面无序、器件性能下降的问题，提出热扫描探针清洗技术，可恢复材料表面、提升WS₂晶体管性能，实现低无序异质结界面与电控可调量子点，为基础研究和量子纳米电子器件提供支撑。
2024-02-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Probing energy barriers and quantum confined states of buried semiconductor heterostructures with ballistic carrier injection: An experimental study
一个三端光谱，探测两个亚表面的能垒和带间的光学跃迁在半导体异质结构的演示。研究了一种以InAs/GaAs量子点为集电极的单极性p型半导体金属基区晶体管。利用少/多载流子注入、弹道电子发射谱和热载流子散射谱分别测量了Al_xGa_（1-x）As埋层导带和价带的势垒高度，从而确定了Al_（0.4）Ga_（0.6）As的带隙为2.037 ± 0.009 eV（9 K）。在正向集电极偏压下，注入具有亚带隙动能的少数载流子引起带间电致发光。三个发射峰从InAs量子点，InAs润湿层，和GaAs观察一致的少数载流子注入。
2007-02-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Dirac-Rashba fermions and quantum valley Hall insulators in graphene-based 2D heterostructures
本研究通过第一性原理和有效低能模型，在石墨烯/TMD异质结构中实现Dirac-Rashba费米子与量子谷霍尔效应，为二维异质结构的新奇物性探索提供基础。
2024-10-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quantum spin Hall phase in GeSn heterostructures on silicon
提出一种与现代微电子制造兼容的实用硅基架构，通过将Ge1-xSnx合金工程化制备成具有破缺能隙对齐的结，使其经历量子相变并在Si上直接实现栅极控制的手性边缘态，为设计承载量子自旋霍尔绝缘体的集成电路提供前景。
2022-10-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quantum anomalous Hall effect driven by magnetic proximity coupling in all-telluride based heterostructure
量子反常霍尔效应（QAHE）是一种奇异的量子现象，起源于样品边缘的无耗散手性通道。虽然已经在磁性掺杂的拓扑绝缘体（TI）中观察到QAHE，但是利用相邻铁磁体层对TI表面的磁性邻近效应可以通过打开具有比掺杂系统中更少无序的交换间隙来提供QAHE的替代方法。然而，一个有利的异质界面，实现QAHE的基础上的磁邻近效应的工程仍然有待实现。在这里，我们报告的QAHE在非磁性TI和铁磁绝缘体（FMI）的邻近耦合系统的观察。我们已经设计了三明治异质结构的（Zn，Cr）Te/（Bi，Sb）2 Te 3/（Zn，Cr）Te，满足两个先决条件出现的QAHE;形成一个相当大的交换间隙在TI表面状态和调整的费米能量到交换间隙。在所有碲化物基异质结构中的有效邻近耦合，如这里所展示的，将使得能够实现与铁磁性、铁电性、超导性等耦合的多功能定制拓扑材料的现实设计。
2019-08-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
A novel artificial condensed matter lattice and a new platform for one-dimensional topological phases
凝聚态物理中的工程晶格，例如冷原子光晶格或光子晶体，可以具有与天然存在的电子晶体根本不同的性质。在这里，我们报告了一种新型的人工量子物质晶格。我们的晶格是由拓扑绝缘体和普通绝缘体的交替薄膜构成的多层异质结构。每个界面内的异质结构主机一组拓扑保护的界面状态，并通过使层足够薄，我们第一次展示了跨层的界面状态的杂交。通过这种方式，我们的异质结构形成了一个新兴的原子链，其中界面作为晶格位置和界面态作为原子轨道，从我们的角度分辨光电子能谱（ARPES）的测量中可以看出。通过改变异质结构的组成，我们可以直接控制晶格位置之间的跳跃。我们在超晶格能带结构中实现了拓扑相和平凡相。我们认为，超晶格的特点可能是在一个重要的方式由一维拓扑不变量，密切相关的苏-施里弗-Heeger模型的不变量。我们的拓扑绝缘体异质结构展示了一种新颖的实验平台，在该平台上，我们可以通过直接控制电子如何在晶格位置之间跳跃来设计能带结构。
