Lateral spatial switching of excitons using vertical electric fields in semiconductor quantum rings
利用路径积分量子蒙特卡罗模拟研究了半导体量子环中激子复合物对垂直电场的响应。垂直施加的场和具有强相关激子复合物的环的压电场的相互作用在环内的两个不同的横向位置之间切换激子。这种控制应通过极化率和偶极测量观察到的，并且，对于双激子，超出正常斯塔克位移的能量位移。
2010-07-22 cond-mat.mes-hall
Quenching the band gap of 2D semiconductors with a perpendicular electric field
原子级薄半导体的电子能带结构可以通过施加垂直电场来调节。在发现石墨烯后不久，通过打开石墨烯双层中的有限带隙（自然是零隙半导体），实验证明了这一原理。然而，到目前为止，同样的原理还不能用于控制更广泛的材料类别，因为所需的电场在当前设备中是无法达到的。为了克服这个限制，我们已经实现了双离子门控晶体管，使非常大的电场的应用。使用这些设备，我们表明，几层半导体过渡金属dichalcogenides的带隙可以连续抑制从1.5 eV到零。我们的结果说明了一个前所未有的水平控制的能带结构的二维半导体，这是重要的未来的研究和应用。
2021-08-13 cond-mat.mes-hall
Nonlinear stochastic discrete drift-diffusion theory of charge fluctuations and domain relocation times in semiconductor superlattices
提出了一种随机离散漂移扩散模型来解释弱耦合、高杂质半导体超晶格中散粒噪声的影响。它们的电流-电压特性由多个稳定的多稳态分支组成，对应于显示由畴壁分隔的两个畴的电场分布。如果初始状态对应于稳定分支中间的电压，并且突然电压被切换，使得最终电压对应于下一个分支，则畴在一定延迟时间之后重新定位。当最终电压接近第一电流分支末端的电压时，散粒噪声使延迟时间的分布从高斯分布变为第一通过时间分布。这些结果与Rogozia { \it et al}（Phys. Rev. B { \bf 64}，041308（R）（2001））的实验定性一致。
2002-01-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Theory of exciton fine structure in semiconductor quantum dots: quantum dot anisotropy and lateral electric field
介绍了半导体量子点中激子精细结构的理论及其与量子点各向异性和外横向电场的关系。在k*p有效质量近似下，导出了包含长程电子-空穴交换作用的有效激子哈密顿量。交换矩阵元素的哈密顿量明确表示在电子和空穴的包络函数。负责的矩阵元素的“明亮”激子分裂的识别和分析。分析了具有准二维各向异性谐振子（2DLAHO）限制势的模型量子点的激子精细结构随形状各向异性、尺寸和外加横向电场的变化.
2009-10-22 cond-mat.mes-hall
Electric-Field-Induced Nuclear Spin Resonance Mediated by Oscillating Electron Spin Domains in GaAs-Based Semiconductors
我们证明了一种替代的核自旋共振使用射频（RF）电场（核电共振：NER），而不是磁场。NER是基于电子自旋的电子控制，形成畴结构。施加到栅极的RF电场激发畴壁的空间振荡，并且因此激发超精细场到核自旋的时间振荡。NER谱的RF功率和突发持续时间依赖性提供了对核自旋和振荡畴壁之间的相互作用的洞察。
2008-08-05 cond-mat.mes-hall
Modeling for Semiconductor Spintronics
综述了半导体结构中自旋动力学和输运研究的半经典模拟方法，包括漂移扩散法、动力学输运方程和蒙特卡罗模拟方法。作为我们小组工作的回顾，这些建模技术的应用的几个例子。
2005-03-31 cond-mat.mes-hall
Effects of gate-induced electric fields on semiconductor Majorana nanowires
我们研究了栅感应电场对超导体-超导体混合纳米线性质的影响，这种混合纳米线是实现拓扑超导性和Majorana零模的一个有前途的平台。使用自洽的薛定谔-泊松方法，描述了半导体和超导体在平等的基础上，我们能够访问强隧穿制度，并确定施加的栅极电压对半导体和超导体之间的耦合的影响。我们讨论了如何修改的物理参数，如诱导的超导能隙和Landé g因子的半导体中的状态密度的重新分布后，施加外部栅极电压的接口。最后，我们绘制了InAs/Al纳米线的拓扑相图作为磁场和栅极电压的函数。
2018-08-13 cond-mat.mes-hall
Selective Spin Injection Controlled by Electrical way in Ferromagnet/Quantum Dot/Semiconductor system
在铁磁（FM）/量子点（QD）/半导体（SC）系统中，通过改变近藤温度以上的栅压，预测了注入半导体（SC）的电流的选择性和大极化.此外，在低于近藤温度时，还发现了自旋相关的近藤效应。研究发现，随着FM引线的极化度P的增加，上自旋态的近藤共振被抑制。而下一个是增强的。上旋的近藤峰在P=1时消失。
2008-01-18 cond-mat.mes-hall
