Selective Area Superconductor Epitaxy to Ballistic Semiconductor Nanowires
半导体纳米线如InAs和InSb是研究Majorana零模和证明拓扑量子计算相关的非阿贝尔粒子交换的有前途的材料。虽然纳米线中马约拉纳束缚态的证据已经被证明，但这些实验中的大多数都以显著的无序为特征。特别是，超导体和纳米线之间的界面不均匀性被强烈认为是无序和由此产生的软超导能隙普遍存在于混合超导体-超导体系统的隧穿研究中的罪魁祸首。此外，纳米线系统中缺乏弹道输运可以产生模拟马约拉纳签名的束缚态。我们解决这些问题，通过选择性区域外延的Al到InSb纳米线，适用于其他纳米线和超导体的技术的发展。外延InSb-Al器件通常具有硬超导能隙，并表现出弹道一维超导性和在单模区中的超导电流的接近完美的传输，为工程和控制一维拓扑超导性提供了条件。此外，我们证明了外延InSb-Al超导岛设备，基于马约拉纳的量子计算应用的构建块，使用选择性区域外延制备可以实现微米级弹道一维传输。我们的研究结果为量子器件应用的弹道超导电子学网络的发展铺平了道路。
2018-09-11 cond-mat.mes-hall
Impact of Source to Drain Tunneling on the Ballistic Performance of Ge, GaSb, and GeSn Nanowire p-MOSFETs
研究了纳米线p-MOSFET中材料选择和取向对限制源漏隧穿的影响。采用严格的弹道量子输运模拟方法对Si、Ge、GaSb和Ge0.96Sn0.04纳米线MOSFET进行了模拟。为了正确解释价带的非抛物线性和各向异性，使用k.p方法。对于每种材料，模拟了一组六个不同的传输/限制方向，以确定具有最高导通电流（ION）的方向。对于Ge，GaSb和GeSn [001]/110/-110取向的NWFET，与其他取向相比，显示出最佳的导通状态性能。我们的模拟结果表明，尽管在关断状态下具有比硅更高的SDT百分比，但GaSb [001]/110/-110 NWFET可以优于Si NWFET。我们进一步研究了掺杂在限制SDT中的作用，并证明了Ge和GeSn NWFET的导通状态性能可以通过减少源极/漏极（S/D）扩展区中的掺杂来改善。最后，我们分析了在[ [001]/110/-110]取向GaSb和GeSn NWFET中增加注入速度的影响，作为施加单轴压应力的结果，并且表明当在固定关断电流（IOFF）下与无应变NWFET相比时，单轴压应力由于关断状态SDT电流分量的增加而使导通状态性能恶化。
2019-12-29 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Quasi-ballistic transport of Dirac fermions in a Bi2Se3 nanowire
在弱无序极限下研究了三维拓扑绝缘体Bi 2Se 3介观纳米线中Dirac费米子的量子相干输运.在非常低的温度下，许多谐波在Aharonov-Bohm振荡的傅里叶变换中被证明，揭示了表面态的长相位相干长度。值得注意的是，从它们的指数温度依赖性，我们推断出一个不寻常的1/T的相位相干长度的幂律。这种退相干对于与环境动力学弱耦合的准弹道费米子是典型的。
2012-12-12 cond-mat.mes-hall
Gate-tuned Aharonov-Bohm interference of surface states in a quasi-ballistic Dirac semimetal nanowire
本文报道了在准弹道Cd_3As_2纳米线中观察到的表面载流子的拓扑保护输运，该纳米线足够薄，使得自旋织构的表面载流子形成一维子带，即使没有磁场，也表现出电导随栅极电压的振荡.通过连续调节栅压，可以使Aharonov-Bohm振荡的π相移周期性地出现或消失。这种由Berry相位引起的π相移证明了表面态的拓扑性质，四端非局域测量进一步揭示了表面态的拓扑保护输运.