2017-03-13 cond-mat.mtrl-sci
The radiative characteristics of quantum-well active region of AlGaAs lasers with separate-confinement heterostructure (SCH)
利用Synopsys公司的Sentaurus TCAD软件进行了计算机模拟，研究了有源区和波导区中铝的摩尔浓度对AlxGa 1-xAs双异质结和单独限制（SCH）半导体激光器量子阱中载流子能谱和辐射光谱特性的影响。单模激光器的波长在很宽的铝含量范围内几乎与波导中铝的浓度无关，但在QW区主要取决于铝的浓度。
2010-10-03 cond-mat.mtrl-sci
Enhancing charge stability of Ge quantum well heterostructures via SiGe layer composition engineering
Beijing Academy of Quantum Information Sciences（北京量子信息科学研究院）
本研究通过SiGe层组分工程调制Ge量子阱异质结构，减少界面电荷积累，增强电荷稳定性，实现低电荷噪声，适用于高性能自旋量子比特器件。
2026-09-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Record negative photoconductivity in N-polar AlGaN/GaN quantum-well heterostructures
本研究发现将GaN/AlN超晶格背势垒引入N极性AlGaN/GaN量子阱异质结构可诱导从正光电导向负光电导转变，其光电导产率超85%且在高温下稳定，为开发光电逻辑门等器件提供新途径。
2025-10-14 cond-mat.mtrl-sci
The effects of multiply quantum wells (MQW) on optical and electrical characteristics of AlGaAs lasers with separate confinement heterostructures (SCH)
利用Synopsys公司的Sentaurus TCAD软件和开源软件对具有独立限制异质结的AlGaAs激光器的光电特性进行了模拟。对2-QW（2量子阱）和3-QW结构的结果与1-QW的结果进行了比较。通过增加量子阱的数目和优化波导的宽度，获得了有用的激光参数的显着改善。特别是，最大的光学效率示出达到88%的3-QW结构与最佳的波导宽度。多量子阱激光器的光强分布宽度增加，导致通过激光器端面的最大光功率密度降低，降低了反射镜灾难性损坏的风险。
2011-08-31 cond-mat.mtrl-sci
Photon recycling white light emitting diode based on InGaN multiple quantum well heterostructure
提出了一种基于传输矩阵技术的计算光子再循环复杂层状结构发光光谱的数值方法。使用这种方法，我们表明发射光谱对器件的光学本征模结构有很强的依赖性。通过将有源区置于单个或耦合微腔中，可以实现光子再循环和LED外部效率的增强。
2001-11-20 cond-mat.mtrl-sci
Optimal design and quantum limit for second harmonic generation in semiconductor heterostructures
利用遗传算法对GaAs基量子器件的红外二次谐波产生（SHG）进行了优化设计。这两个组成参数和电场同时优化，和SHG的量子限制，由大的偶极矩（有利于电子离域）和大的重叠（有利于电子本地化）之间的权衡，确定。最佳的器件通常具有不对称的双量子阱形状，该双量子阱形状具有窄势垒和最大阱侧面的渐变区域。没有发现一个电场，导致改善SHG，如果成分参数进行优化。
2000-11-23 cond-mat.mtrl-sci
