Quantum nanoconstrictions fabricated by cryo-etching in encapsulated graphene
在石墨烯发现十多年后，基于这种有趣材料的纳米结构中的弹道输运仍然是二维电子学研究的一个具有挑战性的领域。基于该材料的纳米结构中粗糙边缘的存在阻止了如理论预测的真正弹道电子输运的出现，因此，迄今为止尚未揭示出良好发展的电导平台。在这项工作中，我们报告了一种新的实施方案的低温蚀刻方法，这使我们能够制造石墨烯纳米收缩之间的六方氮化硼薄膜与前所未有的控制结构的边缘封装。高品质的光滑纳米粗糙的边缘，其特征在于由原子力显微镜和低粗糙度和存在的良好发展的量子化电导步骤与伴随发生的弹道输运之间的明确的相关性被发现在低温下。特别地，由于尺寸量子化，我们在零磁场下遇到了精确的2个$e^{2}/h$量子化步骤的电导，因为它已经在理论上预测了通过石墨烯纳米收缩的真正弹道电子输运。
2019-02-20 cond-mat.mes-hall
Coherent transport in graphene nanoconstrictions
我们研究的结构nanoconstriction上的相干输运性质，否则理想的锯齿形边缘的无限长的石墨烯带的效果。电子结构用标准的单轨道紧束缚模型计算，线性电导用Landauer公式计算。我们发现，由于零偏置电流是在大部分的带，这是非常强大的各种收缩的几何形状和边缘缺陷。与此相反，零偏置电导与栅极电压的曲线偏离$(2n+1) e^2/h$阶梯的理想情况下，只要一个原子被从样品中删除。我们还发现，楔形收缩可以呈现非导电状态完全本地化的费米能量附近的收缩。讨论了这些局域态在石墨烯中形成量子点的兴趣。
2006-08-31 cond-mat.mes-hall
Electron transport and quantum-dot energy levels in Z-shaped graphene nanoconstriction with zigzag edges
受石墨烯纳米结构制造的最新进展的启发，我们发现电子可以被捕获在Z形石墨烯纳米收缩与锯齿形边缘。收缩的中心部分作为单能级量子点操作，因为由于失配的谷极化，朝向附属部分（旋转60度）的电流流动被强烈抑制，尽管隔离的每个部分示出电导的最大量子值$G_0=2e^2/h$。我们进一步表明，捕获机制是不敏感的收缩几何形状的细节，除了从两个相邻的部分的宽度相等的情况下。与早期的研究电子输运通过对称和非对称扭结锯齿形边缘的关系也建立。
2009-11-20 cond-mat.mes-hall
Electron interference in ballistic graphene nanoconstrictions
我们已经实现了在SiC台面结构的侧壁上生长的弹道石墨烯纳米带的纳米尺寸收缩。我们设备的高质量允许观察许多电子量子干涉现象。在不同的温度下，通过原位传输测量来探测法布里-珀罗类共振的传输。共振的能量由收缩的尺寸决定，而收缩的尺寸可以使用STM光刻精确控制。测量的电导的温度和尺寸的依赖性与紧束缚计算定量一致。即使在室温下，这些干扰效应也是可见的，这一事实使得所报道的器件作为未来碳基电子器件的构建模块具有吸引力。
2016-05-04 cond-mat.mes-hall
Coulomb drag by motion of a monolayer polar crystal through graphene nanoconstriction
本文理论预测极性晶体层在石墨烯平面间运动可通过谷间散射产生库仑拖拽电流，并揭示其阈值掺杂、非线性霍尔效应及对晶体层动态粘度的反作用。
2025-01-01 cond-mat.mes-hall
Conditions for Conductance Quantization in Mesoscopic Dirac Systems on the Examples of Graphene Nanoconstrictions
利用Landauer-Büttiker方法，在介观极限下研究了石墨烯中Corbino盘无杂质截面的弹道输运.在线性响应机制中，电导以接近$4e^{2}/h$的整数倍的步长量化，但法布里-珀罗振荡被强烈抑制。对于小的开度角$θ\lesssimπ/3$和大的半径比$R_2/R_1\gtrsim{}10$，量子化出现。我们发现$n$第一个电导阶跃出现的条件可以写成$\sqrt{n}θ/π\ll{}1$ .还提供了与具有平行边缘的石墨烯纳米带的电导谱的简要比较。
2014-10-06 cond-mat.mes-hall
Current-induced atomic forces in gated graphene nanoconstrictions
在高度导电的纳米结构中，电子电流密度可以达到极限值，其中收缩限制电流。对于1伏量级的偏置电压，高度非平衡的情况可以影响原子之间的电子密度，导致显著的原子间力。目前还没有一个简单的解释非平衡力。基于密度泛函理论，我们对电流作用下石墨烯纳米带和石墨烯电极之间的结构成的栅控石墨烯纳米收缩中偏压诱导的原子力进行了从头算研究.我们发现，电流诱导的键力和键电荷是相关的，而键力不是简单地与键电流相关。我们将讨论，特别是，如何的力量是相关的感应电荷和跨结的静电电位分布（电压降）。对于长的载流结，我们可以把结分成有电压降的部分和没有电压降的部分。后一种情况可以使用理想的弹道速度相关的占用函数与存在电流的纳米带进行比较。这表明电压降和电流的组合如何在纳米结构中产生最强的电流感应力。
2019-05-03 cond-mat.mes-hall
