Bias induced up to 100% spin-injection and detection polarizations in ferromagnet/bilayer-hBN/graphene/hBN heterostructures
我们研究自旋输运在一个完全hBN封装单层石墨烯范德华（vdW）异质结构，在室温下。双层hBN的顶层用作具有铁磁钴电极的石墨烯中的自旋注入和检测的隧道势垒。我们报告了在+0.6V的正偏压下高达50%（135%）的令人惊讶的大的和偏压诱导的（差分）自旋注入（检测）极化，以及在-0.4V的反向偏压下高达-70%（-60%）的符号反转极化。这证明了双层-hBN隧道势垒对于实际石墨烯自旋电子学应用的潜力。通过这种增强的自旋注入和检测极化，我们报告了一个记录的两端（反转）自旋阀信号高达800 $Ω$的磁阻比为2.7%，我们实现了高达4.1 meV的自旋积累。我们提出了如何进一步增加这些数字，为未来技术相关的石墨烯为基础的自旋电子器件。
2017-04-05 cond-mat.mes-hall
Spin transport in two-layer-CVD-hBN/graphene/hBN heterostructures
我们研究了石墨烯器件中的室温自旋输运，石墨烯器件封装在逐层堆叠的两层厚的化学气相沉积（CVD）生长的六方氮化硼（hBN）隧道势垒和几层厚的剥离hBN衬底之间。我们发现迁移率和自旋弛豫时间与基于SiO $_2$衬底的石墨烯器件相当，并且对于Elliott-Yafet和D 'Yakonov-Perel'机制获得了类似数量级的自旋弛豫速率。由于CVD-hBN势垒的不均匀性，铁磁体/两层CVD-hBN/石墨烯/hBN接触的行为范围从透明到隧穿。令人惊讶的是，我们发现高电阻两层CVD-hBN势垒接触相对于低电阻接触的正和负自旋极化。此外，我们还发现高阻接触的差分自旋注入极化可以被直流偏压从-0.3 V调制到+0.3 V，其符号没有变化，但在更高的负偏压下其幅度增加。这些特征标志着与双层剥离的hBN隧道势垒相比，双层CVD-hBN的独特的自旋注入性质。
2017-12-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin transport in fully hexagonal boron nitride encapsulated graphene
我们在室温下研究了完全六方氮化硼（hBN）封装的石墨烯自旋阀器件。该器件由封装在两个结晶hBN薄片之间的石墨烯通道组成;厚hBN薄片作为底栅电介质衬底，其掩蔽来自SiO2/Si衬底的电荷杂质，单层薄hBN薄片作为隧道势垒。完全封装防止石墨烯在光刻期间与任何聚合物/化学品接触，并且因此在封装的石墨烯的不同区域上提供均匀的电荷和自旋传输性质。此外，即使在注入电极和检测电极之间具有处于电导率失配状态的多个电极，我们在薄hBN封装的石墨烯通道下观察到超过12.5 μ π ι长距离的自旋传输，证明了薄hBN作为有效隧道势垒的清洁界面和无针孔性质。
2016-03-14 cond-mat.mes-hall
High Magnetoresistance Ratio on hBN Boron-Vacancy/Graphene Magnetic Tunnel Junction
Osaka University（大阪大学）；RIKEN（理化学研究所）；National Research and Innovation Agency (BRIN)（国家研究与创新局）；Universitas Indonesia（印度尼西亚大学）；University of Hyogo（兵库大学）
研究通过在hBN中引入单原子硼空位，构建了基于范德瓦尔磁隧道结，利用DFT和Landauer-Büttiker formalism分析发现，空位附近形成Stoner间隙，导致平行与反平行磁化配置下传输概率差异显著，实现约400%的高TMR比。
2023-12-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Bias voltage controlled inversions of tunneling magnetoresistance in van der Waals heterostructures Fe3GaTe2/hBN/Fe3GaTe2
该研究在 Fe3GaTe2/hBN/Fe3GaTe2 磁性隧道结中实现室温偏压调控的 TMR 反转，并通过自旋分辨 DOS 模型解释约 0.625 V 的反转机制。
2025-01-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Infrared photodetection in graphene-based heterostructures: bolometric and thermoelectric effects at the tunneling barrier
该研究揭示含局域缺陷态的石墨烯/hBN/石墨烯隧穿器件中红外光电流源于电子加热导致的隧穿概率变化，并可据此测量电子温度。
2023-12-09 cond-mat.mes-hall
Spin-Conserving Resonant Tunneling in Twist-Controlled WSe2-hBN-WSe2 Heterostructures
