Semi-Classical Cutoff Energies for Electron Emission and Scattering at Field-Enhancing Nanostructures with Large Ponderomotive Amplitudes
用于推导电子发射的$10U_p$和高次谐波产生的$3.17U_p$的半经典截止能量的均匀场假设适用于远小于场下降尺度的有质动力振幅（$\propto Eλ^2$）。对于纳米结构的大波长和高场实验，通过预测超出真实经典能量极限的能量，这种假设可能会被打破。在这里，我们提供了广义计算这些截止能量考虑到空间场下降。修改后的截止能量显着不同的均匀场的结果，即使有质动力振幅仍然是一个数量级以下的领域下降的规模。电子发射和散射能量作为电离时间的函数被认为是纳米尖端（$\sim1/r^2$）的场分布。作为绝热性参数$δ$的函数的截止能量，其对于给定的波长、顶点场强和纳米结构尺度可以容易地计算，然后通过对于纳米尖端、纳米叶片（$\sim1/r$）和指数场分布的最大化来确定。这些配置文件偏离彼此的电子发射能量高达近一个因素的有质动力能量，表明中场的配置文件行为的重要性。由于绝热衰减和长脉冲区的平滑积分有质动力，电子发射能量截止也达到了$U_p$的附加因子。为了便于使用，这些结果也提供为双指数拟合。然后，我们比较纳米叶片电子发射截止与电子再散射过程的量子模拟。我们还考虑了一个短（几个周期）脉冲场，专注于余弦脉冲和概述一般载波包络相位依赖关系。
2021-05-21 cond-mat.mes-hall
Graphene enhanced field emission from InP nanocrystals
我们报告的观察场发射从InP纳米晶体外延生长的p-Si纳米尖阵列。我们证明了场发射可以通过用石墨烯覆盖InP纳米晶体来增强。测量是在扫描电子显微镜室内进行的，其中纳米控制的W线用作阳极。用Fowler-Nordheim理论分析了场发射，发现场增强因子随正负极间距的增大而单调增大。我们还表明，InP/p-Si结具有整流行为，而InP上的石墨烯产生欧姆接触。了解这种纳米结的基本原理是纳米电子学应用的关键。
2017-08-06 cond-mat.mes-hall
Temporal and spectral disentanglement of laser-driven electron tunneling emission from a solid
通过测量尖钨针尖在几个周期的激光脉冲作用下的电子发射能谱，研究了发射机制与激光场的关系。在强激光场中，我们证实了激光驱动的隧道发射的出现，并发现它可以从伴随的光激发电子发射，无论是时间和光谱，通过打开一个特殊的发射通道。该通道涉及即时激光驱动的隧道发射和随后的激光驱动的电子再散射离开表面，由电子在散射之前在金属内部行进很远而延迟。这些过程的定量理解，从固体的阿秒隧道发射的见解，并应证明在设计新型的脉冲电子源有用。
2014-06-23 cond-mat.mes-hall
Light emission and finite frequency shot noise in molecular junctions: from tunneling to contact
在最近的实验中，从原子或分子结的隧穿到接触机制探索了扫描隧道显微镜诱导的光发射。在那里，光发射的强度显示出与光频率下的电流/电荷波动的强相关性。我们表明，这是一致的隧道制度与既定的理论，通过写有限频率的散粒噪声作为不同的电子状态之间的非弹性跃迁的总和。在此基础上，我们开发了一个实用的方案，使用格林函数对现实结构进行计算。获得的光子发射产额再现了实验的基本特征。
2013-07-10 cond-mat.mes-hall
Light Emission from Ag(111) driven by Inelastic Tunneling in the Field Emission Regime
我们研究了扫描隧道显微镜（STM）结上的偏置电压进入场致发射区时Ag（111）表面的光发射。在真空水平以上，扫描隧道光谱（STS）显示了一系列与表面的图像状态相关的明确定义的共振，由于STM针尖提供的电场，这些共振被斯塔克移位。我们提出的光子能量分辨测量，明确地表明，发光的机制是由隧道非弹性地进入斯塔克位移图像状态的电子激发的表面局部等离子体激元的辐射衰减。我们的工作说明了在STS光谱和光发射图的尖端半径的效果，通过重复实验与不同的提示。
2015-06-17 cond-mat.mes-hall
Emission and amplification of surface plasmons in resonant - tunneling van der Waals heterostructures
我们预测了石墨烯-绝缘体-石墨烯范德华异质结构中表面等离子体激元放大的一种新机制。放大发生在受激层间电子隧穿伴随着相干等离子体激元的发射。非局域高频隧穿电导率的量子力学计算表明，相对较小的隧穿指数可以通过强共振来补偿，这是由于相邻石墨烯层中具有共线动量的电子态之间的隧穿增强。通过对势垒层的优化选择，非弹性隧穿引起的表面等离子体激元增益可以补偿甚至超过Drude和带间吸收引起的损耗。表面等离子体激元的隧穿发射对石墨烯层的轻微扭曲是鲁棒的，并且可以解释在最近的实验中观察到的来自隧道耦合石墨烯层的电致发光。
2015-09-12 cond-mat.mes-hall