Light Induced Hall effect in semiconductors with spin-orbit coupling
我们证明了在具有自旋轨道耦合的半导体中，受弱电场作用的圆偏振光的光激发电子将携带横向于电场的霍尔电流。这种光感生的霍尔效应是光和电场的量子干涉的结果，并且可以被视为由电场感生的自旋电流的物理结果。计算了p型GaAs体材料、n型和p型量子阱结构的光感生霍尔电导。
2006-05-06 cond-mat.mes-hall
Electric Dipole Induced Spin Resonance in Disordered Semiconductors
自旋电子学的标志之一是通过半导体中的强自旋轨道相互作用（SOI）实现的电场来控制磁矩。在这种结构中操纵自旋的一种有效方法是电偶极诱导自旋共振（EDSR），其中驱动自旋的射频场是电的，而不是像标准顺磁共振中那样的磁。在这里，我们提出了一个理论研究的EDSR的二维电子气在无序的存在下，随机杂质不仅决定了电阻，但也通过SOI的自旋动力学。考虑到一个特定的几何形状的电场和磁场平行和在平面内，我们表明，磁化发展的平面外的组件在共振生存的存在下的障碍。我们还讨论了EDSR产生的自旋霍尔电流。这些结果是在一个图形的方法与来自自旋顶点校正的主导作用，并确定了最佳的参数制度的观察。
2006-05-30 cond-mat.mes-hall
Driftfusion: An open source code for simulating ordered semiconductor devices with mixed ionic-electronic conducting materials in one-dimension
最近出现的铅卤化物钙钛矿作为薄膜半导体器件，包括太阳能电池，发光二极管，和忆阻器的有源层材料，激发了几个新的漂移扩散模型，包括移动电子和离子载流子的影响的发展。这项工作的目的是提供一个全面的指导Driftfusion，一个通用的模拟工具，用于模拟一维有序的半导体器件与混合离子电子导电层。Driftfusion使用户能够对具有多个不同材料层和多达四种载流子种类的器件进行建模：默认情况下，电子和空穴以及多达两种离子种类。与时间相关的载波连续性方程完全耦合到泊松方程，使得能够模拟瞬态光电子器件测量协议。除了材料和器件范围的特性外，用户还可以直接访问用于载流子传输、产生和复合的物理模型。此外，梯度界面方法规避了材料界面处的边界条件的要求，并且能够引入界面特定的性质，例如高速率的界面复合。
2022-01-05 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.comp-ph
Dipolar-drift and collective instabilities of skyrmions in crossed nonuniform electric and magnetic fields in a chiral magnetic insulator
在点粒子Skyrmions近似下研究了多铁性绝缘体中的Skyrmions动力学，其中螺旋磁结构伴随有限电偶极矩。研究了在垂直磁场和电场梯度中Skyrmion的运动。具有固定梯度大小的非均匀磁场导致螺旋运动，其中Skyrmion在垂直于磁场方向的平面内循环。循环的频率由外部磁场的导数和偶极矩的大小固定。外加垂直于磁场、但梯度方向相同的电场，使skyrmions发生漂移运动，产生磁偶极霍尔效应。交叉非均匀电场和磁场中相互作用Skyrmions气体的流体动力学研究表明，漂移运动引起了一种新的流体动力学不稳定性。三个制度的不稳定性进行了说明。
2019-11-10 cond-mat.mes-hall
Ultrafast single electron spin manipulation in 2D semiconductor quantum dots with optimally controlled time-dependent electric fields through spin-orbit coupling
我们从理论上研究了利用高频含时电场对二维半导体量子点中单个电子自旋进行超快操纵的可能性。通过自旋-轨道耦合激发电子自旋自由度，并且该过程可以通过静态磁场的存在来增强。我们使用量子最优控制理论来调整电场的时间分布，以实现最有效的操纵。该计划预测显着控制自旋操作的时间的顺序皮秒-超快的时间尺度，允许避免退相干的影响，如果这个计划是用来作为一种工具，用于量子信息处理。
2014-10-23 cond-mat.mes-hall
Electric field modulation of topological order in thin film semiconductors
提出了一种在无磁场的情况下连续调制半导体薄膜中螺旋边态的方法。通过施加交错周期势，系统经历了从拓扑平凡绝缘态到非平凡绝缘态的转变，带隙中出现螺旋边缘态。进一步的研究表明，螺旋边缘态的数目可以通过电势的振幅和几何形状来逐步调制，这类似于通过磁场来调节整数量子霍尔电导.我们解决的可行性实验测量这种拓扑转变。
2009-11-08 cond-mat.mes-hall
Spin-Hall effect on edge magnetization and electric conductance of a 2D semiconductor strip
本文研究了二维有限宽带内禀自旋霍尔效应对二维电子气扩散区自旋积累和电导的影响。结果表明，附近的侧翼的带的自旋极化，以及在纵向方向上的电流表现出阻尼振荡的宽度和强度的函数的Dresselhaus自旋轨道相互作用。这种相互作用的立方项对于边缘附近的自旋积累至关重要。正如预期的那样，在Rashba自旋轨道相互作用的情况下，没有发现对自旋积累和电导的影响。
