Phase space analysis of quantum transport in electronic nanodevices
纳米器件中的电子输运通常在Landauer-Büttiker形式主义内进行理论和数值研究：器件的特征在于其与由完美半无限引线连接的储层之间的散射特性，并且输运量来自散射矩阵。然而，在某些方面，该设备成为一个“黑匣子”，因为人们只分析进出的东西。在这里，我们使用Husimi函数作为定量理解石墨烯纳米器件中传输的补充工具。它是散射波函数的相空间表示，允许将散射矩阵链接到更半经典和直观的描述，并获得对输运过程的额外见解。在本文中，我们使用Husimi函数来分析两个示例性石墨烯纳米器件中石墨烯\emph{Klein tunneling}和\emph{intervalley scattering}的一些迷人的电子输运性质。通过这一点，我们证明了有用的Husimi功能在电子纳米器件和目前的新的结果，例如克莱因隧道外的狄拉克制度和谷间散射在pn结和倾斜的石墨烯边缘。
2019-11-08 cond-mat.mes-hall quant-ph
Atomic collapse of high-order singular potentials in graphene
本研究理论探究石墨烯中无质量狄拉克费米子在1/r^γ形式高阶奇异势中的行为，发现其可在无穷小电荷下引发原子坍缩，且存在体狄拉克点之上的特殊坍缩态，为相关实验与器件应用提供指导。
2025-09-04 cond-mat.mes-hall
Coherent electronic transport through graphene constrictions: sub-wavelength regime and optical analogies
石墨烯的二维性质与今天的光刻相结合，可以实现比狄拉克电子波长更小的纳米电子器件。在这里，我们表明，在这些石墨烯亚波长纳米器件的电子量子输运性质提出了深刻的类比与经典现象的亚波长光学。通过引入电子衍射势垒的概念来表示收缩效应，我们可以很容易地描述丰富的纳米器件中丰富的输运物理：从石墨烯狭缝中的Bethe和Kirchhoff衍射，到纳米带中的Fabry-Perot干涉振荡。同样的概念也适用于石墨烯量子点，并为这些系统的最新实验提供了新的启示。
2008-10-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Synthetic Hachimoji DNA Sequencing with Graphene Nanodevice
基于结合密度泛函理论和非平衡格林函数量子输运研究，我们证明了置于氧封端的锯齿形石墨烯纳米电极之间的Hachimoji合成核酸的横向电导的量子干涉效应。我们推测QI效应可以很好地保留在核碱基分子和碳基纳米电极之间的π-π偶联中。我们的研究表明，QI效应，如反共振或Fano共振，影响横向电导的变化取决于核碱基的构象。此外，观察到高达2-5个数量级的变化，在旋转后的所有核碱基的电导。的电流-电压特性的结果表明，在整个拟议的纳米间隙设备的电子隧穿电流与所施加的偏置电压的所有五个碱基的明显变化。不同的旋转角度保持了碱基在横向电导和隧穿电流方面的独特特征。这两个特征都可以用于精确的合成DNA测序装置中。
2022-03-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.bio-ph
Coherent tunneling and negative differential conductivity in graphene-hBN-graphene heterostructure
我们解决了石墨烯-hBN-石墨烯异质结构中的隧穿电流作为晶体之间的扭曲的函数。扭曲引起石墨烯层之间的跳跃幅度的调制，这提供了满足动量和能量守恒以及激活石墨烯电极之间的相干隧穿所需的额外动量。守恒定律将隧穿限制在波矢位于由两个动量和能量转移的狄拉克锥的交点定义的圆锥曲线上的状态。存在一个临界电压，在该临界电压下，两个量子点的交点为一条直线，并且联合态密度呈现最大值。这反映在隧穿电流的峰值和负微分电导率中。
2014-03-27 cond-mat.mes-hall
Tunneling Spectroscopy of Graphene-Boron Nitride Heterostructures
我们报告的石墨烯隧道结的制造和测量使用六方氮化硼作为石墨烯和金属栅极之间的隧道势垒。与声子的相互作用和无序的存在改变了进入石墨烯的隧穿行为。我们提取了石墨烯的性质，并观察到多个声子增强的隧穿阈值。最后，在两个设备的测量性能的差异是用来阐明相互对比的先前结果的扫描隧道显微镜在石墨烯。