我们研究异质结构的层间隧穿由两个钨二硒化物（WSe 2）单层与控制旋转对齐，并分开的六方氮化硼。在两个WSe 2单层旋转排列的样品中，我们观察到共振隧穿，表现为在零层间偏压附近的大电导和负微分电阻，这源于能量和动量守恒隧穿。由于自旋-轨道耦合导致耦合的自旋-谷自由度，两个WSe 2单层之间的扭曲允许我们探测隧穿中自旋-谷自由度的守恒。在异质结构中，两个WSe 2单层具有180°的相对扭曲，使得一层的布里渊区与相对层的时间反演布里渊区对齐，层之间的共振隧穿被抑制。这些研究结果提供的证据表明，除了动量，自旋谷自由度也保存在垂直运输。
2018-09-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Visualizing Strain-induced Pseudo magnetic Fields in Graphene through an hBN Magnifying Glass
石墨烯的显著特性是其二维蜂窝晶格结构所固有的。它的低维性，使得通过施加外力来重新排列原子成为可能，为机械控制电子特性提供了有趣的前景。在应变存在下，石墨烯产生伪磁场（PMF），其将能带结构重建为伪朗道能级（PLL）。然而，一个可行的路线，实现，表征和控制保偏光纤仍然缺乏。在这里，我们报告的方法来产生和表征PMFs的石墨烯膜上支持的纳米柱。通过在扫描隧道显微镜（STM）下对六方氮化硼（hBN）衬底形成的莫尔图案的放大效应来实现局部应变的直接测量。我们通过在扫描隧道光谱（STS）中观察到的PLL谱来量化应变引起的PMF。这项工作提供了一个途径，应变诱导工程和机电石墨烯为基础的设备。
2017-03-01 cond-mat.mes-hall
Tunneling spin valves based on Fe$_3$GeTe$_2$/hBN/Fe$_3$GeTe$_2$ van der Waals heterostructures
薄的范德华（vdW）层状磁性材料揭示了实现具有新功能的vdW异质结构的可能性。在这里，我们报告的实现和调查的范德华异质结构的基础上隧穿自旋阀组成的原子级薄的hBN层作为隧道势垒和两个剥离的Fe 3GeTe 2晶体作为铁磁电极。低温反常霍尔效应测量表明，薄的Fe 3GeTe 2晶体是金属铁磁体，其易磁化轴垂直于层，并且在磁场值下具有非常尖锐的磁化切换，该值略微取决于它们的几何形状。在Fe 3GeTe 2/hBN/Fe 3GeTe 2异质结构中，我们观察到隧穿电阻的教科书行为，当两个电极中的磁化彼此平行（反平行）时，隧穿电阻最小（最大）。在低温下的磁电阻是160%，由此我们确定Fe 3GeTe 2的自旋极化为0.66，对应于83%和17%的多数和少数载流子，分别。测量结果还表明，随着温度的升高，从隧道磁电阻提取的自旋极化的演变是成比例的温度依赖性的磁化强度提取的异常霍尔电导率的分析。这表明，表面的磁性能是代表那些块体，因为它可能是预期的vdW材料。
2018-06-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Impact of Monoatomic Vacancies in 2D Materials on the Performance of Magnetic Tunnel Junction Devices: Insights from Configurations and Interface Interactions
本研究基于 DFT 与 NEGF 计算，揭示 hBN 和石墨烯绝缘势垒中的单原子空位通过界面态与局域态相互作用改变 MTJ 的自旋透射通道及器件性能。
2024-04-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Evidence for defect-mediated tunneling in hexagonal boron nitride-based junctions
我们研究了金属-绝缘体-金属结中的隧穿效应，这些结采用了几个原子层的六方氮化硼（hBN）作为绝缘势垒。虽然低偏压隧道电阻随势垒厚度几乎呈指数增加，但在电流-电压曲线中可以看到细微的特征，表明hBN绝缘体中存在的本征缺陷对隧道传输的显著影响。特别是，观察到单电子充电事件，这在直接隧穿基本上较低的较厚势垒器件中更明显。此外，我们发现，退火的设备修改的缺陷状态，因此隧道签名。
2015-07-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Triplet excitation and electroluminescence from a supramolecular monolayer embedded in a boron nitride tunnel barrier
我们发现，通过剥离的少层六方氮化硼（hBN）薄片表面上的氢键稳定的有机分子的有序单层可以并入到具有完整的少层石墨烯接触的范德华异质结构中，形成分子/2D混合隧穿二极管。电子可以在施加的电压VSD下隧穿通过hBN/分子势垒，并且我们观察到来自激发单重态的分子电致发光，其中发射的光子能量> eVSD，表明能量高达~ 1 eV的上转换。我们发现，隧道电子激发嵌入的分子进入单重态在两个步骤的过程中，通过一个中间的三重态通过非弹性散射，也观察到直接发射的三重态。这些异质结构提供了一种固态器件，其中自旋三重态，这不能产生的光学跃迁，可以可控地激发，并提供了一种新的途径，以研究物理，化学和量子自旋为基础的应用三重态的产生，发射和分子光子上转换。