2005-12-07 cond-mat.mes-hall
Electric field tunable superconductor-semiconductor coupling in Majorana nanowires
通过测量InSb半导体纳米线与外延生长的Al超导体耦合的电子输运，研究了外电场对超导体-半导体耦合的影响。我们发现，栅极电压感应电场可以大大修改耦合强度，这对邻近诱导的超导能隙，有效g因子，自旋轨道耦合的后果，都发挥了关键作用，在理解马约拉纳物理。我们进一步表明，由于自旋轨道耦合在一个有限大小的系统中的水平排斥，可以导致看似稳定的零偏置电导峰，模仿的行为马约拉纳零模式。我们的研究结果提高了现实马约拉纳纳米线系统的理解。
2018-06-04 cond-mat.mes-hall
Ultrafast electric control of cavity mediated single-photon and photon-pair generation with semiconductor quantum dots
利用对腔中半导体量子点电子态的超快控制，我们提出了一种新的方法，实现了具有近乎完美不可逆性的单光子和具有近乎理想纠缠度的光子对的按需发射.我们的方案是基于光激发非共振腔模式，然后使用时间相关的量子限制斯塔克效应，然后允许腔共振发射的电子态的超快控制。我们的理论分析考虑到腔损耗机制，斯塔克效应，声子诱导的退相允许现实的预测有限的温度。
2021-05-14 cond-mat.mes-hall
Theory of charge fluctuations and domain relocation times in semiconductor superlattices
散粒噪声对半导体超晶格中非线性电子输运的影响取决于超晶格量子阱之间的耦合强度。强耦合超晶格可以用能带Boltzmann-Langevin方程来描述，并利用自洽的Chapman-Enskog方法导出了随机漂移扩散方程。类似地，弱耦合、高杂质半导体超晶格中的散粒噪声由随机离散漂移扩散模型描述。相应的确定性模型的电流-电压特性由多个稳定分支组成，这些稳定分支对应于显示由畴壁分隔的两个畴的电场分布。如果初始状态对应于稳定分支中间的电压，并且突然切换到对应于下一个分支的最终电压，则畴在一定延迟时间（称为重定位时间）之后重定位。利用分支理论和布朗粒子从势阱中逃逸的经典结果讨论了这个平均迁移时间的可能标度。
2004-12-07 cond-mat.mes-hall
Exciton condensation in semiconductor quantum wells in nonuniform electric field
研究了在金属电极上有圆形窗口的情况下，在横向电场作用下半导体双量子阱中激子密度分布的结构现象。结果表明，存在激子凝聚相，激子凝聚相的自由能可用唯象朗道模型描述。对于激子密度的测定，传统的相变理论被用于有限的激子寿命的情况下产生的，存在的泵浦和非均匀性的系统。结果表明，在高激子密度下，出现了不同类型的结构：周期性分布的激子凝聚相岛或凝聚相环。分析了泵浦、窗口尺寸和温度对结构性能的影响。所得结果与实验数据吻合较好。
2007-02-16 cond-mat.mes-hall
Spin polarized electric currents in semiconductor heterostructures induced by microwave radiation
研究了（Cd，Mn）Te/（Cd，Mg）Te和InAs/（In，Ga）As量子阱在面内磁场作用下的微波辐射感生电流.电流的产生归因于微波辐射加热的电子的自旋相关的能量弛豫。弛豫在自旋向上和自旋向下的子带中产生相等且方向相反的电子流，从而产生纯自旋电流。磁场中的子带的塞曼分裂导致自旋流转换成自旋极化的电流。
2010-09-16 cond-mat.mes-hall
Switching of electrical current by spin precession in the first Landau level of an inverted-gap semiconductor
我们展示了如何在一个倒带隙半导体（与电子和空穴的状态在导带和价带边缘互换）的量子霍尔效应可以用来注入，旋进，并沿一维路径检测电子自旋。将电子运动限制在一个空间维度上，确保了所有电子在平行磁场中经历相同量的进动，从而可以打开和关闭全部电流。作为一个例子，我们计算了碲化汞量子阱中的p-n界面的磁导，并展示了它如何可以用来测量由于体反转不对称性的自旋进动。
2009-10-27 cond-mat.mes-hall
Fine structure of the exciton absorption in semiconductor superlattices in crossed electric and magnetic fields
本文用解析法确定了半导体超晶格在电场和磁场交叉作用下的激子吸收系数，其中磁场平行于超晶格轴，电场垂直于超晶格轴。我们的研究适用于磁长度的情况下，而远小于激子玻尔半径，大大超过超晶格周期。超晶格中的光吸收表现出与激子束缚态序列相关的光谱精细结构，激子束缚态的能量与磁场中载流子的朗道能量相邻。我们研究了外场和质心激子运动对精细结构峰位和振子强度的影响。特别是，我们发现，反转的外部场的取向和平面内的总激子动量显着影响的吸收光谱。讨论了实验观测激子吸收的条件。
2018-10-25 cond-mat.mes-hall
Electrical control of ferromagnetism in Mn-doped semiconductor heterostructures
