Graphene-Silicon-On-Insulator (GSOI) Schottky Diode Photodetectors
石墨烯-硅（GS）肖特基结已被证明是用于光电探测的有效结构。然而，对于波长$λ>$ 500 nm，这种用于自由空间光检测的装置的响应速度迄今为止被限制在10 -100 kHz。在这里，我们展示了石墨烯-硅肖特基结光电探测器上的绝缘体上硅衬底（SOI）的响应速度接近1 GHz，归因于光活性硅层的厚度减少到10 $μ$ m，并与它的速度限制扩散电流的抑制。石墨烯-硅-绝缘体光电探测器（GSOI-PD）的响应速度上的波长的影响可以忽略不计，只有一个适度的妥协，在体硅上制作的GS结的响应率相比。在室温下，GSOI光电探测器的噪声等效功率（NEP）和比探测率（$^*$）分别为14.5pW和7.83 $\times10^{\rm{10}}$ cm Hz $^{\rm{1/2}}$ W $^{\rm{-1}}$.我们进一步证明，GSOI-PD与通过修改表面形貌形成的微光学元件相结合，使工程的光谱和角度响应。
2018-06-30 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Visible and infrared photocurrent enhancement in a graphene-silicon Schottky photodetector through surface-states and electric field engineering
高效的石墨烯-硅（GSi）肖特基结光电探测器的设计需要详细了解的光响应的空间起源。扫描光电流显微镜（SPM）的研究已经进行了在可见光波长区域，其中由于硅的响应是占主导地位的。在这里，我们提出了比较SPM的研究，在可见光（$λ$ = 633 nm）和红外（$λ$ = 1550 nm）波长区域的GSi肖特基结光电探测器架构的数量，揭示了硅和石墨烯为主的响应，分别的光响应机制，并证明了静电对设备性能的影响。与石墨烯-硅结的本体相比，石墨烯边缘处的局部电场增强导致光响应增加十倍以上。这种石墨烯边缘的有意设计和图案化被证明是提高器件整体光响应的有效策略。补充模拟和建模阐明了观察到的效果，并强调了在器件设计中考虑石墨烯的形状和图案以及器件几何形状的重要性。
2019-01-30 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Photodetectors based on junctions of Two-Dimensional Transition metal dichalcogenides
过渡金属二硫属化合物（TMDCs）因其新颖的性质和巨大的应用前景而受到人们的广泛关注。TMDCs薄片不仅具有从可见光到近红外的光吸收，而且可以像其他二维（2D）材料一样堆叠在一起而不考虑晶格失配。随着对TMDCs本征特性的研究，基于TMDCs的结在光电探测方面的应用越来越重要。这些结已经显示出许多令人兴奋的可能性，可以充分结合TMDC，其他2D材料，传统和有机半导体的优点。早期的研究极大地丰富了TMDC在光电探测中的应用。本文综述了近年来基于TMDC结的光电探测器的研究进展，并分析了这些光电探测器的性能。基于TMDC的同质结可以通过表面化学掺杂、元素掺杂和静电门控来制备。TMDC/二维材料、TMDC/常规半导体和TMDC/有机半导体之间的异质结也值得关注。比较了不同结的优缺点，并对基于TMDC的结的发展进行了展望。
2017-02-08 cond-mat.mes-hall
Rewritable nanoscale oxide photodetector
纳米光子器件寻求使用其纳米尺度尺寸与其功能密切相关的结构来产生、引导和/或检测光。半导体纳米线，生长与定制的光电性能，已成功地放置到各种应用的设备。然而，光子纳米结构与电子电路的集成一直是器件开发中最具挑战性的方面之一。在这里，我们报告的发展在LaAlO 3和SrTiO 3之间的界面上创建的纳米级光电探测器。使用可逆AFM写入技术产生具有特征尺寸2-3 nm的纳米线结。这些纳米级器件对于它们的尺寸表现出非常高的增益，部分原因是在间隙区域中产生的大电场。光电导响应是门可调的，并且跨越可见光到近红外范围。在单一材料平台中集成纳米级光电探测器与纳米线和晶体管的能力预示着集成光电子器件和应用的新家族。
2010-09-14 cond-mat.mes-hall
Controlled generation of a pn-junction in a waveguide integrated graphene photodetector
石墨烯具有电可调的光吸收和超快的光响应，是高速芯片集成光子学的一个有前途的候选者。石墨烯光电探测器中光信号的产生机制在过去的几年中得到了广泛的研究。然而，关于石墨烯pn结的高效光转换的知识尚未转化为高性能器件。在这里，我们提出了一个石墨烯光电探测器集成在硅槽波导，作为一个双栅极创建一个PN结的光吸收区的设备。而在零偏压的光电效应是占主导地位的转换过程中，一个额外的光电导的贡献被确定在偏置配置。在零偏压和300 mV偏压下，外特性响应度分别为35 mA/W和3.5 V/W，76 mA/W。该器件具有65 GHz的3 dB带宽，这是石墨烯光电探测器的最高值。
2016-10-18 cond-mat.mes-hall
An Explicit Model for Ultra-thin Gate-All-Around Junctionless Nanowire FETs, Including 2D Quantum Confinement
在本文中，我们发展了一个明确的模型来预测超薄围栅无结纳米线场效应管的直流电行为。该模型考虑了在几个离散子带内载流子电荷密度的二维电学和几何约束。结合泊松方程的抛物线近似，一阶微扰理论的薛定谔子带能量本征值，和费米-狄拉克统计的限制载流子密度导致一个明确的解决方案的DC特性在超薄无结器件。该模型的有效性已被验证与技术的计算机辅助设计模拟。结果证实了它对所有操作区域的有效性，即，从深贫化到富集，从线性到饱和。这是对基于无结纳米线器件的电路分析的重要一步。