Tilted potential induced coupling of localized states in a graphene nanoconstriction
我们使用低温扫描探针显微镜的带电尖端来扰动通过石墨烯纳米收缩的传输。地图的电导作为一个功能的尖端位置显示同心晕，并通过以下的扩展与背栅电压的晕，我们能够确定一个细长的域的nanoconstriction在那里他们起源。的透射共振的振幅调制与尖端诱导电位的梯度，我们分析这在本地化状态之间的修改后的耦合。
2010-09-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Self-consistent Hartree theory of the role of electron-electron interactions in the electronic structure and conductance quantization of graphene nanoconstrictions
我们提出了自洽计算的电子输运在石墨烯纳米收缩的Hartree近似。我们认为，暂停扶手椅丝带与V形收缩具有完美的扶手椅或锯齿形的边缘，以及mesoscopically顺利，但原子阶梯收缩与余弦配置文件。我们的计算是基于紧束缚模型的石墨烯和帐户的电子-电子相互作用的收缩和半无限的铅明确。我们发现，电子相互作用的结果是：（i）电子沿着均匀带的边缘和锯齿形和余弦收缩边缘，但不是沿着扶手椅收缩边缘积累。(ii)第一个子带显示出几乎完美的透射率，由于在均匀的石墨烯边界处的局部化，除了在低能量的情况下的锯齿形和余弦收缩，其中布洛赫阻带形成在相关的周期性结构。(iii)第二子带几乎完全被收缩所阻挡。(iv)电子相互作用有利于子带内散射，而非相互作用电子理论预测子带间散射占主导地位。(v)电导量子化的前几个电导步骤是更明显的扶手椅收缩，但不那么曲折的收缩。(vi)与没有电子相互作用的情况相比，余弦收缩的2e^2/h电导平台要显著得多。最近的实验可能的影响进行了简要讨论。
2012-06-19 cond-mat.mes-hall
Geometrically Enhanced Thermoelectric Effects in Graphene Nanoconstrictions
纳米结构和量子限制对材料热电性能的影响已被广泛研究。虽然这可能在可实现的品质因数方面取得多项突破，但经典限制及其对局部塞贝克系数的影响大多被忽略，因为由于局部测量小温度梯度的复杂性，珀尔帖效应一般也被忽略。在这里，我们报告说，减少石墨烯通道的宽度为100纳米的变化塞贝克系数的数量级。使用扫描热显微镜使我们能够探测电接触石墨烯双端器件的局部温度或局部加热样品。我们发现，在单层和双层石墨烯的收缩促进空间相关的梯度塞贝克和珀耳帖系数，证明了明显的热电压$V_{th}$和加热/冷却响应$ΔT_{Peltier}$，分别。这种几何形状依赖的效应，以前在2D材料中没有报道过，对石墨烯中图案化纳米结构的测量具有重要意义，并指出了电子石墨烯设备或单一材料热电偶概念中有效热管理的新解决方案。
2018-11-29 cond-mat.mes-hall
Nonequilibrium valley polarization in graphene nanoconstrictions
我们最近表明，使用紧束缚计算，非平衡谷极化可以在石墨烯中实现，当电流注入通过“谷过滤器”：一个弹道点接触锯齿形边缘。在这里，我们证明，该效果是令人惊讶的强大对改变过滤器轴的晶体取向。也就是说，输出电流保持极化，除非点接触具有完美的扶手椅边缘，在扶手椅边缘处，两个子点阵被相等地表示。极化反转时，过滤器的方向交叉的阿姆椅线，随后，占主导地位的子晶格指数的终端原子的变化。在弯曲的石墨烯条中，谷极化电流可以被引导朝向一个边缘，从而提供了观察众所周知的霍尔效应的零磁场模拟的理论可能性。对于谷值阀，两个谷值滤波器串联并由栅极电压静电控制，当$π/3$顶点放置在两个滤波器之间时，电导-栅极特性反转。
2007-10-16 cond-mat.mes-hall
Quantum dot behavior in graphene nanoconstrictions
石墨烯纳米带显示不完全理解的传输间隙。我们通过几种长度的纳米粒子装置测量传输。在长度大于或等于250 nm的纳米带中，我们观察到通过串联的多个量子点的传输，而长度小于或等于60 nm的较短收缩显示单量子点和双量子点的行为特征。网点大小与收缩宽度成比例。我们提出了一个模型，其中运输发生通过量子点，在存在的限制间隙的背景无序势成核。
2009-01-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
High On/Off Ratio Graphene Nanoconstriction Field Effect Transistor
我们报告了一种方法，以图案化单层石墨烯纳米收缩场效应晶体管（NCF）的临界尺寸低于10 nm。通过使用反馈控制电迁移（FCE）以在金蚀刻掩模中形成收缩来实现NCFET制造，所述金蚀刻掩模首先使用常规光刻技术图案化。FCE的使用允许蚀刻掩模在低于常规纳米光刻的限制的尺寸尺度上被图案化。我们观察到一个约束引起的能隙的开放作为NCFET的宽度减少，证明了在NCFET的开/关比急剧增加。我们用这种方法获得的开/关比在室温下对于Cwest器件可以大于1000;这是第一次报道图案化石墨烯FET的如此大的室温开/关比。
2010-09-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