2011-08-12 cond-mat.mes-hall
Tunneling states in graphene heterostructures consisting of two different graphene superlattices
我们从理论上研究了石墨烯异质结构中的电子输运性质，这种异质结构是由两种不同的石墨烯超晶格组成的，具有一维周期势。结果表明，这种异质结构在禁带中存在一种特殊的隧穿态，在隧穿态能量附近，电子电导大大增强，Fano因子被强烈抑制.最后用布洛赫波展开法给出了产生隧穿态的赝自旋波阻抗匹配条件。
2011-02-24 cond-mat.mes-hall
Tunneling current between graphene layers
提出了计算石墨烯层间隧穿电流的物理模型。根据所提出的模型，隧穿电流与隧穿跃迁的面积成正比。隧道电导率的计算值与实验数据定性一致。
2013-11-28 cond-mat.mes-hall
Role of bias voltage and tunneling current in the perpendicular displacements of freestanding graphene via scanning tunneling microscopy
采用扫描隧道显微镜（STM）系统地测量了独立石墨烯的位移随外加偏压和隧穿电流设定值的变化。当偏置电压增加时，石墨烯接近STM尖端，而另一方面，当隧穿电流增加时，石墨烯从STM尖端收缩。为了理解偏置电压的作用，我们定量地模拟使用静电的尖端和样品之间的吸引力。对于隧穿电流，我们定性地使用熵的概念模型的石墨烯的收缩。这些互补的结果增强了对彼此的理解，并突出了系统的特点。
2015-01-22 cond-mat.mes-hall
Resonant tunneling and the quasiparticle lifetime in graphene/boron nitride/graphene heterostructures
由于面内动量的准精确守恒，准粒子在两个几乎对齐的石墨烯片之间的隧穿产生共振电流-电压特性。我们声称，在这一制度下，在石墨烯/氮化硼/石墨烯异质结构的垂直运输进行电子-电子相互作用和准粒子的二维电子系统在石墨烯的光谱功能的宝贵信息。我们提出了广泛的微观计算的隧穿光谱，包括准粒子寿命效应和阐明的参数范围（层间偏压，温度，扭曲角，和栅极电压）下，电子-电子相互作用物理出现。
2015-12-29 cond-mat.mes-hall
Large Current Modulation and Spin-Dependent Tunneling of Vertical Graphene/MoS$_{2}$ Heterostructures
垂直石墨烯异质结构已经通过使用量子隧穿被引入作为电子器件的替代架构。在这里，我们提出的电流开/关比的垂直石墨烯场效应晶体管的增强，通过使用扶手椅型石墨烯纳米管作为电极。此外，我们报告的石墨烯/二硫化钼异质结的自旋相关的隧穿电流。当夹在石墨烯电极之间的原子级薄的MoS 2层变得具有磁性时，具有不同自旋的狄拉克费米子会感受到隧道势垒的不同高度，从而导致自旋相关的隧道效应。我们的发现将通过提高器件性能和增加基于石墨烯的自旋电子学的可能性来发展目前用于电子器件的石墨烯异质结构。
2013-07-23 cond-mat.mes-hall
Modeling of inter-ribbon tunneling in graphene
采用经验赝势近似和Barnes-transfer哈密顿方法描述了两个交叉石墨烯带之间的隧穿电流。结果表明，态密度是决定小（nm）带之间隧穿电流的最重要因素。石墨烯纳米带的准一维性质被示出导致共振隧穿。
2015-09-30 cond-mat.mes-hall
Electron Tunneling in Monolayer and Bilayer Graphene
利用全紧束缚模型研究了单层和双层石墨烯晶格中电子隧穿势垒的行为。重点讨论了共振隧穿特性和谷间散射几率。结果表明，单层和双层石墨烯的垂直入射透射概率表现出不同的性质。计算结果表明，石墨烯体系中的谷电子可以通过改变外电势的结构参数来检测、产生和控制。
2008-08-22 cond-mat.mes-hall
Unravelling the role of inelastic tunneling into pristine and defected graphene
提出了一种计算栅控石墨烯非弹性电子隧穿谱的第一性原理方法。我们重现实验上的原始石墨烯，并指出包括几个声子模式的重要性，以正确地估计本地掺杂IETS。我们演示了如何在石墨烯中的典型缺陷的IETS可以产生特征指纹揭示例如吸附物物种或局部屈曲。我们的研究结果表明，如何照顾时，需要解释STM图像的缺陷，由于抑制石墨烯上的弹性隧穿。