2019-06-25 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Photocurrent generation at ABA/ABC lateral junction in tri-layer graphene photodetector
金属-石墨烯-金属光电探测器利用石墨烯/金属结附近产生的光电流，具有高速和宽带操作等优点。在这里，我们报告在ABA/ABC堆叠域结在三层石墨烯的光电流产生与0.18 A/W的响应度。与通常的金属-石墨烯-金属器件不同，光电流在石墨烯通道的中间产生，而不局限于金属电极附近。光电流的大小和方向取决于背栅偏压。理论计算表明，在两个堆叠畴之间存在一个内建的能带偏移，光电流的主要机制是由于Seebeck系数差引起的光热电效应。
2015-09-29 cond-mat.mes-hall
High Performance MoS2 Phototransistors Photogated by PN Junction
本文提出将少层MoS2集成到Si PN结上，利用PN结光电压栅控MoS2沟道，实现光吸收与电响应功能分离的高性能光电晶体管，并通过解析模型验证了器件光响应机制。
2024-08-08 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Broadband Linear-Dichroic Photodetector in a Black Phosphorus Vertical p-n Junction
在宽光谱范围内检测光的能力是实际光电应用的核心，并且已经成功地用二维层状晶体（例如石墨烯和MoS2）的光电探测器进行了证明。然而，这种光电探测器内的偏振灵敏度仍然是难以捉摸的。在这里，我们展示了一个线性二向色性宽带光电探测器与分层黑磷晶体管，使用强大的内在线性二向色性所产生的平面内光学各向异性相对于原子的屈曲方向，这是偏振敏感的宽带宽从400 nm到3750 nm。特别是，在黑磷晶体管中，由门控引入的垂直内建电场可以在空间上分离沟道中的光生电子和空穴，有效地降低它们的复合率，从而提高线性二向色性光电探测的效率和性能。这提供了使用各向异性层状黑磷的新功能，从而能够实现新颖的光学和光电子器件应用。
2015-06-03 cond-mat.mes-hall
Near-infrared intersubband photodetection in GaN/AlN nanowires
子带间光电子器件依赖于半导体异质结构中量子限制电子能级之间的跃迁，这使得能够在1-30 $μ$ m波长窗口中以皮秒响应时间进行红外（IR）光电探测。将纳米线作为活性介质可以实现对器件的电截面和光吸收截面的独立控制。此外，纳米线异质结构中的三维载流子限制为调整载流子弛豫时间开辟了新的可能性。然而，GaAs纳米线的结构缺陷和表面敏感性的产生，迄今阻碍了纳米线子带间器件的制备。在这里，我们报告的第一个演示子带间的光电探测在纳米线，使用GAN纳米线含有GAN/AlN超晶格吸收在1.55 $μ$ m。光谱光电流测量与8带k $\cdot$ p计算的电子结构的组合支持解释的结果，在这些极短的周期超晶格子带间的光电探测。我们观察到的光电流与入射照明功率的线性依赖关系，这证实了子带间过程的表面状态的不敏感性，并强调了具有大的表面体积比的架构是如何适合作为子带间光电探测器。我们的光电流特性的分析指出了路线的器件性能的改善。这是第一个基于纳米线的子带间光电探测器代表了一项技术突破，为强大的器件平台铺平了道路，该平台具有超快、超灵敏度光电探测器和具有更高热稳定性的高效量子级联发射器的潜力。
2019-01-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Engineering tunnel junctions on ballistic semiconductor nanowires
纳米线器件的典型测量依赖于端到端测量来揭示介观现象，例如量子化电导或库仑阻塞。然而，创建纳米级隧道结允许人们直接测量其他属性，如态密度或电子能量分布函数。在本文中，我们演示了如何实现均匀的隧道结的InSb纳米线，其中低侵入保存纳米线中的弹道输运。隧道结的效用是通过使用超导隧道探针，揭示非平衡性质的InSb纳米线的开放量子点制度的测量证明。在InSb纳米线上制造高质量隧道结的方法适用于其他III-V族纳米线，并允许新的工具来表征局域态密度。
2019-04-30 cond-mat.mes-hall
Impact of junction length on supercurrent resilience against magnetic field in InSb-Al nanowire Josephson junctions
本研究探讨了 InSb-Al 纳米线约瑟夫森结长度对超导电流抗磁场能力的影响，发现减小结长度可显著提升临界平行场，30 nm 短结在 1.3 T 磁场下仍保持超导电流，为需要抗磁场超导电流的混合纳米线实验提供了关键支持。
2022-11-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con physics.app-ph
Half-Integer Shapiro Steps in a Short Ballistic InAs Nanowire Josephson Junction
我们报道了在InAs纳米线约瑟夫森结中观察到的半整数Shapiro台阶。我们观察到了短弹道InAs纳米线约瑟夫森结的Shapiro台阶，发现除了传统的整数台阶外，还有反常的半整数台阶。半整数阶跃随着温度的升高或结的透射率的降低而消失。这些实验结果与数值计算短弹道约瑟夫森结中斜电流相位关系的Shapiro响应非常吻合。