In-situ electronic characterization of graphene nanoconstrictions fabricated in a transmission electron microscope
我们报告了在透射电子显微镜（TEM）中制造的高质量石墨烯纳米收缩（GNC）的电子测量，以及GNC电导的首次测量，收缩宽度精确测量到1 nm。为了产生GNC，使用通过化学气相沉积生长的少层石墨烯制造自由悬浮的石墨烯带。将带加载到TEM中，并使用电流退火程序来清洁材料并改善其电子特性。然后使用TEM束将GNC雕刻成1 - 700 nm范围内的一系列所需宽度;在每个雕刻步骤之后，通过TEM对样品进行成像并原位测量其电子特性。发现GNC电导显著高，与类似尺寸的剥离的石墨烯样品的电导相当。GNC电导随宽度变化约为，其中w是以纳米为单位的收缩宽度。GNC支持大于120 \muA /nm 2的电流密度，比先前报道的石墨烯纳米带高两个数量级，比铜高2000倍。
2011-10-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quantized conductance of a suspended graphene nanoconstriction
石墨烯电子学中尚未探索的领域是通过石墨烯纳米结构的量子弹道输运领域。高迁移率石墨烯制备的最新进展有望导致该领域许多新的量子力学效应的实验验证和/或发现。示例是由于特定石墨烯边缘的影响，例如石墨烯纳米管的锯齿形边缘处的自旋极化以及石墨烯谷电子学领域中谷自由度的使用8。作为这个方向的第一步，我们提出了在零磁场和4.2 K温度下，在高迁移率悬浮石墨烯弹道纳米收缩中，在2e^2/h的整数倍处观察量子化电导。这种量子化在高于60 mT的磁场下演化为石墨烯的典型量子霍尔效应。电压偏置光谱揭示了前两个子带之间的能量间隔为8毫电子伏。在低至~0.2T的磁场下，在0.6 2e^2/h处出现的显著特征类似于在GaAs-AlGaAs二维电子气中量子点接触中观察到的“0.7异常”，可能起源于电子-电子相互作用。
2011-05-31 cond-mat.mes-hall quant-ph
Scanning gate microscopy in graphene nanostructures
系统地研究了石墨烯纳米带和纳米收缩体在扫描栅显微镜针尖作用下的电导。使用非侵入性探头的散射方法，由尖端电位扰动引起的第一和第二阶电导校正明确表示在未扰动结构的散射状态。数值计算证实了微扰的结果，表明二阶项占主导地位的电导平台，表现出普遍的扶手椅石墨烯带的标度律。对于更强的提示，在特定的探针电位的宽度和强度超出了微扰制度，电导修正揭示了外观的共振起源于状态下被困的提示。扶手椅金属条的零横向能量模式被示出为对探针的长程静电势不敏感。对于在条带上定义的纳米收缩，扫描门显微镜允许洞察电导量化的击穿。一阶校正一般占主导地位，在低尖端强度，而费米能量与微弱的电导平台，二阶校正成为占主导地位的相对较小的潜在尖端强度。根据部分局域态密度的空间依赖性，最大的尖端效应发生在收缩的中心部分，靠近边缘。纳米带和nanoconstrictions与锯齿形的边缘表现出类似的反应，在扶手椅纳米结构的情况下，除了当谷间耦合诱导的尖端电位破坏手性边缘状态。
2023-02-17 cond-mat.mes-hall
Transport through graphene nanoribbons: suppression of transverse quantization by symmetry breaking
我们调查运输通过纳米带中存在的无序散射。我们证明了只有当SU（2）赝自旋对称性保持不变时，尺寸量子化模式才存在。对称性破坏无序使得横向量子化不可见，这可以解释在最近的实验中悬挂石墨烯纳米收缩以获得尺寸量子化签名的必要性。采用准经典的蒙特卡罗模拟，我们能够再现和解释完整的量子力学计算的关键定性特征。
2011-02-18 cond-mat.mes-hall
Mechanically Controlled Quantum Interference in Graphene Break Junctions
检测和区分量子干涉特征的能力对于基础研究和实现包括电子谐振器、干涉仪和基于干涉的自旋滤波器在内的设备都很重要。与亚波长光学的原理一致，电子的波动性质可以引起各种类型的干涉效应，例如法布里-珀罗共振，法诺共振和阿哈罗诺夫-玻姆效应。量子干涉电导振荡确实已经被预测用于多壁碳纳米管航天飞机和望远镜，并且产生于内外管之间的原子尺度位移。先前关于石墨烯双层的理论工作表明，这些系统可能显示出类似的干涉特征，作为两个片的相对位置的函数。然而，仍然缺乏实验验证。石墨烯纳米收缩体是研究量子输运现象的理想模型系统，由于电子相干性和载流子的横向限制。在这里，我们展示了蝴蝶结形状的纳米收缩与机械控制的断裂结（MCBJ）由单层石墨烯制成的制造。我们发现，它们的电导显示出明显的振荡在室温下，振幅调制超过一个数量级的亚纳米位移的函数。令人惊讶的是，振荡表现出大于石墨烯晶格常数的周期。电荷输运计算表明，周期性起源于两个石墨烯层相互滑动的量子干涉和晶格膨胀效应的组合。我们的研究结果提供了直接的实验观察的法布里-珀罗干涉的电子波，部分反射/透射的石墨烯双层重叠区域的边缘。
2018-10-05 cond-mat.mes-hall
Coherent transport of armchair graphene constrictions