隧道传输和载流子介导的铁磁性在狭窄的半导体多量子阱结构中含有层的GaMnAs的相互作用进行了研究内的自洽格林函数的方法，占在Mn掺杂区和不必要的自旋翻转在异质界面上的唯象地面的无序。我们发现，在GaMnAs层的磁化强度可以控制由一个外部的电偏置。基本机制被确定为自旋选择性空穴隧穿进出Mn掺杂的量子阱，由此施加的偏压决定了这些层中的空穴数量和自旋极化。特别是，我们预测，近共振，铁磁秩序的Mn掺杂量子阱被破坏。磁性和输运性质的相互作用与结构设计相结合，可能会导致几个相互关联的物理现象，如动态自旋过滤，在个别磁性层的磁化的电控制，并在特定的偏置条件下，自持电流和磁化振荡（magneticmulti-stability）。最近的实验结果的相关性进行了讨论。
2011-08-11 cond-mat.mes-hall
Spin-dependent phenomena in semiconductors in strong electric fields
我们发展了一个理论的自旋相关的现象，其特征在于在中等电场中的电子的弹道加速，直到他们达到光学声子的能量和突然发射的声子流制度。结果表明，在此区域，Dyakonov-Perel自旋弛豫发生了显著的变化，电流诱导的自旋取向显著增加，在电场~ 1 kV/cm时达到约2%，并随着电场的进一步增加而下降.自旋极化增强是由于电子动量分布在漂移方向上的压缩引起的。我们还预测了短圆偏振光脉冲激发到导带的光生载流子的自旋极化的场致振荡动力学。
2013-05-24 cond-mat.mes-hall
Focusing of Spin Polarization in Semiconductors by Inhomogeneous Doping
本文在双组分漂移扩散模型下研究了n型半导体中非平衡电子自旋极化在外加电场中的演化和分布。考虑了自旋极化电子通过两个不同掺杂水平的半导体区域之间的边界的传播。我们假设非均匀的自旋极化是由电场局部产生并驱动通过边界的。数值计算了电场分布和自旋极化分布。我们发现，最初创建的自旋极化的狭窄区域可以进一步压缩和放大的边界附近。由于边界涉及掺杂的变化，但两种半导体材料之间没有真正的界面，预计没有显着的自旋极化损失。因此，建议的机制将是有用的，在设计新的自旋电子器件。
2003-02-25 cond-mat.mes-hall
Higher-Order Generalized Hydrodynamics of Carriers and Phonons in Semiconductors in the Presence of Electric Fields: Macro to Nano
分析了在恒定电场作用下半导体中载流子（电荷和热运动）和声子（热运动）的流体动力学。这是根据所谓的高阶广义流体动力学（HOGH）完成的，也称为介观流体热力学（MHT），也就是说，涵盖涉及显示空间上短而时间上快的变化并且被任意地从平衡中移除的运动的现象，如在现代电子设备中的情况。描述了1阶MHT的特定情况，覆盖从宏观到纳米尺寸的导线样品。得到了电导率和热导率。随着尺寸向纳米尺度减小，1阶的MHT产生的结果在某些情况下与通常的流体热力学的结果有很大不同。与MHT中存在的不同通量相关的所谓麦克斯韦时间被证明和分析;它们在确定运动特性方面具有相当相关的作用。
2015-05-19 cond-mat.mes-hall
Dynamic Localization and Electromagnetic Transparency of Semiconductor Superlattice in Multifrequency Electric Fields
研究了多频强电场中半导体超晶格中电子的动力学行为。我们研究的条件，动态本地化和电磁透明。研究了双谐场中电磁透明的形成、破坏和稳定过程。建立了稳定的直流电场。
2006-12-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Spin-Current-Induced Charge Accumulation and Electric Current in Semiconductor Nanostructures with Rashba Spin-Orbit Coupling
我们证明了在具有Rashba自旋轨道耦合（RSOC）的二维电子气中，具有不同自旋极化的纵向自旋电流的流动将在两端带中诱导不同的电荷积累模式，或在四端霍尔条结构中诱导不同的电流分布.对于平面内极化自旋电流，电荷将通过两个横向边缘或围绕条带结构的中心累积，而对于平面外极化自旋电流，电荷密度将通过两个横向边缘显示相反的符号，导致霍尔电压。我们的计算提供了一个新的途径，实验检测或区分纯自旋电流与各种自旋极化。
2007-10-15 cond-mat.mes-hall
Electron drift orbits in crossed electromagnetic fields and the quantum Hall effect
电子在交叉电场和磁场中的经典漂移运动提供了一个有趣的例子，说明尽管存在电场，但系统的平均速度不变。这种漂移速度只取决于电场和磁场的比值，而不取决于电子的初始动量。本工作描述了这种漂移运动的量子力学版本，这与经典结果有很大不同：漂移变得依赖于能量，并且发生了输运的量子化。这些结果对量子霍尔效应的理论有一定的影响：目前的理论忽略了霍尔电场（垂直于磁场），因此不包括由于交叉场几何结构而产生的量子化。我将讨论为什么不可能消除电场，以及如何解释半经典图像中交叉场的量子化。这些结果使我们有可能建立另一种量子霍尔效应理论。
2005-12-28 cond-mat.mes-hall
Electrical spin injection and detection in a semiconductor. Is it feasible?
自旋极化电子在半导体中的电注入原则上可以通过经由欧姆传导将电流从铁磁金属驱动到半导体中来实现，其中已知电流是显著自旋极化的。为了检测，第二铁磁体可以用作漏极。研究了以高迁移率InAs/AlSb二维电子气（2DEG）为衬底，Ni、Co和坡莫合金为铁磁电极的亚微米横向自旋阀结。在标准几何结构中，很难将真正的自旋注入与其他效应分开，包括局部霍尔效应、来自铁磁电极的异常磁阻（AMR）贡献以及弱局域/反局域校正，这可以紧密地模拟自旋阀效应所期望的信号。尺寸的减小和多端非局部几何的使用使我们能够将不必要的影响降至最低。尽管我们做了所有的努力，我们还没有能够观察到自旋注入。然而，我们发现，在这些系统中的这种“负”的结果实际上是一致的扩散系统中的自旋输运的理论预测。
2000-07-19 cond-mat.mes-hall
Generalized phonon-assisted Zener tunneling in indirect semiconductors with non-uniform electric fields : a rigorous approach
本文给出了一个计算间接半导体在外加电势作用下齐纳电流的一般框架。假设一个抛物线的价带和导带色散，半导体是在平衡中的存在的外部场，只要电子-声子相互作用是不存在的。对电子-声子相互作用的线性响应导致非平衡系统。齐纳隧穿电流由单位时间内从价带跃迁到导带的电子数计算得出。一个方便的表达式的基础上提供的单粒子谱函数，使数值计算的齐纳电流下的任何三维电位分布。对于一维势分布，采用WKB（Wentzel-Kramers-Brillouin）近似，得到了体半导体、均匀场半导体和非均匀场半导体中电流的解析表达式.所得结果在低场极限下与Kane结果一致。文中给出了不同掺杂浓度的突变p-n二极管的数值例子，从中可以看出，均匀场模型比WKB模型更接近突变p-n二极管，但在低偏压条件下，需要直接数值处理。
2011-06-24 cond-mat.mes-hall
Surface effects in a semiconductor photonic nanowire and spectral stability of an embedded single quantum dot
我们的证据的表面效应的影响InAs量子点嵌入GaAs光子纳米线用作有效的单光子源。我们观察到一个连续的时间漂移的发射能量是一个障碍，共振量子光学实验在单光子水平。我们将漂移归因于氧分子粘附在导线上，这改变了表面电荷，从而改变了量子点所看到的电场。研究了温度和激发激光功率对这一现象的影响。最重要的是，我们证明了适当的处理纳米线表面，以抑制漂移。
2011-12-16 cond-mat.mes-hall quant-ph
Mechanism of the Resonant Enhancement of Electron Drift in Nanometre Semiconductor Superlattices Subjected to Electric and Inclined Magnetic Fields
研究了在恒定电场和磁场作用下半导体超晶格中电子漂移速度的增加。如果磁场具有沿SL轴和垂直SL轴的非零分量，并且沿SL轴的布洛赫振荡与横平面中的回旋旋转共振，则会发生这种情况。这是一个相当有趣的现象，因此了解其潜在机制非常重要。在较早的信（物理。114，166802（2015）），我们表明，与一般认为漂移增强是通过半经典无碰撞动力学中沿随机网（SW）的混沌扩散发生的相反，这种现象实际上是通过非混沌机制产生的。事实上，任何混乱的发生往往会减少漂移。我们现在提供更全面的细节，阐明物理机制，并扩大调查。特别是，我们：（i）证明即使在完全不存在SW的情况下，仍然可以发生明显的漂移增强;（ii）表明，在SW确实存在并且其特征缓慢动力学发挥作用的情况下，即使在出现强烈混乱之前，它也会抑制漂移增强;（iii）推广我们的非小温度理论，表明加热并不影响增强机制，并解释了一些早期的数值观测;（iv）证明以前报道的某些分析结果是不正确的;（v）对这一主题和密切相关的问题进行广泛的批判性审查;以及（vi）讨论未来的一些挑战性问题。
2020-01-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.other nlin.CD
Generating Spin Currents in Semiconductors with the Spin Hall Effect
我们研究了GaAs结构中自旋霍尔效应产生的电诱导自旋电流，区分边缘效应和自旋输运。使用克尔旋转显微镜图像的自旋极化，我们证明，所观察到的自旋积累是由于横向体电子自旋电流，它可以驱动自旋极化近40微米到一个区域，其中有最小的电场。使用一个模型，包括自旋漂移的影响，我们确定的横向自旋漂移速度的自旋极化的磁场依赖性。
2006-05-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Current induced electron spin polarization in strained semiconductors
利用静态和时间分辨的法拉第旋转，在应变半导体中观察到电流引起的传导电子自旋的极化。电极化自旋的密度、寿命和取向率的特征在于光学和电学方法的组合。此外，利用光电导开关产生的电脉冲研究了电流诱导自旋的动力学。这些结果表明，不使用磁性材料的半导体自旋电子器件的自旋源的可能性。
2004-03-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin injection and electric field effect in degenerate semiconductors