Strong Band-Edge Light Emission from InGaAs RTDs: Evidence for the Universal Nature of Resonant- and Zener- Co-Tunneling
报道了室温n型单极性掺杂In0.53Ga0.47As/AlAs双势垒共振隧穿二极管（DBRTD）在In0.53Ga0.47As带边1650 nm附近的强发光。的发射特性是非常相似的，最近在GAN/AlN DBRTD中观察到的，这两者都表明，发射的机制是跨间隙电子空穴复合通过共振和齐纳共隧穿的电子，后者的机制产生所需的孔。分析表明，由于相对较小的带隙，齐纳隧穿概率可以在这种In0.53Ga0.47As/AlAs DBRTD大，是一种机制，可能被忽视了在长期的文献。共隧穿的普遍性最好地由凯恩隧穿概率中的因子（EG）2/F支持，该因子在In0.53Ga0.47As和GAN DBRTD的峰值电压处几乎相同。
2018-04-20 cond-mat.mes-hall
Tuning a Resonance in the Fock Space: Optimization of Phonon Emission in a Resonant Tunneling Device
双势垒共振隧穿器件中的声子辅助隧穿可以看作是电子-声子Fock空间中的共振，其由所施加的电压调谐。我们表明，几何参数可以诱导在这个空间中的对称性条件，可以强烈增强纵向光学声子的发射。对于具有薄发射极势垒的器件，这通过较宽的集电极势垒来实现。
2001-11-06 cond-mat.mes-hall
AC Josephson effect and resonant Cooper pair tunneling emission of a Cooper Pair Transistor
我们测量了一个单一的库珀对晶体管（SCPT）的高频发射的制度，其中运输是由于隧道的库珀对。这是通过将片上SCPT耦合到超导体-绝缘体-超导体结并通过测量穿过结的准粒子的光子辅助隧穿电流来实现的。该技术允许直接检测SCPT的AC约瑟夫森效应，并为适当的栅极电压提供朗道-齐纳跃迁的证据。研究了共振库珀对隧穿区的辐射。它被解释为电荷态之间的转换耦合的约瑟夫森效应。
2007-05-28 cond-mat.mes-hall
Current induced light emission and light induced current in molecular tunneling junctions
金属分子金属结与光的相互作用被认为是在一个简单的通用模型。我们表明，第一次，光感应电流在无偏结可以发生时，桥分子的特点是由一个强大的电荷转移过渡。相同的模型示出了在超过分子激发能的电势偏置下的电流诱导的光发射。基于现实的估计分子铅耦合和分子辐射场相互作用的结果表明，这两种影响应该是可观察的。
2005-04-15 cond-mat.mes-hall
Single-photon emission mediated by single-electron tunneling in plasmonic nanojunctions
最近的扫描隧道显微镜（STM）实验报道了由STM针尖和衬底形成的纳米等离子体腔中的隧穿电流诱导的单分子荧光，腔模的电场与电流诱导的分子电荷涨落耦合，使模激发。我们从理论上研究了该系统的实验相关限制的大阻尼率$κ$的腔模式和任意耦合强度的单电子水平。我们发现，当偏压接近光子发射的第一非弹性阈值时，所发射的光表现出反聚束行为，二阶光子关联函数消失。同时，发射光的电流和强度在腔频率$ω_c$的倍数处显示Franck-Condon阶跃，其宽度由$κ$而不是温度$T$控制。对于大的偏置电压，我们预测强光子聚束的顺序的$κ/Γ$其中$Γ$是电子隧穿率。因此，我们的理论预测，强耦合到一个单一的水平允许电流驱动的非经典光发射。
2019-10-30 cond-mat.mes-hall
Development of a high brightness ultrafast Transmission Electron Microscope based on a laser-driven cold field emission source
我们报道了一种基于冷场发射源的超快透射电子显微镜的研制，它可以在直流或超快模式下工作。钨纳米尖端的电子发射由飞秒激光脉冲触发，飞秒激光脉冲由集成在靠近阴极的冷场发射源内的光学部件紧密聚焦。定量测定了电子探针的性能（亮度、角电流密度、稳定性）。测量的亮度是迄今为止UTEM报道的最大亮度。给出了利用超短电子脉冲进行成像、衍射和光谱学研究的实例。最后，通过在离轴配置中使用超短电子脉冲进行电子全息术来说明该仪器的潜力。
2017-11-13 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.ins-det
Probing local emission properties in InGaN/GaN quantum wells by scanning tunneling luminescence microscopy
利用扫描隧道电致发光显微术在约10 nm尺度上研究了InGaN/GaN量子阱的局域复合特性，发现缺陷边缘存在高能发射，并通过谱拟合获得载流子局域化及约40 nm扩散长度等定量信息。
2022-12-07 cond-mat.mes-hall