利用紧束缚方法和格林函数方法研究了扶手椅型石墨烯纳米收缩体（GNC）的相干输运性质。当一个空位位于理想金属扶手椅型石墨烯纳米管（aGNR）的$y=3n\pm 1$处时，我们发现在零费米能级处存在一个非成键态，导致零电导谷。当空位位于y=3n时，不存在非成键态，最低导电沟道的电导行为不受空位的影响。对于由三个金属aGNR段组成的正方形扶手椅GNC，在单沟道能区观察到共振隧穿行为。我们发现位于锯齿形边界的局域边缘态的存在会严重影响共振隧穿。最后提出了一个简化的一维模型，很好地解释了扶手椅型GNC的共振隧穿行为。
2009-12-21 cond-mat.mes-hall
Robust quantum point contact operation of narrow graphene constrictions patterned by AFM cleavage lithography
检测石墨烯纳米结构中的电导量子化比预期更具挑战性。到目前为止，通过石墨烯纳米收缩观察到的良好定义的电导平台仅在最高质量的悬浮或h-BN封装的器件中可获得。然而，在零磁场中达到低电导量子，即使使用这样的超高迁移率器件也是一项微妙的任务。在这里，我们展示了一种简单的基于AFM的纳米图案化技术，用于定义具有高精度（低至10 nm宽度）和降低的边缘粗糙度（+/- 1 nm）的石墨烯收缩。图案化过程是基于由AFM针尖沿其高对称性结晶方向对石墨烯的面内机械裂解。如所定义的，具有改进的边缘质量的窄石墨烯收缩实现了前所未有的稳健QPC操作，允许甚至在标准$SiO_2/Si$衬底上观察电导量子化，直到低电导量子。在$ne^2/h$处观察到电导平台，在不存在外部磁场的情况下由$2e^2/h$均匀间隔（对应于n = 3、5、7、9、11），而在8 T磁场中由$e^2/h$（n = 1、2、3、4、5、6）间隔。
2020-10-08 cond-mat.mes-hall
Algorithm for constructing customized quantized resistances in graphene $p-n$ junctions
介绍了一种用于预测石墨烯pn结器件中的量子化电阻的算法，该器件利用多于一个的电子流入口和出口点。取决于任意数量的端子的配置，电气测量产生在$ν=2$平台$R_H \approx 12906 Ω$处的典型量化霍尔电阻的分数倍，并采取以下形式：$\frac{a}{b}R_H$。这个理论公式是独立的材料，和应用到其他材料系统，表现出量子霍尔行为是可以预期的。此外，该配方得到了来自具有多个源极和漏极端子的石墨烯基器件的实验数据的支持。
2022-01-20 cond-mat.mes-hall
High harmonic generation in Landau-quantized graphene subjected to a strong electromagnetic radiation
研究了朗道量子化石墨烯对强电磁波的非线性光学响应。特别地，我们考虑高次谐波产生过程。结果表明，当波电场对磁长的功大于泵浦光子能量时，可以实现高次谐波的高效产生。在这种情况下，高次谐波产生过程在宽范围的泵浦波频率和强度下发生，甚至由于石墨烯中的杂质而导致朗道能级的显著加宽。
2016-10-31 cond-mat.mes-hall
Cavity Quantum-Electrodynamical Chern Insulator: Route Towards Light-Induced Quantized Anomalous Hall Effect in Graphene
我们表明，一个能隙诱导在石墨烯中的光物质耦合到一个圆偏振的光子模式在一个腔。使用多体微扰理论，我们计算的电子光谱表现出光子修饰的边带类似于Floquet边带的激光驱动材料。与Floquet拓扑绝缘体相比，在Floquet拓扑绝缘体中，光只在高频极限下的非共振驱动下才引起严格量子化的霍尔响应，而腔中的光子修饰狄拉克费米子则表现出以整数陈氏数为特征的量子化霍尔响应。特别是对于石墨烯，我们预测，可以在低温极限下诱导$2 e^2/h$的霍尔电导。
2019-05-08 cond-mat.mes-hall
Quantized heat flow in graphene quantum Hall phases: Probing the topological order
本文回顾了利用石墨烯范德瓦尔斯异质结构中的量子化热流探测整数和分数量子霍尔态拓扑序的研究进展。
2024-07-08 cond-mat.mes-hall
Difference frequency generation of surface plasmon-polaritons in Landau quantized graphene
我们发展了一个严格的量子力学理论的非线性光学过程的差频产生的表面等离子体极化激元朗道量子化的石墨烯。虽然禁止在电偶极近似，二阶极化率是令人惊讶的高，相当于以上$10^{-3}$ m/V的体积大小。我们认为石墨烯单层作为一个非线性光学元件的单片光子芯片与集成泵场。从$10-100$ $μ$ m尺寸的结构预测了数十个$μ$ W/W $^2$数量级的非线性功率转换效率。我们调查了各种波导配置，以确定最佳的几何形状，以获得最大的效率。
2018-06-12 cond-mat.mes-hall
Universal Dynamic Conductivity and Quantized Visible Opacity of Suspended Graphene
我们表明，悬浮石墨烯的光学透明度是由精细结构常数，α，参数，描述光和相对论电子之间的耦合，传统上与量子电动力学，而不是凝聚态物理。尽管只有一个原子厚，石墨烯被发现吸收入射白光的显着（π乘以α =2.3%）部分，这是石墨烯独特的电子结构的结果。该值在百分之几的精度内转换为通用动态电导率G =e^2/4h_bar。