2020-04-29 cond-mat.mes-hall
Bridging the gap between nanowires and Josephson junctions: a superconducting device based on controlled fluxon transfer across nanowires
超导电子学的基础可以大致分为两种技术：约瑟夫森结和超导纳米线。虽然约瑟夫森结（JJ）由于其高速和低功耗而仍然是主导技术，但最近提出的纳米线器件提供了诸如增益、高扇出和与CMOS电路的兼容性的改进。尽管有这些好处，但基于超导的电子器件在很大程度上限于二进制操作，器件在超导状态和由不受控制的热点动态控制的高阻抗电阻状态之间切换。与JJ不同，它们不能通过连续切换增加输出，并且它们的操作速度受到缓慢的热复位时间的限制。因此，需要一种中间器件，其具有纳米线的接口能力，但具有更快的、适度的响应，允许调制输出。在这里，我们提出了一个纳米线器件的基础上控制通量输运。我们表明，该设备是能够响应成比例的强度，其输入，不像其他纳米线技术。该器件可以被操作以产生具有可区分状态的多电平输出，其可以通过电路参数来调谐。实验结果和MEMS电路模拟之间的协议表明，该设备是经典的，可以很容易地设计的应用程序，包括使用作为一个多级存储器。
2018-10-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con physics.app-ph
Axial vs. Radial Junction Nanowire Solar Cell
轴向和径向结纳米线太阳能电池都有其挑战和优势。然而，到目前为止，没有评论，明确提供了一个详细的比较分析轴向和径向结太阳能电池。本文综述了轴向和径向结纳米线太阳能电池的一些最新研究结果，并试图对这些电池的光学和器件行为进行比较研究。特别是，我们开始审查不同的结果，如何吸收可以调整轴向和径向结太阳能电池。我们还讨论了一些关键设备的概念，需要实现高效率的轴向和径向结太阳能电池的结果。我们包括一个新的器件概念，可以实现在纳米线结构的一节。最后，我们通过讨论纳米线太阳能电池面临的一些挑战来结束这篇评论。
2021-03-24 cond-mat.mes-hall
Majorana fermions in topological insulator nanowires: from single superconducting nanowires to Josephson junctions
研究了具有邻近效应的一维拓扑绝缘体（TI）纳米线中Majorana费米子束缚态的特征。计算了单根TI纳米线的相图和能谱，结果表明，当单根TI纳米线中含有0对、1对和2对Majorana费米子时，纳米线可以处于缠绕数为$W=0, \pm 1$和$\pm 2$的拓扑不变相.它还表明，拓扑绕组数，即，可以从由两个TI纳米线制成的约瑟夫森结装置的输运测量中提取TI纳米线中的马约拉纳费米子对的数目，而可以使用超导量子干涉装置（SQUID）设置提取缠绕数目的符号。
2017-03-04 cond-mat.mes-hall
Josephson supercurrent in Nb/InN-nanowire/Nb junctions
实验研究了Nb/InN纳米线/Nb结中的约瑟夫森超电流。已经实现了高达5.7 $μ$ A的大临界电流，这证明了纳米线与超导体的良好耦合。本文研究了垂直于约瑟夫森结平面的磁场对临界电流的影响。用超窄宽度平面约瑟夫森结中的磁对断裂效应解释了临界电流随磁场单调下降的现象[J. C. Cuevas和F. S. Bergeret，Phys. Rev. Lett. 99，217002（2007）]
2010-01-14 cond-mat.mes-hall
Majorana phi0 Junction in a Disordered Spin-orbit Coupling Nanowire with Tilted Magnetic Field
纳米线系统中的Majorana约瑟夫森结在清洁极限下表现出伪$4π$周期电流-相位关系。在这项工作中，我们研究如何在一个无序的马约拉纳约瑟夫森结内的Bogoliubov-de Gennes方法的倾斜磁场的电流相位关系。我们表明，倾斜的磁场诱导的电流相位关系的$ϕ_0$相移。最重要的是，我们发现这种$ϕ_0$ -连接行为即使在存在疾病的情况下也是稳健的。
2017-10-02 cond-mat.mes-hall
Coherent Charge Transport in Ballistic InSb Nanowire Josephson Junctions
InSb超导-超导混合器件是研究Majorana模和固态器件拓扑量子计算的理想器件。弹道，相位相干超导纳米线混合器件的实验实现是工程拓扑超导电子学的必要一步。在这里，我们报告的低温传输研究约瑟夫森结设备制作的InSb纳米线生长的分子束外延，并提供了明确的证据，相位相干，弹道电荷传输通过纳米线的交界处。我们证明，我们的设备显示门可调接近诱导的超电流和多个Andreev反射的差分电导的清晰签名，表明在交界处的相位相干传输。我们还观察到周期性调制的临界电流，可以与纳米线中的弹道输运制度的法布里-珀罗干涉。我们的工作表明，通过分子束外延生长的InSb纳米线具有优良的材料质量，由这些纳米线制成的混合超导器件对于研究物质拓扑态的新物理和拓扑量子电子学的应用是非常理想的。
2016-04-06 cond-mat.mes-hall
Majorana modes in smooth normal-superconductor nanowire junctions
本文提出了一种数值方法来获得纳米线中光滑的正常超导结的谱，这种结能够承载马约拉纳零模。电势和超导体界面的柔软性对马约拉纳模式的保护产生相反的效果。虽然软势是一个保护的障碍，软超导体的间隙过渡大大有利于it.We的方法还指出了扩展的马约拉纳状态时，传播模式是活跃的远离结的可能性，虽然这需要在所有开放的通道相等的入射通量。