Over-Bias Light Emission due to Higher Order Quantum Noise of a Tunnel Junction
理解从原子级尖端到金属表面的隧穿需要考虑纳米尺度上的相互作用。电子的非弹性隧穿会产生光子发射，其能量直观上应该受到所施加的偏置电压的限制。然而，Schull等人的实验[Phys. Rev. Lett. 102，057401（2009）]表明，涉及电子与等离子体激元相互作用的更复杂的过程导致以过偏置能量为特征的光子发射。我们提出了一个类似于动态库仑阻塞的观察模型，最初是为了治疗介观电路中的电子环境而开发的。我们解释了实验结果定量的相关隧道的两个电子相互作用的LRC电路建模本地等离子体极化激元模式。为了解释过偏压发射，电子隧穿动力学的非高斯统计是必不可少的。
2014-03-14 cond-mat.mes-hall
Tunneling Effects on Fine-Structure Splitting in Quantum Dot Molecules
我们从理论上研究了在不同的偏压控制隧穿机制下，垂直耦合量子点中偏压控制的点间隧穿对自旋激子发光性质的影响。作为一个主要的结果，对于强耦合点，我们预测光学精细结构分裂没有任何下降的光学振子强度大幅减少。这种特殊的减少减少了级联发射过程中的偏振衰减路径的偏振度，这表明使用堆叠的量子点分子作为纠缠光子对源。
2009-06-23 cond-mat.mes-hall
Light from van der Waals quantum tunneling devices
由于原子尺度体积中电学和光学性质的复杂相互作用，对量子隧穿发光的理解和控制已经挑战了研究人员四十多年。在这里，我们介绍了一个设备架构，允许电子和光子的路径解开-范德华量子隧穿器件。电子特性由二维原子晶体的堆叠定义，而光学特性通过外部光子结构控制。在由金、六方氮化硼和石墨烯构成的范德华异质结中，我们发现非弹性隧穿导致光子和表面等离子体激元的发射。通过将这些异质结构耦合到光学纳米立方体天线，我们实现了在窄频带内光子发射率的共振增强四个数量级。我们的研究结果引领了由量子隧穿驱动的新一代纳米光子器件的发展。
2019-01-19 cond-mat.mes-hall
The interplay between electron tunneling and Auger emission in a single quantum emitter weakly coupled to an electron reservoir
本文利用高分辨率时间分辨共振荧光测量，研究了弱耦合电子库的单量子点中电子隧穿与俄歇复合的竞争关系，发现两者速率均随电场减小而下降，且隧穿率显著影响 trion 跃迁线宽，非平衡条件下俄歇复合被抑制后线宽可大幅收窄。
2023-10-20 cond-mat.mes-hall
Theory of Zero-Bias Anomaly in Magnetic Tunnel Junctions: Inelastic Tunneling via Impurities
利用闭合时间路径积分方法，我们非微扰地研究了磁性隧道结中电子通过势垒中磁性杂质的非弹性隧穿并伴随声子发射。声子发射谱密度表现出幂律的红外奇异性$\simω^{-(1-g)}$，其中$g$为无量纲的电子-声子耦合。结果，隧穿电导$G(V)$随着偏置电压$| V|$增加为$G(V)-G(0)\sim| V|^{2g}$，对于$g\le 0.5$，在V=0处表现出斜率的不连续性。该理论可以再现实验中广泛观察到的隧道电阻和磁电阻零偏异常的尖点和非尖点特征。
2004-08-26 cond-mat.mes-hall
Electroluminescence from a polythiophene molecular wire suspended in a plasmonic scanning tunneling microscope junction
用扫描隧道显微镜研究了悬挂在两个金属电极之间的聚噻吩线的电致发光。在正样品电压下，发射光的光谱和电压依赖性与由局部等离子体介导的线结的荧光一致。这种发射在相反极性时被强烈衰减。发射机制和极性依赖性都类似于有机发光二极管（OLED）中发生的情况，但处于单个分子线的水平。
2014-01-10 cond-mat.mes-hall
Giant energy storage effect in nanolayer capacitors charged by the field emission tunneling
我们制作纳米层氧化铝电容器，并施加高电场，接近1 GV/m，在电介质中注入电荷。由于量子隧穿过程的选择性，已经实现了不对称的电荷分布。也就是说，电子不能隧穿到阴极附近的区域，在那里总能量将小于势能。这种机制表现出强烈的倾向于填充位于阳极附近的电荷陷阱，即，势能最低的区域。这种电荷注入允许永久存储体电荷，即使电容器板短路，只要温度足够低，使得电介质的电导率可以忽略不计。在我们的实验中，存储在电介质中的总电荷比存储在电容器板上的电荷高出7.5倍。而且，击穿电压的测量表明击穿电场，即，介电强度与电介质的厚度无关。
2020-11-10 cond-mat.mes-hall
Dynamical Coulomb blockade theory of plasmon-mediated light emission from a tunnel junction
