Floquet states of Valley-Polarized Metal with One-way Spin or Charge Transport in Zigzag Nanoribbons
研究了由辐照谷极化金属组成的二维Floquet系统。对于相应的静态系统，我们考虑了两个谷极化金属的石墨烯模型，具有交错的子晶格或均匀的内禀自旋轨道耦合，其Dirac点能量不同于本征费米能级。如果辐照频率设计适当，最大的动力学能隙（一阶动力学能隙）在本征费米能级附近打开。在辐照下，能量在一阶动力学能隙内的半无限片的锯齿形边缘出现两种边缘态：Floquet边缘态和强局域边缘态.在窄锯齿形纳米带中，Floquet边缘态由于有限尺寸效应而被带隙，并且强局域边缘态保持无带隙。因此，纳米带的导电沟道由强局域边缘态组成。在第一种和第二种模型下，强局域边缘态分别在本征费米能级附近携带单向自旋极化和单向电荷流。因此，第一和第二模型的窄锯齿形纳米带分别具有不对称的自旋和电荷传输速率。量子输运计算预测了相当大的电荷和自旋泵浦电流，这可以由费米能级控制。
2019-01-24 cond-mat.mes-hall
Quantum Hall Edge States in Topological Insulator Nanoribbons
我们提出了一个微观理论的手征一维电子气系统的侧壁上的磁性掺杂的Bi $_2$ Se $_3$ -家庭拓扑绝缘体纳米带的量子反常霍尔效应（QAHE）制度。我们的理论是基于一个简单的连续模型的侧壁状态，其参数提取详细的带状和薄膜几何紧束缚模型计算。与半导体量子阱中的量子霍尔效应的常见情况相反，微观手性通道的数量简单而系统地取决于带的厚度和表面态间隙内费米能级的位置。我们用我们的理论来解释最近的运输实验，表现出非零的纵向电阻的样品准确量化霍尔电导。
2016-03-24 cond-mat.mes-hall
Controlled engineering of spin polarized transport properties in a zigzag graphene nanojunction
我们研究了一种新的方法来控制两端锯齿形石墨烯纳米管中存在Rashba自旋轨道（SO）相互作用的情况下的自旋极化传输。通常控制纳米管的自旋极化传输行为的技术可以通过调节SO耦合的强度来实现，同时我们表明，自旋极化输运性质的有效工程也可以通过刻在纳米晶体中的不同半径的腔来完成。在实验中创建这样的空腔的技术的简单性呈现出额外的手柄，以探索作为空腔在纳米颗粒中的位置的函数的传输特性。此外，Rashba的相互作用和纳米尺度的相互作用的系统评估。这些结果应该提供有用的输入，这样的设备的自旋电子学行为。除了自旋极化，我们还包括一个有趣的讨论的nanorigins的电荷传输特性，其中，在没有任何SO相互作用的金属-绝缘体过渡诱导的腔的存在下观察。
2018-10-22 cond-mat.mes-hall
Zero Landau level in folded graphene nanoribbons
石墨烯纳米带可以折叠成双层系统，保持两层解耦。在量子霍尔机制中，褶皱表现为一种新型的霍尔条边缘。我们表明，在金属纳米带的零朗道能级的对称性决定了零能量边缘状态穿越折叠完美地传输到相对层。这个结果是有效的，无论折叠几何形状，磁场强度和纳米取向的结晶取向。在N=0霍尔平台上的后向散射抑制最终是由于前向和后向通道的正交性，很像克莱因悖论。
2010-09-03 cond-mat.mes-hall
Spin-polarized currents in corrugated graphene nanoribbons
我们研究了波纹状石墨烯纳米带中自旋极化电流的产生。这样的波纹被建模为多个区域与Rashba自旋轨道相互作用，其中凹和凸曲率被视为Rashba区域与相反的符号。不同的分离Rashba区的几何形状内的紧束缚近似计算的数值例子。值得注意的是，在一个系统中的自旋极化电流与几个Rashba地区可以增强的情况下，与一个单一的Rashba部分相同的总面积。对于具有相同Rashba符号的多个区域的配置，增强更大。这表明，自旋极化的增加是由于散射的电子穿越区域有和没有Rashba相互作用。此外，我们涉及的外观的自旋极化电流的自旋依赖电导之间的新的对称关系。这些对称性被证明是实空间和自旋空间中不同对称性操作的组合，就像那些发生在碳纳米管等非平面系统中的对称性操作一样。我们的研究结果表明，具有Rashba自旋轨道相互作用的二维器件可以作为优良的自旋电子器件在全电或机械设置。
2020-07-07 cond-mat.mes-hall
Crossover from Coulomb blockade to quantum Hall effect in suspended graphene nanoribbons
实验研究了悬浮石墨烯片在电流退火过程中形成的悬浮石墨烯纳米带。运输测量表明，由于形成“库仑岛”，与量子霍尔电导高原出现在中等值的磁场$B$周围的电荷中性的运输间隙的开放。当增加$B$时，输运能隙被迅速抑制，并且由于电子相关性而被更大的能隙取代。我们的观察结果表明，悬浮纳米带允许调查的现象，到目前为止，不能在SiO $_2$基板上的带状访问。
2012-05-25 cond-mat.mes-hall
Spin-Polarized Majorana Zero Modes in Proximitized Superconducting Penta-Silicene Nanoribbons
本文理论研究了在外磁场和Rashba自旋轨道耦合作用下，具有诱导p波超导的五边形硅烯纳米带中自旋极化马约拉纳零能模的出现条件，揭示了自旋极化拓扑相变和两端局域零能态，为硅烯基容错量子计算与马约拉纳自旋电子学器件提供了新途径。