我们分析了半导体中的自旋输运的制度，其特征在于$T\stackrel{<}{\sim}T_F$（中间到简并），其中$T_F$是费米温度。这样的制度是非常重要的，因为它包括轻杂质半导体结构中使用的大多数实验中，我们证明，在同一时间，它对应于该制度中，载流子-载流子相互作用承担相关的角色。从包含多体关联效应的漂移扩散方程出发，详细计算了各种异质结构的自旋注入特性，并分析了载流子密度变化、外加电场和库仑相互作用的综合效应.我们表明存在的退化制度，特有的半导体，强烈不同，自旋输运而言，从金属的退化制度。
2004-02-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Effects of strain, electric, and magnetic fields on lateral electron spin transport in semiconductor epilayers
我们建立了一个自旋漂移扩散模型来描述自旋极化电子在磁场、电场和非对角应变作用下在锌半导体中的输运。我们提出的预测模型的几何形状，对应于光学自旋注入从圆偏振光的吸收，和对应于电自旋注入从铁磁接触的几何形状。本文从Keldysh Green函数描述的偏离平衡态的系统出发，建立了电场和磁场作用下应变半导体中电子自旋输运的半经典动力学理论。从这个动力学理论，我们推导出自旋密度矩阵的空间均匀的领域和均匀的电子密度的特定情况下的组件的自旋漂移扩散方程。我们数值求解自旋漂移扩散方程，并将所得图像与n型GaAs体外延层中自旋极化传导电子横向流动的扫描克尔显微镜数据进行比较。自旋漂移扩散模型准确地描述了实验观察。我们对比了磁场和应变场引起的电子自旋旋进的性质。自旋-应变耦合与电子波矢成线性关系，自旋-磁场耦合与电子波矢无关。因此，旋进自旋流的空间相干性与应变比与磁场更好地保持，并且自旋旋进的空间周期与应变结构中所施加的电偏压无关，而对于所施加的磁场的情况，其强烈地依赖于偏压。
2005-11-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Generation and detection of non-Abelian matrix Berry phases through manipulation of electric confinement potential of a semiconductor quantum dot
在II-VI或III-V族n型半导体量子点中，通过改变限制势的形状，可以用{ \it all electrical means}产生并检测到矩阵Berry相。这是由于在存在自旋-轨道耦合项时的一般对称性考虑。由此产生的2 × 2矩阵Berry相位可以由两个几何原点数来表征。我们研究这些参数如何依赖于封闭绝热路径的形状和面积。我们建议如何在传输测量矩阵Berry相位可能被检测到。
2007-08-07 cond-mat.mes-hall quant-ph
Electric readout of magnetization dynamics in a ferromagnet-semiconductor system
我们在室温下的半导体沟道中的时间相关的自旋极化电流的分析，以建立三个铁磁终端，其中两个偏置和第三个连接到一个电容器的磁化配置和动力学如何影响电流和电压。在稳定状态下，电容器上的电压与沟道中的自旋累积有关。当其中一个端子的磁化旋转时，触发瞬态电流。该效应可用于电极的磁化反转动力学的电检测或用于两个磁性接触的对准的动态读出。
2006-09-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electric current noise in mesoscopic organic semiconductors
我们证明了核自旋涨落导致有机半导体介观样品中的电流噪声，在弱场下表现出明显的磁电阻效应。对于双极化子机制和电子-空穴机制的有机磁电阻，电流噪声谱由与载流子Knight场中的核自旋旋进相关的高频峰和与核自旋弛豫相关的低频峰组成.光谱的形状取决于外部磁场和射频场，这使得人们可以通过实验证明原子核在磁阻中的作用。
2020-12-07 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall
Electromodulation of the Magnetoresistance in Diluted Magnetic Semiconductors Based Heterostructures
研究了由两层稀磁半导体和一层半导体层构成的异质结构的性质。我们发现，有一个RKKY型交换耦合之间的磁性层之间的铁磁和反铁磁振荡的不同参数的函数的问题。这些相的不同输运性质使得这种异质结构呈现出强的磁阻效应。也可以通过电场来改变耦合。我们提出，它是可能的，通过施加一个电场显着改变异质结构的电阻。我们的结果表明，在一个单一的门控样品的磁电阻可以调制与电偏置电压。
2002-07-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electric-field control of a hydrogenic donor's spin in a semiconductor
施加到半导体中的施主束缚电子的AC电场调制其波函数的轨道特性，这通过自旋-轨道相互作用影响电子的自旋动力学。利用实空间多带k.p方法对GaAs中类氢施主（Si）的自旋动力学进行了数值计算，结果表明类氢施主态的高度对称性导致了电子g张量对外加场的强非线性依赖.一个重要的结果是，最快的拉比振荡发生在拉莫尔频率的次谐波调制的电场。
2008-08-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.other quant-ph
Improving Electric Contacts to Two-Dimensional Semiconductors
