Structural and electronic properties of hybrid graphene and boron nitride nanostructures on Cu
最近，已经合成了由交替的石墨烯和氮化硼（BN）域组成的二维纳米结构。这些系统具有有趣的电子和机械性能，在电子和光学器件中具有潜在的应用。在这里，我们进行了第一性原理的研究模型的BN-C混合单层和纳米带沉积在Cu（111）表面上，基板用于他们的生长在所述实验中。为了比较，我们也考虑BN和BC 2N纳米结构。我们发现BN和BC 2N单层与Cu（111）的结合较弱，而具有交替畴的单层由于局域界面态的存在而与B-C界面处的衬底强烈相互作用。这种结合导致单层的变形和相当大的n-掺杂。纳米带表现出类似的行为。此外，即使在钝化边缘的情况下，它们也与边缘处的基底显著相互作用。这些研究结果提出了一种基于纳米结构和衬底诱导效应之间的相互作用来调整BN-C混合模型的带隙和掺杂水平的途径。
2013-08-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Deep learning meets nanophotonics: A generalized accurate predictor for near fields and far fields of arbitrary 3D nanostructures
深度人工神经网络是强大的工具，在纳米光子学中有许多可能的应用。在这里，我们演示了如何将深度神经网络用作等离子体和介电纳米结构的完整近场和远场响应的快速通用预测器。一个训练有素的神经网络推断任意三维纳米结构的内部领域比传统的数值模拟快许多数量级。次要物理量源自深度学习预测，并忠实地再现各种物理效应，而无需特定训练。我们讨论了神经网络方法的优势和局限性，使用一些单粒子及其近场相互作用的模型研究。我们的方法为纳米光子系统的设计和分析提供了快速而通用的方法。
2019-11-13 cond-mat.mes-hall physics.comp-ph physics.optics
Electronic transport in a two-dimensional superlattice engineered via self-assembled nanostructures
纳米科学提供了一个独特的机会，通过低成本，解决方案处理组装纳米级构建模块，从下而上设计现代材料。这些系统承诺电子能带结构工程不仅使用纳米级结构调制，而且还使用介观尺度空间图案化，尽管后者的实验实现具有挑战性。在这里，我们设计和制造了一种新型的人工固体堆叠石墨烯的自组装，近周期性阵列的纳米球，并在实验上观察超晶格微带效应。我们发现电导下降在相称的填充载流子每个超晶格晶胞，这是由石墨烯晶格的准周期性变形引起的迷你带的关键特征。当晶格应变较大时，这些凹陷变得更强。利用紧束缚模型，模拟了晶格形变对原子间跃迁积分的影响，证实了超晶格的输运行为。这种二维材料-纳米颗粒异质结构通过自组装实现了简易的能带结构工程，有望用于大面积电子学和光电子学应用。
2018-08-03 cond-mat.mes-hall
Effective conduction-band model for zincblende III-V semiconductors in the presence of strain: tuning the properties of bulk crystals and nanostructures
本研究推导了一个紧凑的有效哈密顿量，描述应变下闪锌矿III-V半导体导带，通过折叠降阶八带k·p模型获得参数解析式，为器件设计提供可靠预测工具。
2025-09-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Simulation of nanostructure-based and ultra-thin film solar cell devices beyond the classical picture
在本文中，一个光电子器件的模拟框架有效的任意空间变化的电子势和光学模式，从弹道到扩散的运输制度，是用来研究非本地光子吸收，光电流产生和载流子提取在超薄膜和纳米结构的太阳能电池器件在辐射极限。在微观方法所揭示的影响，这是无法访问的宏观模型的结构，掺杂或偏置引起的纳米级的局部光生速率和光载流子输运制度的潜在变化的影响。
2014-07-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
From Quantum Dots to Quantum Dashes: Excitonic Spectra of Highly Elongated InAs/InP Nanostructures
本文采用原子论方法，结合单粒子态的经验紧束缚和激子性质的组态相互作用方法，研究了圆柱形量子点到高伸长量子点的跃迁.大的纳米结构形状各向异性导致一个特殊的趋势，明亮的激子分裂，在某些点淬火与进一步的形状伸长，矛盾的简化模型的预测。此外，强形状伸长促进暗激子的显著光学活性，其可达到亮激子强度的显著$1\%$分数而不施加任何外部场。原子的计算增加了一个基本的唯象模型表示的光空穴激子添加混合物增加的形状变形。最后，对激子复合物$X^-$，$X^+$，和$XX$进行了研究，发现由于高激发态的存在而引起的关联是影响激子结合能和精细结构的关键因素.