2019-12-11 cond-mat.mes-hall
Tunnel spectroscopy of localised electronic states in hexagonal boron nitride
六方氮化硼（hBN）是一种大带隙层状晶体，经常作为绝缘或隧道势垒结合在范德华（vdW）异质结构中。具有带隙内能量的局域态可以发射可见光，这与纳米光子学和量子信息处理中的应用有关。然而，它们也会产生导电通道，当施加大电压时会引起电击穿。在这里，我们使用门控隧道晶体管研究共振电子隧穿通过局部状态在几个原子层hBN屏障夹在两个单层石墨烯电极之间。测量用于确定能量，线宽，隧穿传输概率，和深度内的障碍超过50个不同的本地化状态。一个三步过程的电子渗透通过两个空间分离的局域态也进行了研究。
2018-12-14 cond-mat.mes-hall
Electrical spin injection, transport, and detection in graphene-hexagonal boron nitride van der Waals heterostructures: progress and perspectives
目前石墨烯自旋电子学的研究致力于在石墨烯中实现长的自旋寿命以及有效的自旋注入和检测。在这篇文章中，我们回顾了六方氮化硼（hBN）是如何演变为一个关键的衬底，作为一个封装层，并作为一个隧道势垒的操纵和控制的自旋寿命和自旋注入/检测极化在石墨烯自旋阀设备。首先，我们概述了由于传统的SiO $_2$衬底在石墨烯中的自旋输运所面临的挑战，然后是基于hBN的石墨烯异质结构所取得的进展。然后，我们详细讨论了使用传统的氧化物隧道势垒自旋注入石墨烯的缺点和发展，然后介绍了最近的进展，在使用晶体单层/双层/三层hBN隧道势垒的改进的自旋注入和检测，这也可以促进两端自旋阀和汉勒测量，在室温下，是技术的重要性。一个特殊的情况下，偏置引起的自旋极化的剥离和化学气相沉积（CVD）生长的hBN隧道势垒的接触进行了讨论。此外，我们给出了我们对利用石墨烯-hBN异质结构在石墨烯自旋电子学的未来发展的看法。
2017-12-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Topological excitonic insulators in electron bilayers modulated by twisted hBN
本研究探讨了由扭曲hBN分隔的TMD双层系统，发现该结构在$ν=1$时支持手性p波激子凝聚态，使量子反常霍尔效应与逆向超流共存，并给出了相图与实验建议。
2025-09-14 cond-mat.mes-hall
Gate-Tunable Resonant Tunneling in Double Bilayer Graphene Heterostructures
我们证明了栅极可调共振隧穿和负微分电阻的层间电流-电压特性的旋转排列的双层石墨烯异质结构由六方氮化硼（hBN）电介质分离。使用单独的层密度，以及实验确定的层化学势的异质结构带对齐的分析表明，当两个双层石墨烯的能带对齐时发生共振。我们讨论了隧穿电阻对层间hBN厚度的依赖，以及共振宽度对迁移率和旋转取向的依赖。
2014-12-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
A graphene Zener-Klein transistor cooled by a hyperbolic substrate
冷却机制的工程化是纳米电子学中的瓶颈。尽管扩散石墨烯中的热交换主要由缺陷辅助的声学声子散射驱动，但六方氮化硼（hBN）上的高迁移率石墨烯的情况完全不同，其中来自衬底的远程声子的贡献显著。在具有局部栅极的hBN晶体管上的双层石墨烯在其中通过在高偏压下补偿载流子密度和Zener-Klein隧穿（ZKT）的降低来实现几乎完美的电流饱和的状态下被驱动。使用噪声测温，我们表明，这种齐纳-克莱因隧道触发一个新的冷却途径，由于双曲声子极化激元（HPP）的发射hBN的超普朗克制度以外的平衡电子-空穴对。ZKT传输和HPP冷却的组合促进了BN晶体管上的石墨烯作为功率器件和RF电子器件的有价值的纳米技术。
2018-04-25 cond-mat.mes-hall
Twisted monolayer and bilayer graphene for vertical tunneling transistors
我们制备了由单层（Gr）和Bernal双层（BGr）石墨烯电极组成的扭曲控制的共振隧穿晶体管，石墨烯电极由一薄层六方氮化硼（hBN）隔开。共振条件是通过紧密对齐石墨烯电极的晶体取向来实现的，这导致在某些偏置电压下隧穿电子的动量守恒。在这样的条件下，可以实现负微分电导（NDC）。面内磁场的应用导致电子在隧穿过程中获得额外的动量，这允许控制共振条件。
2021-03-25 cond-mat.mes-hall
A magnetically-induced Coulomb gap in graphene due to electron-electron interactions
本文利用hBN隧穿势垒中的单个缺陷作为高分辨率光谱探针，发现低温下磁场可抑制隧穿电流，揭示石墨烯中由电子-电子相互作用引起的磁致库仑能隙。
2023-07-04 cond-mat.mes-hall