2013-08-19 cond-mat.mes-hall
Sn/InAs Josephson junctions on selective area grown nanowires with in-situ shadowed superconductor evaporation
超导体-半导体纳米线混合结构可用于制造用于量子信息处理的器件。虽然选择性区域生长（SAG）提供了以任意几何形状生长半导体纳米线的灵活性，但是超导体的原位蒸发确保了原始的超导体-半导体界面，从而在半导体纳米线中产生强的诱导超导性。在这项工作中，我们蒸发的超导锡岛上的InAs SAG纳米线，通过使用高纵横比预制的SiOx电介质壁的原位遮蔽。我们的技术允许完全定制这种混合纳米结构的每个物理参数，同时在不破坏真空的情况下进行纳米线和超导体生长。使用这种技术，我们生长了超级（S）-正常（N）-超级（S）（SNS），NS和SNSNS连接。我们进行了低温电子输运测量，揭示了在平面SAG纳米线上制造的阴影结中存在栅极和场可调超电流。我们进一步测量了混合纳米结构中的超导能隙和临界场，以及SNSNS结中从2 e到1 e周期性的交叉，作为这些混合纳米结构的可用性的证明。
2023-03-08 cond-mat.mes-hall
Cooling of suspended nanostructures with tunnel junctions
我们已经调查了电子冷却悬浮纳米线与SINIS隧道结冷却器。悬浮的样品由通过四个窄（$\sim$ 200 nm）桥悬浮的独立式纳米线组成。我们比较了两种不同的冷却器设计用于冷却悬浮纳米线。我们证明，冷却的纳米线是可能的，一个适当的SINIS冷却器设计。
2009-01-20 cond-mat.mes-hall
Photocurrent at oblique illumination and reconstruction of wavefront direction with 2d photodetectors
Moscow Institute of Physics and Technology（莫斯科物理技术学院）；Vienna University of Technology（维也纳工业大学）；Institute of Solid State Physics RAS（俄罗斯科学院固体物理研究所）；Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学）
研究通过二维光电探测器在斜射光下产生零偏光电流，并利用载流子密度变化重构入射方向，揭示了金属-二维电子系统接触的电动力学特性。
2026-04-19 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
Ground-state cooling of a suspended nanowire through inelastic macroscopic quantum tunneling in a current-biased Josephson junction
我们证明了在两个超导体之间形成弱连接的悬浮纳米线可以被超导电流冷却到其运动的基态。预测的冷却机制有它的起源在磁场诱导的非弹性隧道的宏观超导相与结。此外，我们表明，在结的电压降是成比例的平均人口的振动模式在固定制度，一种现象，可用于探测冷却的水平。
2011-01-03 cond-mat.mes-hall
Mechanism behind the switching of current induced by a gate field in a semiconducting nanowire junction
我们提出了一个新的轨道控制模型来解释半导体PbS纳米线结中的门场诱导电流开关。一个单粒子散射形式主义结合后验密度泛函的方法，涉及混合功能是用来研究电子电流，第一和更高阶的斯塔克效应明确地处理在我们的模型。我们的计算表明，阈值栅电压后，轨道混合产生的P-组件在参与轨道的S原子。这导致层间轨道相互作用，其允许电子沿着沟道轴离域。在PbSe纳米线结中也发现了类似的特征，这表明该模型可以普遍地用于解释铅-硫族化物纳米线结中的栅场诱导电流开关。
2011-11-22 cond-mat.mes-hall
Supercurrent and multiple Andreev reflections in Ge hut nanowire Josephson Junctions
Beijing Academy of Quantum Information Sciences（北京量子信息科学研究院）；Beijing National Laboratory for Condensed Matter Physics and Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences（凝聚态物理国家重点实验室和中国科学院物理研究所）
研究通过实验探讨Ge Hut纳米线约瑟夫森结中诱导超导性，发现可调超流电流和超额电流，揭示Ge Hut纳米线约瑟夫森结透明度高达85%，并通过电压偏置光谱观测到最高四阶多Andreev反射，提取出临界磁场和温度。
2026-01-22 cond-mat.mes-hall
Hybrid superconductor-semiconductor nanowire junctions as useful platforms to study Majorana bound states
一维拓扑超导的最有前途的平台之一是基于具有强自旋轨道耦合（SOC）的半导体纳米线，其中s波超导性由邻近效应诱导，并且外部塞曼场驱动系统进入拓扑超导相，其中Majorana束缚态（MBS）在线的末端。在过去的几年里，这个想法导致了大量的重要实验中的混合超导体半导体系统，其中的主要签名是一个紧急的零偏置峰（ZBP）的微分电导塞曼场的增加。本论文的重点是研究的半导体纳米线与Rashba SOC的混合超导半导体结。我们强调的重要性，采用混合超导半导体纳米线结对明确检测MBSbeyond零偏置异常。