2018-08-23 cond-mat.mes-hall
Oscillation modes of two-dimensional nanostructures within the time-dependent local-spin-density approximation
我们应用含时局域自旋密度近似作为一般理论来描述任意形状的二维纳米结构的线性响应机制中的基态和自旋密度振荡。为此目的，进行模拟的实时演进的频率分析。考虑了最近提出的自旋密度波在某些抛物量子点的基态的响应的影响。他们导致预测的一类新的激发，软自旋扭转模式，与能量远低于自旋偶极振荡。
1999-09-09 cond-mat.mes-hall
Microscopic quantum description of second-order nonlinearities in 2D hexagonal nanostructures beyond the Dirac cone approximation
单层的六边形二维纳米结构，如石墨烯，硅烯和锗烯表现出大的载流子费米速度，因此，大的光-物质耦合强度使这些材料成为纳米光电子学的有前途的元素。虽然这些材料是中心对称的，但空间色散是相当大的，允许这种材料的二阶非线性响应与非中心对称的2D材料相当。无质量狄拉克费米子的二阶响应已被广泛研究，但目前还没有一种在整个布里渊区都能正确计算的通用方法。为了完成这一差距，在目前的论文中，我们开发了一个通用的量子力学理论的面内二阶非线性响应超越狄拉克锥近似和适用于全布里渊区的六方紧束缚纳米结构。我们提出了明确的计算适用于任意三波混频过程的二维六角纳米结构的非线性极化率张量。
2020-08-17 cond-mat.mes-hall
Master equation approach to transient quantum transport in nanostructures
本文基于费米子相干态表象中的路径积分方法导出的精确主方程，提出了一种适用于纳米器件中瞬态电子动力学的非平衡量子输运理论。将精确的主方程应用于纳米器件，我们还建立了约化密度矩阵和瞬态量子输运电流与Keldysh非平衡格林函数之间的联系。该理论使我们能够研究纳米结构中的瞬态量子输运与反反应的影响，从接触，与非马尔可夫耗散和退相干被充分考虑。在应用方面，我们将该理论应用到具体的量子输运系统中，研究了在任意初始温度下的瞬态和稳态情况下，各种量子退相干和涉及非马尔可夫记忆效应的量子输运现象。
2016-11-14 cond-mat.mes-hall
General continuum model for twisted bilayer graphene and arbitrary smooth deformations
我们提出了一个简单的推导出一个连续的哈密顿双层石墨烯与任意光滑的晶格变形-技术上的方式参数化位移场具有小梯度。我们发现，这包含了Bistritzer和Macdonald扭曲双层石墨烯的连续模型以及它的许多推广和扩展。推导完全在实空间中进行。
2019-10-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Wafer-scale fabrication of 2D nanostructures via thermomechanical nanomolding
本研究将热机械纳米成型（TMNM）技术拓展至二维纳米结构的晶圆级制备，在兼容后段制程的条件下制得特征尺寸可控的铜纳米带，证实原料晶粒尺寸可转移至成型结构，并探讨了二维TMNM的变形机制。
2023-06-16 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Designing Electron Spin Textures and Spin Interferometers by Shape Deformations
我们证明了在一维纳米结构中传播的电子的自旋取向与Rashba自旋轨道（SO）耦合可以根据需要通过改变纳米系统的几何形状来操纵。导致非均匀曲率的形状变形在空间中产生复杂的三维自旋纹理。我们采用一个典型的例子，椭圆变形的量子环，揭示了如何获得一个全几何和全电子控制的自旋取向。所得到的自旋纹理表现出可调的拓扑特征，具有围绕径向和面外方向的绕组。我们发现，这些拓扑非平凡的自旋图案影响自旋干涉效应的变形环，从而导致不同的几何驱动的弹道电子输运行为。我们的研究结果建立了电子自旋纹理，自旋输运和纳米尺度的系统形状之间的深刻联系。
2016-05-25 cond-mat.mes-hall