电子的非弹性隧穿可以产生光子的发射，光子的能量直观地受到所施加的偏置电压的限制。然而，实验表明，涉及电子与等离子体激元的相互作用的更复杂的过程导致具有过偏压能量的光子发射。我们最近在Phys.Rev.Lett中提出了这种观察的模型。\textbf{113}，066801（2014），类似于最初为处理介观电路中的电磁环境而开发的动态库仑阻塞。该模型描述了两个电子与局部等离子体极化激元模式相互作用的相关隧穿，由谐振电路表示，并表明过偏压发射是由于非高斯波动。在这里，我们扩展我们的模型来研究在有限温度下的过偏压发射。我们发现，热拖尾强烈掩盖了过偏压发射。因此，相关隧穿过程的检测需要远低于偏置能量$eV$和等离子体激元能量$\hbarω_0$的温度$k_BT$，该条件幸运地通过实验实现。
2016-12-05 cond-mat.mes-hall
Universal characteristics of resonant-tunneling field emission from nanostructured surfaces
我们对纳米结构半导体阴极的场发射进行了理论和实验研究。通过电场诱导的界面束缚态的共振隧穿被发现强烈地影响场发射特性。我们的分析理论预测幂律和洛伦兹形的电流-电压曲线的共振隧穿场发射从三维衬底和二维积累层，分别。这些预测的线形观察到的自组装硅纳米结构的场发射特性。一个简单的模型描述了在这些系统中的积累层和谐振水平的形成。
2007-05-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Strong terahertz emission from superlattices via Zener tunneling
我们发展了一个全面的、简洁的理论来解释超晶格在宽范围的外加电场下的太赫兹（THz）辐射，对于GaAs/Al{0.3}Ga{0.7As超晶格，理论和实验之间表现出很好的一致性.具体来说，我们表明，增加电场增加太赫兹发射低场，然后减少发射的中场由于场致波函数本地化，然后增加发射在高场由于离域和齐纳隧道之间的微带。我们的理论表明，齐纳隧穿共振产生高太赫兹发射强度，并指出超晶格设计的改进。
2007-07-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Light emission properties in a double quantum dot molecule immersed in a cavity: phonon-assisted tunneling
两种主要机制决定了双量子点中的隧穿过程：激发波函数的重叠，有效地描述为隧穿速率，以及声子辅助隧穿。在本文中，我们研究了在单模光腔中的双量子点分子中，这两种机制之间的竞争所产生的不同的隧穿机制。我们展示了这些制度如何影响每个量子点和腔中的平均激发数，光致发光光谱的光谱分辨率和发射峰，以及二阶相干函数，它是从腔中发射的光的量子度的指标。
2019-10-19 cond-mat.mes-hall quant-ph
Light emission from Na/Cu(111) induced by a scanning tunneling microscope
本文报道了用扫描隧道显微镜探测Cu（111）表面Na覆盖层的光发射测量结果以及与实验基本一致的模型计算结果。所观察到的光发射光谱示出取决于偏置电压的两个特征。当偏置电压小于在Na覆盖层外部形成的第二量子阱状态的能量时，光发射是由于等离子体介导的过程，而对于较大的偏置，光发射主要由两个能级之间的量子阱跃迁引起。
2003-01-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tunneling blockade and single-photon emission in GaAs double quantum wells
报道了GaAs双量子阱中杂质束缚激子单态的选择性激发。该结构由两个量子阱（QW）通过薄的隧道势垒耦合。DQW经受横向电场以产生空间间接的QW间激子，其中电子和空穴位于不同QW中。我们发现，量子阱内带电激子（trions）的存在下，块载流子隧穿势垒形成间接激子，从而打开了他们的发射光谱的差距。这种行为归因于三离子的低结合能。在隧道阻塞制度，发射成为占主导地位的过程，涉及激子绑定到单个浅杂质，其行为作为两个层次的中心激活的共振隧穿。反聚束光子发射统计证实了发射的量子性质。发射能量的窄分布（$\sim 10$ ~meV）和与量子阱的电连接使这些单激子中心成为单光子源中应用的有趣候选者。
2018-07-26 cond-mat.mes-hall physics.optics
Theory of double Cooper-pair tunneling and light emission mediated by a resonator
通过隧道电子的光子发射可以通过将谐振器定位在隧道结附近并施加适当的电压偏置来促进。然而，对普通金属的研究表明，谐振器也会影响电荷的流动，促进两个电荷的相关隧穿产生一个光子的过程。我们发展了一个理论来分析这种行为在约瑟夫森结通过推导一个有效的哈密顿量描述的过程中，两个库珀对产生一个单光子。我们确定的条件下，运输是由两个库珀对的非相干隧穿为主，同时也揭示了制度的相干双库珀对隧穿。我们表明，该系统也可以显示一个不寻常的形式的光子封锁，因此可以作为一个单光子源。
2019-08-28 cond-mat.mes-hall quant-ph