Mn Solid Solutions in Self-Assembled Ge/Si (001) Quantum Dot Heterostructures
采用分子束外延技术在Si（001）衬底上生长了Ge_（0.98）Mn_（0.02）量子点。观察到标准的Ge润湿层-小屋-圆顶-超级圆顶序列，在表面形貌中没有第二相形成的指标。我们发现，Mn形成了一个稀释的固溶体中的Ge量子点层，和一个显着的分数的Mn分区到一个稀疏的阵列的掩埋，Mn富集的硅化物沉淀物直接下面的一小部分的Ge superdomes。来自超薄膜的磁响应表明不存在稳健的室温铁磁性，这可能是由于Si到Ge量子点中的异常混合。
2012-10-31 cond-mat.mtrl-sci
Engineering van der Waals heterostructures for dispersion-selective meV-scale quantum sensing
Los Alamos National Laboratory（洛斯阿拉莫斯国家实验室）
本文提出利用范德瓦耳斯异质结构的轨道杂化来选择性检测特定粒子，通过调控轨道杂化实现对meV尺度量子传感的改进。
2026-03-16 cond-mat.mtrl-sci
Designing in-plane heterostructures of quantum spin hall insulators from first principles: 1T'-MoS2 with adsorbates
正常和拓扑绝缘体之间的界面被绑定到主机金属状态的时间反演对称性的保护，因此对无序和界面重建鲁棒。二维拓扑绝缘体（量子自旋霍尔绝缘体）提供了通过吸附原子或分子来改变局部拓扑的独特机会，因此构成了用于设计拓扑异质结构的理想平台。在这里，我们应用第一性原理计算表明，量子自旋霍尔绝缘体1 T '-MoS 2在吸附各种原子时表现出向平凡绝缘体的相变。然后，它表明，一维金属边界状态确实出现在带状几何形状的交替区域和不吸附氧，这些边界状态一般构成简单的线性连接之间的价带和导带。这与拓扑边缘状态形成鲜明对比，拓扑边缘状态通常表现出对特定边缘终止敏感的强色散。异质结构也暗示了在1 T '-MoS 2片中的一维金属网络的简单设计。
2016-09-08 cond-mat.mtrl-sci
Three-dimensional bound states of cylindrical quantum heterostructures with position-dependent mass carriers
本文针对位置依赖质量载流子，解析研究五种 von Roos 动能算符排序下圆柱量子异质结构的三维束缚态，并比较开放与封闭边界条件。
2023-12-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.atm-clus
p-Type doping of II-VI heterostructures from surface states: application to ferromagnetic Cd$_{1-x}$Mn$_x$Te quantum wells
本文从表面态研究了CdTe和Cd $_{1-x}$ Mn $_x$ Te量子阱的p型掺杂。我们表明，这种方法是有效的，因为通常的调制掺杂氮受体，并导致空穴密度超过$2 \times 10^{11}$ cm $^{-2}$。在Cd $_{1-x}$ Mn $_x$ Te量子阱中成功地进行了表面掺杂以获得载流子诱导铁磁性。所观察到的光致发光光谱的温度依赖性，和临界温度，以及对应于先前报道的铁磁量子阱掺杂氮。
2003-02-04 cond-mat.mtrl-sci
Large Gap Quantum Anomalous Hall Effect in a Type-I Heterostructure Between a Magnetically Doped Topological Insulator and Antiferromagnetic Insulator