2008-03-26 cond-mat.mes-hall
Quantized coexisting electrons and holes in graphene measured using temperature dependent magneto-transport
我们提出了温度依赖的磁输运实验周围的电荷中性点在石墨烯和确定的电位波动的幅度$s$负责形成的电子空穴水坑。实验值$s \approx 20$毫电子伏是相当大的比在常规的半导体，这意味着一个强大的本地化的载流子可观察到室温。令人惊讶的是，在量子化的制度，霍尔电阻率超过最高的平台值在高温下。我们通过模型计算表明，这种奇特的行为是预期在任何系统中共存的电子和空穴时，能量谱是量子化的，载流子是部分本地化的。
2013-02-18 cond-mat.mes-hall
Fabrication of uniformly doped graphene quantum Hall arrays with multiple quantized resistance outputs
在这项工作中，从SiC上的外延石墨烯开发计量学上有用的阵列的限制因素被解除了厘米级，高质量的材料生长和超导接触的实施相结合。用于计量的标准装置已被限制为具有基于$ν$ = 2朗道能级的单个量化值输出。通过本文中具有同时可用的量化值的多个输出的设备的演示，这些多功能设备可以用于在全球范围内传播欧姆。这样的器件被设计为在三个数量级的范围内获得量化的电阻值，从低至约12.9 k $Ω$的标准值开始，到高达1.29 M $Ω$。几种实验方法用于评估设备的质量和多功能性，包括标准锁定技术和拉曼光谱。
2022-06-10 cond-mat.mes-hall
Proximity-induced superconductivity in Landau-quantized graphene monolayers
我们考虑石墨烯单层中的无质量狄拉克费米子同时受到垂直磁场$B$和邻近诱导的配对间隙$Δ$的影响。当化学势处于狄拉克点时，我们精确解Bogoliubov-de Gennes方程得到了与相对论无关的$Δ$朗道能级。由于本征态依赖于$Δ$，因此许多可观测量仍然对配对敏感，例如，局域态密度或边缘态谱。通过引入面内电场来解决这个问题，我们还讨论了带隙对蛇态的影响。
2017-10-27 cond-mat.mes-hall
Multiphonons resonance Raman scattering in Landau-quantized graphene
本文利用Huang-Rhys模型研究了极性衬底上石墨烯朗道能级间的多声子共振拉曼散射。我们不仅介绍了单个和多个表面光学（SO）声子散射，而且提出了由SO声子和纵向声学声子组成的组合多声子散射（CMS）。我们发现，CMS有一个蓝移行为随着磁场的增加，不同于这些SO声子共振散射在特定的磁场。这种行为可以用来解释实验中光学声子共振散射拉曼光谱肩部的变化。该理论模型可以扩展到二维材料拉曼光谱的精细结构分析。
2017-11-30 cond-mat.mes-hall
Fabrication of comb-drive actuators for straining nanostructured suspended graphene
我们报告的制造和表征的一个优化的梳状驱动致动器设计的应变相关的运输测量悬浮石墨烯。我们制造的设备，从高p型掺杂的硅使用深反应离子蚀刻与铬掩模。至关重要的是，我们实现了一个金层，以减少设备电阻从$\approx51.6$ k $\mathrmΩ$到$\approx236$ $\mathrmΩ$在室温下，以允许应变相关的传输测量。石墨烯通过使用聚甲基丙烯酸甲酯膜将其直接机械转移到致动器上来集成。重要的是，集成的石墨烯可以在之后进行纳米结构化，以优化器件功能。结构化悬浮石墨烯的最小特征尺寸为30 nm，这允许有趣的器件概念，例如机械可调纳米收缩。最后，我们通过测量拉曼光谱以及集成石墨烯片在不同应变值下的机械共振频率来表征所制造的器件。
2018-06-07 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Quantizing momentum transport in bilayer graphene
超净双层石墨烯中的动量输运以粘性输运为特征。在量子化磁场时，动量流通过回旋加速器轨道的导引中心。在这项研究中，我们推导出量子霍尔粘度的双层石墨烯，这是下一个拓扑特征后，量子霍尔效应。这可以在非局部磁阻测量中检测到，非局部磁阻测量随磁阻的量化步骤而变化。
2019-09-20 cond-mat.mes-hall
Absorption-free superluminal light propagation in a Landau-quantized graphene
近年来，控制光的群速度引起了人们极大的兴趣。主要挑战之一是实现无吸收的快速或慢速光传播。在这里，我们研究了朗道量子化石墨烯中弱探测场的色散和吸收特性，并报道了增益辅助的超光速光传播。此外，还试图推导出探测场群速度从亚光速转换到超光速的解析表达式和必要的参数。值得一提的是，石墨烯中的大退相速率为超短光脉冲的超光速传播提供了可行性。此外，还研究了封闭型石墨烯系统中弱探测场的色散和吸收动力学行为，发现外加场的相对相位和Rabi频率对吸收和色散都有显著影响，从而可以获得较大的瞬态增益，完全消除瞬态吸收.