Examining the Transition from Multiphoton to Optical-Field Photoemission From Silicon Nanostructures
我们进行了详细的实验和理论研究的过渡从多光子光场光电发射n掺杂，单晶硅纳米尖。围绕这一转变，我们测量增强的发射率以及强度依赖的结构中的光电子产量从照明的纳米结构。通过数值求解含时薛定谔方程（TDSE），我们证明了过量发射是由于硅表面附近电子驻波包的积累，而这种跃迁中的强度依赖结构是由于有质动力势的增加和沟道关闭效应造成的.通过含时微扰理论（TDPT），我们然后表明，强度相关结构的可见性，从多光子到光场发射的跃迁速率，以及在高强度下的标度率都与导带附近的基态能量的窄带在硅中主导的发射过程是一致的。这些结果突出了考虑相干电子波包动力学在发射器表面，以及解释强场光电子发射固体时的基态能量分布的重要性。
2017-08-17 cond-mat.mes-hall physics.optics
Triplet State and Auger-Type Excitation Originating from Two-Electron Tunneling in Field Emission Resonance on Ag(100)
本研究利用Ag(100)真空能级以上的能带能隙，揭示场发射共振中双电子隧穿导致的三重态与俄歇型激发，并阐明零阶FER、表面等离激元及针尖镜像势的作用。
2023-06-08 cond-mat.mes-hall quant-ph
Thermal runaway of metal nano-tips during intense electron emission
当电子发射尖端经受非常高的电场时，甚至在超高真空条件下也形成等离子体。这种现象，被称为真空电弧，导致灾难性的表面改性，并构成了一个主要的限制因素，不仅为现代电子源，但也为许多大规模的应用，如粒子加速器，聚变反应堆等，虽然真空电弧已被彻底研究，物理机制，导致从强烈的电子发射等离子体点火仍不清楚。在这篇文章中，我们给出了深刻的见解原子尺度的过程发生在金属纳米尖在激烈的场发射条件下。我们使用多尺度原子模拟，同时包括场诱导力，电子发射与有限尺寸和空间电荷效应，诺丁汉和焦耳加热。我们发现，当一个足够高的电场施加到尖端，发射产生的热量部分熔化它和场诱导力拉长和锐化它。这启动了一个正反馈热失控过程，最终导致蒸发的大部分尖端。报道的机制可以解释引发等离子体所需的中性原子的起源，这是解释真空电弧点火所需的一个缺失的关键过程。我们的模拟提供了一个定量描述的条件下导致失控，这将是有价值的场发射应用和真空电弧研究。
2018-03-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Modeling the underlying mechanisms for organic memory devices: Tunneling, electron emission and oxygen adsorbing
我们提出了一个结合的实验和理论研究，以了解在有机存储器件的记忆和负微分电阻（NDR）效应。我们提出的理论模型只是一个一维的金属岛阵列嵌入两个电极。我们利用散射算符方法计算电极与岛之间的隧穿电流，建立了几种器件的基本的隧穿I-V曲线。理论结果与实验结果吻合较好，可以全面理解记忆效应和负折射效应。实验对应，如改变氧气压力的实验，也被处理。
2012-04-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Probing limits of STM field emission patterned Si:P $δ$-doped devices
最近，一个单原子晶体管的确定性制造使用硅中的磷通过H-解吸光刻与扫描隧道显微镜（STM）。通过在传统的隧道模式下操作STM来实现精度的这一里程碑，通常利用非常慢的（$\sim\!10^2~\mathrm{nm^2/s}$）图案化速度。相比之下，在高电压（$>10~\mathrm{V}$）场致发射模式下使用STM，图案化速度可以增加几个数量级到$\gtrsim\!10^4~\mathrm{nm^2/s}$。我们表明，快速图案化可以忽略不计的影响相对较大的微米尺寸的功能，作为这些设备上的接触垫。对于纳米级结构，我们表明，所得到的运输是一致的施主掺入化学增强设备的定义的规模为$10~\mathrm{nm}$，即使图案化斑点的大小是$40~\mathrm{nm}$。
2014-08-04 cond-mat.mes-hall
Correlated Cooper pair transport and microwave photon emission in the dynamical Coulomb blockade
本文从理论上研究了非弹性库珀对隧穿产生的电磁辐射。本文研究直流偏压下终端为约瑟夫森结的超导传输线。我们表明，产生的连续模电磁场可以表示为穿过约瑟夫森结的随时间变化的电流的函数。隧穿耦合中的首阶展开类似于"$P(E)$-理论"，以前曾被用来研究顺序（独立）库珀对隧穿极限下的光子发射统计。通过明确评估的系统特性的四阶隧道耦合，我们占连续隧道库珀对之间的动态。在这种方法中，我们调查如何在电荷传输的时间相关性可以看到在一阶和二阶相干的发射微波辐射。