2023-07-06 cond-mat.mes-hall
Zigzag nanoribbon of gated bilayer hexagonal crystals with spontaneous edge magnetism
单层石墨烯类二维材料的锯齿形纳米带在锯齿形终端处具有自发边缘磁性，其配置控制带隙。本文研究了双层六方晶体锯齿形纳米带的边缘磁性。研究了双层石墨烯和双层硅烯的具体模型。随着门控电压的增加，基态和第一准稳定激发态的总能级、磁结构和能带结构被调谐。在一定的门控电压范围内，上自旋带隙打开，下自旋带隙关闭，系统处于自旋极化金属相。这种双层纳米带的自旋极化导电边带可以应用于栅可调谐自旋电子器件。
2021-10-17 cond-mat.mes-hall
Valley polarized current and resonant electronic transport in a non-uniform $\mathbf{MoS}_2$ zigzag nanoribbon
利用紧束缚方法研究了具有空间变化势分布的$\mathrm{MoS}_2$锯齿带中的电子输运。考虑到在费米能区中具有平滑势阶的带，其中输运由边缘模式主导，我们发现电导由于通过在结构中有效地创建的n-pn结的共振输运而呈现尖锐的共振。我们表明，在一个门控线上进行的线边缘上的电流可以被阻止，尽管金属能带结构的丝带。对于对应于$\mathrm{MoS}_2$体导带的费米能，我们确定了在$K$，$K'$，$Q$谷极化的半无限导线的状态，并表现出谷霍尔效应明显可见的非均匀带。最后，我们表明，定义良好的动量的谷极化模式允许几乎完整的谷极化的电流在本地门控带。
2020-05-28 cond-mat.mes-hall
Perfect optical spin-filtering in antiferromagnetic stanene nanoribbons induced by band bending and uniaxial strain
基于紧束缚模型，研究了室温下反铁磁锡烯纳米带在正电场和线极化光联合作用下的非平衡自旋极化输运性质.由于锡烯晶格中自旋轨道耦合的存在，施加法向电场会导致导带和价带中自旋分辨能级的带简并分裂。此外，极化光子在两个谷的不等效吸收归因于反铁磁交换场导致不相等的自旋极化光电流的自旋上和自旋下组件。有趣的是，在存在由边缘电势引起的能带弯曲的情况下，在入射光的更宽的波长区域上发生允许的量子效率。特别重要的是，交换磁场的变化在弯曲能带结构中产生自旋半导体行为。此外，还表明在单轴应变和窄边势的同时作用下，可以获得光学自旋过滤效应。
2022-10-12 cond-mat.mes-hall
Magnetic adatoms in two and four terminal graphene nanoribbons: A comparison between their spin polarized transport
我们研究了在两端和四端石墨烯纳米带（GNR）中随机分布磁性吸附原子的电荷和自旋输运。在没有Rashba自旋-轨道相互作用（SOI）的情况下，磁性吸附原子的加入仅通过交换偏置产生自旋极化电导的$z$分量，而在存在Rashba SOI的情况下，能够产生所有三个（$x$、$y$和$z$）分量。这对可能的自旋电子学应用具有重要的影响。电荷电导在费米能为零附近表现出有趣的行为。在磁性吸附原子的存在下，熟悉的$2e^2/h$平台消失，从而将量子自旋霍尔绝缘相转变为普通绝缘体。局域电荷流和局域自旋流提供了系统电导特性的直观概念。我们发现，局域电荷电流与Rashba SOI无关，而局域自旋电流的三个分量对Rashba SOI敏感。此外，自旋极化电导的波动被发现是有用的量，因为它们显示出特定的趋势，即它们随着吸附原子密度的增加而增强。双端GNR器件似乎更适合于可能的自旋电子学应用。
2017-07-12 cond-mat.mes-hall
Quantum Hall studies of a Semi-Dirac Nanoribbon
在这里，我们全面调查的朗道能级，霍夫施塔特蝴蝶和输运性质的半狄拉克纳米粒子在垂直磁场使用最近开发的实空间实现的Kubo公式的基础上核多项式方法。一个狄拉克带被认为是比较和对比我们的结果为半狄拉克系统。我们发现，朗道能级是非等距的彼此为半狄拉克的情况下（真实的狄拉克以及），平坦的能带消失在散装和成为色散的半狄拉克带在对比狄拉克系统。对于外部场的中间值，此特征最明显。我们进一步计算纵向（$σ_{xx}$和$σ_{yy}$）和横向或霍尔（$σ_{xy}$）电导率，其中霍尔电导率显示出熟悉的量子化，即$σ_{xy} \propto 2n$（因子“2”包括自旋简并），这与狄拉克系统（如石墨烯）非常不同。我们还观察到由于在两个不同的纵向方向的色散异常在半狄拉克带的磁输运的各向异性行为。我们的研究可能对单层磷烯有重要的影响。
2020-05-29 cond-mat.mes-hall
Nonadiabatic pure spin pumping in zigzag graphene nanoribbons with proximity induced ferromagnetism
结合Floquet理论和格林函数理论，我们提出了非绝热量子自旋和电荷泵通过锯齿形铁磁石墨烯纳米管，包括一个双势垒结构，由两个局部$ac$栅极电压驱动，具有相位滞后。在很宽的费米能量范围内，可以通过在非绝热区中调谐和操纵驱动频率来实现感兴趣的量子泵浦，例如i）具有零净电荷泵浦的纯自旋泵浦，ii）纯电荷泵浦和iii）完全自旋极化泵浦。利用现有技术可以测量的自旋极化泵浦依赖于能级间距和驱动频率之间的竞争。