Ultralow Schottky Barriers in hBN-Encapsulated Monolayer WSe$_2$ Tunnel Field-Effect Transistors
为了探索基于二维半导体沟道（SC）单层的场效应晶体管（FET）在自旋电子学中的应用潜力，两个最重要的问题是确保形成可变的低电阻隧道铁磁接触（FC）和在制造过程中保持SC的本征特性。大的肖特基势垒导致形成高阻接触和方法，采用控制的障碍往往会改变SC的固有特性。这项工作的目的是解决这两个问题，在完全封装的单层WSe $_2$场效应管通过使用双层h-BN作为隧道势垒在FC/SC接口。我们研究了单层WSe $_2$ FET中的电输运，该FET具有面内电流几何形状，在240 K下产生空穴迁移率$\sim$ 38.3 $cm^{2}V^{-1}s^{-1}$，开/关比为10 $^7$的数量级，受接触区域的限制。我们已经实现了超低有效的肖特基势垒（$\sim$ 5.34 meV）与封装的隧穿器件，而不是一个非封装的设备，其中的势垒高度相当高。这些观察提供了对FC/h-BN/SC/h-BN异质结构的电学行为的洞察，并且对势垒高度的这种控制开辟了基于WSe $_2$的自旋电子器件的可能性。
2020-04-23 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Quantum transport signature of strain-induced scalar and pseudo-vector potentials in a crenellated hBN-graphene heterostructure
本文通过锯齿状 hBN-石墨烯异质结构的实验与理论分析，揭示应变诱导标量势和赝矢量势如何共同形成 Klein 隧穿势垒并产生电阻附属峰。
2024-02-28 cond-mat.mes-hall
Probing Tunneling Spin Injection into Graphene via Bias Dependence
系统地研究了石墨烯横向自旋阀中自旋注入的偏压依赖性，以确定影响隧穿自旋注入效率的因素。研究了三种类型的结，包括MgO和六方氮化硼（hBN）隧道势垒和直接接触。直流偏置电流施加到注入器电极诱导的非局域自旋信号的MgO和hBN隧道势垒的强非线性偏置依赖性。此外，对于两种隧道势垒，该信号在负DC偏压下反转其符号。对具有宽范围接触电阻的注入器电极的偏压依赖性的分析表明，符号反转与偏压而不是电流相关。我们考虑了不同的非线性偏置依赖机制，并得出结论，铁磁电极的能量依赖的自旋极化电子结构，而不是电场诱导的自旋漂移效应或自旋过滤效应的隧道势垒，是最有可能的解释实验观察。
2018-06-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Imaging Self-aligned Moiré Crystals and Quasicrystals in Magic-angle Bilayer Graphene on hBN Heterostructures
本研究通过扫描隧道显微镜和理论建模，发现魔角双层石墨烯与六方氮化硼异质结构中的超级莫尔结构呈现丰富的莫尔晶体与准晶相图，并揭示了一种超出理论预测的自对准机制，为探索准晶的独特电子性质提供了新平台。
2023-11-14 cond-mat.mes-hall
High magnetoresistance of hexagonal boron nitride-graphene heterostructure-based MTJ through excited-electron transmission
本工作提出了一个ab-initio研究的少层六方氮化硼（hBN）和hBN-石墨烯异质结构夹在Ni（111）层。本研究的目的是了解电子通过界面的传输过程。对Ni（111）/ $n$ hBN/Ni（111）（其中$n$ = 2、3、4和5）以及Ni（111）/hBN-Gr-hBN/Ni（111）进行自旋极化密度泛函理论计算和透射概率计算。考虑了在反平行配置（APC）和平行配置（PC）中具有磁性对准的板。发现Ni片和hBN之间的上下界面处的Pd杂化稳定了系统。发现Ni/nhBN/Ni磁性隧道结（MTJ）在$n$ = 2和$n$ > 2的情况下表现出约0.28 eV和0.34 eV的高隧穿磁电阻（TMR）比，其略高于费米能。所观察到的这种高TMR比的移动源自电子通过界面处的Ni原子的$d_{z^2}$ -轨道的表面态的传输，所述界面与N原子的$p_z$ -轨道杂化。在$n$ > 2的情况下，邻近效应引起倏逝波，有助于降低传输概率但增加TMR比。然而，发现通过用石墨烯代替Ni/3 hBN/Ni MTJ的未杂化hBN层，从而变成Ni/hBN-Gr-hBN/Ni，TMR比以及透射概率增加。在0.34 eV的能量下观察到高达~1200%的TMR比，该能量高于费米能。此外，提出了一种基于新的读取机制的装置的设计，该装置使用刚好在费米能级以上观察到的高TMR。
2021-04-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Deep-ultraviolet electroluminescence and photocurrent generation in graphene/hBN/graphene heterostructures