2016-01-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Overbias photon emission from light-emitting devices based on monolayer transition metal dichalcogenides
基于过渡金属二硫属化合物（TMD）和其他二维材料的隧道发光器件（LED）是片上光电集成的新平台。这种LED架构的一些物理过程尚未完全了解，特别是光子能量高于所施加静电势的发射，即所谓的过偏置发射。在这里，我们报告过偏置发射的电位是近一半的光学带隙能量在TMD为基础的隧道发光二极管。我们表明，这种发射是不是热的性质，但通过一个双电子相干隧穿过程与激子产生一致。
2023-03-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Emission of non-classical radiation by inelastic Cooper pair tunneling
我们表明，一个适当的直流偏置约瑟夫森结串联两个不同频率的微波谐振器发射光子对的谐振器。通过测量从谐振腔中泄漏出的功率的自相关和互相关，我们证明了双模振幅压缩低于经典极限。这种非经典的微波光发射被发现是在定量协议与我们的理论预测，高达每秒20亿光子对的发射速率。
2017-03-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Universal Model of Optical-Field Electron Tunneling from Two-Dimensional Materials
本文建立了二维材料边缘和表面光场电子隧穿的解析模型，包括降维效应、非抛物能量色散、能带各向异性、准时间依赖隧穿和激光场诱导的发射动力学。我们发现隧穿电流密度$J$与激光电场$F$之间存在一个普适的标度关系：In（$J/|F|^β)\propto1/|F|$），其中边发射的标度为$β= 3 / 2$，垂直面发射的标度为$β= 1$，这两个标度都不同于传统的$β= 2$的Fowler-Nordheim模型.由于二维材料的降维，电流密度表现出意想不到的高场饱和效应，这与传统块体材料中通常观察到的空间电荷饱和完全不同。我们的研究结果表明，直流偏压是一种有效的方法，在调制光场隧道亚光周期发射特性。重要的是，我们的模型与最近的石墨烯实验非常一致。我们的研究结果为理解二维材料系统的光场隧穿发射提供了理论基础，这对于基于二维材料的光电子学和真空纳米电子学的发展是有用的。
2023-03-20 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.plasm-ph
Tuning light emission crossovers in atomic-scale aluminum plasmonic tunnel junctions
原子尺寸的等离子体隧道结是人们的基本兴趣，在各种光电应用中作为最小的片上光源具有很大的前景。已经提出了电驱动等离子体隧道结中的光发射的几种机制，从单电子或更高阶的多电子非弹性隧穿到来自热载流子的稳态种群的复合。通过逐步改变铝结的隧穿电导，我们第一次通过这些可能性调整主导的发光机制，在每个制度中找到与理论定量一致。在感兴趣的能量范围内的改进的等离子体共振将光子产率增加两个数量级。这些结果表明，主导的发射机制是由隧穿速率，热载流子弛豫时间尺度，和结等离子体性质的组合。
2022-10-05 cond-mat.mes-hall physics.optics
Effect of spin-dependent tunneling in a MoSe$_2$/Cr$_2$Ge$_2$Te$_6$ van der Waals heterostructure on exciton and trion emission
本研究通过低温光致发光和磁光克尔效应测量，发现MoSe$_2$/Cr$_2$Ge$_2$Te$_6$范德华异质结构中激子-三子发射比例依赖于激发螺旋性与磁化取向，揭示了与激子复合竞争的超快自旋依赖层间电荷转移机制。
2025-01-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Light amplification by stimulated emission from an optically pumped molecular junction in a scanning tunneling microscope
在这里，我们介绍和实验证明光放大和受激发射从一个单一的光泵分子隧道结的扫描隧道显微镜。尖锐的金尖端和覆盖有5-氯-2-巯基苯并噻唑分子的自组装单层的平坦的金衬底之间的间隙形成极小的光学增益介质。当电子从分子最高占据的分子轨道隧穿到尖端时，留下空穴。这些可以重新填充由激光驱动的等离子体激元振荡的金属表面包围腔诱导的热电子。求解该系统的激光速率方程表明，再布居过程可以有效地刺激的间隙模式近场，TERS散射从邻近分子作为一个光学种子。我们的研究结果表明，如何通过隧穿分子更强的本地化，可以进一步增加等离子体腔内部的光学增强。我们预计，从STM结的受激发射将推进我们的量子等离子体的基本理解，并导致新的分析应用。此外，这一概念代表了新型超小型、快速、光学和电子可切换设备的基础，并可在高速信号处理和光学电信中找到应用。
2014-01-08 cond-mat.mes-hall physics.chem-ph physics.optics