2014-10-11 cond-mat.mes-hall
Resonant tunneling through double-barrier structures on graphene
在紧束缚近似下研究了石墨烯双势垒结构的量子共振隧穿行为。对于能量接近狄拉克点的准粒子，我们证明了克莱因隧穿和共振隧穿。克莱因隧穿消失的势垒的高度增加到300 meV以上。狄拉克输运性质不断地向薛定谔输运性质转变。结果表明，在适当的边界条件下，共振隧穿峰近似于石墨烯纳米带的本征能级。给出了锯齿形和扶手椅形边缘障碍物之间的比较。
2014-04-30 cond-mat.mes-hall
Tuning anti-Klein to Klein tunneling in bilayer graphene
我们发现，在有间隙的双层石墨烯，准粒子隧穿和相应的Berry相可以控制，使其表现出单层石墨烯的功能，如克莱因隧道。Berry相位由基于双层石墨烯的高质量Fabry-Pérot干涉仪检测。通过提高电荷载流子的费米能级，我们发现在带隙双层石墨烯中，Berry相可以从$2π$连续调谐到$0.68π$，与原始双层石墨烯中$2π$的恒定Berry相相反。特别地，我们观察到$π$的Berry相，其为单层石墨烯的标准值。随着Berry相的减小，正入射时载流子的相应传输概率清楚地表明了从反Klein隧穿到近乎完美的Klein隧穿的转变。
2018-02-12 cond-mat.mes-hall
Scanning Tunneling Spectroscopy of Graphene on Graphite
我们报告低温高磁场扫描隧道显微镜和光谱的石墨烯片上的石墨，表现出的结构和电子性能的石墨烯从衬底去耦。在隧穿光谱中的明显的峰随着揭示朗道能级序列的场而发展，该朗道能级序列提供了识别石墨烯并确定其与衬底的耦合程度的直接方法。费米速度和准粒子寿命，从峰的位置和宽度，提供访问的电子-声子和电子-电子相互作用。
2009-06-11 cond-mat.mes-hall
Tunable Negative Differential Resistance in Planer Graphene Superlattice Resonant Tunneling Diode
在本文中，我们报告了可控的负微分电阻（NDR）在一个拟议的平面石墨烯超晶格结构。预测峰谷比（PVR）的高值。这是重要的，因为在低偏压下出现具有高PVR的NDR。我们的发现是重要的，因为除了石墨烯的其他潜在应用之外，还提出了在电子器件（例如共振隧穿二极管和滤波器）中实现基于石墨烯的超晶格。
2017-03-01 cond-mat.mes-hall
Resonant Tunneling through S- and U-shaped Graphene Nanoribbons
我们从理论上研究了通过S形和U形纳米结构石墨烯纳米带的共振隧穿。在中间区域发现了丰富的共振隧穿峰结构，这些峰从不同的准束缚态发出。隧道电流可以通过改变费米能量来打开和关闭。共振隧穿的可调谐性通过改变左引线和/或右引线的宽度来实现，并且不使用任何外部栅极。
2009-11-04 cond-mat.mes-hall
Tunneling Conductance of The Graphene SNS Junction with a Single Localized Defect
利用Dirac-Bogoliubov-deGennes方程研究了石墨烯基超导体-正常（石墨烯）-超导体（SNS）结中的电子输运。我们考虑了在脏极限下，带重掺杂超导电极的未掺杂石墨烯带的隧穿电导特性。我们发现，Andreev束缚态的光谱的存在下，单一的局域缺陷的体积修改。最小隧穿电导保持不变，并且该结果不依赖于缺陷的实际位置。
2010-06-07 cond-mat.mes-hall
Single-Particle Tunneling in Doped Graphene-Insulator-Graphene Junctions
从理论上研究了n-和p-掺杂石墨烯之间形成的隧道结的特性。评价在石墨烯的二维电子状态之间流动的单粒子隧道电流（2D-2D隧道效应）。在使两个电极的狄拉克点对准的电压偏置下，产生大的谐振电流峰值。这个峰值的幅度和宽度的计算，并讨论其用于设备。讨论了石墨烯电极的旋转取向和石墨烯的结构完整性的影响。
2011-10-25 cond-mat.mes-hall
Tunneling Plasmonics in Bilayer Graphene