六方氮化硼（hBN）是一种具有约5.96 eV宽带隙的范德华半导体。尽管hBN具有间接带隙特性，但由高能电子或光子激发的载流子通过强电子-声子相互作用在深紫外（DUV）频率下有效地发射发光，这表明潜在的DUV发光器件应用。然而，迄今为止，来自hBN的电致发光尚未在DUV频率下得到证实。在这项研究中，我们报告了室温下石墨烯/hBN/石墨烯异质结构的DUV电致发光和光电流产生。从石墨烯电极到hBN的带边缘中的隧穿载流子注入使得能够在DUV频率下实现突出的电致发光。另一方面，在DUV激光照射和外部偏置电压下，石墨烯电极有效地收集hBN中的光激发载流子，这产生高光电流。激光激发显微光谱表明，异质结构中的辐射复合和光生载流子激发过程主要源于hBN的原始结构和层错。我们的工作为基于hBN的高效深紫外光发射和检测器件提供了一条途径。
2021-12-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Resonant magnetic proximity hot spots in Co/hBN/graphene
University of Regensburg（雷根斯堡大学）
研究揭示了Co/hBN/graphene异质结构中磁性近邻效应的共振热点，通过第一性原理计算分析了自旋极化和轨道耦合的局部特性。
2026-01-12 cond-mat.mes-hall
Electrical switching of spin-polarized light-emitting diodes based on a 2D CrI3/hBN/WSe2 heterostructure
本文展示了一种基于单层 WSe2/少层 CrI3 和 hBN 隧穿势垒的原子级厚度自旋发光二极管，通过静电场调控 CrI3 磁化，实现了电致发光圆偏振的高效电学调控和符号反转，为纳米尺度自旋光电器件提供了新平台。
2024-07-09 cond-mat.mes-hall
Emergent fractals in hBN-encapsulated graphene based supermoiré structures and their experimental signatures
本研究证明hBN封装石墨烯基超莫尔结构在特定条件下可形成涌现分形，并利用有效哈密顿量计算低能能带数，提出通过ARPES和STM实验验证并提取分形维数的方法。
2025-02-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Nanospot Angle-Resolved Photoemission Study of Bernal-Stacked Bilayer Graphene on Hexagonal Boron Nitride: Band Structure and Local Variation of Lattice Alignment
六方氮化硼（hBN）是二维材料器件的支撑衬底的选择，因为它是原子平坦的和化学惰性的。然而，由于机械剥离的hBN薄片的尺寸小，使用角分辨光电子能谱（ARPES）的hBN支持的2D材料的电子结构研究是具有挑战性的。在这里，我们调查的Bernal堆叠的双层石墨烯片上的六方氮化硼（BLG/hBN）薄片的电子能带结构使用nanoARPES（nanoARPES）。通过拟合高分辨率的能量与动量电子带谱，我们提取了BLG在hBN上的紧束缚参数。此外，我们揭示了BLG和hBN晶格之间的取向角的空间变化，通过费米能级附近的电子带的不均匀性。我们证实了这些发现，通过扫描隧道显微镜测量获得相同的设备。我们的结果从空间分辨nanoARPES测量的BLG/hBN异质结构是有助于理解实验，利用空间平均技术，如电子输运和光学光谱。
2019-04-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Negative Differential Resistance in Boron Nitride Graphene Heterostructures: Physical Mechanisms and Size Scaling Analysis
六方氮化硼（hBN）作为开发下一代石墨烯基电子器件的绝缘体和衬底材料正引起越来越多的关注。在本文中，我们研究了由几个原子层厚的hBN膜夹在石墨烯纳米电极之间的异质结构中的量子输运。我们展示了一个栅极可控的垂直晶体管，表现出强的负微分电阻（NDR）效应与多个谐振峰，这对各种器件尺寸保持明显。我们发现两种不同的机制，负责NDR，取决于栅极和施加的偏压，在同一个设备。第一种机制的起源是类Fabry-Pé干涉，第二种机制的起源是当电极的Dirac点对齐时的面内波矢匹配。hBN层可以引起电流-电压特性的不对称性，其可以通过施加的偏压进一步调制。我们发现，电子-声子散射引入退相干，因此抑制第一机制，而第二机制保持相对不受影响。我们还表明，NDR功能是可调的，通过不同的设备尺寸。具有多个共振峰的NDR特征，结合超快的隧穿速度，为石墨烯-hBN-石墨烯异质结构在高性能电子学中提供了前景。
2015-06-26 cond-mat.mes-hall
Origin of subgap states in normal-insulator-superconductor van der Waals heterostructures
本研究通过以MoS₂或hBN为势垒对NbSe₂进行隧穿谱测量，揭示亚能隙态源于MoS₂缺陷及边缘Andreev束缚态，并阐明强自旋轨道耦合的作用。
2022-07-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Direct detection of induced magnetic moment and efficient spin-to-charge conversion in graphene/ferromagnetic structures
这篇文章表明，通过逆Rashba-Edelstein效应（IREE）在单层石墨烯（SLG）中的自旋-电荷电流转换是可能的，这种显着的二维材料与独特的亚铁磁绝缘体钇铁石榴石（YIG = $Y_{3}Fe_{5}O_{12}$）以及铁磁金属坡莫合金（Py = $Ni_{81}Sb_{19}$）的集成。通过X射线吸收光谱（XAS）和磁性圆二色性（XMCD）技术，我们证明了SLG中的碳原子由于与磁性层的邻近效应而获得了感生的磁矩。在室温下，通过微波驱动的铁磁共振的自旋泵浦在磁性层中产生自旋电流，并通过沿石墨烯层的直流电压检测自旋电流。的自旋-电荷电流转换，发生在石墨烯层，被解释由非本征自旋-轨道相互作用（SOI）与铁磁层的邻近效应引起的。SLG/YIG和SLG/Py系统获得的结果证实了IREE参数非常相似的值，这些值大于SLG先前研究中报告的值。我们还报告了系统的调查的电子和磁性的SLG/YIG通过扫描隧道显微镜（STM）。
2018-12-02 cond-mat.mes-hall
Electrically switchable tunneling across a graphene pn junction: evidence for canted antiferromagnetic phase in $ν=0$ state
在垂直磁场中处于电荷中性的石墨烯片的基态仍然是个谜，各种实验支持倾斜的反铁磁，键序，甚至电荷密度波相位。阐明这种状态的性质的一个有前途的途径是将其夹在不同填充因子的区域之间，并研究界面处边缘模式的自旋相关隧穿。在这里，我们报告通过石墨门控，六方氮化硼（$hBN$）封装的单层石墨烯器件中的$ν=0$区域的隧道传输，$ν=0$条夹在自旋极化的$ν=\pm1$量子霍尔态之间。我们在不太小的磁场（$B>3T$）和低隧道偏置电压（$<30-60μV$）下观察到$ν=\pm1$边缘之间的有限隧穿（$t \sim 0.3-0.6$），这是令人惊讶的，因为边缘状态的电子名义上具有相反的自旋。Hartree-Fock计算阐明了这些现象是由在$ν=0$区域中在零偏置（对于足够宽的结）下形成CAF序参量驱动的，从而导致边缘处的非正交自旋。值得注意的是，这种隧穿可以通过增加偏置来可控地关闭;偏置电压导致电荷在结处堆积，导致CAF有序的崩溃和隧穿的抑制。
2022-05-02 cond-mat.mes-hall
Low-Voltage Electron Emission by Graphene-hBN-graphene Heterostructure
本研究提出基于石墨烯-hBN-石墨烯异质结的低压平面型电子源，在极低外电场下实现20V低加速电压与稳定发射，为下一代自由电子器件发展提供支撑。
2024-06-22 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Mapping the moiré potential in multi-layer rhombohedral graphene
本研究通过STM/STS实验和连续模型理论，揭示了菱方三层石墨烯/hBN莫尔超晶格中莫尔势的空间结构及其对平带色散的影响，发现需引入符号相反的顶层莫尔势以准确描述光谱。
2025-10-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Localisation of hexagonal boron nitride colour centres using patterned dielectric layers on graphene
本文提出利用原子层沉积在石墨烯上生长图案化Al2O3介电柱来定位hBN色心发射，抑制电荷转移猝灭，并支持垂直电场器件架构，为可扩展量子器件应用奠定基础。
2025-03-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Twist-controlled resonant tunnelling in graphene-boron nitride-graphene heterostructures
由二维原子晶体制成的范德华异质结构技术的最新发展已经导致了对新物理现象的观察，如金属-绝缘体转变和库仑阻力，以及功能器件的实现，如隧道二极管，隧道晶体管和光伏传感器。不仅通过选择叠层中的材料，而且还通过通过调节组件层的内置应变和相对取向可实现的附加微调，可获得对电子特性的前所未有的控制程度。在这里，我们展示了如何仔细对齐两个石墨烯电极的晶体取向，在晶体管器件中由一层六方氮化硼（hBN）隔开，可以实现共振隧穿，保持电子能量，动量和潜在的手性。我们展示了器件特性中的谐振峰和负微分电导如何引起可调谐的射频振荡电流，该电流具有未来高频技术的潜力。
2014-09-08 cond-mat.mes-hall
Non-equilibrium properties of graphene probed by superconducting tunnel spectroscopy