Highly Efficient Midinfrared On-Chip Electrical Generation of Graphene Plasmons by Inelastic Electron Tunneling Excitation
非弹性电子隧穿为表面等离子体激元的激发和光发射提供了一条低能途径。我们从理论上研究了基于金属和石墨烯的隧道结。我们表明，石墨烯是一种潜在的高效材料，因为它的窄等离子体激元线宽，强发射，和大的可调谐性在中红外波长区的隧穿激发的等离子体激元。与金和银相比，对于相似的波长，增强可以高达10倍，并且在它们各自的等离子体激元工作波长下可以高达5个数量级。石墨烯等离子体激元的调谐激发有望成为石墨烯基光电子和纳米光子集成电路的片上电产生和等离子体激元操纵的有效技术。
2015-08-27 cond-mat.mes-hall physics.optics
Two-Electron Photon Emission From Metallic Quantum Wells
在扫描隧道显微镜中观察到Na/Cu（111）量子阱系统的异常可见光发射。光子以超过隧穿电子能量的能量发射。模型计算的两个电子的过程，导致量子阱跃迁再现实验的荧光光谱，量子产率，并与激发电流的幂律变化的强度。
2003-02-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Fluorescence quenching in plasmonic dimers due to electron tunneling
等离子体纳米粒子提供了一个理想的环境，用于增强荧光发射。一方面，它们局部放大电磁场，增加发射体激发速率，另一方面，它们提供高的局部态密度，加速自发发射。然而，当发射体被放置在靠近单个金属纳米颗粒的位置时，非辐射状态的数量急剧增加，导致荧光淬灭。理论上已经预测，通过明智地放置发射器，等离子体纳米腔中的荧光可以单调地增加。在这篇文章中，我们表明，这种单调增加是由于使用局部响应近似的金属纳米粒子的等离子体响应的描述。我们证明，考虑到电子隧穿和周围系统的非局部性，通过量子流体动力学理论的结果最终在荧光增强淬灭时，也发射器被放置在一个纳米腔，而不是本地响应和Escheras-Fermi流体动力学理论的结果。这一结果标志着考虑量子效应的重要性，特别是，电子隧穿，以正确地描述在纳米尺度上的等离子体系统的发射效应。
2022-01-14 cond-mat.mes-hall physics.optics
Field-Emission Resonances in Thin Metallic Films: Nonexponential Decay of the Tunneling Current as a Function of the Sample-to-Tip Distance
利用STM/STS研究Si(111)7×7表面Pb(111)岛的场发射共振，构建4维I-U-Z-dZ/dU图，揭示了量子化FER态导致隧道电流随距离呈周期性而非指数衰减的规律。
2023-08-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Photon-Phonon-assisted tunneling through a single-molecular quantum dot
在将多体电子-声子相互作用问题精确映射为一体问题的基础上，利用非平衡格林函数方法，研究了微波辐照下单分子量子点在低温下的声子辅助隧穿.研究发现，在电子-声子相互作用和微波辐射场的存在下，由于纯光子吸收或发射过程以及光子吸收辅助的声子发射过程，时间平均透射率和非线性微分电导出现了附加峰.研究了时均电流随微波辐射场频率的变化规律。
2004-03-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Optical response of WSe$_2$-based vertical tunneling junction
本文研究了基于WSe$_2$单层的垂直隧穿结在低温下的光学响应，发现偏压可调控载流子浓度并影响激子复合，且PL与EL的激发机制不同，导致发射特性存在差异。
2024-11-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Photon Emission from a Cavity-Coupled Double Quantum Dot
研究了一种与超导传输线谐振器耦合的电压偏置InAs双量子点（DQD）。DQD中的非弹性隧穿由电子-声子耦合和耦合到腔模介导。我们表明，通过DQD的电子输运导致光子发射的腔在10 MHz的速率。在小腔驱动场的情况下，我们观察到腔传输的增益高达15。我们的研究结果进行了分析，在现有的理论模型的背景下，并建议，它可能是必要的，以考虑非弹性隧穿过程，通过同时发射的声子和光子。
2014-07-28 cond-mat.mes-hall quant-ph
Ultrafast laser-stimulated field emission from a metal: a non-equilibrium Green's functions approach