我们报告了由于相邻石墨烯层之间的电子隧穿等离子体效应的实验签名。在亚纳米分离下，这样的层可以形成具有Bernal堆叠的强耦合双层石墨烯或具有随机堆叠顺序的弱耦合双层石墨烯。由于层间隧穿的影响在前一种情况下占主导地位，但在后者可以忽略不计。我们通过红外纳米成像发现，与单层和双层石墨烯相比，双层石墨烯支持具有更高限制程度的等离子体，这是层间隧穿的直接结果。此外，我们能够通过在宽电压范围内的门控关闭双层石墨烯中的等离子体激元。理论模型表明，这种等离子体激元关闭区域直接与双层石墨烯的带隙绝缘状态有关：这是层间隧穿的另一个含义。我们的工作揭示了双层石墨烯中的基本等离子体性质，并提出了在石墨烯少层中实现新型等离子体功能的可能性。
2015-08-31 cond-mat.mes-hall
Plasmon generation through electron tunneling in twisted double-layer graphene and metal-insulator-graphene systems
通过远场光学照明产生高度受限的等离子体激元对于技术应用似乎是不切实际的，这是由于它们与外部光的大的能量-动量失配。等离子体激元的电产生提供了一个可能的解决方案，这个问题，虽然它的性能取决于材料和几何参数的仔细选择。在这里，我们从理论上研究了石墨烯基结构，并特别显示了（i）由电介质分隔的两层石墨烯和（ii）金属$|$绝缘体$|$石墨烯三明治作为非弹性电子隧穿辅助的传播等离子体激元的发生器之间的非常不同的性能。对于双层石墨烯，我们研究了两个片之间的相对倾斜角的依赖性，并表明$4^\circ$扭转角的等离子体激元产生效率下降到其最大值的$\sim20$ \%，以完美堆叠。对于金属$|$绝缘体$|$石墨烯夹层，非弹性隧穿效率相对于双层石墨烯下降了几个数量级，而不管掺杂水平、金属$|$石墨烯分离、金属的选择和隧穿方向（金属到石墨烯或来自石墨烯）如何，我们将这一结果归因于由石墨烯狄拉克锥覆盖的表面投影金属布里渊区的小部分。我们的研究结果揭示了一个合理的容忍石墨烯晶格错位和涉及金属的结构的性能差，从而支持使用双层石墨烯作为一个最佳选择的电等离子体产生隧穿器件。
2019-02-26 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
Enhanced Phonon-Assisted Tunneling in Metal -- Twisted Bilayer Graphene Junctions
本文通过平面隧穿谱测量发现扭转双层石墨烯中声子辅助隧穿较Bernal堆叠双层石墨烯显著增强，并借助声子色散计算阐明其机制，为研究扭转范德华材料中的电子-声子耦合提供了通用工具。
2025-07-17 cond-mat.mes-hall
Fast detection of single-charge tunneling to a graphene quantum dot in a multi-level regime
原位可调谐射频电荷检测用于确定进入和离开仅连接到一个引线的石墨烯单个量子点的隧穿速率。一个分析模型计算这些速率在多层次的隧道制度，并发现对应非常好，我们的实验观察。
2012-04-18 cond-mat.mes-hall
Valley-dependent resonant tunneling through double magnetic barriers in suspended graphene
从理论上研究了应变诱导赝磁场对悬浮石墨烯中狄拉克费米子输运几率和弹道电导的影响。我们表明，通过双磁势垒的共振隧穿可以在悬浮区的应变调谐。谷分辨透射峰由于共振隧穿的尖锐性而明显可区分。在特定的应变下，占据一个谷的狄拉克费米子的共振隧穿被完全抑制，而占据另一个谷的狄拉克费米子的共振隧穿存在。谷过滤效应有望通过应变工程来测量。所提出的系统可以用来制作一个大的谷偏振几乎100%的石墨烯谷滤波器。
2014-02-18 cond-mat.mes-hall
Tunneling Spectroscopy of Graphene using Planar Pb Probes
我们表明，直接在石墨烯上蒸发铅（Pb）可以产生高产量，高质量的隧道探针，我们证明了高磁场/低温光谱使用这些探针。Pb、Al和Ti/Au探针的比较表明，在氧化之后，仅在Pb和石墨烯之间产生良好形成的自限制隧道势垒。使用Pb探针的Tunneling光谱表现出能量依赖的特征，如散射共振和局域化行为，因此可以用于探测石墨烯的微观电子学。
2012-10-17 cond-mat.mes-hall
Electronic properties of graphene: a perspective from scanning tunneling microscopy and magneto-transport