拓扑绝缘体（TI）和磁性绝缘体之间的异质结构是实现量子反常霍尔效应（QAHE）的重要途径。使用密度泛函理论为基础的系统的筛选和调查的热力学，磁性和拓扑性质的异质结构，我们表明，形成一个I型的异质结构之间的宽禁带的反铁磁绝缘体Cr $_2$ O $_3$和TI膜，如Sb $_2$ Te $_3$，可以导致费米能级钉扎在间隙的中心，即使在磁性掺杂。异质结构中的Cr掺杂将带隙增加到$\sim$ 64.5 meV，具有来自界面Cr掺杂剂的大塞曼能量，从而克服了由于能带弯曲效应而导致的潜在金属性。通过将费米能级附近的能带结构拟合为4带k.p模型哈密顿量，我们证明了Cr掺杂Sb $_2$ Te $_3$ /Cr $_2$ O $_3$是一个陈数C =-1的陈绝缘体.输运计算进一步表明，手性边缘模式本地化的顶部/底部的TI膜的材料中的主要电流载体。我们的预测的一个大的界面磁性，由于铬掺杂剂，反铁磁耦合到AFM衬底上的MBE生长的Cr掺杂Sb $_2$ Te $_3$ /Cr $_2$ O $_3$异质结构，我们的极化中子反射测量证实，是一致的，最近在这样的系统中测量的正交换偏置。因此，Cr掺杂Sb $_2$ Te $_3$ /Cr $_2$ O $_3$异质结构代表了开发具有高可调谐性的功能拓扑磁性器件的有希望的平台。
2021-01-24 cond-mat.mtrl-sci
Ge/Si(001) Heterostructures with Quantum Dots: Formation, Defects, Photo-Electromotive Force and Terahertz Conductivity
本文在高分辨STM和原位RHEED研究的基础上，讨论了Ge/Si（001）润湿层上Ge hut团簇的低温成核和生长问题。本文给出了Ge/Si异质结构的高分辨透射电镜研究数据，重点是低温形成完美的多层膜。探索含Ge量子点的Si p-i-n结构中的光伏效应，为红外探测器的设计提供了一种新的途径。首次报道了Ge/Si（001）异质结在5 ~ 300 K温度区间和6 T磁场下的THz动态电导率数据。
2012-03-26 cond-mat.mtrl-sci
Solution-processed hybrid graphene flake/2H-MoS2 quantum dot heterostructures for efficient electrochemical hydrogen evolution
我们设计了溶液处理的柔性混合石墨烯片/2 H-MoS 2量子点（QD）异质结构，相对于它们的原生单独组分，其显示出增强的析氢反应（HER）的电催化活性。2 H-MoS 2量子点是通过可扩展的、环境友好的一步溶剂热方法从二维（2D）2 H-MoS 2薄片生产的，所述二维（2D）2 H-MoS 2薄片通过在2-丙醇中对其本体对应物进行液相剥离（LPE）获得。这种QD合成避免了使用高沸点和/或有毒溶剂。石墨烯薄片通过石墨在N-甲基-2-吡咯烷酮中的LPE生产。2 H-MoS 2量子点的电化学性质及其与石墨烯的HER-有利的化学和电子耦合使得能够在136 mV的过电位下达到10 mA/cm^2的电流密度，超过石墨烯薄片/2 H-MoS 2（1 T-MoS 2）薄片异质结构的性能。我们的方法提供了一个快捷，可行和成本效益的方法来提高二维材料的电催化性能。
2018-05-03 cond-mat.mtrl-sci
Exchange Bias and Quantum Anomalous Hall Effect in the MnBi2Te4-CrI3 Heterostructure
层状反铁磁MnBi_2Te_4薄膜被认为是一种具有大禁带的本征量子反常霍尔（QAH）绝缘体。为了实现这一提议，打开表面态的磁隙是至关重要的。然而，最近的实验已经观察到无间隙的表面状态，表明不存在面外表面磁性，因此量子化的霍尔电阻只能在6 T以上的磁场下实现。在这项工作中，我们建议通过与磁性绝缘体CrI 3的磁接近来诱导MnBi 2 Te 4膜的面外表面磁性。我们的计算揭示了一个强大的交换偏置~ 40 meV，源于长的Cr-eg轨道尾巴，强烈杂交与Te的p-轨道。通过稳定表面磁性，可以在MnBi_2Te_4/CrI_3异质结构中实现QAH效应。我们的计算还表明，高陈数QAH态可以通过控制外部电子门来实现。因此，MnBi_2Te_4/CrI_3异质结为实现电调谐零场QAH效应提供了一个很有前途的平台。
2019-08-14 cond-mat.mtrl-sci
Charging of quantum emitters in hexagonal boron nitride - graphene heterostructures due to electrostatic screening
本研究揭示了hBN/石墨烯异质结构中静电屏蔽导致缺陷电荷态改变，并表明可通过栅极电压克服重取向能垒，实现电学控制量子发射体。
2025-01-22 cond-mat.mtrl-sci