2018-09-18 cond-mat.mes-hall
Edge States and the Quantized Hall Effect in Graphene
我们研究了量子化霍尔制度中的石墨烯带的边缘状态，并表明，当采用适当的边界条件时，它们可以在连续模型（狄拉克方程）内描述。两个最简单的终端，锯齿形和扶手椅边缘，进行了详细研究。对于锯齿形边缘，我们发现最低的朗道能级状态终止于两种类型的边缘状态，无色散和载流表面状态。后者涉及不同子晶格上的组件，这些组件之间的距离可能远远大于磁性长度。对于扶手椅边缘，边界条件满足混合状态从不同的山谷，我们表明，这导致一组边缘状态的最低朗道水平和两组所有较高的朗道水平。在这两种情况下，最低朗道能级的霍尔电导阶跃是较高朗道能级之间的一半，如实验中所观察到的。
2006-02-21 cond-mat.mes-hall
Gigahertz quantized charge pumping in graphene quantum dots
单电子泵通过使安培能够根据电子的元电荷来重新定义，从而彻底改变了电学计量学。基于介观金属系统中的光刻固定隧道势垒和正常/超导混合旋转门的泵可以达到非常小的误差率，但仅在MHz的泵速对应于1 pA量级的小电流时。半导体结构中的可调谐势垒泵已经在GHz频率下工作，但误差率的理论处理更复杂，只能得到近似的预测。在这里，我们提出了一个单片，固定势垒单电子泵完全由石墨烯制成。我们演示了泵浦操作频率高达1.4 GHz，并预测在90 MHz的误差率低至百万分之0.01。结合量子霍尔效应和邻近感应约瑟夫森结的创纪录高精度，精确的量子化电流产生使量子三角形的全石墨烯闭合触手可及。石墨烯电荷泵在量子精密测量之外的预期应用包括在静电掺杂的双层石墨烯储层中经由电子-空穴复合的单光子产生，以及用于在量子信息处理中读出基于自旋的石墨烯量子位。
2012-07-27 cond-mat.mes-hall
Auxiliary Calculations for Graphene-Based Quantum Hall Arrays Using Partially Recursive Star-Mesh Transformations
本文通过部分递归星形-网状变换方法，研究石墨烯基量子霍尔阵列器件中优化高有效量子化电阻所需元件数量的策略，发现至少一次完全递归可最大程度减少总元件数。
2024-02-22 cond-mat.mes-hall
Charge and spin Hall conductivity in metallic graphene
石墨烯具有不寻常的低能量能带结构，具有四个手性带和半量子化和量子化的霍尔效应，最近引起了理论和实验的关注。我们研究了它的费米能和自旋霍尔电导的无序依赖性。在金属制度中，我们发现，顶点校正增强固有的自旋霍尔电导率和斜散射可以导致其值超过量子化的预期时，化学势是内部的自旋轨道诱导的能隙。我们预测，大自旋霍尔电导率将在石墨烯中观察到，即使自旋轨道间隙不生存的障碍。
2006-02-24 cond-mat.mes-hall
Nonconventional Quantized Hall Resistances Obtained with $ν= 2$ Equilibration in Epitaxial Graphene $p-n$ Junctions
我们已经证明了单层外延石墨烯$p-n$结器件的毫米级制造使用简单的紫外光刻，从而显着减少设备的处理时间相比，通常用于获得尖锐的结的电子束光刻。这项工作提出的测量产生非常规的，分数倍的典型的量化霍尔电阻在$ν=2$（$R_H\approx 12906 Ω$），采取的形式：$\frac{a}{b}R_H$。这里，已经观察到$a$和$b$取诸如1、2、3和5的值以形成$R_H$的各种系数。此外，我们提供了一个框架，用于探索未来的设备配置使用LTspice电路模拟器作为指导，以了解丰富的可用分数之一，可以测量。这些结果支持了大幅简化器件处理时间的潜力，并可用于许多其他二维材料。
2022-01-24 cond-mat.mes-hall
Quantized Landau-level crossing checkerboard in large-angle twisted graphene
本研究在大扭曲角双层石墨烯中发现由层间电荷转移导致的量子化 $D/B$ 朗道能级交叉棋盘图案，并给出临界位移场间隔。
2024-12-04 cond-mat.mes-hall
Mapping Conductance and Switching Behavior of Graphene Devices In Situ
石墨烯已被提议用于各种纳米器件设计，其中许多利用涌现的量子特性实现器件功能。然而，可视化，测量和操纵在纳米和原子尺度上变得不平凡，代表了在出现量子效应的长度尺度上的器件制造，表征和优化的重大挑战。在这里，我们提出了在2D纳米电子器件，电子束诱导调制和成像与次级电子电子束感应电流（SEEBIC）之间的十字路口的原则性结果的证明。我们介绍了一种与扫描透射电子显微镜调查兼容的设备平台。然后，我们展示了如何SEEBIC成像技术可用于可视化单层石墨烯纳米器件的电导和连接性，即使在较厚的衬底上支持（常规成像失败的条件下）。最后，我们表明，SEEBIC成像技术可以检测到微妙的差异，通过时间在非欧姆石墨烯nanoconstrictions的电荷传输表明潜在的揭示动态电子过程。
2022-03-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Half-quantized Hall Plateaus in the Confined Geometry of Graphene