我们报告的非平衡性质的石墨烯探测超导隧道光谱。六方氮化硼（hBN）隧道势垒结合超导铅接触被用来提取在不同的传输制度的石墨烯样品中的准粒子的局部能量分布函数。在能量分布函数类似于费米-狄拉克分布的情况下，可以直接获得局部电子温度。这使我们能够研究石墨烯中热电子的冷却机制。在长样品的情况下（装置长度$L$远大于电子-声子散射长度$l_{e-ph}$），通过声学声子的冷却是主要的。我们发现一个交叉从脏极限与幂律$~T^3$在低温下的清洁极限在较高的温度下与幂律$~T^4$和变形势为13.3 eV。对于较短的样品，其中$L$小于$l_{e-ph}$，但大于电子-电子散射长度$l_{e-e}$，通过电子外扩散的众所周知的冷却被发现。有趣的是，我们发现在石墨烯增强洛伦兹数的强烈迹象。我们还发现了一个非费米-狄拉克分布函数的证据，这是一个非相互作用的准粒子在很短的样本的结果。
2019-02-14 cond-mat.mes-hall
Spin injection and detection in all-van der Waals 2D devices
本研究利用剥离的2D材料构建全范德华异质结构，实现了高效的面外自旋注入与检测，自旋注入效率高达40%，为2D范德华自旋电子器件提供了理想平台。
2025-03-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Coulomb blockade in an atomically thin quantum dot coupled to a tunable Fermi reservoir
量子限制态和离域态的费米储库之间的粒子的门可调量子力学隧穿支撑了自旋电子学和固态量子光学的许多进展。典型的例子是半导体量子点通过隧道势垒与栅极接触分离。这使得能够实现库仑阻塞，即电子或空穴可以一个接一个地加载到量子点中的现象。根据隧道耦合强度，这种能力有助于单自旋量子比特或限制自旋和费米库之间的相干多体相互作用。范德华（vdW）异质结构，其中广泛的独特的原子层可以很容易地组合，提供了新的前景工程相干量子限制自旋，隧道势垒下降到原子极限或费米水库超出传统的平坦态密度。然而，需要在单颗粒水平上对vdW纳米结构进行门控以解锁其潜力。在这里，我们报告的库仑阻塞在VDW异质结构组成的过渡金属二硫属化物量子点耦合到石墨烯接触通过原子薄的六方氮化硼（hBN）隧道势垒。多亏了一个可调的费米库，我们可以确定性地将单个电子或单个空穴加载到量子点中。我们观察到的混合激子，局域量子点态和离域连续态，所产生的超强自旋守恒隧道耦合通过原子薄的隧道势垒。探测外加磁场中的带电激子，我们观察到大的旋磁比（~8）。我们的研究结果建立了一个基础，工程下一代设备，以调查无论是新的制度的近藤物理或孤立的量子位在vdW异质结构平台。
2019-04-24 cond-mat.mes-hall
Local characterization and engineering of proximitized correlated states in graphene-NbSe$_2$ vertical heterostructures
利用单层石墨烯、单层hBN和NbSe $_2$组成的范德华垂直异质结构，我们对不同构型的诱导关联态进行了局域表征。在4.6 K的温度下，我们已经表明，超导电性和电荷密度波可以诱导在石墨烯从NbSe 2的邻近效应。通过施加垂直磁场，我们对Abrikosov涡旋晶格进行了成像，并提取了邻近化超导石墨烯的相干长度。我们进一步表明，通过在石墨烯和NbSe $_2$之间添加单层hBN，可以完全阻断诱导的关联态，这表明了正常金属和超导体之间的隧道势垒和表面条件对于邻近效应的重要性。
2020-05-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Visualizing flat-band spatial renormalization in rhombohedral graphene superlattices
Key Laboratory for Micro/Nano Optoelectronic Devices of Ministry of Education & Hunan Provincial Key Laboratory of Low-Dimensional Structural Physics and Devices, School of Physics and Electronics, Hunan University（教育部微纳光电器件重点实验室与湖南省低维结构物理及器件重点实验室，湖南大学物理与电子学院）；Yuelushan Center for Industrial Innovation（岳麓山工业创新中心）；College of Semiconductors (College of Integrated Circuits), Hunan University（湖南大学半导体学院（集成电路学院））；College of Physics and Hebei Advanced Thin Films Laboratory, Hebei Normal University（河北师范大学物理学院与河北省先进薄膜材料实验室）
本研究通过扫描隧道显微镜可视化菱面石墨烯超晶格的平带空间重正化，明确了莫尔周期势与新奇拓扑序的关键联系。
2026-08-26 cond-mat.mes-hall