2017-07-17 cond-mat.mes-hall
Ballistic Anisotropic Magnetoresistance in Core Shell Nanowires and Rolled-up Nanotubes
在铁磁纳米结构中，弹道各向异性磁电阻（BAMR）是由于自旋轨道相互作用导致的弹道电导随磁化方向的变化。最近，一个方向依赖的弹道电导已被预测发生在一些新合成的半导体纳米结构受到外部施加的磁场，而不需要自旋轨道耦合。在这篇文章中，我们回顾了过去的工作预测这种BAMR效应在核壳纳米线和卷起的纳米管。这是补充新的结果，我们建立的管状纳米系统的输运性质受到外部磁场。
2016-10-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Analytical model of nanowire FETs in a partially ballistic or dissipative transport regime
在纳米晶体管中，由漂移扩散模型描述的完全弹道情况和准平衡情况之间的中间输运状态仍然是一个开放的建模问题。已经提出了问题的分析方法，基于引入后向散射系数，或数值方法，包括在蒙特卡洛解的玻尔兹曼输运方程或在量子输运描述中引入耗散。在本文中，我们提出了一个非常简单的分析模型，无缝地覆盖整个范围内的通用准一维场效应晶体管的传输制度，并将其应用到硅纳米线晶体管。该模型基于将通用晶体管描述为串联的弹道纳米线晶体管的链，或者描述为在势垒区中操作的弹道晶体管和漂移扩散晶体管的系列。作为一个额外的结果，我们发现的流动性和平均自由程之间的关系，有深刻的后果，在纳米器件的运输的理解。
2009-10-05 cond-mat.mes-hall
Hybrid Superconductor-Quantum Point Contact Devices using InSb Nanowires
研究拓扑超导性和马约拉纳束缚态的纳米线接近耦合到超导体的建议，要求在纳米线的运输是弹道。先前对混合超导体系统的研究已经证明了马约拉纳束缚态的存在，但这些实验也以无序为标志，无序破坏了弹道输运。在这封信中，我们证明了弹道输运在InSb纳米线直接与超导铝界面观察量子化电导在零磁场。此外，我们证明了纳米线是接近耦合到超导接触通过观察Andreev反射。这些结果是在InSb纳米线中建立拓扑超导电性的重要步骤。
2016-12-06 cond-mat.mes-hall
Dominant non-local superconducting proximity effect due to electron-electron interaction in a ballistic double nanowire
本文通过栅极可调弹道InAs双纳米线约瑟夫森结研究库珀对分裂，发现线间超导占主导，并将其归因于一维电子-电子相互作用，为高效CPS和马约拉纳费米子构筑提供新途径。
2019-09-27 cond-mat.mes-hall
Supercurrent through a spin-split quasi-ballistic point contact in an InAs nanowire
研究了Ta基超导电极与InAs纳米线接触时的超导邻近效应。使用本地底栅，我们控制沿纳米线的潜在景观，调整其电导准弹道制度。在高磁场（$B$）下，我们观察到与前两个自旋极化一维模相关的近似量子化电导平台。对于$B < 1$ T，超导性的发生伴随着相当大的电荷本地化的发展，导致0.7型电导异常。在这个制度中，邻近超电流表现出不寻常的，非单调的$B$的依赖。我们解释这一发现的近藤效应之间的竞争，占主导地位的近$B=0$，和塞曼效应，强制执行自旋极化和出现的$π$相移的约瑟夫森关系在较高的$B$。
2018-01-05 cond-mat.mes-hall
Aharonov-Bohm Oscillations in a Quasi-Ballistic 3D Topological Insulator Nanowire
在三维拓扑绝缘体（3D TI）纳米线中，通过无隙表面态发生输运，其中自旋垂直于动量固定[1-6]。因此，环绕表面的载流子获得πBerry相位，这被预测为在最低能量的1D表面子带中打开间隙。通过纳米线插入h/2 e的磁通量（Φ）应消除Berry相并恢复无间隙1D模式[7-8]。然而，这种特征在迄今为止报道的运输实验中一直缺失[9-11]。在这里，我们报告的测量机械剥离的三维TI纳米线，表现出阿哈罗诺夫-玻姆振荡与拓扑表面传输一致。使用低掺杂的准弹道器件，我们可以观察到在最低子带（即狄拉克点）附近，在Φ = 0时电导最小，在Φ = h/2 e时电导最大，达到e^2/h，以及输运的载流子密度依赖性。
2014-09-17 cond-mat.mes-hall
Determination of Rashba-coupling strength for surface two-dimensional electron gas in InAs nanowires
半导体自旋电子学领域中的关键概念是通过自旋轨道耦合（SOC）的自旋的电场控制，并且SOC强度决定这种控制的效率。我们提出了一种新的方法，允许弹道InAs纳米线的Rashba SOC强度的实验测定。研究了均匀磁场中表面二维电子气（2DEG）纳米线中载流子的能谱和弹道输运。在复子带结构的情况下，导出了线性响应一维弹道热功率的一般公式。的弹道电导和热电显示，揭示由于强SOC，使我们能够提出一种方法，SOC强度的确定的具体功能。
2015-12-25 cond-mat.mes-hall
Effects of ballistic transport on the thermal resistance and temperature profile in nanowires
研究弹道输运对纳米线温度分布和热阻的影响，通过分子动力学和声子蒙特卡洛模拟验证辐射器模型，发现该模型能解释长于声子平均自由程的纳米线中的弹道输运效应。
2024-06-27 cond-mat.mes-hall
Ballistic edge states in Bismuth nanowires revealed by SQUID interferometry
自旋-轨道相互作用对重元素基材料的能带结构具有显著的影响。著名的例子是最近发现的3D和2D拓扑绝缘体。在这些系统中，输运发生在表面或沿边缘，并且自旋动量锁定提供了对（非磁性）杂质散射的保护，有利于自旋极化的弹道输运。我们已经使用了一个微米长的单晶铋纳米线连接到超导电极的电流相位关系的测量，以证明运输发生弹道沿这种高自旋轨道材料的两个边缘。此外，我们表明，一个磁场可以诱导0 π跃迁和phi 0结的行为，由于在这个系统中的非常高的g-因子和自旋轨道耦合，提供了一种方法来操纵的超导载流边缘状态的相位。
2016-09-15 cond-mat.mes-hall
Ballistic Conductance in Oxidized Si Nanowires
利用密度泛函理论结合格林函数散射方法研究了硅纳米线中局部氧化对空穴输运的影响，以及改变硅原子在线表面的氧化态的影响.对于硅纳米线的生长方向沿[110]和几个纳米的直径，它被发现，引入氧桥和背键不显着降低空穴传输的电压高达几百毫伏相对于价带边缘。因此，平均自由程与晶体管和其他纳米电子应用所设想的线长度相当或更长。沿着[100]取向的纳米线的传输是不太有利的，因此在空穴迁移率方面为[110]纳米线取向提供了优势，如在一些生长方法中优先产生的。
2010-02-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin precession and modulation in ballistic cylindrical nanowires due to the Rashba effect
以表面含有二维电子气的InAs纳米线为模型，对圆柱形半导体纳米线中Rashba自旋轨道耦合引起的自旋进动进行了理论研究.本征态、能量-动量色散和能量-磁场色散关系通过求解圆柱对称中的薛定谔方程来确定。具有相同总角动量但相反自旋取向的状态的组合导致沿着线的轴的轴向自旋分量的周期性调制。通过两个具有不同总角动量的态的干涉实现绕丝轴的自旋进动。由于在零磁场下存在一个自旋旋进方向正好相反的叠加态，因此可以得到自旋取向的振荡。如果施加轴向取向的磁场，自旋获得额外的旋进分量。
2011-01-14 cond-mat.mes-hall
Performance Analysis of a Ge/Si Core/Shell Nanowire Field Effect Transistor
我们分析了最近报道的Ge/Si核/壳纳米线晶体管使用半经典，弹道输运模型和电子结构的sp 3s *d5紧束缚处理的性能。将去除串联电阻的影响的装置的测量性能与假设弹道输运的模拟结果进行比较，表明实验装置在弹道极限的60%至85%之间操作。对于这种~15 nm直径的Ge纳米线，我们还发现，在室温下，在ON/IOFF=100的电流条件下，占据了14-18个模式。为了观察Ge纳米线晶体管中的真实一维输运<110>，纳米线直径必须远小于约5 nm。这里描述的方法应该证明是有用的分析和比较的共同基础上的纳米线晶体管的各种材料和结构。
2006-11-08 cond-mat.mes-hall
Split-Channel Ballistic Transport in an InSb Nanowire
本文报道了InSb半导体纳米线中一维电子输运的实验研究。三个底栅用于局部耗尽纳米线，从而产生仅具有几个导电沟道的弹道量子点接触。在磁场中，塞曼分裂的相应的1D子带的电导平台的出现，揭示了在$e^2$ /h的倍数，但我们发现一个量化的电导模式在很大程度上依赖于配置的电压施加到底栅。特别地，我们可以使第一平台消失，留下2 $e^2/h$的第一电导阶跃，这表明可以持续高达几特斯拉的显著的两倍子带简并。对于某些栅极电压设置，我们还观察到离散的谐振状态产生的电导功能，可以类似于那些预期从一个螺旋间隙的子带结构中的开口的存在。我们解释我们的实验结果，通过形成两个空间分离的一维传导通道。
2018-03-09 cond-mat.mes-hall
Phonon drag in ballistic quantum wires
计算了一维纳米线中由附近纳米线中的载流弹道通道产生的声子在弹道输运机制中对产生的拖曳电流的声子介导的拖曳贡献。声子介导的拖曳电流相对于偏压或栅极电压的阈值进行了预测。
2001-12-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Energy bands, conductance and thermoelectric power for ballistic electrons in a nanowire with spin-orbit interaction
通过改变纳米线的温度、电子密度和宽度，计算了自旋轨道相互作用（SOI）对纳米线能带、弹道电导和电子扩散热电势的影响。假设导线边缘的势垒非常高。在该模型中使用的边界条件的结果由能量能带结构确定，当电子密度增加时，由于更高的子带被电子占据而导致更宽的平台，这是由于更大的能级分离。横向约束的位置相对于井中心的非线性依赖性排除了“极状功能”的电导时，得到的谐波电位进行限制。在低温下，电子扩散热电功率随温度T线性增加，但在温度T较大时偏离线性行为。
2010-11-18 cond-mat.mes-hall
Ballistic Majorana nanowire devices
马约拉纳模是拓扑超导体的零能量激发，表现出非阿贝尔统计。在将半导体纳米线耦合到s波超导体中进行检测的建议之后，几个隧道实验报告了特征马约拉纳签名。减少无序一直是这些实验的主要挑战，因为无序可以模仿马约拉纳的零能量特征，并使拓扑性质不可访问。在这里，我们展示了InSb纳米线器件的特征马约拉纳签名，表现出明确的弹道输运属性。应用磁场和使用局部栅极的载流子密度的空间控制产生零偏置峰值，该零偏置峰值在化学势、塞曼能量和隧道势垒的参数空间中的大区域上是刚性的。无序的减少使我们能够在参数空间中分辨出有无零偏峰的独立区域，这表明拓扑上不同的相位。这些观测结果与弹道系统中的马约拉纳理论相一致，并首次排除了已知的其他解释，即引发无序或不均匀的化学势。
2021-04-26 cond-mat.mes-hall
Hot Carrier Nanowire Transistors at the Ballistic Limit
本文通过纳米线异质结构与能垒过滤实验，证明准一维热电子器件可达到弹道输运极限。
2024-03-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ballistic spin-polarized transport and Rashba spin precession in semiconductor nanowires
我们提出了数值计算的弹道自旋输运性质的准一维线中存在的自旋轨道（Rashba）相互作用。一个紧束缚模拟的Rashba哈密顿模型的Rashba效应。通过改变Rashba耦合的鲁棒性和线的宽度，识别弱耦合和强耦合制度。完美的电子自旋调制被发现前政权，无论入射费米能量和模式数。然而，在后者中，自旋电导具有很强的能量依赖性，由于一个非平凡的子带混合诱导的强Rashba耦合。这将意味着在较高温度和源极-漏极电压下对自旋调制的强烈抑制。结果可能是相关的准一维自旋晶体管器件的实现。
2001-05-03 cond-mat.mes-hall
Shape and orientation effects on the ballistic phonon thermal properties of ultra-scaled Si nanowires
利用改进的价力场（MVFF）模型计算了硅纳米线（SiNWs）的声子色散，研究了几何约束、原子位置和取向对其热性质的影响.比热（$C_{v}$）和弹道热导（$κ^{bal}_{l}$）随SiNWs截面形状和尺寸的变化表现出各向异性。对于所有丝，$C_{v}$随着横截面尺寸的减小而增大。三角形线显示最大的$C_{v}$，这是由于其最高的表面积与体积比。具有[110]取向的正方形线显示最大的$κ^{bal}_{l}$，因为它们具有最高数量的导电声子模式。在纳米尺度下，$C_{v}$和$κ^{bal}_{l}$的普遍标度律相对于在单位晶胞中的原子的数目获得。这种缩放是独立的形状，大小和取向的SiNWs揭示的晶格热性质的纳米线的原子性质的直接相关性。因此，工程化的硅纳米线的横截面形状，尺寸和取向开辟了新的方式调整的热性能在纳米制度。
2011-08-12 cond-mat.mes-hall
Lévy flights in quantum transport in quasi-ballistic wires
数值研究了具有粗糙边界的纯金属导线（准弹道导线）的电导涨落、局域化和李雅普诺夫指数的统计特性。我们发现，电导波动的相关能与样品尺寸成比例，表明Lévy飞行的作用。磁场的应用使Lévy刮板偏转，从而减小定位长度。这种偏转也打破了几何磁通抵消和恢复通常的Aharonov-Bohm型磁导波动。
1999-02-11 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall
Effects of Parasitics and Interface Traps On Ballistic Nanowire FET In The Ultimate Quantum Capacitance Limit
本文主要研究纳米线场效应晶体管（FET）在极限量子电容极限（UQCL）下的性能（其中仅一个子带被占用）在存在界面陷阱（$D_{it}$）、寄生电容（$C_L$）和源极/漏极串联电阻（$R_{s,d}$）的情况下使用弹道输运模型，并将性能与其经典电容极限（CCL）对应物进行比较。我们讨论了四个不同的方面与本方案，即，（i）栅极电压相关的电容，（ii）饱和的漏极电流，（iii）亚阈值斜率和（iv）缩放性能。为了获得这些影响的物理见解，我们还开发了一组半解析方程。主要意见如下：（1）由于各个子带的离散贡献，强能量量子化纳米线显示出非单调的多峰C-V特性;（2）在存在和不存在$D_{it}$和$R_{s,d}$的情况下，与CCL相比，UQCL中的弹道漏极电流饱和度更好;（3）与CCL相比，即使有$D_{it}$和$R_{s,d}$，UQCL中的亚阈值斜率也没有遭受任何相对降低;（4）在理想条件下，UQCL缩放性能优于CCL;（5）UQCL缩放对$R_{s,d}$更免疫，但$D_{it}$和$C_L$的存在显著降低了UQCL中的缩放优势。
2010-05-28 cond-mat.mes-hall
Comment on "Ballistic Majorana Nanowire Devices" by Gul et al. Nature Nanotechnology 2018
本工作利用Zenodo上的完整原始数据重新分析Gul等人的研究，证明其数据包含大量量子点与无序证据，表明作者关于实现弹道Majorana器件的结论不成立，并指出其论文图表存在数据选择、裁剪及未公开处理等问题。
2024-07-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Micrometer-scale ballistic transport of electron pairs in LaAlO3/SrTiO3 nanowires
高迁移率复合氧化物异质结构和纳米结构提供了新的机会，将量子传输的范式扩展到传统的III-V族或碳基材料的领域之外。最近的量子输运研究与LaAlO $_3$ /SrTiO $_3$为基础的量子点已经揭示了一个强关联相的存在，其中电子形成自旋单线态对，而不是成为超导。在这里，我们报告的准一维（准一维）LaAlO $_3$ /SrTiO $_3$纳米线腔中的电子对的微米级弹道输运的证据。在配对阶段，观察到法布里-珀罗样的量子干涉，与超导制度（在零磁场）中观察到的电导振荡同步。在临界磁场$B_p$以上，电子对解除束缚，电导振荡随磁场移动。这些实验观测扩展了弹道电子输运的制度，强相关的阶段。
2016-01-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Ballistic superconductivity in semiconductor nanowires
半导体纳米线由于其受限的几何形状和静电可调性，为量子输运开辟了新的研究途径。它们为超导性提供了一个特殊的试验平台，从而实现了将超导体的宏观量子特性与控制电荷到单个电子的可能性相结合的混合系统。这些进展使半导体纳米线成为实现拓扑超导性和马约拉纳模式的最前沿。从Majoranas的拓扑性质中受益的主要挑战是减少混合纳米线器件中的无序。在这里，我们展示了InSb半导体纳米线的弹道超导性。我们的结构和化学分析表明，纳米线和NbTiN超导体之间的高质量的界面，使弹道输运。这表现为正常载流子的量子化电导，Andreev反射载流子的强烈增强的电导，以及具有显着降低的态密度的诱导硬间隙。这些结果为无无序的马约拉纳器件铺平了道路。
2017-07-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Non-Ohmic Coulomb drag in the ballistic electron transport regime
本文提出了一维纳米线中的非欧姆电流在弹道输运机制下产生库仑拖曳电流的理论。在欧姆的情况下，我们预测急剧振荡的拖动电流作为栅极电压或电子的化学势的函数。我们还研究了驱动线两端的电压V上的拖曳电流的依赖性。对于相对较大的V值，拖曳电流与V^2成正比。
2000-01-22 cond-mat.mes-hall
On the temperature dependence of ballistic Coulomb drag in nanowires
我们研究了费米液体理论范围内的库仑牵引电流在被动量子线上的作用电压$V$和温度$T$的依赖关系，对于任何值的$eV/k_BT$。我们假设，在这两个线的1D迷你带的底部几乎与费米能级重合。结果表明：在一定的温度范围内，拖曳电流是温度$T$的降函数，实验观察到的拖曳电流的温度依赖性$T^{-0.77}$可以用费米液体理论来解释，在较高的外加电压下，拖曳电流随外加电压的变化达到饱和; 4）通过金属栅电极屏蔽电子电势可能是重要的。
2011-12-22 cond-mat.mes-hall
Aharonov-Bohm and Altshuler-Aronov-Spivak oscillations in the quasi-ballistic regime in phase-pure GaAs/InAs core/shell nanowires
本研究展示相纯GaAs/InAs核/壳纳米线，通过低温磁输运观测到AB和AAS振荡，证明壳层为准弹道输运，为混合量子器件提供新平台。
2025-03-09 cond-mat.mes-hall
Bulk and surface states carried supercurrent in ballistic Nb-Dirac semimetal Cd3As2 nanowire-Nb junctions
三维狄拉克半金属在所有三个动量方向上都有体狄拉克锥和费米弧状表面态，并且可以通过打破时间反演对称性转换为外尔半金属。然而，在狄拉克半金属中，高导电的体态通常掩盖了电子输运。在这里，我们展示了超导体和表面状态进行Nb-Cd_3As_2超导-Nb短和长结，分别。对于1 μ m长的结，观察到了Fabry-Perot干涉引起的临界超导电流振荡，表明超导电流携带的表面态是弹道输运，其中体态是退相干的，而拓扑保护的表面态仍然保持相干.此外，在长结中观察到超导圆顶，这归因于表面态和体态之间的相互作用增强的退相作为调谐栅极电压以增加载流子密度。拓扑半金属纳米线的超导电性在将Majorana费米子编织到拓扑量子计算中具有重要的应用前景。
2018-03-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quantum Interference in Silicon 1D Quasi-Ballistic Junctionless Nanowire Field Effect Transistors
我们研究了8 nm直径的Si无结纳米线场效应晶体管的低温输运与一个环绕式栅极和两个不同的激活掺杂浓度的自顶向下技术制造。首先，我们从器件中提取器件几何形状的本征栅极电容，该器件在13 mK下显示出库仑阻塞，在6 V的栅极电压范围内具有超过500个库仑峰，表明在整个纳米线沟道中形成了单个岛。在另外两个器件中，掺杂Si：P $4\times10^{19}\,\text{cm}^{-3}$和$2\times10^{20}\,\text{cm}^{-3}$，我们观察到量子干涉，并使用提取的栅极耦合来确定主导能量尺度和相应的平均自由路径。对于较高掺杂的器件，分析产生$4\pm2\,\text{nm}$的平均自由程，其在平均掺杂剂间距的量级上，并且表明在未活化或活化的掺杂剂上的散射。对于具有$4\times10^{19}\,\text{cm}^{-3}$的活化掺杂剂密度的器件，量子干涉效应表明$10\pm2\,\text{nm}$的平均自由程，其与纳米线宽度相当，因此是准弹道输运。通用电导波动的温度依赖性分析表明，在低于1.9 K的温度下，纳米线长度以上的相干长度，以及在更高温度下，来自1D电子-电子相互作用的退相干。的迁移率是有限的散射杂质，而不是预期的表面粗糙度散射的纳米线直径更大或可比的费米波长。因此，我们的测量提供了洞察的性能限制，从占主导地位的散射和退相机制，在技术相关的硅器件的几何…
2018-02-20 cond-mat.mes-hall
Ballistic transport in 1D Rashba systems in the context of Majorana nanowires
Rutgers University（罗格斯大学）；University of Maryland（马里兰大学）
研究通过分析无序对纳米线中正常态球面输运的影响，探讨如何实验估计无序水平，揭示Rashba自旋轨道耦合与Zeeman分裂产生的螺旋能隙在球面输运中的表现。
2026-03-29 cond-mat.mes-hall
Conductance Quantization at zero magnetic field in InSb nanowires
弹道电子输运是邻近化InSb纳米线中存在拓扑相变的关键条件。然而，作为弹道输运的直接证据的量子化电导的测量到目前为止由于在一维纳米线中的背散射的增加的机会而被模糊。我们表明，通过改善的锗-金属界面以及介电环境，我们可以始终实现电导量子化在零磁场。此外，研究旋转磁场中的子带演化揭示了对于1 T以上的垂直场，第二和第三子带之间的轨道简并。
2016-03-11 cond-mat.mes-hall
Diffusive and Ballistic Transport in Ultra-thin InSb Nanowire Devices Using a Few-layer-Graphene-AlOx Gate
本研究制备超薄InSb纳米线并提出少层石墨烯结合ALD生长AlOx的新型栅控方案，通过低温输运测量观测到电导平台与法布里-珀罗干涉，证实少量子模式下的相位相干输运，为减轻半导体量子器件的无序影响提供了新途径。
2023-05-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Disorder-free localization around the conduction band edge of crossing and kinked silicon nanowires
我们探索弹道制度量子输运特性的氧化物嵌入交叉和扭结硅纳米线（NW）内的大规模的经验赝势电子结构框架，耦合到Kubo-Greenwood输运分析。一个真实的空间波函数的研究进行和结果一起解释的弹道输运计算的结果。这揭示了弹道输运边缘位于最低未占分子轨道上方数十至数百毫伏处，在两者之间以及前者上方出现了大量的局域态。我们发现，这些局域化的状态是不是由于氧化物界面，而是核心硅衍生的。它们显示了电子的波动性质，这些电子是由来自NW结和弯曲的反射带到前景的。因此，我们表明，即使超净硅纳米线的交叉和扭结具有导带尾没有诉诸原子的混乱。
2015-02-10 cond-mat.mes-hall
Josephson diode effect in a ballistic single-channel nanowire
本研究在弹道单通道纳米线中，通过Rashba自旋轨道耦合与塞曼场作用，揭示了赝自旋带差异导致的约瑟夫森二极管效应，并给出了极限情况下的解析表达式。
2024-07-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Long ranged singlet proximity effect in ferromagnetic nanowires
最近，在Co晶体纳米线中已经报道了长程超导体/铁磁体（S/F）邻近效应[1，Nature，6 389（2010）]。由于文献[1]的作者注意避免了磁畴的存在，因此长程邻近效应的三重态特征是不可能的。在这里，我们表明，在一维弹道制度的标准单重S/F邻近效应成为远程。我们提供了一个精确的解决方案，超导相关性的衰减在临界温度（$T_{c}$）和任意的杂质浓度。特别是，我们发现一个特定的制度之间的扩散和弹道的，在那里的衰减长度只是电子的平均自由path. Finally可能的实验，可以允许阐明所观察到的长程邻近效应在Co纳米线的性质进行了讨论。
2010-09-16 cond-mat.mes-hall
Spin polarised quantised transport via one-dimensional nanowire-graphene contacts
本文通过磁性纳米线与石墨烯的一维接触，首次实现自旋极化载流子的弹道注入，观察到无磁场下的量子化电导及量子霍尔转变，为弹道自旋电子学奠定基础。
2025-01-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
On the Bandstructure Velocity and Ballistic Current of Ultra Narrow Silicon Nanowire Transistors as a Function of Cross Section Size, Orientation and Bias
采用20能带sp3d5s * 自旋轨道耦合的半经验原子紧束缚（TB）模型和半经典弹道场效应晶体管（FET）模型，对硅纳米线（NW）晶体管的能带结构载流子速度和弹道电流进行了理论研究.考虑了横截面直径/边的范围从3nm到12nm的无限长的、均匀的、圆柱形和矩形的纳米线。为了进行全面的分析，在[100]，[110]和[111]输运取向的n型和p型金属氧化物半导体（NMOS和PMOS）纳米线进行了检查。一般来说，物理截面减小通过提升重质量谷或显著改变带的曲率来增加速度。PMOS [110]和[111]纳米线的载流子速度是直径的强函数，较窄的D = 3nm纳米线的速度是D = 12nm纳米线的两倍。在其余的NW类别的速度只显示出较小的直径依赖性。这种行为通过硅基质材料的电子结构中的特征来解释。另一方面，在速度变化较大的情况下，弹道流的截面灵敏度最低。由于载流子速度是有效质量的量度并且反映在沟道迁移率上，因此这些结果可以提供对具有增强的性能和对结构几何变化的性能容忍的NW器件的设计的深入了解。在高性能器件中的弹道输运的情况下，[110]纳米线是具有高NMOS和PMOS性能以及低导通电流变化和截面几何变化的纳米线。
2010-06-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Quantum Interference Effects in Topological Nanowires In a Longitudinal Magnetic Field
我们研究了纵向磁场中拓扑绝缘体纳米线的磁电导，包括Aharonov-Bohm，Altshuler-Aronov-Spivak，理想导电沟道，以及普遍电导涨落效应。我们的重点是预测实验行为的单线在量子极限的温度降低到零。我们发现，改变费米能$E_F$可以调整导线从弹道扩散传导和本地化。在弹道和扩散单线中，我们发现Aharonov-Bohm和Altshuler-Aronov-Spivak振荡具有相似的强度，伴随着相当强的普适电导波动（UCF），所有振幅都在$0.3 \, G_0$和$1\,G_0$之间。这与许多导线的平均行为形成强烈对比，其显示出弹道状态中的Aharonov-Bohm振荡和扩散状态中的Altshuler-Aronov-Spivak振荡，这两种振荡基本上大于电导波动。在单线中，可以通过改变$E_F$并研究AB信号的符号来区分弹道和扩散状态，AB信号的符号在弹道线中周期性地取决于$E_F$，而在扩散线中随机地取决于$E_F$。我们还表明，在长导线的完美的导电通道是可见的，在很宽的能量范围内的散装间隙。我们提出了典型的电导分布在几个导线长度，电导波动可以占主导地位的平均信号。在碳纳米管中也会发现类似的行为。
2016-10-13 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall
Non-diffusive Lattice Thermal Transport in Si-Ge Alloy Nanowires
我们提出了一个计算的晶格热导率的硅锗纳米线（NWs）的基础上解决玻尔兹曼输运方程的抽样声子平均自由程的蒙特卡罗方法。我们增加了以前的工作与完整的声子色散和部分扩散动量依赖镜面模型的边界粗糙度散射。我们发现，声子飞行是由几个μm以上的长自由飞行的混合中断的短飞行的突发，导致在一个沉重的尾部分布的飞行长度，通常遇到的Lévy步行动力学。因此，在硅锗纳米线声子运输既不完全弹道也不扩散，而是，它落入一个中间制度称为超扩散，其中热导率的规模与作为$κ\propto L^α$的NW的长度与长度依赖性$α\approx 0.33$的指数在广泛的范围内的线长度10纳米$<L<$ 10 $μ$ m的直径和粗糙度无关。我们的结论是，在硅锗合金纳米线的热导率是长度依赖于高达10 $μ$ m，因此可以调整热电应用。
2016-10-26 cond-mat.mes-hall
Quantized Ballistic Transport of Electrons and Electron Pairs in LaAlO$_3$/SrTiO$_3$ Nanowires
基于SrTiO $_3$的异质界面支持准二维（2D）电子系统，其类似于III-V族半导体异质结构，但也具有超导、磁性、自旋电子、铁电和铁弹自由度。尽管有这些丰富的属性，相对较低的迁移率的2D复合氧化物界面似乎排除在1D的弹道输运。在这里，我们表明，2D LaAlO $_3$ /SrTiO $_3$接口可以支持量子化弹道输运的电子和（非超导）电子对准1D结构，使用一个完善的导电原子力显微镜（c-AFM）光刻技术。传输的性质范围从真正的单模（1D）到三维（3D），这取决于所施加的磁场和栅极电压。最低$e^2/h$平台的量化表明弹道平均自由程$l_{MF}\sim$ 20 $μ$ m，比2D LaAlO $_3$ /SrTiO $_3$异质结构大两个数量级以上。非超导电子对被发现是稳定的磁场高达$B=11$ T，弹道传播的电导量子化在2 $e^2/h$。相互作用电子系统的一维输运理论主要依赖于电子-电子相互作用的符号，这可能有助于解释高度弹道输运行为。一维几何结构为LaAlO $_3$ /SrTiO $_3$体系的电子结构提供了新的视角，为研究强相互作用的一维电子体系提供了新的平台.
2018-06-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Calculation of Confined Phonon Spectrum in Narrow Silicon Nanowires using the Valence Force Field Method
我们研究了限制效应对边长为1- 10 nm的超窄硅纳米线声子性质的影响。采用改进的价力场方法计算声子色散，得到了声子的态密度、传输函数、声速、弹道热导率和边界散射限制的扩散热导率。我们发现，声子色散和弹道热导的结构，即输运方向和限制尺寸的几何特征的函数。声子群速度和热导率可以根据通道的几何特征而变化两个因子。纳米<110>线具有最高的群速度和热导率，而<111>最低的。因此，沟<111>道是基于Si纳米线的热电器件的最合适的取向，因为它也具有大的功率因数。我们的研究结果可能是有用的热输运设计的硅基器件的热电和热管理应用。
2013-04-04 cond-mat.mes-hall
Simulations of Nanowire Transistors: Atomistic vs. Effective Mass Models
采用10轨道sp 3d 5s * 原子紧束缚模型描述纳米线晶体管的电子结构，采用势垒顶半经典弹道模型计算纳米线晶体管的输运性质，研究了纳米线晶体管中电子输运的弹道性能.色散是自洽计算的二维泊松解的静电势的截面的导线。在强量子化下，纳米线的有效质量从体值显著变化，并且谷分裂等效应强烈地提升了谷的简并性。这些效应在用电荷填充晶格的情况下甚至更明显。有效质量近似仅在某些情况下与紧束缚模型在电流-电压特性方面吻合得很好。一般来说，对于小直径导线，有效质量近似失效。