2017-03-22 cond-mat.mes-hall
Gate tunable parallel double quantum dot in InAs double-nanowire junctions
我们报告的制造和测量的设备，其中紧密放置的两个平行的InAs纳米线（NW）的源极和漏极正常金属电极接触。已建立的技术包括在先前定义的栅极区域上选择性地沉积双纳米线。通过调整与指底栅极的结，我们证实了平行双量子点的形成，每个NW中一个，彼此之间具有有限的静电耦合。随着本研究中建立的制造技术，设备提出更先进的实验，如库珀对分裂和观察的parafermions，可以实现。
2017-03-10 cond-mat.mes-hall
Contact-Barrier Free, High Mobility, Dual-Gated Junctionless Transistor Using Tellurium Nanowire
栅环纳米线晶体管由于其极强的静电控制和垂直集成能力，是一个非常有前途的候选人亚5纳米技术节点。特别地，由于避免了通过离子注入形成陡峭的源极/漏极结，无结纳米线晶体管是高度可缩放的，具有降低的可变性。在这里，我们展示了一个双栅无结纳米线\emph{p}型场效应晶体管使用碲纳米线作为沟道。由于纳米线的独特的螺旋晶体结构，加上悬挂键的自由，高品质的hBN栅极电介质的集成的悬挂键自由的表面，使我们能够实现在270 K的$570\,\mathrm{cm^{2}/V\cdot s}$的声子限制的场效应空穴迁移率，这是远远高于国家的最先进的应变硅空穴迁移率。通过降低温度，迁移率增加到$1390\,\mathrm{cm^{2}/V\cdot s}$，并且主要受到库仑散射的限制。\txc{The combination of an electron affinity of $\sim$4 eV and a small bandgap of tellurium provides zero Schottky barrier height for hole injection at the metal-contact interface}，其对于在高度缩放的晶体管中减小接触电阻是显著的。利用这些属性，再加上双栅极操作，我们实现了$216\,\mathrm{μA/μm}$的高驱动电流，同时保持超过$2\ti…
2021-02-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Phase-field study of surface diffusion enhanced break-ups of nanowire junctions
使用相场模型，其中包括在纳米线表面的增强扩散，我们研究了不同的参数对交叉纳米线的稳定性的影响。我们的研究表明，在纳米线的交叉点，烧结（曲率驱动的材料流）导致结的形成。这些结充当纳米线断裂的引发剂。随后的破裂发生由于瑞利不稳定性的武器远离这些路口。最后，在长时间尺度上，碎片由于大小的差异而变粗。形成结的纳米线的半径、交叉纳米线的尺寸差异和交叉角度在确定断裂的动力学中起主导作用，而交叉点的密度对动力学几乎没有影响。我们合理化我们的结果使用地图（i）平均曲率（和，因此，化学势），和（ii）界面形状分布（ISD）（这是基于概率密度与两个主曲率的不同组合）。最后，我们使用转动惯量张量来描述（中心）纳米线片段在结处的（非球形）形状和形态。
2021-10-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Momentum-resolved surface enhanced Raman scattering from a nanowire-nanoparticle junction cavity
在这里，我们报告的实验证据，定向SERS分子位于一个单一的纳米粒子结腔。发射被限制在垂直于腔轴的一个很窄的波矢范围内。除此之外，分子激发多个导模的纳米线，使用泄漏辐射傅立叶显微镜成像。我们进一步表征作为输出偏振的函数的发射波矢量。线的激发导模显示出有趣的偏振特征。所有的结果都证实了基于有限元方法的数值模拟。本质上，我们提供了一个重要的连接间隙腔增强拉曼散射和它的方向性的发射。这些结果可能与理解纳米级的腔电动力学和一维和零维等离子体纳米结构之间极小间隙的分子耦合有关。
2020-09-02 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
Fast and efficient photodetection in nanoscale quantum-dot junctions
我们报告的光电探测器中，胶体量子点直接桥接纳米间距的电极。与传统的量子点薄膜光电探测器不同，电荷迁移率在我们的量子点结中不再起作用，因为电荷提取仅需要两个单独的隧道事件。我们发现一个有效的光电导增益机制与外部量子效率的38电子每光子的响应时间快于300纳秒的组合。这种紧凑的器件架构可以为提高光电探测器性能开辟新的途径，其中效率和带宽不会以彼此为代价。
2012-11-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Josephson Interference due to Orbital States in a Nanowire Proximity Effect Junction
实验研究了Nb-InAs异质结-Nb结中的约瑟夫森超电流。纳米线由于邻近效应而变为超导，并且可以维持相位相干的超电流。在轴向磁场中观察到一个意想不到的调制的结的临界电流，我们归因于一种新形式的约瑟夫森干涉，由于多频带的性质的纳米线。占据不同轨道角动量状态的Andreev对获得不同的超导相位，产生临界电流与磁通量的振荡。我们开发了一个半经典的多带模型，再现实验数据很好。虽然自旋-轨道和塞曼效应被预测产生类似的行为，轨道效应在这里研究的设备中占主导地位。在多带纳米线约瑟夫森结的研究中，特别是在这种器件中寻找拓扑超导性的特征时，应该考虑轨道状态和磁场之间的这种相互作用。