二维（2D）半导体（例如单层MoS_{2}）的电接触电阻是缩小2D场效应晶体管（FET）的关键瓶颈。与三维金属接触的2D半导体产生独特的电流拥挤，导致接触电阻增加。我们开发了一个模型，以分离的电流拥挤的贡献从本征接触电阻率。我们发现，可以通过掺杂和接触图案化来缓解电流拥挤。使用Landauer-Büttiker形式主义，我们表明，范德华力（vdW）间隙在接口将最终限制接触电阻。我们比较我们的模型与掺杂和未掺杂的MoS_{2} FET的实验数据。即使使用> 2x 10 ^{13} cm^{-2}的重电荷转移掺杂，我们也表明最先进的接触电阻比弹道极限大100倍。我们的研究强调需要开发有效的接口，以实现< 10 Ω.μm的接触电阻，这将是极端缩放设备的理想选择。
2021-05-22 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Influence of surface-related strain and electric field on acceptor wave functions in Zincblende semiconductors
用扫描隧道显微镜（STM）研究了p型掺杂InAs（110）面附近Mn受主的局域态密度（LDOS）的空间分布。分析了表面下不同掺杂深度的受主对比度的形状。位于半导体的前十个次表面层内的受体显示出比从体受体波函数的理论预测预期的更低的对称性。它们表现出（001）镜面不对称性。不对称的程度取决于受体原子的深度。埋在地下10层以下的受体的实测对比度密切匹配的理论推导的形状。两种效应能够解释对称性降低：表面弛豫的应变场和尖端诱导的电场。
2007-11-22 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall
Nonadiabatic quantum dynamics of tribovoltaic effects at sliding metal-semiconductor interfaces
最近的实验观察到电流产生在滑动的金属-半导体界面。在这里，我们提出了一个详细的理论研究如何在这样的滑动界面上产生电压。我们的研究是基于一个两带Anderson-Holstein模型，并使用表面跳跃方法求解耦合的电子-声子动力学。我们发现，在界面处的机械运动引起的高的局部温度可以导致电子-空穴对通过电子-声子耦合产生。我们量化的电子空穴产生的效率，以及作为局部温度和半导体带隙的函数的电压。我们发现，提高局部温度可以导致更高的电子空穴产生和电压。此外，我们发现，有一个营业额的电压作为带隙的函数。这种观察与实验结果是一致的。我们的研究提供了一个理论框架，从量子力学的角度来理解摩擦伏打效应，我们的方法可以用来定量模拟现实的滑动金属-半导体结。
2021-12-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Transport in organic semiconductors in large electric fields: From thermal activation to field emission
理解有机半导体在大电场中的电荷输运与许多应用相关。我们提出了在短沟道的聚（3-己基噻吩）和6，13-双（三异丙基硅基乙炔基）并五苯的基础上，从室温到4.2 K的有机场效应晶体管的输运测量。近300 K的运输在这两个系统是很好地描述了热辅助跳跃与Poole-Frenkel样增强的流动性。在低温和大的栅极电压下，这两种材料中的输运变得几乎与温度无关，跨越到场驱动隧穿。这些数据，特别是TIPS-并五苯的数据表明，在考虑更奇特的物质时必须非常谨慎（例如，Tomonaga-Luttinger液体）的运输解释。
2010-03-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Finite size effects in ferroelectric-semiconductor thin films under open-circuited electric boundary conditions
利用Landau-Ginzburg-Devonshire理论和连续介质静电理论分析了开路电边界条件下铁电-半导体薄膜中有限尺寸效应的一般特征。薄膜临界厚度的温度依赖性，自发极化和去极化场分布的开路膜被发现是显着不同的短路相比。特别是，我们预测的重入型过渡边界之间的单畴和多畴铁电状态，由于减少内部屏蔽效率和分析可能的实验方案，由这种机制。这一分析是相关的行为的独立的铁电薄膜和扫描探针显微镜基于实验的自由铁电表面。
2015-01-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electric field induced semiconductor-to-metal phase transition in vertical MoTe2 and Mo1-xWxTe2 devices
在过去的几年里，过渡金属二硫属化物（TMD）由于其原子薄的性质而作为各种电子应用的潜在构建块引起了人们的关注。一个令人兴奋的发展是最近成功的“工程”结晶相的TMD化合物在生长过程中，由于他们的多晶型特征。在这里，我们报告了电场诱导的可逆工程相变在垂直2 H-MoTe 2设备，一个重要的实验发现，使这些超薄层状材料的电相位切换。利用扫描隧道显微镜（STM）分析了施加电场后的TMD晶体结构，并利用扫描隧道光谱（STS）绘制了纳米尺度上的超导体-金属相变。此外，通过扫描透射电子显微镜（STEM）直接证实了从2 H半导体到畸变的2 H '金属相的相变。制造基于MoTe 2和Mo 1-xWxTe 2合金的垂直电阻式随机存取存储器（RRAM）单元以展示清晰的可再现的和受控的切换，其中编程电压可通过层厚度来调谐，并且如果与三元材料相比，则对于二元化合物显示出明显不同的趋势。