Università degli Studi di Salerno（萨莱诺大学）；University of Erlangen-Nürnberg（埃尔朗根-纽伦堡大学）；CNR-SPIN（意大利国家研究委员会自旋物理研究所）；University of Hamburg（汉堡大学）；The Hamburg Centre for Ultrafast Imaging（汉堡超快成像中心）
该研究提出非平衡格林函数理论框架，模拟金属纳米针尖超快激光场发射的非平衡电子动力学，揭示关联效应与光场动态反作用对远场光谱的影响，为关联电子场发射研究提供通用方法。
2026-10-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.other cond-mat.str-el
Single Photon Emission from a Plasmonic Light Source Driven by a Local Field-Induced Coulomb Blockade
量子控制的一个标志是在纳米尺度上操纵量子发射的能力。通过扫描隧道显微镜诱导发光（STML），我们能够产生源于非弹性隧穿过程中发生在几纳米厚的C $_{60}$分子膜沉积在Ag（111）的等离子体光。非激子起源的单光子发射发生在十分之一纳秒或更短的1/ $e$寿命，如通过Hanbury Brown和Twiss光子强度干涉测量法所示。我们对Ag-C $_{60}$ -tip体系的电子结构进行了紧束缚计算，得到了与实验符合较好的结果。隧穿通过电场诱导的C $_{60}$ LUMO带以下的分裂态发生，这导致库仑阻塞效应和单光子发射。分裂状态的使用被证明是一种通用的技术，具有特殊的相关性，窄带材料具有较大的带隙。
2019-10-02 cond-mat.mes-hall physics.chem-ph quant-ph
Evidence of nanoscale Anderson localization induced by intrinsic compositional disorder in InGaN/GaN quantum wells by scanning tunneling luminescence spectroscopy
我们给出了InGaN/GAN量子阱本征合金成分无序引起的安德森局域化的直接实验证据。我们的方法依赖于从扫描隧道显微镜尖端到近表面单量子阱的电子局部注入下的发光光谱的测量。在几纳米尺度上观察到发射线形状的波动。单个局域态的窄发射峰特征得到解决。在局域化景观理论的框架内的计算提供了有效的约束势的组成波动所产生的地图。这一理论很好地解释了所观察到的纳米尺度载流子局域化和这些安德森型局域态的能量。局域态发射的能量扩展与通常观察到的InGaN/GAN量子阱结构的非常宽的光致发光或电致发光光谱一致。
2018-05-23 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Biased Nanoscale Contact as Active Element for Electrically Driven Plasmonic Nanoantenna
电驱动的光学天线可以用作在光学频率下操作的电磁辐射的紧凑源。在最广泛探索的配置中，当跨隧穿间隙施加偏置电压时，由结构的金属部分之间的电子隧穿产生辐射。我们建议使用弹道纳米收缩作为支持等离子体模式的光学天线的馈电元件，而不是依赖于间隙中固有的低效非弹性光发射。我们讨论了负责光发射的基本机制，并表明，与这样的纳米级接触，可以达到量子效率的数量级大于标准的发光隧道结构。
2018-05-15 cond-mat.mes-hall physics.optics
A density matrix approach for the electroluminescence of molecules in a scanning tunneling microscope
在扫描隧道显微镜中，纳米腔中分子的电致发光具有许多有趣但无法解释的特征。本文提出了一种基于密度矩阵的理论方法来描述电子隧穿和局部表面等离子体激元激发同时引起的金属表面附近分子的电致发光。揭示了外偏压依赖的电致发光的物理机制。强调了局域表面等离子体激元在电致发光中的重要作用。卟啉衍生物的计算再现了相应的实验光谱，很好地解释了所观察到的不寻常的发射光谱分布的大变化。这种理论方法在分子电子学和光子学器件的设计中有着广泛的应用。
2010-12-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Approximate universality in the tunneling potential for curved field emitters -- a line charge model approach
基于Fowler-Nordheim和Murphy-Good形式化的标准理论模型不能充分描述顶点曲率半径曲率半径小于100 nm的场发射尖端。这是由于在隧穿区内“恒定电场”假设的崩溃导致电流预测的实质性误差。一个统一适用的曲率校正场致发射理论要求隧道电位是近似普适的发射极形状无关。使用线电荷模型，它是建立分析，光滑的通用发射极尖端近似遵循这个普遍的趋势时，阳极是很远的。使用COMSOL对各种发射体形状进行了验证，包括局部非抛物线“圆柱柱上的半球”。数值计算还发现，曲率校正的隧穿电位提供了一个足够的近似时，阳极是在密切的接近，以及在其他发射体的存在。
2021-04-08 cond-mat.mes-hall physics.acc-ph physics.app-ph