2015-09-24 cond-mat.mes-hall
Exotic Electronic Property of Phosphorene Nanoribbons Driven by External Electric Field
利用屏蔽交换密度泛函理论，我们发现具有裸露锯齿形边缘的磷烯纳米带经过Peierls畸变后，是一种反铁磁半导体，其极化态主要局限在边缘.在外加电场作用下，磷烯纳米带呈现出奇异的电子结构转变，包括半导体态、半金属态和金属态。
2019-04-10 cond-mat.mes-hall
Topological and magnetic phase transition in silicene-like zigzag nanoribbons
硅烯中的自旋-轨道相互作用（SOI）导致量子自旋霍尔效应，而锯齿形纳米带中的Hubbard诱导库仑相互作用经常产生带隙，其两个边缘具有反铁磁（AF）自旋序。在本文中，我们系统地研究了这两个共同的锯齿状硅纳米带（zSiNR）的贡献。研究了不同材料参数和外场条件下的一些拓扑和磁相变。我们发现当带宽或SOI值超过某个临界值时，SOI可以克服库仑相互作用，系统从能带绝缘体转变为拓扑绝缘体：量子自旋霍尔态或自旋量子反常霍尔态。我们还发现当交换场或电场超过某一临界值时，Hubbard主导的zSiNR系统中存在磁相变。最后，我们在Hubbard-SOI-zSiNR系统中观察到了在强电场破坏磁相和拓扑相之前的拓扑/磁相变。
2018-03-08 cond-mat.mes-hall
Unconventional charge and spin dependent transport properties of a graphene nanoribbon with line-disorder
研究了在Rashba自旋轨道相互作用下锯齿形石墨烯纳米结构中一条（或几条）Anderson型无序线的电子输运.这样的线障碍引起的特殊行为，在这两个电荷以及自旋极化传输在下面的意义。在弱无序状态下，电荷输运数据显示安德森局域化达到一定的无序强度，超过该无序强度，扩展态出现并开始主导局域态。这些结果是选择性无序（与体无序相反）石墨烯纳米颗粒的标志性特征。然而，自旋极化输运表现出完全矛盾的行为。此外，结构对称性被证明在纳米带的自旋电子学性质中具有重要作用。此外，边缘无序的情况下（无序选择性地放置在边缘）似乎持有自旋过滤器和开关器件的应用程序的承诺。
2018-11-26 cond-mat.mes-hall
Graphene Nanoribbons Under Axial Compressive and Point Tensile Stresses
在密度泛函理论的框架下，采用自旋极化方法研究了应变石墨烯纳米带的几何、电子和磁性.被认为是沿长轴的nanoriginal和拉伸应力的中点和垂直于nanoriginal的平面的压应力的情况下。观察到显着的结构变化，包括纳米乳头的形成。计算的电子和磁性强烈依赖于纳米带的尺寸和形状。应变纳米带的可调磁性可用于设计磁性纳米开关。
2020-06-01 cond-mat.mes-hall
Interface sensitivity on spin transport through a three-terminal graphene nanoribbon
研究了Rashba自旋轨道相互作用下三端石墨烯纳米管（GNR）中的自旋相关输运.这种三端结构被证明是非常有效的过滤电子自旋从一个非极化源同时进入两个输出引线，因此可以用作一个有效的自旋过滤器相比，两端的设备。的自旋极化传输的敏感性的研究结果在有趣的后果，并详细探讨的位置上的引出导线。在自旋极化输运方面，两个引出线之间存在一定的对称关系，特别是当它们以特定方式连接到系统时。我们相信，这里提出的原型可以实现实验，因此，结果也可以验证。
2018-09-18 cond-mat.mes-hall
The Effects of vertical electric field and charged impurities on the spin-polarized transport of $β$-antimonene armchair nanoribbons
锑烯（单层Sb）的电子性质引起了人们的极大关注。本文研究了扶手椅型锑烯纳米晶体（ASbNR）中的自旋输运。紧束缚模型，我们计算的传输概率和电导的非平衡格林函数（NEGF）的方法。探讨了垂直于带平面的外部电场的影响。我们的结果表明，自旋翻转率增加的垂直电场。无序自旋输运的影响，考虑带电杂质的存在下解决。结果发现，带电杂质也提高自旋翻转率，但在较小程度上比平面外电场。
2020-10-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electronic and magnetic properties of superlattices of graphene/graphane nanoribbons with different edge hydrogenation
利用自旋极化从头计算研究了石墨烯上的锯齿形石墨烯纳米带。我们发现，石墨烯/石墨烷超晶格的电子和磁性强烈地依赖于两种材料之间的界面处的氢化程度。当两个锯齿形界面都完全氢化时，超晶格表现得像独立的锯齿形石墨烯纳米颗粒，并且磁性基态是反铁磁的。当其中一个界面被半氢化时，磁性基态变为铁磁性，并且该系统非常接近于具有可能的自旋电子学应用的半金属，而具有两个界面半氢化的超晶格的磁性基态再次是反铁磁性的。在最后一种情况下，石墨烯纳米颗粒的两个边缘也有助于系统的总磁化强度。所有的自旋极化的基态是半导体的，独立的界面的氢化程度。从头算结果的补充，一个简单的紧结合分析，捕捉主要的定性特征。我们的从头算结果表明，石墨烯的图案化氢化是一种很有前途的方法，以获得稳定的石墨烯纳米带与有趣的技术应用。