2014-06-18 cond-mat.mes-hall
Long- to short-junction crossover and field-reentrant critical current in Al/Ag-nanowires/Al Josephson junctions
我们利用高质量的单晶银纳米线，通过不同超导材料实现不同长度的约瑟夫森结，研究了超导邻近效应。由于大量的结探测，接触电阻和电子扩散常数可以确定，使测量的临界电流的理论预期的比较，在整个制度从短到长扩散结。尽管临界电流的长度依赖性如预期的那样，但$R_{N}I_c$乘积的幅度小于理论预测的幅度。我们还解决了临界电流的磁场依赖性。除铝外，我们所用的所有超导接触都观察到了窄长结临界电流随期望场的准高斯衰减。本文提出了场对铝接触结临界电流的显著非单调效应，并从磁场改进的准粒子热化角度进行了分析。
2019-11-07 cond-mat.mes-hall
Controllable p$-$n junctions in three$-$dimensional Dirac semimetal Cd$_3$As$_2$ nanowires
我们证明了一个可控的pPDMATHABMM n结的三$-$维狄拉克半金属（DSM）镉$_3$作为$_2$纳米线与两个凹陷的底部栅极。该器件具有四种不同的电导制度与栅极电压，单极（n $-$ n和p $-$ p）制度和双极（n $-$ p和n $-$ p）之一，其中形成p $-$ n结。当垂直于纳米线施加磁场时，p $-$ n结区的电导急剧下降，这是由于克莱因隧穿的抑制。在这种状态下，器件表现出量子点行为。另一方面，在n $-$ n制度可能是由于在高磁场的载流子的回旋运动，观察到明确的电导平台。我们的实验表明，DSM纳米线的双极可调谐性可以实现基于量子点和电子光学的量子器件。
2019-09-10 cond-mat.mes-hall
Macroscopic Quantum Tunneling in Superconducting Junctions of β-Ag$_{2}$Se Topological Insulator Nanowire
报道了β-Ag $_{2}$ Se拓扑绝缘体（TI）纳米线与Al超导电极接触的超导结的制备和电输运性质。临界电流的温度依赖性表明，超导结属于短结和扩散制度。作为窄结的特征，临界电流随着磁场的增加而单调减小。开关电流的随机分布表现出宏观量子隧穿行为，在T = 0.8K之前都是稳定的。我们的观察表明，基于TI晶体管的约瑟夫森结可能是一个有前途的构建块的纳米混合超导量子比特的发展。
2017-08-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Supercurrent detection of topologically trivial zero-energy states in nanowire junctions
我们报道了在短纳米线结的平凡相中零能态的出现，该结具有强自旋轨道耦合和磁场，由纳米线和两个超导体之间的强耦合形成。当超导体在纳米线中引起大的能量偏移时，零能态出现在结中，使得结自然地形成量子点，这是通过超导体宽度高度可调的过程。最重要的是，我们证明了零能量状态产生一个$π$ -移位的相位偏置的超电流，它可以被用来作为一个简单的工具，其明确的检测，排除任何马约拉纳样的解释。
2019-09-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Atomistic calculation of the thermal conductance of large scale bulk-nanowire junctions
我们已经开发了一个有效的可扩展的内核方法在开放系统中的热输运，我们已经计算了体硅和硅纳米线之间的结的热导直径高达10 nm。我们已经设计了透射和反射光谱的比例律，这使我们能够预测具有比原子模拟可实现的更大截面的体纳米线界面的热阻。我们的研究结果表明，特征尺寸超过该原子系统可以准确地处理介观理论。
2011-03-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Suspended InAs nanowire Josephson junctions assembled via dielectrophoresis
提出了一种基于InAs半导体纳米线实现悬浮约瑟夫森结的新技术。该装置是使用介电泳引导的滴铸技术组装的，该技术允许精细地对齐电极顶部的纳米结构。所提出的架构消除了纳米线和衬底之间的相互作用，这是已知的影响Rashba矢量的无序和取向。这种方法的相关性，鉴于实施的约瑟夫森结的基础上高温超导体进行了讨论。
2016-04-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Supercurrent in Nb/InAs-Nanowire/Nb Josephson junctions
我们报道了平面介观约瑟夫森结的制备和测量，该结由InAs纳米线耦合到超导Nb终端形成。使用具有不同体载流子浓度的Si掺杂的InAs纳米线允许调整结的性质。我们研究了结特性作为温度，栅电压和磁场的函数。在高掺杂浓度的纳米线结中，约瑟夫森超电流值可达100 nA，由于采用Nb作为超导体，约瑟夫森耦合在4K温度下仍能保持。在所有的结中，临界电流随磁场单调下降，这可以用最近发展的超小约瑟夫森结邻近效应的理论模型来解释。对于低掺杂的约瑟夫森结，通过改变栅电压来控制临界电流已被证明。我们研究了纳米线耦合到超导和正常的金属终端的电导波动。超导接触纳米线的电导波动幅度约为接触纳米线的6倍。电导涨落的增强归因于相位相干Andreev反射以及由于Nb电极的大超导能隙而产生的大量相位相干通道。
2012-05-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Optical control of internal electric fields in band-gap graded InGaN nanowires
InGaN纳米线是许多未来光电子器件的合适的构建块。我们发现，沿纳米线轴从GAN到InN的铟含量的线性渐变引入了引起光电流的内部电场。与定量能带结构模拟一致，我们观察到作为光子通量的函数的测量光电流的符号变化。这种负的差分光电流开辟了一条通往新型的基于光电二极管的光电探测器的道路。我们证明了纳米线的光电流响应快至1.5 ps。
2015-02-12 cond-mat.mes-hall
Proximitized Josephson junctions in highly-doped InAs nanowires robust to optical illumination
研究了不同入射光通量和三种不同波长的光频光对基于高掺杂InAs纳米线的邻近InAs/Al约瑟夫森结的影响。实验获得的IV曲线建模使用分流结模型，该模型考虑到在接触界面处的散射。约瑟夫森结被发现是令人惊讶的鲁棒性，与入射辐射仅通过加热相互作用，而在临界电流以上，我们的设备显示出由光子暴露引起的非热效应。我们的工作为约瑟夫森结与量子光子电路的共集成提供了重要的指导方针，并为基于量子阱的混合光子探测器的未来工作奠定了基础。
2019-09-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Multiple Andreev reflection and critical current in topological superconducting nanowire junctions
我们研究了由具有强自旋轨道耦合的半导体纳米线制成的电压偏置超导-正常超导（SNS）结中的输运，因为它过渡到拓扑超导相以增加塞曼场。尽管没有一个分数稳态交流约瑟夫森电流的拓扑阶段，耗散的多个Andreev反射（MAR）电流I_dc在不同的结反射率是特别揭示。它表现出独特的拓扑学特征，如能隙反转，马约拉纳束缚态的形成和费米子-宇称守恒。此外，临界电流I_c在系统变为无隙的临界点处明显不为零，为拓扑转变提供了直接证据。
2013-08-01 cond-mat.mes-hall
3D full-band, Atomistic Quantum transport in n-Si Junction less Nanowire field-effect transistors
在本工作中，我们使用三维全带原子sp 3d 5s自旋轨道耦合紧束缚方法研究了n-Si无结纳米线场效应晶体管中的量子输运。本文研究了无n-Si结纳米线场效应晶体管的IDSVGS传输特性、IDSVDS输出特性、导通漏电流、截止漏电流、亚阈值摆幅和能量位置分辨电子密度谱Gnx，E。我们还研究了IDS VGS传输特性与高K栅材料的变化。基于非平衡格林函数方法，自洽地求解耦合Poisson Schr“odinger方程，对n-Si无结纳米线场效应晶体管中的电势和局域态密度进行了量子力学模拟.
2014-08-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Josephson junctions in double nanowires bridged by in-situ deposited superconductors
我们表征了基于原位沉积超导体桥接的紧密生长双纳米线的平行双量子点约瑟夫森结。平行双点行为发生，尽管纳米线的接近和纳米线夹持在生长期间的潜在风险。通过调整电荷填充和铅耦合，我们绘制了最简单的平行双量子点Yu-Shiba-Rusinov相图。我们的准独立的两线混合动力显示出实现奇异拓扑相位的希望。
2021-04-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Collective quantum phase slips in multiple nanowire junctions
实现稳健的相干量子相位滑移是一个重大的实验挑战。在这里，我们提出了一种新的设计，包括多个纳米线结，以实现一个相位滑移通量量子比特。它承认良好的可调谐性提供的栅极电压施加在超导岛分离纳米线结。此外，栅极和结可以彼此相同或不同，从而导致对称和不对称设置。我们发现，与对称的情况相比，非对称性可以提高所提出的器件的性能。特别是，它可以提高集体量子相位滑移的有效速率。此外，我们演示了如何通过互感耦合两个这样的设备。这对于量子门操作是潜在有用的。我们对多纳米线结中对称性如何影响器件性能的研究将有助于相移通量量子比特在量子信息处理和量子精密测量中的应用。
2019-01-08 cond-mat.mes-hall quant-ph
Supercurrent interference in few-mode nanowire Josephson junctions
在高磁场存在下，通过半导体纳米线耦合两个超导体产生的结是检测、融合和编织马约拉纳束缚态的基础。我们研究了NbTiN/InSb纳米线/NbTiN约瑟夫森结，发现它们在少模区的临界电流受到磁场的强烈抑制。此外，临界电流对磁场的依赖性表现出栅极可调节点。基于一个现实的数值模型，我们得出结论，塞曼效应引起的磁场和自旋轨道相互作用的纳米线是不足以解释所观察到的约瑟夫森效应的演变。我们发现纳米线中的几个占据的一维模式之间的干扰是负责的临界电流行为的主导机制。在设计基于Majorana束缚态的电路时，必须考虑临界电流在有限磁场下的抑制和非单调演化。
2017-11-05 cond-mat.mes-hall
Universal reconstructive polarimetry with graphene-metal infrared photodetectors
Moscow Institute of Physics and Technology（莫斯科物理技术学院）；Programmable Functional Materials Lab, Center for Neurophysics and Neuromorphic Technologies（可编程功能材料实验室，神经物理与类脑技术中心）；Department of Materials Science and Engineering, National University of Singapore（新加坡国立大学材料科学与工程系）；School of Materials Science and（材料科学与）
本文提出利用常规栅控石墨烯-金属结实现红外重构偏振测量，通过门电压调节偏振对比度，实现光功率和偏振角的测量，并展示了其在不同结构和石墨烯质量下的通用性。
2026-03-23 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
Quantum charge diffusion in underdamped Josephson junctions and superconducting nanowires
在欠阻尼极限下研究了量子涨落对约瑟夫森结和超导纳米线电流-电压特性的影响。量子涨落引起库仑阻塞和超电流分支之间的跃迁，并且在高电阻环境的情况下可以显著地修改电流-电压特性的形状。由于相荷对偶性，我们的结果可以直接推广到相反的过阻尼极限。
2008-08-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Dynamic current susceptibility as a probe of Majorana bound states in nanowire-based Josephson junctions
我们从理论上研究了基于半导体纳米线的约瑟夫森结在随时间变化的磁通偏置下的特性。我们建立了一个通用的密度矩阵方法的Majorana结的动态响应，并计算所得的磁通依赖的磁化率使用微观和有效的低能量描述的纳米线。我们发现，对角分量的磁化率，与动态的马约拉纳州人口，占主导地位的标准久保贡献范围广泛的实验相关参数。对角项，迄今为止未探索的马约拉纳物理学的背景下，允许准确地探测存在的马约拉纳结合态的结。
2017-08-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Anomalous modulation of Josephson radiation in nanowire-based Josephson junctions
研究了平行磁场中纳米线约瑟夫森结的约瑟夫森辐射。由InAs NW与超导Al引线制成的约瑟夫森结显示出在零磁场下在4-8 GHz范围内遵循Josephson频率$f_{J}$的发射光谱。我们观察到一个明显的偏差的发射光谱从约瑟夫森频率，这是伴随着一个强烈的增强以上的磁场$\sim 300$ mT的开关电流。所观察到的调制可以被理解为反映了受所施加的磁场强烈影响的设备周围的超导电路中的微小变化。我们的研究结果将提供一种方法来准确地调查在NW为基础的系统的拓扑性质。
2018-05-12 cond-mat.mes-hall
Planar Josephson Junctions Templated by Nanowire Shadowing
越来越多的材料，具有越来越多的各种属性，被内置到电子设备中。这是由提高设备性能和材料本身的研究推动的。一种重要类型的器件是基于量子材料和超导体之间的邻近效应的约瑟夫森结，用于基础研究以及量子和其他技术。当两个结触点都放置在同一表面上时，例如二维材料，该结称为“平面”。一个突出的挑战是，不是所有的材料都适合于标准的平面结制造。决定结果的可能是器件质量，而不是固有特性。在这里，我们介绍了一种技术，其中纳米线被放置在表面上，并作为超导体的荫罩。优点是最小尺寸由纳米线直径决定，不需要光刻，并且结不暴露于化学品，如蚀刻剂。我们证明了这种方法与砷化铟量子阱，使用两个超导体-铝和锡，和两个半导体纳米线-砷化铟和锑化铟。该结具有与透明界面和均匀宽度一致的临界电流水平。我们表明，模板纳米线可以作为一个自对准的静电门。除了单个结之外，我们还创建了具有两个门可调结的SQUID。我们建议，我们的方法可以用于各种各样的量子材料，包括范德华层，拓扑绝缘体，Weyl半金属和未来的材料，邻近效应器件是一个有前途的研究途径。
2022-11-08 cond-mat.mes-hall
AC Josephson effect in finite-length nanowire junctions with Majorana modes
已经预测，由具有马约拉纳束缚态（MBS）的拓扑纳米线制成的超导结表现出反常的4π周期约瑟夫森效应。然而，找到一个具有这些非常规性质的实验装置是一个严峻的挑战：对于有限长的导线，平衡超电流总是2π周期的，因为具有相同费米子宇称的状态的反交叉是可能的。然而，我们发现，异常生存的交流约瑟夫森效应的瞬态制度。此外，由于量子芝诺效应，瞬态被准粒子中毒保护免受衰变，这固定了马约拉纳量子比特的奇偶性。由此产生的长寿命的交流约瑟夫森瞬变可以有效地用于检测MBS。
2012-06-19 cond-mat.mes-hall
Flux-tunable supercurrent in full-shell nanowire Josephson junctions
该研究理论上分析了全壳纳米线约瑟夫森结的物理特性，发现临界超流可通过外加磁通调节，且不遵循Little-Parks调制，在真实纳米线半径下呈现台阶状变化，其位置由轨道横向通道的对称性决定。
2023-04-01 cond-mat.mes-hall