Insulators at Fractional Fillings in Twisted Bilayer Graphene Partially Aligned to Hexagonal Boron Nitride
本文利用扫描隧道显微镜与光谱学研究了部分对准六方氮化硼的魔角扭转双层石墨烯，在中间子晶格极化条件下发现了电荷中性点及分数填充±1/3和±1/6处新的单粒子起源有能隙相，展示了STS区分单粒子与多体有能隙相的能力。
2023-03-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Visualization and Control of Single Electron Charging in Bilayer Graphene Quantum Dots
石墨烯pn结为研究无质量狄拉克费米子在电子学和光学之间的边界处的新行为提供了理想的平台，例如回音壁模式和Veselago透镜。双层石墨烯也承载狄拉克费米子，但它们与单层石墨烯载流子不同，因为它们是大质量的，可以通过施加的垂直电场被带隙，并且在pn结结上具有非常不同的赝自旋选择规则。这些大质量狄拉克费米子在pn结的新现象预测包括反克莱因隧道，振荡齐纳隧道，和电子隐形状态。尽管有这些预测，但在pn结存在下，对大质量狄拉克费米子的微观空间行为的实验关注很少。在这里，我们报告了大量狄拉克费米子的实验操作和表征的双层石墨烯量子点定义的圆形pn结通过使用基于扫描隧道显微镜（STM）的方法。我们的pn结是通过一种灵活的技术，使双层石墨烯/hBN异质结构中的暴露的量子点的实现。这些量子点表现出尖锐的光谱共振，其作为施加的栅极电压的函数分散能量。这些特征的空间图显示了突出的同心环，其直径可以通过静电门进行调整。这种行为可以通过局域态的单电子充电来解释，局域态是由我们暴露的双层石墨烯量子点内的大量狄拉克费米子的量子限制引起的。
2018-09-13 cond-mat.mes-hall
Valley-dependent tunneling through electrostatically created quantum dots in heterostructures of graphene with hexagonal boron nitride
本研究提出利用KPFM诱导电势在石墨烯/hBN异质结构中实现谷滤波，通过紧束缚模型分析表明，当费米能$E_F$与电势$U_0$同号时可控制谷极化，为无需外部磁场的谷滤波提供了新方法。
2023-10-18 cond-mat.mes-hall
A corner reflector of graphene Dirac fermions as a phonon-scattering sensor
狄拉克费米子光学利用了手性费米子穿过由高透明度pn结定义的光学激发的克莱因隧道势垒的折射。我们考虑角反射器（CR）的几何光学或雷达。我们制造狄拉克费米子CR使用底栅定义的障碍hBN封装的石墨烯。通过抑制多次内反射后的透射，CR对微小的声子散射率敏感。我们报告掺杂独立CR传输定量协议与一个简单的散射模型，包括热声子散射。作为一个新的签名的CR，我们观察到法布里-珀罗振荡在低温下，与单路反射一致。最后，我们展示了高频操作，促进CR作为快速声子探测器。我们的工作建立了狄拉克费米子光学在石墨烯中的相关性，并为其在拓扑狄拉克物质中的实现开辟了道路。
2019-01-08 cond-mat.mes-hall
Moiré Periodic and Quasiperiodic Crystals in Heterostructures of Twisted Bilayer Graphene and Hexagonal Boron Nitride
本研究通过叠加三层原子晶体构建双重莫尔势，在转角双层石墨烯/hBN异质结构中发现周期与准周期莫尔晶体，揭示自对准机制，为研究准周期晶体电子特性提供合成平台。
2024-12-11 cond-mat.mes-hall
Strongly Correlated Chern Insulators in Magic-Angle Twisted Bilayer Graphene
电子之间的相互作用及其能带的拓扑结构可以产生物质的新量子相。大多数拓扑电子相出现在弱电子-电子相互作用的系统中。拓扑相位仅作为强相互作用的结果出现的情况是罕见的，并且大多限于在强磁场存在下实现的那些。魔角扭曲双层石墨烯（MATBG）中具有拓扑特征的平坦电子带的发现为寻找新的强相关拓扑相提供了一个独特的机会。本文介绍了一种新的局域光谱技术，利用扫描隧道显微镜（STM）探测MATBG中的拓扑绝缘体序列，其Chern数为C = $\pm$ 1，$\pm$ 2，$\pm$ 3，它们分别在$ν$ = $\pm$ 3，$\pm$ 2，$\pm$ 1附近形成，并通过施加适当的磁场而稳定.在此检测到的相之一（C = +1）先前已经观察到，当六方氮化硼（hBN）衬底有意打破MATBG的亚晶格对称性时，相互作用起次要作用。我们证明，强的电子-电子相互作用不仅可以产生先前观察到的阶段，但也新的和意想不到的陈绝缘相MATBG。我们观察到的相位序列可以通过假设强关联有利于打破时间反演对称性来理解，从而形成由弱磁场稳定的陈氏绝缘体。我们的研究结果表明，多体相关性可以在莫尔系统中创建超出弱相互作用模型预期的拓扑相位。
2020-07-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