2010-10-18 cond-mat.mes-hall
Resonant spin Hall and Nernst effect in a nanoribbon of a spin-orbit coupled electronic system
Jamia Millia Islamia（贾米阿·米利娅·伊斯兰大学）；Indian Institute of Technology-Kanpur（坎普尔印度理工学院）
研究二维电子系统中自旋霍尔效应，发现自旋简并点和反交叉点导致自旋霍尔系数共振，无需外部扰动，同时验证了能斯特效应在这些点的峰值与低温下的Mott关系一致。
2026-03-17 cond-mat.mes-hall
Quantum transport in topological surface states of Bi$_2$Te$_3$ nanoribbons
准一维拓扑绝缘体纳米线是超导混合体系中的一种新兴的候选结构，可用于实现基于马约拉纳费米子的量子计算方案。然而，在技术上难以制造以及识别拓扑绝缘体纳米线的1D极限。在这里，我们研究了选择性生长的Bi $_2$ Te $_3$拓扑绝缘体纳米带和纳米霍尔棒在低温下的拓扑特性。霍尔条被限定在硅（111）衬底上的深蚀刻的Si $_3$ N $_4$ /SiO $_2$纳米沟槽中，随后通过分子束外延进行选择性区域生长工艺。选择性区域生长有利于器件质量，因为不需要执行后续制造来使纳米带成形。进行传输线测量以评估所施加的Ti/Au接触的接触电阻以及Bi $_2$ Te $_3$二元拓扑绝缘体的电阻率。在这些非故意$n$掺杂的Bi $_2$ Te $_3$拓扑绝缘体纳米霍尔棒的扩散输运机制中，我们通过分析角度相关的通用电导波动谱来识别可区分的电子轨迹。当样品从垂直于平行磁场取向倾斜时，这些高频通用电导波动与源自环绕纳米取向截面的拓扑保护表面态的低频Aharonov-Bohm型振荡合并。对于500 nm宽的霍尔条，我们还确定了低频Shubnikov-de Haas振荡的垂直场方向，揭示了一个拓扑高迁移率的2D传输通道，部分解耦的大部分材料。
2020-01-24 cond-mat.mes-hall
Conductance recovery and spin polarization in boron and nitrogen codoped graphene nanoribbons
我们提出了一个从头算研究的结构，电子和量子输运性质的B-N复合边缘掺杂的石墨烯纳米带（GNRs）。我们发现B-N边共掺杂在能量上是一个非常有利的过程，而且可以获得单一的B或N掺杂所没有的新的掺杂效应。预计B和N之间的补偿效应通常会恢复原始GNR的优异电子输运性质。然而，对于锯齿形GNR，空间局域B-N缺陷态选择性地破坏掺杂侧自旋极化GNR的价带和导带边缘的边缘电流。我们表明，即使在完全铁磁金属态和异质结配置中，能量和空间自旋极化电流也存在。这表明了一种简单而有效的方案来实现有效平滑的GNR边缘和石墨烯基自旋电子器件。
2014-07-08 cond-mat.mes-hall
Spin currents in rough graphene nanoribbons: Universal fluctuations and spin injection
我们研究了锯齿形石墨烯纳米带中的自旋电导，并提出了一种仅基于石墨纳米结构的自旋注入机制。我们发现，纳米带原子直，对称的边缘显示零自旋电导，但非零自旋霍尔电导。只有具有不对称形状边缘的纳米带产生有限的自旋电导，并且可以用于自旋注入石墨烯。此外，具有粗糙边缘的纳米带表现出介观自旋电导波动，其普适值为$\mathrm{rms} G_\mathrm{s}\approx 0.4 e/4π$。
2008-04-17 cond-mat.mes-hall
Controlled Smooth Edge Formation of Graphene Nanoribbons
我们使用第一性原理计算报告了估计解离石墨烯片的C-C键以形成扶手椅和锯齿形配置的纳米带的能量。对于基态能量的计算，考虑的配置有自旋，和没有自旋极化。观察到，对于自旋极化状态以及非自旋极化状态，解离石墨烯片的C-C键以形成锯齿形构型所需的能量高于扶手椅构型所需的能量。因此，可以通过控制能量来设计沿着结晶方向的光滑边缘的石墨烯纳米带的形成。
2014-02-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Interplay between edge and bulk states in silicene nanoribbon
我们研究了在外加电场作用下，锯齿形硅烯纳米结构中Rashba自旋轨道耦合引起的边态和体态之间的相互作用。这种相互作用可以分为两种，一种是速度方向相反的边缘态和体态之间的相互作用，另一种是速度方向相同的相互作用。前者可以打开小的直接自旋相关的子隙。由于费米能位于亚带隙中，因此在纳米晶中可以产生自旋极化电流。而后者能引起纳米粒子的自旋旋进。因此，锯齿形硅烯纳米粒子可用作有效的自旋过滤器和自旋调制器件。
2013-05-16 cond-mat.mes-hall
Edge states interferometry and spin rotations in zigzag graphene nanoribbons