2008-09-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Shot noise of Coulomb drag current
在一种特殊情况下，给出了散粒噪声的理论。这是在一维纳米线中的弹道输运机制下由附近平行纳米线中的弹道非欧姆电流激发的库仑拖曳电流的噪声。我们预测作为门电压或电子的化学势的函数的噪声功率的急剧振荡。我们还研究了噪声对驱动线两端电压V的依赖性。对于相对较大的V值，噪声功率与V^2成正比。
2000-01-22 cond-mat.mes-hall
Electric Spaser in the Extreme Quantum Limit
我们从理论上考虑了通过具有弹道量子电导的纳米线电激发的spaser。我们表明，在极端量子制度，即，对于单电导量子纳米线，具有由普通等离子体金属（例如银和金）制成的芯的Spaser基本上是可能的。对于具有多量子或非量子电导的弹道纳米线，与极端量子极限相比，spaser的性能得到增强。电抽运Spaser作为光源、纳米放大器和数字逻辑器件，在~100 GHz ~~100 THz的光电子信息处理中具有广阔的应用前景。
2013-01-31 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Shadow-wall lithography of ballistic superconductor-semiconductor quantum devices
拓扑量子位的实现需要先进的技术来容易地和可重复地在半导体纳米线中设计诱导超导性。在这里，我们介绍了一种基于阴影墙的片上制造范例，它在器件质量和再现性方面取得了重大进展。它允许实现新颖的量子器件和最终的拓扑量子位，同时消除了许多制造步骤，如光刻和蚀刻。这对于保持脆弱的混合界面的完整性和均匀性至关重要。该方法简化了具有硬感应超导能隙和弹道正常/超导结的器件的可重复制造。大的栅极可调超电流和高阶多重Andreev反射表明所产生的纳米线约瑟夫森结的特殊的一致性。我们的方法使，特别是，实现3端设备，其中零偏置电导峰出现在磁场同时在两个边界的一维杂交。
2020-07-28 cond-mat.mes-hall
Phonon Heat Conduction in Corrugated Silicon Nanowires Below the Casimir Limit
在0.3 ~ 5 K温度范围内测量了直形和波纹形单晶硅纳米线的热导率。波纹状纳米线和直纳米线之间的热输运的差异表明声子的平均自由程的强烈减少。这个平均的平均自由程是显着小于较小的直径的纳米线，证明声子的热输运降低到卡西米尔极限以下。蒙特卡罗模拟强调，这种效果可以归因于显着的多重散射的弹道声子发生在波纹表面。这一结果表明了一种将单晶材料转化为声子玻璃的原始方法。
2013-04-17 cond-mat.mes-hall
Spin filtering in germanium/silicon core/shell nanowires with pseudo-helical gap
具有强自旋-轨道相互作用的半导体可以表现出由磁场打开的具有自旋-动量锁定的螺旋带隙。这样的间隙是高度自旋选择性的，这是拓扑保护的自旋-动量锁定的结果，其可以用于自旋过滤。我们实验证明了这样的自旋过滤效应在准弹道p型锗/硅核/壳纳米线（NW），它具有一个伪螺旋间隙没有应用的磁场。极化空穴自旋注入到NW是使用钴铁磁接触与NW上的受控自然表面氧化物作为隧道势垒来实现的。局域和非局域自旋阀效应的测量作为验证极化自旋输运的NW外的螺旋间隙。我们电调谐到螺旋间隙的NW扫描其化学势与门。在局域自旋阀几何结构中观察到具有三个电阻态的磁滞回线，作为螺旋间隙中自旋过滤的证据。
2020-08-05 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Strain effects on the thermal properties of ultra-scaled Si nanowires
利用改进的价力场声子模型研究了单轴应力和静水应力对[100]和[110]硅纳米线的弹道热导（$κ_{l}$）和比热（$C_{v}$）的影响.预测了$κ_{l}$的各向异性行为和应变下$C_{v}$的各向同性性质的两个导线方向。压缩（拉伸）应变降低（增加）$C_{v}$。$C_{v}$随应变的变化趋势受高能声子子带的控制。[100]（[110]）线中低/中（低/高）能带的主要贡献及其在应变下的变化决定了$κ_{l}$的行为。
2011-06-03 cond-mat.mes-hall
Atomistic study of electronic structure of PbSe nanowires
硒化铅（PbSe）是一种用于设计光学传感器、激光器和热电器件的有吸引力的“IV-VI”半导体材料。PbSe纳米线（NW）的改进的制造使得能够利用低维量子效应。采用18带$sp^3d^5$紧束缚理论，研究了截面尺寸（W）和沟道取向对PbSe纳米线能带结构的影响.的带隙增加几乎与反向的W为所有的取向，表明弱的对称性依赖。[111]与[100]纳米线相比，[110]纳米线的导带和价带具有更高的弹道电导，这是由于[100]纳米线中突出的L谷的显著分裂。
2011-03-08 cond-mat.mes-hall
Atomistic simulations of heat transport in real-scale silicon nanowire devices
利用原子晶格动力学和散射理论，我们研究了纳米器件的热输运的10 nm厚的硅纳米线，从10到100 nm长，夹在两个散装水库。我们发现，在设备中的热传输显着不同的悬浮延长纳米线，由于声子散射在接触界面。我们发现，热传导和声子输运制度可以调整从弹道扩散通过改变纳米线的表面粗糙度和它们的长度。在含有短晶体线的器件中，声子隧穿发生并增强了超过单个接触的电导。
2012-06-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