2017-09-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Operation of a semiconductor microcavity under electric excitation
我们提出了一个微观理论的描述偏置控制操作的激子极化激元基异质结构，特别是，极化激元激光器。结合半导体异质结中电子和空穴的标量电势和费米准能量的Poisson方程、非相干激子库的Boltzmann方程和激子-极化子平均场的Gross-Pitaevskii方程，我们模拟了系统的动力学，使自由参数的数目最小化，并首次建立了理论阈值特性：粒子数与施加的偏压。这种方法，它也占非线性（激子-激子）相互作用，粒子寿命，并可以，在原则上，占任何弛豫机制的异质结构或极化激元损耗内的电荷载流子，允许完全描述现代实验极化激元传输和模型新设备。
2016-08-11 cond-mat.mes-hall physics.optics
Effects of spin imbalance on the electric-field driven quantum dissipationless spin current in $p$-doped Semiconductors
最近由Murakami等人[Science \textbf{301}，1348（2003）]提出，在一大类$p$ -杂质半导体中，施加的电场可以在垂直于电场的方向上驱动量子无耗散自旋电流。本文研究了自旋不平衡对本征$spin$霍尔效应的影响。我们发现，在一个实际的样品的边界，由于自旋不平衡的存在下，附近的样品的边缘，自旋霍尔电导率不是一个常数，而是一个敏感的$position$ - $dependent$量，由于这一事实，为了考虑自旋不平衡的影响，因此，需要在同等基础上对量子无耗散自旋霍尔电流和自旋累积两者进行微观计算。基于这种微观计算，详细讨论了自旋不平衡对$p$ -杂质半导体薄板中本征自旋霍尔效应的影响。
2004-10-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Hyperfine-assisted fast electric control of dopant nuclear spins in semiconductors
半导体中掺杂原子的核自旋由于其量子态的长寿命而成为量子比特的有希望的候选者。传统上，核自旋的相干控制是使用交流磁场完成的。以硅中的磷原子为例，我们从理论上证明了超精细相互作用可以提高磁控制的速度：施主上的电子放大了核自旋感受到的交流磁场。基于这一结果，我们表明，超精细相互作用也提供了一种手段，以控制核自旋有效地使用一个交流电场，在存在的内在或人工的自旋轨道相互作用。这种电控制方案在非均匀磁场存在下保持两个电子的混合点施主系统中特别有效和抗噪声。本文提出的机制可以作为构建基于核自旋的电子量子信息体系结构的基础。
2018-03-30 cond-mat.mes-hall quant-ph
Semiconductor-to-metal transition in bilayer MoSi$_2$N$_4$ and WSi$_2$N$_4$ with strain and electric field
层状MoSi 2N 4具有优异的电气和机械性能以及空气稳定性，最近引起了人们的极大关注。然而，通过应变和电场的能带结构工程，这是至关重要的实际应用，尚未被探索。在这项工作中，我们表明，双轴应变和外部电场的带隙工程的双层MoSi $_2$ N $_4$和WSi $_2$ N $_4$的有效途径。发现应变可以导致间接带隙到直接带隙的转变。另一方面，电场可以导致半导体到金属的转变。我们的研究为双层MoSi $_2$ N $_4$和WSi $_2$ N $_4$的能带结构工程提供了新的见解，并为其未来的纳米电子学和光电子学应用铺平了道路。
2021-01-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
All-electric all-semiconductor spin field effect transistors
Datta和Das设想的自旋场效应晶体管打开了自旋信息处理的大门。虽然半导体中电子自旋的相干操纵现在是可能的，但用于信息处理的功能性自旋场效应晶体管的实现尚未实现，这是由于几个基本挑战，例如由于电阻失配导致的低自旋注入效率、自旋弛豫和自旋进动角的扩展。因此，已经提出了替代的自旋晶体管设计，但是这些设计与场效应晶体管概念不同，并且需要使用光学或磁性元件，这对并入集成电路造成了困难。在这里，我们提出了一个全电和全半导体自旋场效应晶体管，其中这些障碍是克服采用两个量子点接触作为自旋注入器和检测器。独特的工程架构的自旋轨道耦合的量子点接触和中央半导体沟道，实现完全控制的电子自旋-自旋注入，操纵和检测-在一个纯粹的电气方式。这种器件与大规模集成兼容，并有望成为未来用于信息处理的自旋电子器件。
2015-06-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electrical and optical control of single spins integrated in scalable semiconductor devices
碳化硅中的自旋缺陷具有特殊的电子自旋相干性，其与适合现代半导体制造的材料中的近红外自旋-光子界面。利用这些优势，我们成功地将高度相干的单中性双空位自旋集成在市售的p-i-n结构中，并制造二极管来调制缺陷的局部电环境。这些器件能够实现确定性的电荷状态控制和超过850 GHz的宽斯塔克位移调谐。令人惊讶的是，我们发现，电荷耗尽的结果在缩小的光学线宽超过50倍，接近寿命极限。这些结果证明了一种方法，用于减轻普遍存在的问题，在固态发射器的光谱扩散工程的电气环境，同时利用经典的半导体器件来控制可扩展的基于自旋的量子系统。
2019-06-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