锯齿形石墨烯纳米带的一个有趣的特性是存在边缘状态，其沿着其边界延伸但在横向方向上局部化。我们表明，由于这一性质，电子输运通过一个外部诱导势阱显示两个路径干涉振荡时，无论是受磁场或横向电场。这种效应不需要在纳米粒子的几何形状中存在实际的“孔”。此外，由于边缘状态是自旋极化的，在相对侧上具有相反的极化，因此这种干涉效应可以用于以受控的方式旋转入射载流子的自旋。
2009-06-23 cond-mat.mes-hall
Carrier Density and Magnetism in Graphene Zigzag Nanoribbons
在$π$轨道Hubbard模型平均场近似下研究了锯齿形石墨烯纳米颗粒中载流子密度对磁性的影响。半填充的结构改变了磁性，导致了带内电荷密度变化和相对边缘平行自旋排列的状态。有限的载流子密度导致边缘附近的自旋密度稳步下降，最终导致磁性消失。在低掺杂浓度下，系统表现出多铁性秩序的趋势，其中边缘电荷和自旋同时极化。
2009-06-25 cond-mat.mes-hall
Unveiling the Landau Levels Structure of Graphene Nanoribbons
在低至70 nm的超净（光刻图案化）石墨烯纳米带中进行磁输运测量。在高磁场下，电子光谱分裂成具有不寻常特征的朗道能级图案。奇异朗道谱揭示了费米能的大的磁振荡和谷简并提升。量子模拟表明，在相反的手征磁边缘态之间的混合和量子霍尔效应消失的起源处的一些无序阈值。
2011-02-16 cond-mat.mes-hall
A versatile platform for graphene nanoribbon synthesis, electronic decoupling, and spin polarized measurements
纳米石墨烯的表面合成已经引领了原型结构的发展，其前景超越了硅基技术。在石墨烯纳米带（GNR）中的开壳层系统的报道之后，一系列的研究活动都是针对自旋电子应用的敏锐眼光来研究它们的磁性。虽然纳米石墨烯的合成通常在金上很简单，但很难将其用于电子去耦和自旋极化测量。使用二元合金Cu3Au（111），我们展示了如何将有效的类金纳米石墨烯形成与铜已知的自旋极化和电子去耦相结合。我们制备氧化铜层，证明热和尖端辅助GNR的合成和生长热稳定的磁性Co岛。我们功能化的扫描隧道显微镜与一氧化碳，nickelocene，或附加的高分辨率成像，磁传感，或自旋极化测量的钴集群的提示。这个多功能的平台将是磁性纳米石墨烯的高级研究的有价值的工具。
2022-08-11 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.atm-clus
Tunable spin-charge conversion through topological phase transitions in zigzag nanoribbons
研究了具有六角晶格的锯齿形磁性准一维纳米带在大的自旋轨道耦合下的自旋轨道矩和电荷泵。这样的系统经历拓扑相变从平凡的带绝缘体的量子自旋霍尔绝缘体无论是通过调整磁化方向或内在的自旋轨道耦合。我们发现，自旋-电荷转换效率（即自旋-轨道扭矩和电荷泵）显着增强的拓扑转变，显示出显着的角度各向异性。
2016-04-29 cond-mat.mes-hall
All-strain based valley filter in graphene nanoribbons using snake states
使用应变工程可以沿着石墨烯纳米颗粒实现伪磁场扭结。电子输运沿着这个扭结是由蛇的状态，其特征在于由一个单一的传播方向。这些伪磁场在K谷和K'谷中指向相反的方向，导致谷极化蛇态。在具有扶手椅边缘的石墨烯纳米颗粒中，这种效应导致仅基于应变工程的谷滤波器。我们讨论了如何通过调整定义沿石墨烯带的应力分布的参数来最大化该谷滤波。
2016-06-29 cond-mat.mes-hall
Tuning the polarized quantum phonon transmission in graphene nanoribbons
我们提出的系统，允许通过使用C $^{13}$同位素势垒，antidot结构，和不同的边界条件的声子传输函数T（$ω$）在石墨烯纳米带的调谐。声子模由原子间第五近邻力常数模型（5NNFCM）得到，T（$ω$）由非平衡格林函数形式计算。我们表明，通过施加部分固定的边界条件，它是可能的，以限制在低能量的T（$ω$）的面内声子模式的贡献。相反，面外声子模的传输函数可以通过适当的反点或同位素排列来减小。特别是，我们表明，它们的周期性阵列导致在某些频率$ω_ν$，可以预先定义为所需的通过控制它们的相对距离和大小的传输函数的急剧下降。由此，我们证明了通过适当的工程设计，可以控制石墨烯纳米带中的弹道传输函数T $(ω)$的大小。我们讨论了这些结果的影响，在纳米级的控制热传输的设计，以及在石墨烯基材料的热电特性的增强。
2014-09-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Excitonic magneto-optics in monolayer transition metal dichalcogenides: From nanoribbons to two-dimensional response
采用纳米尺度几何结构研究了单层过渡金属二硫属化物（TMD）的磁光响应，包括激子效应。我们计算了对角电导率和霍尔电导率。激子光学霍尔电导率在独立粒子近似中得到的结果进行比较，我们发现，当激子效应被包括在内的幅度对应于一个数量级的增加。霍尔电导率被用来计算法拉第旋转光谱MoS2和WSe2。最后，我们还计算了WSe_2激子态在不同介电环境中的抗磁位移。比较计算的抗磁位移最近的实验测量，我们发现两者之间有很好的协议。
2019-05-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electronic structure and layer-resolved transmission of bilayer graphene nanoribbon in the presence of vertical fields
由于其特殊的手征性质和激发载流子分散性，双层石墨烯的电子性质与传统的二维电子气和单层石墨烯不同。研究了应变对双层石墨烯纳米结构的电子结构、边缘态和零温下电荷输运的影响。我们证明了在垂直磁场作用下，双层石墨烯在偏压下会产生谷极化量子霍尔效应。在该系统中，通过调节面间应变，可以发生从量子谷霍尔到谷极化量子霍尔相的拓扑相变。此外，我们研究了层分辨输运性质，通过计算层极化量，使用递归格林函数技术，并表明所得到的层极化值确认所获得的相位。这些预测可以通过实验来验证，我们的结果表明，在电子和valleytronics设备的外部场的存在下，利用应变双层石墨烯的可能性。
2013-07-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin Splitting Induced by a Competition between Quantum Spin Hall Edge States and Valley Edge States
具有晶格变形的应变石墨烯已被证明会产生大的赝磁场并具有许多奇异的性质。在这里，我们提出了一种非磁性的方法来实现动量依赖的平面外自旋分裂的应变石墨烯纳米带与适度的自旋轨道耦合。这种独特的自旋劈裂区别于著名的塞曼型自旋劈裂和Rashba型自旋劈裂。我们的分析表明，量子自旋霍尔边态和谷边态之间的竞争导致了独特的自旋分裂。在纳米晶体的一个边缘处的量子自旋霍尔态被伪磁场诱导的反向传播边缘模式抑制。在相反的边缘，量子自旋霍尔态根本不受影响。因此，相反自旋取向的简并量子自旋霍尔态，其在纳米线的两个相对边缘处传播，被提升。这一结果揭示了一种操纵电子自旋自由度的新方法。
2013-10-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Engineering Quantum Spin Hall Effect in Graphene Nanoribbons via Edge Functionalization
Kane和Mele预测，在自旋轨道相互作用的存在下，石墨烯实现量子自旋霍尔态。然而，石墨烯中异常弱的固有自旋轨道分裂（$\approx 10^{-5}$ eV）抑制了这种拓扑绝缘相的实验观察。为了解决这个问题，我们提出了一种新的方法来控制石墨烯中的自旋轨道相互作用，通过共价官能化的石墨烯边缘含有重元素的官能团。概念验证第一性原理计算表明，非常强的自旋轨道耦合可以诱导在现实模型中的窄石墨烯纳米带与碲终止的边缘。我们证明了在这样的系统中可以实现具有强Rashba分裂的电子带以及跨越宽能量范围的量子自旋霍尔态。因此，我们的工作开辟了新的视野，工程拓扑电子相的纳米结构的基础上，石墨烯和其他材料的本地引入的自旋轨道相互作用。
2013-05-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
A spin-filter device based on armchair graphene nanoribbons
利用Landauer-Buttiker方法研究了夹在两个半无限长扶手椅型石墨烯纳米带之间的锯齿状边缘石墨烯薄片（ZGF）的自旋极化电子输运.在Hartree-Fock近似下，我们采用半填充哈伯德模型来研究ZGF的边缘磁性。结果表明，在没有磁电极和外场的情况下，该结具有高自旋极化度的自旋过滤器作用。通过施加栅极电压，可以有效地控制该器件的自旋过滤效率，并且自旋极化可以达到高达90%的值。
2011-01-15 cond-mat.mes-hall
Magnetism and Spin Transport of Carbon Chain between Armchair Graphene Nanoribbon electrodes
采用紧束缚哈密顿量、平均场哈伯德模型和Landauer-Butikker方法研究了扶手椅型石墨烯纳米颗粒（AGNR）电极间碳链的磁性和自旋输运性质.结果表明，只有奇数碳链在链-石墨烯结中显示出内禀磁矩。碳链-石墨烯结的电子、磁性和自旋输运性质强烈依赖于碳链在AGNR电极之间的位置和长度。有趣的是，我们在所有奇数碳链-石墨烯结中发现了费米能附近的完全自旋极化传输，无论它们的长度如何，也没有任何磁场和磁性电极。
2016-08-20 cond-mat.mes-hall
Valley-resolved Fano resonance in monolayer transition metal dichalcogenides nanoribbons with attached stubs
本文发现单层过渡金属二硫化物纳米带中，通过短桩边缘局域态与连续通道的量子干涉形成谷分辨法诺共振，实现谷极化，为谷电子学提供新途径。
2022-03-15 cond-mat.mes-hall
Electric field induced injection and shift currents in zigzag graphene nanoribbons
理论上研究了在锯齿形石墨烯纳米带上施加静态电场，通过偶极相互作用破坏反转对称性，产生非零二阶光学响应，从而产生单色注入电流和位移电流.这两种类型的电流可以分别由特定的光偏振激发，用于注入电流的圆偏振光和用于移位电流的线偏振光。基于碳2 p $_z$轨道形成的紧束缚模型，数值计算了注入系数和电导率漂移谱，以及它们与静电场强度和带宽的关系.光谱显示出许多与不同子带之间的光学跃迁相关的峰，这些峰的位置和幅度可以通过静态电场有效地控制。通过构建一个简单的两带模型，静态电场被发现修改的边缘状态在一个非微扰的方式，和它们相关的光学跃迁占主导地位的电流产生在低光子能量。对于典型的参数，例如静态场10 $^6$ V/m和光强度0.1 GW/cm $^2$，宽度为5 nm的带的注入和移位电流的大小可以大到1 $μ$ A的数量级。我们的研究结果为实现基于石墨烯纳米带的无源光电子器件提供了物理基础。
2021-06-09 cond-mat.mes-hall
A many-body overview of low-energy optical excitations in armchair graphene nanoribbons
利用多体精确对角化的哈伯德模型计算了扶手椅型石墨烯纳米带（AGNR）的纵向和横向极化光子的激子谱，从而对这些系统中的低能May-body光激发进行了全面的研究.由此产生的单光子允许本征态在能量上彼此分离，但都耦合到同一组双光子允许态。计算的垂直偏振的光学振子强度的大小表明，这些光学特性确实可以在偏振吸收测量中观察到。
2012-07-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Dirac half-semimetallicity and antiferromagnetism in graphene nanoribbon/hexagonal boron nitride heterojunctions
本文预测石墨烯纳米带/六方氮化硼异质结具有半半金属性，其完全自旋极化的狄拉克点源于电荷转移，且掺杂可诱导反铁磁到亚铁磁相变，为碳基自旋电子学提供可调谐一维自旋极化导电通道。
2023-05-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
High magnetoresistance in graphene nanoribbon heterojunction
我们在由金属（M）和半导体（SC）型扶手椅-石墨烯-纳米颗粒（aGNR）组成的石墨烯异质结构中显示了大的磁阻（MR）效应。在异质结构中，由于波函数的正交性，在零磁场下，SC-aGNR和M-aGNR的第一子带上的传输被禁止。一个有限的磁场引入了量子霍尔效应，它扭曲了波函数。因此，在异质结上发生有限的传输，产生大的MR效应。我们研究了这种MR对温度和电子能量的依赖关系。最后，我们设计了一个磁场效应晶体管，它产生的MR接近100%（85%），在低（室温）温度。
2012-10-24 cond-mat.mes-hall
Helicity flip of high-harmonic photons in Haldane nanoribbons
本研究针对六方Haldane纳米带的高次谐波响应展开，发现即使驱动激光沿纳米带线偏振，考虑交替在位势与Haldane跳跃时发射谐波为椭圆偏振，且特定谐波级次会发生螺旋度突变，根源为布洛赫态分量相位差。
2020-06-29 cond-mat.mes-hall physics.atom-ph physics.optics
Shot Noise Probing of Magnetic Ordering in Zigzag Graphene Nanoribbons
电荷电流的非平衡时变波动最近成为一种灵敏的实验工具，通过由附着的金属电极引入到清洁的宽和短石墨烯条带中的倏逝波函数来探测弹道输运。我们证明，这种“伪扩散”散粒噪声可以在锯齿形石墨烯纳米颗粒（ZGNR）由于其边缘的拓扑结构，负责本地化的状态，促进铁磁有序沿边缘库仑相互作用时，考虑到大幅修改。因此，注入ZGNR的非极化电荷电流的散粒噪声增强，以及自旋极化电荷电流的更敏感性，将充当这种低维磁性的全电和边缘敏感探针。
2009-06-01 cond-mat.mes-hall
Band structure and energy level alignment of chiral graphene nanoribbons on silver surfaces
手性石墨烯纳米带由于其低的带隙和自旋极化边缘态的潜在发展而成为非常有趣的结构。在这里，我们研究了它们在低功函数银表面上的能带结构，并评估了电荷转移对其性质的影响。
2021-07-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Aharonov-Bohm interferometer based on n-p junction in graphene nanoribbons
我们证明了在高磁场下沿石墨烯n-p结的电流约束现象可以用来形成Aharonov-Bohm干涉仪。干涉系统利用了一个封闭的n-p结，可以通过样品内的浮栅感应，并在量子霍尔制度中耦合结电流与边缘电流。器件的工作需要在边缘和n-p结接触处的电流分裂，这在低费米能的扶手椅带中发现。
2016-08-20 cond-mat.mes-hall
Bending effects and optical properties of WSe2 nanoribbons of topological phase
1 T '相的WSe 2单层是一种大带隙量子自旋霍尔绝缘体，支持通过拓扑保护边缘态的无耗散电荷和自旋输运。在本工作中，我们通过第一性原理密度泛函计算和多体微扰GW和Bethe-Salpeter方程方法研究了1 T '相WSe 2的纳米取向形式。我们发现1 T 'WSe_2纳米晶体可以显示出拓扑边缘态，带宽约为4-6 nm。这些边缘带显示出奇数次穿过费米能级，其中一种自旋极化连接价带连续带和导带连续带。边缘带的拓扑特征即使在纳米尺度中的小和中等弯曲下也保持不变，而大的弯曲引起大的带分裂，导致边缘带的拓扑关闭。半导体化的1 T 'WSe 2纳米晶体在光吸收谱和激子态的弯曲方面表现出很大的可调谐性。最低能量激子从平坦纳米带中的光学暗变为弯曲纳米带中的光学亮。1 T 'WSe 2纳米带的这些性质表明了其在可控量子电子学和基于激子的量子信息过程中的潜在应用。
2023-02-27 cond-mat.mes-hall
Spin polarization and g-factor enhancement in graphene nanoribbons in magnetic field
我们提供了一个系统的定量描述在扶手椅和锯齿形石墨烯纳米带在垂直磁场的自旋极化。我们首先解决的Hartree近似研究的能带结构的演变和形成的可压缩带内的无自旋电子。讨论了边缘附近的势分布和密度分布，以及扶手椅形边缘和锯齿形边缘的异同。占塞曼相互作用和描述的自旋效应，通过哈伯德项，我们研究了自旋分辨的子带结构和相关的自旋极化的系统在手的情况下，无自旋电子的可压缩带的形成。在高磁场下，计算出的有效g因子对于扶手椅型纳米带在<g*>~2.25的值附近变化，对于锯齿型纳米带在<g*>~3的值附近变化。一个重要的发现是，在锯齿形纳米带中，零能量模式保持钉扎到费米能量，并且对于所有磁场变得完全自旋极化，这又导致锯齿形边缘附近的电子密度的强自旋极化。
2012-06-27 cond-mat.mes-hall
Intrinsic Half-metallicity in Edge Fluorinated Armchair Boron Nitride Nanoribbons
我们预测扶手椅型氮化硼纳米带（ABNRs）通过边缘的半金属性。在局域自旋密度近似（LSDA）下，采用第一性原理计算，系统地研究了裸和边缘氟化ABNNRs的稳定性、电子和磁性.只有边缘B原子被F原子钝化的带（即，边缘-N原子未钝化），无论宽度如何，都被发现是半金属的，具有0.3eV的半金属间隙。由于自旋极化态比自旋非极化态稳定$\sim$ 0.4 eV，并且由于巨大的自旋分裂，在费米能级上只存在单自旋导电沟道，因此，这种带的费米能级上的自旋极化电荷输运率预计为100%. Bloch态和投影态密度（PDOS）分析表明，半金属态的存在是由于裸边N原子上的电荷局域化所致，半金属态具有足够大的能隙（0.3 eV），自旋极化态和自旋补偿态的能量相差很大（$\sim$ 0.4 eV），这表明半金属态是自旋电子学的潜在候选材料.
2016-02-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electronic structures and edge effects of Ga2S2 nanoribbons
采用从头算密度泛函理论计算了具有锯齿形和扶手椅形两种边缘的硫化镓纳米带（Ga 2S 2-NR）的电子性质和相对稳定性.研究发现，纳米带的电子性质对边缘结构非常敏感。锯齿形纳米带（Ga 2S 2-ZNR）是金属的自旋极化边缘状态，无论H-钝化，而裸扶手椅的（Ga 2S 2-ANRs）是半导体的间接带隙。该带隙随着宽度的增加呈现振荡行为，并最终收敛到一个恒定值。类似的行为也被发现在H-饱和的Ga 2S 2-ANRs，虽然带隙收敛到一个更大的值。裸ANRs和ZNR的相对稳定性进行了研究，通过计算它们的结合能。结果发现，对于类似的宽度ANRs比ZNR更稳定，并且两者都比具有稳定构型的Ga 2S 2纳米团簇更稳定。
2016-01-07 cond-mat.mes-hall
Gate Tunable Relativistic Mass and Berry$'$s phase in Topological Insulator Nanoribbon Field Effect Devices
在拓扑绝缘体中，自旋螺旋无质量Dirac费米子表面态的输运对于实现从量子反常霍尔效应到Majorana费米子等各种新的物理现象具有重要意义.然而，拓扑表面状态的最重要的标志之一，狄拉克线性带色散，一直难以直接在输运测量中揭示。在这里，我们报告的实验Bi 2 Te 3纳米双极场效应器件上的高k SrTiO 3衬底，在那里我们实现了栅极调谐的体金属-绝缘体过渡和拓扑传输制度与大量的表面态传导。在这方面，我们报告了两个明确的传输证据门可调狄拉克费米子通过π Berry $'$的相位Shubnikov-de Haas振荡和有效质量成正比的费米动量，表明线性能量动量色散。我们还测量了一个门可调弱反局域化（WAL）与2个相干导电通道（表示2去耦表面）附近的电荷中性点，和一个过渡到弱本地化（表示崩溃的Berry $'$ s相）时，费米能量接近体导带。门可调谐狄拉克费米子拓扑表面态为各种拓扑电子器件的发展铺平了道路。
2014-02-11 cond-mat.mes-hall
Fabrication of graphene nanoribbon by local anodic oxidation lithography using atomic force microscope
我们利用原子力显微镜对单层、双层和多层石墨烯进行了局域阳极氧化（LAO）光刻。绝缘氧化区域的宽度系统地取决于石墨烯层的数量。在单层石墨烯中制造的800 nm宽的条形器件表现出半整数量子霍尔效应。我们还制备了55 nm宽的石墨烯纳米颗粒（GNR）。GNR在电中性点处的电导在低温下被抑制，这表明由于载流子的横向限制而导致能隙的打开。这些结果表明，LAO光刻是一种有效的石墨烯纳米器件的制造技术。
2008-11-29 cond-mat.mes-hall