本文综述了石墨烯电子性质的实验研究进展，以及不同衬底、磁场和超导体对石墨烯电子性质的影响。重点是使用扫描隧道显微镜，光谱学，运输和磁运输技术获得的结果。
2012-04-20 cond-mat.mes-hall
Modeling of a vertical tunneling graphene heterojunction field-effect transistor
采用自洽量子输运模拟方法，对基于石墨烯异质结和hBN层的垂直隧穿场效应晶体管（FET）进行了模拟。研究发现，这种不对称的p型和n型导电是由于石墨烯接触和隧穿沟道材料之间的功函数差异造成的。底部石墨烯接触的调制在确定器件的开关特性中起着重要作用。由于垂直场效应管结构产生的静电短沟道效应，输出I-V特性不会饱和。研究了垂直场效应晶体管的标度行为与栅绝缘层厚度和隧穿沟道材料厚度的关系。
2012-06-22 cond-mat.mes-hall
Valley filter from magneto-tunneling between single and bi-layer graphene
我们考虑两个平行的石墨烯片之间的隧穿输运，其中一个是单层样品，另一个是双层。在存在面内磁场的情况下，隧穿事件中的组合能量和动量守恒与两个系统中的载流子的独特手性性质之间的相互作用有利于电子从石墨烯布里渊区中的两个谷之一隧穿。调整场强使得能够操纵电流的谷极化，其达到其100%的最大值，伴随着隧穿电导的最大值。
2014-02-11 cond-mat.mes-hall
Zero-bias anomaly in the tunneling density of states of graphene
在费米能级附近，石墨烯的能带结构可以用狄拉克方程很好地描述。杂质一般会感应出标量势和作用在狄拉克费米子上的（虚构的）规范场。我们表明，在一个特定的杂质周围的空间分辨的隧穿态密度（TDOS）的零偏异常的角度依赖性允许一个区分这两个贡献。我们的预测可以在石墨烯的扫描隧道显微镜测量中进行测试。
2007-02-01 cond-mat.mes-hall
Understanding and engineering phonon-mediated tunneling into graphene on metal surfaces
Ir（111）上的金属插层石墨烯在非弹性电子隧穿光谱中表现出声子特征，其强度取决于插层剂。对于Cs嵌入，观察到非常强的石墨烯声子信号。Li intercalation同样诱导明显可辨的声子签名，虽然不如观察到的Cs明显。该信号可以微调的碱金属覆盖，并逐渐消失后，增加从隧道到接触范围的结电导。与Cs和Li相反，对于Ni插层的石墨烯，声子信号在所有传输范围内保持低于检测限。超越常规的双端方法，输运计算提供了对石墨烯电极耦合与石墨烯声子光谱特征的观察之间的微妙相互作用的全面理解。
2018-10-29 cond-mat.mes-hall
Non-Linear Temperature Dependence in Graphene Nanoribbon Tunneling Transistors
通常认为隧穿电流与温度无关。通过进行原子输运模拟，我们表明，相反，在石墨烯纳米晶体管（GNR）的带-带隧穿晶体管（TFET）的亚阈值隧穿电流应该表现出显着的和非线性的温度依赖性。此外，这种非线性的性质作为源极/漏极掺杂和垂直电场的函数而变化，这表明如果正确理解这种非线性，可以提供对隧穿现象的重要见解。最后，通过开发一种伪分析方法，我们预测这种温度依赖性不是GNR所独有的，而是任何带到带隧穿晶体管的一般行为，与沟道材料无关。
2009-09-29 cond-mat.mes-hall
Multiple negative differential conductance regions and inelastic phonon assisted tunneling in graphene-hBN-graphene structures
在本文中，我们详细研究了在石墨烯-hBN-石墨烯器件的垂直电流中六方氮化硼（hBN）板和石墨烯层之间的旋转对准的效果。我们展示了如何为小的旋转角度，由hBN晶格的动量转移导致多个峰值的I-V曲线的设备，给原产地多个区域显示负微分电导。我们还研究了在垂直电流声子散射的效果，看看如何开放的非弹性隧穿事件允许的光学声子的自发发射导致尖锐的峰值的二阶导数的电流。
2016-03-14 cond-mat.mes-hall
Plasmon-assisted resonant tunneling in graphene-based heterostructures