Deep learning enabled strategies for modelling of complex aperiodic plasmonic metasurfaces of arbitrary size
光学相互作用对纳米结构在复杂环境中的光学响应有重要影响。考虑到大型结构群的相互作用，需要计算量大的数值计算。特别是如果没有周期性可以利用，全场模拟可以变得过于昂贵。在这里，我们提出了一种方法的数值描述的非周期性组装的等离子体纳米结构。我们的方法是基于修饰的极化率，这是传统上非常昂贵的计算，一个问题，我们缓解使用深度卷积神经网络作为代理模型。我们证明，该方法提供了高精度的误差在百分之一的顺序。在相互作用主要是短程的情况下，例如对于平面超颖表面的面外照射，它可以用于描述基本上无限大小的非周期性超颖表面，包含数千个无序的等离子体纳米结构。我们还表明，该模型是能够光谱解析耦合效应。因此，该方法对于元表面领域具有最高的兴趣。它提供了显着的优势，如大型非周期性平面元结构的均匀化或复杂的波前在微米尺度的设计，其中光学相互作用发挥了至关重要的作用。
2021-12-08 cond-mat.mes-hall physics.comp-ph physics.optics
Enhancement mode double top gated MOS nanostructures with tunable lateral geometry
我们目前的测量硅（Si）的金属氧化物半导体（MOS）的纳米结构，使用的过程中，促进基本上任意的栅极几何形状。在几个具有开放横向量子点几何形状的MOS量子点中，表现出稳定的库仑阻塞行为，不受寄生点形成的影响。在迁移率和电荷缺陷密度（即界面陷阱和固定的氧化物电荷）的增加的减少测量的关键工艺步骤，我们与低无序行为的定量缺陷密度。这项工作提供了定量的指导，以前没有建立有关的缺陷密度，硅量子点不表现出寄生点的形成。这些器件利用双层栅堆叠，其中包括关键栅氧化层在内的许多区域都是在完全合格的CMOS设施中制造的。
2009-09-11 cond-mat.mes-hall
Quantum Micromagnetic Theory of Magnons in Finite Nanostructures
本文提出量子微磁理论形式体系，通过引入微磁哈密顿量量子算符并处理非均匀基态，推导出线性量子Landau-Lifshitz方程，从而完整描述有限纳米结构中磁振子谱，并应用于研究纳米盘低温热涨落。
2024-11-20 cond-mat.mes-hall
Continuum effective Hamiltonian for graphene bilayers for an arbitrary smooth lattice deformation from microscopic theories
我们提供了一个系统的实空间推导的连续哈密顿的石墨烯双层从微观晶格理论，允许任意的非均匀光滑晶格变形，包括扭曲。两种不同的微观模型进行了分析：第一，斯莱特-科斯特像模型和第二，从头算衍生模型。我们设想，我们的有效哈密顿量可以结合实验确定的原子晶格变形在扭曲的双层石墨烯在一个特定的设备来预测和比较电子光谱与扫描隧道光谱测量。作为一个副产品，我们的方法提供了电子-声子耦合的连续哈密顿从微观模型的任何双层堆叠。在配套文件中，我们详细分析了魔角扭曲双层石墨烯弛豫原子配置的连续模型。
2023-02-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Prediction of Carbon Nanostructure Mechanical Properties and Role of Defects Using Machine Learning
碳纤维和石墨烯基纳米结构，如碳纳米管（CNT）和缺陷结构，作为坚固和轻质材料具有非凡的潜力。一个长期存在的瓶颈是缺乏对原子尺度工程的理解和实施，以利用模量和拉伸强度的理论极限，其中只有一小部分今天通常达到。在这里，我们展示了CNT和任意3D石墨组件的机械性能的准确和快速预测，基于来自尖端反应MD模拟和机器学习（ML）的1000多条应力-应变曲线的训练集。比较了几种ML方法，结果表明，我们新提出的具有空间信息的分层结构图神经网络（HS-GNN）实现了对任何3D纳米结构的模量和强度的预测，在很大范围内的可能值中只有5-10%的误差。其可靠性足以满足实际应用，并且与现有ML方法相比有很大改进，偏差高达50%，并且与早期特定化学模型相比偏差为20%。该算法允许超过10倍的速度比传统的分子动力学模拟的机械性能预测，识别的缺陷和随机的3D形态的作用，和高通量筛选的3D结构增强的机械性能。这些算法可以扩展到100 nm大小的形态，扩展到化学相似的化合物，并经过训练以预测更广泛的性质。
2021-10-23 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spontaneous decay of a quantum emitter near a plasmonic nanostructure
我们发展了一个位于金属-电介质结构附近的量子发射体（QE）的自发衰变理论，该结构支持局域表面等离子体。如果等离子体共振被调谐为接近QE发射频率，则由于从QE到局部等离子体模式的能量转移，随后通过等离子体天线进行光子发射，发射被增强。发射速率取决于等离子体激元与辐射场的耦合和金属中欧姆损耗之间的密切相互作用。在这里，我们开发的等离子体激元格林函数的方法，包括等离子体激元与辐射的相互作用，以获得显式表达式的辐射衰减率和光学极化率的局部等离子体激元模式在任意的等离子体激元纳米结构。在这种方法中，我们通过将其与等离子体激元模式密度（其表征等离子体激元场限制）相关来提供等离子体激元模式体积的一致定义，并恢复标准腔形式的Purcell因子，但现在用于等离子体激元系统。我们表明，QE放置在一个小的金属纳米结构的尖锐尖端附近的“热点”，等离子体激元模式的体积与金属体积的比例，同时非常敏感的接近尖端。最后，我们推导出任何纳米等离子体系统的辐射功率谱的增强因子，并将其与自发衰变率的Purcell因子联系起来。我们说明了我们的研究结果，位于金纳米棒尖端附近的QE的数值例子。
2022-10-18 cond-mat.mes-hall physics.optics
A scanning probe-based pick-and-place procedure for assembly of integrated quantum optical hybrid devices
集成量子光学混合器件包括基本组成部分，如单发射器和定制的光子纳米结构。可靠的制造方法需要在任意纳米结构上以最高精度控制活性纳米颗粒的沉积。在这里，我们描述了一种易于适应的技术，采用采摘和放置的纳米粒子与原子力显微镜结合共聚焦设置。以这种方式，可以在组装之前和之后同时监测形貌和光学响应。该技术可以应用于任意粒子。在这里，我们专注于纳米金刚石含有单氮空位中心，这是特别有趣的量子光学实验上的单光子和单发射水平。
2011-07-04 cond-mat.mes-hall physics.optics
Effect of uniaxial stress on the interference of polaritonic waves in wide quantum wells
极化激元态的理论是发展的纳米结构与宽量子阱强调垂直于异质结构的生长轴。讨论了应力作用下激子哈密顿量中出现的$K$线性项的作用。激子反射光谱的理论模型的纳米结构。预测了由类激子和类光子极化激元模干涉引起的光谱振荡随外加压力的增加而消失，然后又出现与低压时相反的相位。同时考虑了激子与重、轻空穴混合时的旋向性效应和激子质量收敛效应。对GaAs阱进行的数值估计表明，对于微米量级的阱宽，在压力$P < 1$ ~GPa下可以实验观察到这些效应。
2014-04-23 cond-mat.mes-hall
Laser-induced terahertz spin transport in magnetic nanostructures arises from the same force as ultrafast demagnetization
激光诱导的太赫兹自旋输运（TST）和超快退磁（UDM）是飞秒磁性和太赫兹自旋电子学中的核心现象，但迄今为止是不相关的。在这里，我们使用宽带太赫兹发射光谱在一个设置中可靠地测量这两个过程。我们发现，单个铁磁金属层F的UDM速率与从F到相邻正常金属层N的TST通量具有相同的时间演化。这种惊人的一致性表明，UDM和TST是由相同的力驱动的，这完全取决于铁磁体的状态。分析模型一致和定量地解释了我们的观察。结果表明，F的UDM和F的TST都是一个重要的遗传因子，|N堆叠产生于广义自旋电压，其定义为任意的非热电子分布。我们还得出结论，由于F和N之间可能的温度差的贡献是轻微的，自旋电流的振幅可以，在原则上，增加了一个数量级。总的来说，我们的研究结果使人们能够将UDM的大量知识应用于TST，从而为大振幅太赫兹自旋电流开辟了新的途径，从而为节能的超快自旋电子器件开辟了新的途径。
2021-05-25 cond-mat.mes-hall