Aalto University（阿尔托大学）；Weizmann Institute of Science（魏茨曼科学研究所）；Laboratoire de Physique de l’Ecole Normale Supérieure, ENS, Université PSL, CNRS, Sorbonne Université, Université Paris Cité（巴黎高等师范学院物理实验室，ENS，巴黎文理研究大学，法国国家科学研究中心，索邦大学，巴黎西岱大学）；National Institute for Materials Science（国立材料研究所）
本研究在单层石墨烯量子点接触的受限区域中，观测到由电荷平衡引发的ν_H=5/2处半整数量化霍尔平台，为半整数量化态的实现提供了新途径，对拓扑量子比特研发具有重要意义。
2024-10-04 cond-mat.mes-hall
Quantized Landau level spectrum and its density dependence
利用磁场中的扫描隧道显微镜和光谱研究了石墨烯中的朗道量子化及其与载流子密度的关系。对沉积在氯化SiO2热氧化物上的剥离的石墨烯样品进行测量，这允许观察单层石墨烯的朗道能级序列特征，同时通过Si背栅调节密度。在改变载流子密度时，我们发现费米能级在每个朗道能级被填充后发生突变。此外，朗道能级间距显示出显着增加，在低掺杂水平，符合相互作用诱导的狄拉克锥重整化。
2011-04-15 cond-mat.mes-hall
Quantized transport, strain-induced perfectly conducting modes and valley filtering on shape-optimized graphene Corbino devices
石墨烯的极端机械弹性及其在晶格和电子自由度之间的特殊耦合已经产生了对应变工程石墨烯的强大推动力，一方面，应变增强了其现象学的丰富性，并使电子设备的新概念成为可能，另一方面，新的和极端的物理学可能会发生。在这里，我们证明了支持石墨烯片的衬底的形状可以被优化为可接近的实验，其中应变诱导的伪磁场（PMF）可以通过压力来定制，以定向选择性电子传输和夹断电流流动到量子信道极限。这里探索的Corbino型布局还允许根据谷和电流方向过滤载流子，其可以用于注入或收集谷极化电流，从而实现谷电子学所需的基本元件之一。我们的研究结果是基于一个框架开发，以切实确定应变，外部参数和几何形状的组合，最佳兼容的目标空间轮廓所需的物理特性-在这种情况下的PMF。通过量子输运计算具有最佳形状的大型石墨烯器件上的特征电导分布进行了分析。
2017-08-15 cond-mat.mes-hall
Universal quantized thermal conductance in graphene
热传导的普遍量子化提供了关于超越电导的状态的拓扑顺序的信息。这样的测量直到最近才成为可能，特别是发现，观察到的5/2态的热导率值与Pfweian或反Pfweian模型不一致，激发了几篇理论文章。实验的分析已经变得复杂的存在下产生的边缘重建，从GaAs量子阱的掺杂剂层分离的必然结果的反向传播的边缘通道。特别地，已经发现，通用量化需要下游和上游边缘通道的热化。在这里，我们测量的热导率在六方氮化硼封装的石墨烯设备的尺寸远小于边缘状态的热弛豫长度。我们发现，对于ν = 1，4/3，2和6平台，热导的量子化精度在5%以内，我们的结果强烈表明，石墨烯中分数量子霍尔没有边缘重构，这使得它非常适合于利用奇异准粒子沿边缘的路径的干涉现象。
2019-02-18 cond-mat.mes-hall
Quantized alternate current on curved graphene
基于量子格子玻尔兹曼方法在弯曲空间中的数值解，我们预测了量子化交流电在弯曲石墨烯片上的开始。这样的数值预测验证分析通过一组半经典方程的Berry曲率的真实空间曲率。所提出的弯曲石墨烯上的量子化振荡电流可以形成实施量子信息处理算法的基础。
2019-04-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Quantized heat flow in moiré chern bands of bilayer graphene
Indian Institute of Science（印度科学学院）；National Institute of Material Science（国立材料研究所）；Indian Institute of Technology (BHU)（印度理工大学（贝拿勒斯））
研究双层石墨烯莫尔超晶格中量子霍尔等态的热输运，用约翰逊噪声测温法测量热导率，发现其以热导量子为单位量子化，仅由陈数决定，确立热导率为拓扑物质探针并为研究奇异相提供途径。
2026-07-22 cond-mat.mes-hall
Role of electrical field in quantum Hall effect of graphene
研究了石墨烯中载流子在正交电磁场中的弹道运动，解释了实验条件下石墨烯的霍尔电导。在电场作用下，所有的电子本征态具有相同的速度算符期望值，或者经典地说，所有的载流子以相同的平均速度作摆线运动。这个速度的大小正好适合于产生量子化的霍尔电导，而量子化的霍尔电导又与外场完全无关。电场将每个朗道能级变成一束能量，它们在大电场中的重叠破坏了量子化的霍尔电导。当电场趋于临界点时，朗道能级发生膨胀。结果，可以观察到霍尔电导的饱和。
2012-07-19 cond-mat.mes-hall
Reentrant Kondo effect in Landau quantized graphene