我们发展了石墨烯-绝缘体-石墨烯异质结构中电子隧穿伴随载流子-载流子散射的理论。由于库仑相互作用的动态屏蔽作用，如果传递的能量和动量与表面等离子体的能量和动量相对应，则散射辅助隧穿会共振增强。我们揭示了这种等离子体辅助隧穿的石墨烯隧道结的电流-电压曲线和等离子体发射光谱的可能的实验表现。我们发现，非弹性电流和等离子体激元发射率有尖锐的峰值电压提供相等的能量，动量和群速度的等离子体激元和层间单粒子激发。这种共振的强度，我们称之为等离子体共振，受到层间扭曲和等离子体寿命的限制。等离子体激元辅助隧穿的开始也可以通过在低温下的结$I(V)$曲线中的尖点来标记，并且这种隧穿的阈值电压弱地依赖于载流子密度并且在层间扭曲的存在下持续。
2017-06-16 cond-mat.mes-hall
Strongly enhanced tunneling at total charge neutrality in double bilayer graphene-WSe$_2$ heterostructures
我们报告的实验观察到强烈增强的石墨烯双层之间的隧穿通过WSe $_2$障碍时，石墨烯双层填充相反极性和相同密度的载流子。随着温度的降低，增强的隧穿强度急剧增加，并且隧穿电流在1.5 K时表现出垂直开始作为层间电压的函数。在整体中性强烈增强隧穿显着偏离单粒子模型计算，否则匹配测得的隧穿电流-电压特性以及，并建议出现一个多体状态与凝聚的双层间激子时，电子和空穴的密度相等填充的两层。
2018-04-13 cond-mat.mes-hall
Graphene-hexagonal boron nitride resonant tunneling diodes as high-frequency oscillators
我们评估了两端石墨烯-hBN-石墨烯共振隧穿二极管作为高频振荡器的潜力，使用自洽量子输运和静电模拟来确定谐振电路中二极管的时间依赖性响应。我们量化了电流振荡的频率和功率如何取决于二极管和电路参数，包括石墨烯电极的掺杂、器件的几何形状、石墨烯晶格的排列和电路阻抗。我们的研究结果表明，频率高达几百GHz的电流振荡应该是可以实现的。
2016-03-22 cond-mat.mes-hall
Evanescent-mode-assisted Klein tunneling in dual-gated bilayer graphene
School of Science, Jiangxi University of Science and Technology（江西理工大学理学院）；Department of Physics, Jiangsu University（江苏大学物理学院）
研究双栅双层石墨烯基n/p结中电子隧道效应，通过调节栅极电压引入带隙，改变赝自旋极化并打破正常入射下的反克莱因隧道效应，当左右区域传播波和倏逝波模式的赝自旋极化矢量正交时，实现克莱因隧道效应的复兴，且克莱因隧道效应的 Berry 阶段不局限于 π，随结参数变化，且伴随正常入射时反射相位的 π 跳跃。
2025-09-27 cond-mat.mes-hall
Photon-Assisted Tunneling through Molecular Conduction Junctions with Graphene Electrodes
石墨烯电极为分子传导纳米结中的金属接触提供了合适的替代方案。在这里，我们建议使用石墨烯电极作为有效的光子辅助隧道通过分子传导纳米结的平台。我们预测在频率为$ω$的外部电磁场的作用下，与石墨烯无带隙光谱的修改相关的边带能量$\sim n\hbarω$（$n$是整数）处评估的急剧增加的电流。使用掺杂的石墨烯电极的一个侧面益处是与石墨烯电极或分子桥中发生的过程相关的光电流的偏振控制。后一个过程伴随着石墨烯片中的表面等离子体激元激发，这使得它们更有效。我们的研究结果说明了石墨烯接触在分子电子学中相干控制光电流的潜力，支持单分子器件的可能性。
2013-09-13 cond-mat.mes-hall
Graphene-based resonant-tunneling strucures
通过石墨烯基双势垒（阱）的共振电子传输作为入射波矢量，势垒（阱）的宽度和高度（深度），以及它们之间的分离的函数进行了研究。透射中的共振特征是由阱中的共振电子态或势垒中的空穴态引起的，并且强烈影响结构的弹道电导。
2007-02-26 cond-mat.mes-hall
Inhibiting Klein tunneling in graphene p-n junction without an external magnetic field
我们通过第一性原理计算研究了吸附在石墨烯上的有机分子（F4 TCNQ）的密集岛。我们发现，在电子掺杂的情况下，岛自然地在石墨烯片中形成pn结。例如，每平方厘米约3 * 10^{13}个电子的掺杂水平导致静电势垒为800 meV的pn结。与石墨烯中的常规pn结不同，在由吸附的有机分子岛形成的结的情况下，我们预期即使没有施加外部磁场，克莱因隧穿也被抑制。在这里，克莱因隧穿被掺杂后自发发生在分子岛中的铁磁顺序抑制。我们估计石墨烯片中的磁势垒约为10 mT。
2016-02-19 cond-mat.mes-hall
Interface of graphene nanopore and hexagonal boron nitride as a sensing device
嵌入六方氮化硼中的石墨烯条的原子精确控制合成为构建具有传感应用的纳米器件开辟了新的可能性。在这里，我们探索的电子结构和量子输运的石墨烯纳米颗粒嵌入六方氮化硼的性质，使用密度泛函理论和非平衡格林函数方法相结合，计算电导。我们发现，石墨烯纳米粒子的签名被保存在透射光谱和本地电流主要局限于石墨烯域。当在系统的石墨烯部分中产生适当尺寸的纳米孔时，电子电流被限制在沿着六方氮化硼边界运行的碳链上。这种情况可以使假设的纳米器件对通过纳米孔的分子的电子性质变得高度敏感，从而开辟了基于石墨烯纳米管中实时电导调制测量的气体分子，氨基酸甚至DNA序列检测的方法。
2016-02-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Networks of ABA and ABC stacked graphene on mica observed by scanning tunneling microscopy
采用剥离法在新鲜切割的云母片上制备了石墨烯薄片，并在超高真空下用扫描隧道显微镜对其进行了研究。在几层石墨烯上，发现分离ABC堆叠和ABA堆叠石墨烯的部分位错的三角形网络类似于在新鲜切割的HOPG上偶尔可见的网络。我们通过扫描隧道光谱发现ABC和ABA堆叠区的电子结构的差异，即，一个明显的峰在0.25 eV以上的费米能级专门在ABA地区，这是负责STM图像中观察到的不同的表观高度。
2012-10-30 cond-mat.mes-hall
Giant Surface Charge Density of Graphene Resolved From Scanning Tunneling Microscopy and First-Principles Theory
在这项工作中，系统的恒偏置，变电流扫描隧道显微镜（STM）的测量和STM模拟从密度泛函理论，产生关键的洞察到石墨烯中的电子的空间结构。石墨烯和石墨之间的基本比较，显示石墨烯的表面电荷密度是石墨的300%。此外，模拟STM图像显示，高电流STM更好地解决了石墨烯蜂窝键合结构，因为发生在最顶端的悬挂键轨道的收缩。
2015-02-09 cond-mat.mes-hall
Scanning Tunneling Microscopy and Spectroscopy of Graphene on Insulating Substrates
石墨烯是一种真正的二维材料，具有卓越的电子，机械和光学特性。因此，它仅由表面组成，可以通过发达的表面科学技术进行探测，例如，扫描隧道显微镜这种方法弥合了表面科学界和电子设备界之间的差距，并可能导致新的组合方法。在这里，我回顾了一些单层石墨烯样品的扫描隧道显微镜（STM）和光谱（STS）实验。我将集中在绝缘基板上沉积的石墨烯样品，因为这些都与石墨烯器件的概念。特别是，我将讨论石墨烯的形态在SiO $_2$和其他新兴的基板，一些纳米机械操作实验，使用STM和光谱结果。后者可以映射无序势以及电子与无序的相互作用，这在量子霍尔机制中最为明显。
2012-04-17 cond-mat.mes-hall
Transport in graphene antidot barriers and tunneling devices
石墨烯中的反点的周期性阵列，即纳米级穿孔，使得能够紧密限制载流子和有效的传输屏障。这样的障碍规避克莱因隧道机制的质量，而不是静电类型。虽然所有的石墨烯反点晶格（GAL）可以支持定向障碍，但是，我们表明，一个完整的传输间隙只存在于特定的GAL取向。此外，我们评估的适用性的间隙石墨烯和狄拉克连续的方法作为各种antidot结构的简化模型，特别是，前者是一个很好的近似运输GALs支持散装带隙。最后，基于GAL的共振隧穿二极管的输运性质进行了分析，表明这种先进的基于石墨烯的器件确实可以使用GAL结构来实现。
2012-11-19 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
Scanning Tunneling Microscopy Study and Nanomanipulation of Graphene-Coated Water on Mica
我们在室温下使用拉曼光谱和超高真空扫描隧道显微镜（UHV-STM）研究了石墨烯片和白云母（云母）表面之间捕获的界面水。我们能够以原子分辨率对石墨烯-水界面进行成像，揭示了石墨烯下方捕获的水的分层网络。我们用碳纳米管的高度参考来确定水层的数量。在正常扫描条件下，水结构保持稳定。然而，在更大的电子能量下，我们能够使用STM尖端局部操纵水。
2012-05-30 cond-mat.mes-hall
Tunneling in Graphene SymFETs
随着硅MOSFET的进一步扩展变得越来越困难，寻找替代材料变得至关重要。电子器件界在二维材料中找到了许多答案，特别是石墨烯。石墨烯具有惊人的迁移率和完美对称的能带结构，可能正是我们一直在寻找的硅的替代品。在这份报告中，在石墨烯-绝缘体-石墨烯（GIG）结的隧穿机制进行了研究，通过应用Barthel的转移哈密顿方法。后来，GIG结的形式已被用于研究对称隧穿场效应晶体管或SymFET的性能和电流-电压特性。该器件在大部分偏置电压下都有很小的隧穿电流。但是当相反掺杂的石墨烯层的狄拉克点对齐时，观察到大量的隧穿电流。已经针对各种器件尺寸研究了器件的性能。谐振电流峰值也显示出增加更高的掺杂水平。由于对称的I-V特性，SymFET成为高速模拟器件的潜在候选器件。的SymFET也被证明是强大的温度变化，因为隧穿是电荷传输的主要机制。随着进一步的研究和改进，SymFET可以成为模拟和数字电路实现的流行选择。
2018-05-22 cond-mat.mes-hall
Plasmon Generation through Electron Tunneling in Graphene
石墨烯等离子体相对于光波长的短波长使其在光电子学和传感领域的应用具有吸引力。然而，这种特性限制了它们与外部光的耦合以及我们创造和检测它们的能力。因此，期望产生等离子体激元的更有效的方式。在这里，我们证明，通过现实的理论模拟，石墨烯等离子体可以有效地激发通过电子隧穿在由两个石墨烯单层由几个原子层的hBN分离形成的三明治结构。我们得到的等离子体激元产生率的$\sim10^{12}-10^{14}/$ s的平方等离子体激元波长的区域上的间距和偏置电压的现实值，而产量（等离子体激元每隧穿电子）具有统一的顺序。我们的研究结果支持在隧穿器件中的石墨烯等离子体激元的电激发作为一种可行的机制，用于开发无光学的石墨烯等离子体激元器件。
2017-08-25 cond-mat.mes-hall
Pocket doping method on Improving the Performance of Graphene Nanoribbons Tunneling FET
采用基于三维实空间非平衡格林函数的弹道量子输运方法，对扶手椅型石墨烯纳米带隧穿场效应晶体管进行了研究。通过在源极附近引入口袋掺杂区，GNRs TFET的性能得到了改善，与传统的隧道FET相比，GNRs TFET具有更大的导通电流和更陡的亚阈值摆幅。研究还发现，口袋区域引入了两个有趣的功能。通过增加袋长度，可以有效地抑制双极性。此外，由于谐振，在负栅极电压下存在负跨导。
2013-12-12 cond-mat.mes-hall
Chiral tunneling in trilayer graphene
我们研究了Bernal和Rombhohedral堆叠三层石墨烯（3LG）中的手性隧穿效应。基于电子能带的手性，在K点处，（Rombhohedral）Bernal-3LG在异质结上表现出100%（50%）的透明度。利用这一特性，我们进一步研究了3LG中的电子准直效应。由于Berry相的差异，我们表明，Rombhohedral-3LG是一个更好的电子准直器，相比单层和Bernal双层石墨烯。由于Bernal-3LG可以分解成由单层和改性Bernal-双层石墨烯组成的两个单独的通道;与Rombhohedral-3LG相比，Bernal-3LG是较弱的电子准直器。
2012-04-04 cond-mat.mes-hall
Theory of resonant tunneling in bilayer-graphene/hexagonal-boron-nitride heterostructures
本文提出了一种计算双层石墨烯之间垂直隧穿电流的理论，该双层石墨烯被一层薄的六方氮化硼绝缘层隔开，忽略了多体效应。结果使用的物理参数，使比较的理论与最近报道的实验结果。所观察到的共振隧穿和负微分电阻的电流-电压特性的静电诱导的带隙，栅极电压调制，带边附近的状态密度，和共振与上子带的条款解释。这些观察结果进行比较，从类似的异质结构与单层石墨烯形成的。
2015-03-02 cond-mat.mes-hall