我们研究了安德森杂质在朗道量子化石墨烯中的相互作用，特别强调了化学势的影响。在从玻色子平均场论中，我们发现了通过改变化学势或门电压的重入近藤行为。在朗道能级之间，态密度被抑制，通过改变石墨烯的费米能，我们从金属区域过渡到半导体区域。因此，相应的近藤行为也受到影响。f-能级谱函数揭示了导带中的朗道能级和近藤共振的存在。
2007-05-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Quantum Phase Transitions and Fractional Quantized Anomalous Hall Insulators in Rhombohedral Graphene
Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）；Weizmann Institute of Science（魏茨曼科学研究所）；Florida State University（佛罗里达州立大学）；National Institute for Materials Science（国立材料研究所）
本研究通过菱方五层石墨烯/hBN莫尔超晶格的电阻测量，揭示位移场驱动的量子相变遵循半圆关系，发现分数化量子反常霍尔绝缘体相，并估算三种分数化陈绝缘体态的输运能隙。
2026-09-10 cond-mat.mes-hall
Universal quantized spin-Hall conductance fluctuation in graphene
本文报道了扩散机制下石墨烯器件量子化自旋霍尔电导涨落的理论研究。分析了两种具有量子化自旋霍尔效应（QSHE）的石墨烯模型.模型I在外加磁场$B\ne 0$下具有么正对称性，但自旋轨道相互作用为零，即$t_{SO}=0$。模型-II具有辛对称性，其中B=0但$t_{SO} \ne 0$。大量的数值计算表明，无论对称性如何，两个模型都具有完全相同的普适QSHE电导涨落值$0.285 e/4π$。与传统的电荷和自旋普适电导分布不同的是，在边缘态存在的情况下，自旋霍尔电导呈现单侧对数正态分布，而不是高斯分布.我们的结果强烈地表明量子化的自旋霍尔电导涨落属于一个新的普适类。
2007-11-07 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall
Observation of Giant Quantized Phonon Modes in Graphene via Tunneling Spectra
声子是晶格的基本振动模式，通过电子-声子相互作用在决定材料的电子性质方面起着至关重要的作用。然而，在电学测量中，直接探测材料的声子模式已被证明是困难的。本文报道了在磁场作用下，利用隧道谱观测石墨烯单层中K和K离面声子的巨量子化声子峰，这种方法通常被用来测量材料的局域电子性质.垂直的磁场将石墨烯中的无质量狄拉克费米子量子化为离散的朗道能级（LL）。我们证明了准粒子的声子在石墨烯的发光层中的发射或吸收产生了一个新的离散态序列：量子化声子模。在我们的隧穿谱中，由于K和K面外声子打开了一个非弹性隧穿通道，所观察到的声子峰的强度大约是LL的50倍。我们还表明，它是可能的开关量子声子模式在纳米尺度上通过控制石墨烯和支撑衬底之间的相互作用。
2019-04-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Hybrid Wannier Chern bands in magic angle twisted bilayer graphene and the quantized anomalous Hall effect
我们提出了一种方法来研究的强相互作用制度在扭曲的双层石墨烯使用混合Wannier函数，这是Wannier在一个方向和布洛赫在其他方面。我们着重讨论了由Bistritzer和MacDonald提出的连续介质模型给出的激活带，并讨论了相应的混合Wannier函数的性质。然后，我们采用的方法的填充$\pm 3$电子每个莫尔细胞的研究使用Hartree-Fock方法。我们讨论在长度不同的制度下，一个量子化的反常霍尔效应被认为是在这两个填充。
2021-02-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Rabi Oscillations in Landau-Quantized Graphene
研究了量子光学正则模型、量子化磁场中的Jaynes-Cummings哈密顿量和Dirac费米子之间的关系。我们证明了拉比振荡是可观察到的石墨烯的光学响应，为我们提供了一个透明的图片的结构的光学跃迁。虽然纵向电导率揭示了混沌拉比振荡，霍尔组件措施相干的。这开辟了在宏观实验中用可调参数研究几个量子物体的微观模型的可能性。
2013-01-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Quantized multi-terminal resistances in ferromagnetic graphene p-n junctions
研究了垂直磁场作用下多端铁磁石墨烯pn结的量子霍尔电阻和纵向电阻。在霍尔测量中，横向接触被假定为位于p-n界面，以避免在界面处的边缘态的混合，并且由此产生的量化电阻被拓扑保护。根据载流子的类型，四端pn结结中的电阻可以自然地分为九个不同的区域。观察到了对称的霍尔电阻和纵向电阻，由于自旋分裂和局域势之间的竞争，揭示了许多新的稳健的量子平台。
2011-09-16 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall
