Snake Trajectories in Ultraclean Graphene p-n Junctions
蛇形态是载流子沿着界面来回弯曲的轨迹。存在两种类型的蛇形状态，其通过在界面处反转磁场方向或载流子类型而形成。虽然前者已经在GaAs-AlGaAs异质结构中得到了证明，但后者只有随着弹道石墨烯的发展才变得可能，其中可以形成由Klein隧穿控制的无间隙p-n界面。由于有限的样本质量，这种蛇状态在以前的实验中被隐藏。在这里，我们报告的磁导振荡由于蛇状态的弹道悬浮石墨烯p-n结已经发生在一个非常小的磁场的20 mT。30%的可见度通过Klein准直实现。我们的发现得到了量子输运模拟的有力支持。我们证明了该器件的高可调谐性，并在不同的磁场制度下运行
2015-02-06 cond-mat.mes-hall
Interplay between snake and quantum edge states in a graphene Hall bar with a pn-junction
计算了局部栅控十字形石墨烯霍尔棒的磁电阻和霍尔电阻。顶部大门的边缘对角放置在大厅十字架的中心。四探针电阻使用Landauer-Büttiker形式计算，而透射系数使用非平衡格林函数方法获得。由于边缘通道和蛇态之间的相互作用的运输进行了研究。当两个边缘通道被占用时，我们预测霍尔和弯曲电阻的振荡作为磁场的函数，这是被占用的蛇态之间的量子干涉的结果。
2014-09-09 cond-mat.mes-hall
Co-existence of classical snake states and Aharanov-Bohm oscillations along graphene p-n junctions
Snake态和Aharonov-Bohm干涉是可以在石墨烯pn结中观察到的磁导振荡的示例。尽管已经在包括不同几何形状的悬浮和封装器械中报告了它们，但直接比较仍然具有挑战性，因为它们是在单独的测量中观察到的。由于这些效应的实验特征相似，很难进行一致的分配，这给我们留下了一个不完整的画面。在这里，我们提出的测量pn结在封装石墨烯揭示几套磁导振荡允许他们的直接比较。我们分析了它们的载流子密度，磁场，温度和偏置的依赖关系，以便将它们分配给蛇状态或Aharonov-Bohm振荡。此外，我们能够始终如一地分配各种Aharonov-Bohm干扰的边缘状态包围的相应区域。令人惊讶的是，我们发现蛇态和Aharonov-Bohm干涉可以共存于一个有限的参数范围内。
2018-04-07 cond-mat.mes-hall
Imaging snake orbits at graphene n-p junctions
我们考虑了量子霍尔机制中静电掺杂对石墨烯n-p结中蛇形轨道的电导映射。利用n-p结作为导电沟道的性质，解释了在磁场和费米能级尺度下电导振荡的周期性。我们评估浮栅扫描器件表面的电导图。在量子霍尔条件下，电流在样品的边缘附近沿着n-p结流动。电导映射仅解析n-p结而不解析边缘。沿结的电导振荡被发现在与散射电流的回旋轨道的周期性的映射。更强的探测电位支持结一侧的局部共振，电流回路干扰n-p结电流。干涉导致一系列平行于结的窄线，其位置通过Aharonov-Bohm效应强烈依赖于磁场。有限宽度的n-p结的有限的透明度的后果进行了讨论。
2016-10-30 cond-mat.mes-hall
Conductance oscillations induced by ballistic snake states in a graphene heterojunction
在石墨烯中实现p-n结，结合其无质量狄拉克费米子的无间隙和手性性质，导致了许多有趣的现象的观察，如双极区的量子霍尔效应，克莱因隧穿和法布里-珀罗干涉，所有这些都涉及pn结的电子输运。沿着pn结传播的弹道蛇态被预测会引起电导振荡，表现出其扭曲的性质。然而，沿pn结的输运研究至今仅在低迁移率器件中进行。在这里，我们报告的观察电导振荡由于弹道蛇状态沿p-n界面在高品质的石墨烯封装的六方氮化硼。这些蛇态是非常鲁棒的，因为它们可以在$12$ ~ $μ$ m上传播，仅受我们的样本大小的限制，并且至少在$120$ ~K下存活。在长距离上引导载流子的能力为石墨烯基电子光学提供了关键的构建块。
2015-02-09 cond-mat.mes-hall
Reverse strain-induced snake states in graphene nanoribbons
本文设计了一种具有反向应变的锯齿型石墨烯纳米带，利用上下半平面符号相反的赝磁场诱导电子沿界面形成蛇形态，并通过Landauer-Büttiker公式与非平衡格林函数方法验证其存在性和鲁棒性，同时提出在该器件中实现单层石墨烯纯谷电流的方案。
2023-04-18 cond-mat.mes-hall
Snake states and Klein tunneling in a graphene Hall bar with a pn-junction
计算了在弹道状态下含有PN结的石墨烯霍尔条结构的霍尔（RH）和弯曲（RB）电阻。模拟使用台球模型。引入PN结--将霍尔条几何结构分成两个区域--导致表现出非常不同的物理特性的两个不同的区域：1）两个区域都是n型的，以及2）一个区域是n型的，另一个是p型的。在（1）区，RH出现了一个“霍尔平台”--电阻的增强。另一方面，在区域（2）中，我们发现了一个负的RH，对于大的B，它接近于零。弯曲电阻在状态（2）中是高度不对称的，并且电阻在一个方向上随着磁场B的增加而增加，而在另一个方向上减小到零。
2012-04-20 cond-mat.mes-hall
Snake states and their symmetries in graphene
蛇态是带电粒子在空间变化的垂直磁场影响下在二维空间中传播的开放轨道。在量子极限下，它们是受保护的边缘模式，将拓扑上不等价的基态分开，并且也可以在粒子密度而不是场不均匀时发生。我们研究了两类畴壁在量子极限下单层石墨烯中蛇轨迹的对应关系：（a）反对称场分布中的均匀掺杂载流子密度和（b）均匀场中的反对称载流子分布。这些家庭支持不同的内部对称性，但相同的模式的边界和界面电流。我们证明，这些物理上不同的情况下，规范等效时，重写在一个Nambu双制定的两个限制问题。使用规范变换在粒子-空穴空间连接这些问题，我们将保护界面模式映射到Bogoliubov准粒子的界面一维p波配对状态。引入变分模型来解释这两个畴壁问题的界面解。
2015-10-28 cond-mat.mes-hall
Magnetic field mediated conductance oscillation in graphene p-n junctions
从理论上研究了石墨烯pn结在垂直磁场作用下的电子输运。在低磁场下，输运由朗道能级的共振隧穿决定，电导随磁场的变化呈现Shubnikov-de Haas振荡。在较高的磁场下，pn结处于准经典区，蛇态的形成导致了随磁场变化的周期性背散射和透射。电导振荡模式由双极区上的磁场和载流子浓度两者介导。当介质磁场处于上述两个区域之间时，共振隧穿、蛇态振荡和Aharanov-Bohm干涉的综合作用将导致电导的不规则振荡。在很高的磁场下，系统处于量子霍尔区。在无序状态下，低磁场下的量子隧穿效应受到轻微影响，高磁场下蛇态的振荡受到抑制。在量子霍尔机制中，电导是一个常数，正如混合规则所预测的那样。
2018-05-10 cond-mat.mes-hall
Optical Snake States in Photonic Graphene
本研究在通过柱间距调制产生有效应变和人工规范磁场的光子石墨烯中提出光学蛇态，并用紧束缚连续模型与数值模拟验证其谷依赖横向传播，可用于谷滤波。
2024-05-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas physics.optics
Graphene pn-junction in a quantizing magnetic field: Conductance at intermediate disorder strength
在高磁场下的石墨烯{ \em pn}结中，在{ \em pn}界面处形成单向“蛇态”。在干净的{ \em pn}结中，每个蛇形态存在于石墨烯能带结构的一个谷中，并且结的电导作为整体由{ \em pn}界面处的蛇形态与样品边界处的量子霍尔边缘态之间的耦合的微观细节确定[Tworzydlo { \em et al.}，B { \bf 76}，035411（2007）]。混乱混合和耦合蛇的状态。我们在此报告了在干净极限和强无序极限之间的交叉中的全电导分布的计算，其中电导分布由随机矩阵理论给出[Abanin和Levitov，Science { \bf 317}，641（2007）]。我们的计算涉及散射矩阵的相关标度方程的精确解，并且结果是根据描述块状石墨烯中微观无序势的参数来制定的。
2016-07-26 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall
Transport through dynamic pseudo-gauge fields and snake states in a Corbino geometry
我们提出了一个Corbino盘几何的石墨烯膜下的平面应变变形作为一个方便的路径来检测伪磁场和电场通过电子传输。三重对称的伪磁场作为角度的函数改变符号六次，导致连接内部和外部接触的蛇态和接近量子化的输运。对于在AC门控时获得的动态应变，系统支持AC伪电场，在伪磁场存在的情况下，AC伪电场经由伪霍尔效应在没有外部电压的情况下产生净电子充电电流。
2021-07-10 cond-mat.mes-hall
Snakelike trajectories of electrons released from quantum dots driven by the spin Hall effect
AGH University of Krakow, Faculty of Physics and Applied Computer Science（克拉科夫AGH科技大学物理与应用计算机科学学院）
研究通过时序模拟分析量子点中电子在自旋轨道耦合材料波导中释放后的轨迹，揭示自旋轨道相互作用导致的自旋依赖蛇形轨迹，并展示其在低磁场下仍能保持，支持半经典计算与量子模拟的一致性。
2026-04-20 cond-mat.mes-hall
Tomonaga-Luttinger liquid parameters of magnetic waveguides in graphene
在适当的非均匀磁场中通过反向传播蛇态形成的石墨烯中的电子波导被示出构成Tomonaga-Luttinger液体的实现。由于左右移动蛇态的空间分离，这种由电子-电子相互作用引起的非费米液态基本上不受无序的影响。我们计算的相互作用参数占在这个系统中的伽利略不变性的情况下，从而表明，非费米液体效应是显着的，在现实的几何形状可调。
2008-10-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
High-frequency rectification in graphene lateral p-n junctions
我们在横向交叉的双梳状石墨烯pn结中观察到直流电流对太赫兹辐射的响应。通过选择性紫外辐照在本征n型外延单层石墨烯中诱导p型掺杂来制备结。光电流表现出很强的极化依赖性，并解释了在pn结的电整流。
2017-11-10 cond-mat.mes-hall
Controllable spin transport in ferromagnetic graphene junctions
我们研究自旋输运在正常/铁磁/正常石墨烯结的栅电极连接到铁磁石墨烯。我们发现，由于铁磁石墨烯的交换场，通过结的自旋电流相对于铁磁石墨烯中的化学势具有振荡行为，这可以通过栅极电压来调谐。特别地，我们得到了一个可控的自旋电流反转的栅极电压。我们预测的高可控性的自旋输运在铁磁石墨烯结可能有助于自旋电子学的发展。
2008-01-14 cond-mat.mes-hall
All-graphene edge contacts: Electrical resistance of graphene T-junctions
使用从头算方法，我们调查的可能性，三端石墨烯“T型结”的设备，并表明，这些所有的石墨烯边缘接触是积极可行的，当1D接口本身是免费的外来原子。我们研究各种结结构的原子尺度几何形状的函数的能量。三端平衡格林函数被用来确定系统的透射光谱和接触电阻。我们发现最对称的结构具有显著的结合能，并且我们确定结中的接触电阻在1-10千欧姆的范围内，这与边缘接触的石墨烯-金属接触所报道的最佳接触电阻相当。我们的结论是，进行全碳T型接头应该是可行的。
2016-01-29 cond-mat.mes-hall
Seebeck effect in the graphene-superconductor junction
在扩展的Blonder-Tinkham-Klapwijk公式中分析了石墨烯-超导体（GS）结的热电势。在此基础上，我们还计算了GS结零偏压电导的温度依赖性。这两个量都反映了石墨烯中无质量狄拉克费米子的准相对论性质。这两个，线性和非线性政权被认为是。
2013-05-07 cond-mat.mes-hall
Graphene n-p junction in a strong magnetic field: a semiclassical study
我们提供了一个半经典的描述，通过石墨烯n-p结的量子霍尔制度的电子输运。电导的半经典近似导出的各种蛇形轨迹在交界处的接口。对于一个对称的（双极）配置，一般的结果可以通过一个简单的散射方法，提供了一个非常透明的定性描述所研究的问题。我们的研究结果的理解最近的实验的后果进行了讨论。
2010-03-17 cond-mat.mes-hall
Characterization of the size and position of electron-hole puddles at a graphene p-n junction
研究了双极石墨烯结构中电子空穴池对蛇形态电输运的影响。使用数值模拟，我们表明，信息的大小和位置的电子空穴的水坑可以得到使用的依赖性的磁场和电子密度的门控区域的电导。散射体的存在破坏了蛇态传输，从而改变了传导模式。我们得到一个简单的分析公式，连接的电子空穴水坑的位置与电导中观察到的功能。电子-空穴熔池的大小是从磁场和栅极电势估计的，其最大化了熔池对电输运的影响。
2016-03-24 cond-mat.mes-hall
Caustics due to Negative Refractive Index in Circular Graphene p-n Junctions
我们发现，波函数在圆形石墨烯pn结中形成焦散线，在几何光学的框架下，可以用负折射率来解释。
2007-06-27 cond-mat.mes-hall
Enhanced thermoelectric figure of merit in vertical graphene junctions
在这项工作中，我们研究了由两个部分重叠的石墨烯片在交叉平面方向上相互耦合组成的结的热电性能。结果表明，由于石墨烯层之间的弱范德华相互作用，在这些结中的声子电导强烈减少，相比于单石墨烯层结构，而它们的电性能受到微弱的影响。通过利用这种效应，我们证明了在室温下，在由带隙石墨烯材料制成的结中，例如石墨烯纳米带和石墨烯纳米网，热电优值可以达到高于1的值。还讨论了热电性能对结长的依赖关系。因此，该理论研究提出了一种有效的方法来提高石墨烯器件的热电效率。
2014-08-26 cond-mat.mes-hall
Josephson effect in Graphene SNS Junction with a Single Localized Defect
缺陷本质上改变了石墨烯的电子输运性质。最近的实验报告的石墨烯作为结的可能应用的动机，我们研究了输运性质的石墨烯为基础的结与单一的本地化缺陷。我们解决了Dirac-Bogoliubov-de-Gennes方程与一个单一的局域缺陷超导体正常（石墨烯）超导体（SNS）结。我们考虑了在脏极限下，通过带有重掺杂s波超导电极的未掺杂石墨烯带的隧穿电导和约瑟夫森电流的性质。我们发现，Andreev束缚态的光谱的存在下，在单一的局域缺陷的体积和最小的隧道电导保持不变的修改。约瑟夫森结呈现符号振荡。
2010-06-07 cond-mat.mes-hall
Selective transmission of Dirac electrons and ballistic magnetoresistance of \textit{n-p} junctions in graphene
我们发现，静电产生的n-p结分离的电子和空穴气体区域的石墨烯单层传输只有那些准粒子接近它几乎垂直的n-p界面。通过单个n-p结的载流子的这种选择性传输将在这种结的阵列中的非局部磁阻效应中表现出来，并且确定了石墨烯中n-p结通用的电流噪声中的不寻常的Fano因子。
2006-03-23 cond-mat.mes-hall
Ideal Graphene/Silicon Schottky Junction Diodes
对半导体器件的正确理解始于金属-半导体界面。金属/半导体界面本身也可以是一个重要的器件，因为肖特基结通常在半导体中的掺杂较低时形成。在这里，我们扩展了金属硅肖特基结的分析，通过使用石墨烯，一个原子级薄的半金属。我们表明，需要一个全新的传输模型来描述石墨烯-硅肖特基结。虽然电流-电压行为遵循著名的理想二极管行为，但二极管特性的细节最好由Landauer输运形式主义表征，这表明石墨烯的注入速率最终决定了这种新肖特基结的输运特性。
2014-05-15 cond-mat.mes-hall
Conductance asymmetry of graphene pn junction
我们使用非平衡格林函数（NEGF）方法在弹道极限下提供石墨烯PN结电导的定量描述-石墨烯电子器件的重要构建块。在本文中，最近的实验石墨烯结解释的弹道输运模型，但只有当有限的结过渡宽度，DW，占。特别是，实验观察到的anamolous增加在低源极/漏极电荷密度条件下的nn和np结之间的电阻不对称性也定量捕获我们的模型。鉴于在电子聚焦等应用中对尖锐结的要求，我们还研究了Dw小的情况下的PN结电导，发现波函数失配（所谓的伪自旋）在尖锐PN结中起着重要作用。
2009-06-05 cond-mat.mes-hall
Veselago Lens for Electrons: Focusing and Caustics in Graphene p-n Junctions
预测了石墨烯中单个\textit{p-n}结对电流的聚焦。我们表明，精确的聚焦可以通过微调的n-和p-侧的结上的载流子的密度相等的值，而在具有不同密度的结中的电流分布类似于光学焦散。这一发现可用于在石墨烯基晶体管中使用栅控\textit{n-p-n}结的电子透镜和聚焦分束器的工程设计中。
2007-03-15 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
Fermionic Lensing in Smooth Graphene P-N Junctions
电子波在石墨烯pn结中的聚焦是费米子负折射的显著表现。我们分析了光滑pn结中的透镜效应，发现它与以前研究的尖锐pn结中的透镜效应在几个有趣的方面不同。最重要的是，虽然整体负折射行为保持不变，但由于结中的克莱因隧穿，焦点处的图像经历了额外的加宽。我们开发了一个理论的图像加宽和估计实际感兴趣的系统参数值的影响。
2016-10-01 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
Contact-less characterizations of encapsulated graphene p-n junctions
接触电极的影响会阻碍石墨烯器件的固有特性。在这里，我们电容耦合石墨烯设备超导谐振电路和观察清晰的变化，在谐振频率和宽度源自石墨烯的内部电荷动力学。这使得我们能够在不需要电接触的情况下提取石墨烯pn结中的态密度和电荷弛豫电阻。所提出的表征为石墨烯纳米电路的快速、灵敏和非侵入性测量铺平了道路。
2017-02-07 cond-mat.mes-hall
Observation of non-sinusoidal current-phase relation in graphene Josephson junctions
我们提出了直接测量的电流-相位关系的横向约瑟夫森结与石墨烯的障碍，获得了相位敏感的SQUID干涉技术。我们发现，电流相位关系是向前倾斜的，相对于通常观察到的正弦曲线的行为短结在准弹道输运制度，符合狄拉克费米子在约瑟夫森结的行为的预测。偏度随临界电流增大而增大，随温度升高而急剧减小。
2016-08-31 cond-mat.mes-hall
Low-frequency critical current noise in graphene Josephson junctions in the open-circuit gate voltage limit
我们研究了McWorther模型中开路栅电压极限下短弹道石墨烯约瑟夫森结的临界电流噪声。我们发现闪烁噪声在很宽的频率范围内，并讨论了作为掺杂水平的函数的噪声幅度的温度依赖性。在电荷中性点，我们发现一个奇异的温度依赖$T^{-3}$，惊人的不同，预期在固定的栅极电压下的短弹道石墨烯约瑟夫森结的线性依赖。
2020-11-16 cond-mat.mes-hall
Unified Formula for Stationary Josephson Current in Planar Graphene Junctions
从理论上研究了弹道石墨烯系统中的稳态约瑟夫森电流，重点研究了由单层石墨烯片组成的平面结，其上沉积了一对超导电极。为了表征这样的平面结，我们采用两个参数：石墨烯片和超导电极之间的耦合强度，以及通过与电极直接接触在石墨烯片中引起的电位降。我们推导出约瑟夫森电流的一般公式，除了考虑这些参数，以及其他基本参数，如温度和化学势。由此产生的公式适用于广泛的参数，并在一定的限度内再现以前报道的结果。
2020-07-31 cond-mat.mes-hall
A ballistic pn junction in suspended graphene with split bottom gates
我们已经开发了一种制造具有局部底栅的悬浮石墨烯器件的工艺，并通过在近2微米长的悬浮石墨烯单层上实现静电控制的PN结对其进行了测试。作为栅极电压，磁场，偏置和温度的函数的测量表现出特征的法布里-珀罗振荡在由PN结和每个接触形成的腔中，与发生在弹道制度的运输。我们的研究结果表明，实现高度控制超净悬浮石墨烯层的局部电子性质的可能性，这是实现新的石墨烯纳米结构的一个关键方面。
2013-04-25 cond-mat.mes-hall
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
Tuning the pn junction at a metal-graphene interface via H2 exposure
结合实验和理论，我们研究了石墨烯和金属接触处自然产生的异质结如何通过与分子氢（H2）的相互作用进行调制。由于静电相互作用，Cr/Au电极在石墨烯中诱导PN结，导致载流子（电子和空穴）之间的不对称电阻。通过考虑PN结处的优先电荷散射，这种不对称性被很好地建模，并且我们表明，通过将H2暴露于金属-石墨烯界面，它可以以可逆的、选择性的和不对称的方式被调制。我们的研究结果对于理解金属-石墨烯界面的性质是有价值的，并展示了氢传感器应用的新途径。关键词：石墨烯，接触电阻，
2017-05-01 cond-mat.mes-hall
Charge transport through graphene junctions with wetting metal leads
石墨烯被认为是下一代电子器件的优秀候选材料。然而，为了精确控制电荷注入和提取过程，需要考虑金属接触的重要影响。我们使用非平衡格林函数和密度泛函理论计算了具有润湿金属引线（共价结合到石墨烯的金属引线）的石墨烯结的输运。提供了关于理想接触的增加的电阻和关于电流波动的统计的定量信息。我们发现，通过所研究的具有Ti接触的两端石墨烯结的电荷传输是伪扩散的，直到令人惊讶的高能量。
2013-10-06 cond-mat.mes-hall
Short Ballistic Josephson Coupling in Planar Graphene Junctions with Inhomogeneous Carrier Doping
我们报告短弹道（SB）约瑟夫森耦合结嵌入在平面异质结构的石墨烯。弹道约瑟夫森耦合证实了结临界电流$I_c$的法布里-珀罗型干涉。接近$2Δ_0/e$的异常大的$I_cR_N$产物（$R_N$ ;正常状态结电阻，$Δ_0$ ;零温度超导能隙）是SB强约瑟夫森耦合的指示。$I_c$的温度依赖性与传统的短结行为不一致; $I_c(T)$曲线系统地偏离标准Kulik-Omel'yanchuk预测。我们认为，这一功能源于石墨烯结的平面性质，这是容易受到非均匀载流子掺杂的影响，以及在石墨烯附近的超导接触。
2017-12-28 cond-mat.mes-hall
Controllable Andreev Bound States in Bilayer Graphene Josephson Junction from Short to Long Junction Limits
本文通过静电门控原位调控双层石墨烯 Josephson 结的超导相干长度，实现了对 Andreev 束缚态模式数的控制，并揭示了从短结到长结区域的转变，为多模 Andreev 能级研究与费米速度调控开辟了新途径。
2023-12-05 cond-mat.mes-hall
Ultra-sharp lateral $p\text{-}n$ junctions in modulation-doped graphene
我们证明了超尖锐（${\lesssim}\,10\text{ nm}$）横向$p\text{-}n$结的石墨烯使用电子输运，扫描隧道显微镜，和第一性原理计算。$p\text{-}n$结位于石墨烯片的差分掺杂区域之间的边界处，其中一侧是本征的，而另一侧是通过靠近跨越薄绝缘阻挡层的$α$ $_3$薄片而被电荷掺杂的。我们提取$p\text{-}n$结对器件电阻的贡献，以在结宽度上设置边界。当本征区和掺杂区之间的边界由位于距石墨烯2 nm处的$α$ -RuCl $_3$的解理结晶边缘限定时，我们实现了超尖锐结。石墨烯、六方氮化硼和$α$ $_3$的异质结构中的扫描隧道光谱显示出在亚10 nm长度尺度上的潜在变化。第一性原理计算揭示了石墨烯的电荷掺杂在距离$α$ $_3$薄片边缘仅几纳米的范围内急剧衰减。
2022-05-31 cond-mat.mes-hall
Quasiclassical Theory of the Josephson Effect in Ballistic Graphene Junctions
在准经典格林函数理论的框架下研究了弹道石墨烯系统中的稳态约瑟夫森效应。反映了石墨烯最终的二维性，包含石墨烯片的约瑟夫森结体现了我们所说的平面约瑟夫森结，其中超导电极部分覆盖二维石墨烯层，实现与其平面接触。在有效质量近似下，我们导出了约瑟夫森电流的一般公式，揭示了平面约瑟夫森结中超导邻近效应的特征。相同类型的分析同样适用于单层、双层和任意$N$层情况。
2012-08-16 cond-mat.mes-hall
Theory of Landau level mixing in heavily graded graphene p-n junctions
我们演示了使用量子输运模型来研究量子霍尔制度中的重分级石墨烯pn结。的p-n界面粗糙度和δ函数无序势的组合，使我们能够从文献中不同的设备上的实验结果进行比较。我们发现宽的pn结抑制了$n \neq 0$朗道能级的混合。我们的模拟在空间上解决了器件中的载流子输运，首次揭示了高阶朗道能级在强梯度结中的分离，这抑制了混合。
2016-08-02 cond-mat.mes-hall
Current modulation in graphene p-n junctions with external fields
在这项工作中，我们描述了一种基于石墨烯的纳米结构的建议，即使在能带结构中没有间隙的情况下，该纳米结构也能调制电流。该器件由石墨烯pn结组成，该结充当Veselago透镜，将弹道电子聚焦在输出引线上。施加外部（电场和磁场）场改变输出焦点的位置，从而降低传输。这种器件可以应用于低功率场效应晶体管，其可以受益于石墨烯的高电子迁移率。
2020-06-03 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
Electrostatics of metal-graphene interfaces: sharp p-n junctions for electron-optical applications
在石墨烯器件中产生尖锐的横向pn结，其过渡宽度远低于石墨烯载流子的费米波长，对于研究和利用这些电子系统用于电子光学应用至关重要。然而，由于在横向pn结中存在相当大的面外电场，导致大的宽度，因此这种结的实现并非微不足道。金属-石墨烯界面代表了一种新颖的、有前途的且易于实现的技术，以在石墨烯场效应器件中设计这种尖锐的横向pn结，这与经由常规局部选通实现的宽得多（即平滑）的结形成鲜明对比。在这项工作中，我们提出了一个系统的和强大的调查的静电问题的金属诱导的横向pn结在门控石墨烯器件的电子光学应用，系统中创建的结的宽度不仅是由所使用的金属，但也取决于外部因素，如设备的几何形状，介电环境和不同的操作参数，如载流子密度和温度。我们的计算表明，在室温下，在由具有低相对介电常数的电介质包围的器件中，可以通过金属-石墨烯界面实现尖锐的结。此外，我们还展示了具体的细节，如金属和石墨烯之间的分离距离和间隙的介电常数在定义pn结时起着关键作用，不仅定义了它的宽度w，而且还定义了金属下方石墨烯的能量位移。这些结果可以扩展到任何二维（2D）的电子系统掺杂的金属簇的存在，因此是相关的理解金属和其他2D材料之间的界面。
2019-11-15 cond-mat.mes-hall
Adiabatic quantum pumping in graphene NIS junctions
我们研究了单层石墨烯中正常金属-绝缘体-超导体（NIS）结的绝热量子抽运。泵浦电流是由两个栅极电压的周期性调制产生的，分别施加到绝缘区和超导区。在双线性响应制度和在一个薄的高绝缘屏障的限制，我们发现，超导体的存在下，增强了每模式的泵浦电流的一个因素4在共振。与类似半导体NIS结中的泵浦电流相比，谐振具有$π/2$相位差。我们还预测实验上可区分的石墨烯NIS结的泵浦电流和隧穿电导之间的差异。
2011-02-04 cond-mat.mes-hall
Supercurrent Flow in Multi-Terminal Graphene Josephson Junctions
本文研究了具有多个超导终端的弹道式平面约瑟夫森结的电子性质。我们的器件由封装在氮化硼中的单层石墨烯组成，并具有氘-氘接触。电阻测量产生多个谐振特征，这归因于相邻和非相邻约瑟夫森结之间的超电流流动。特别是，我们发现超导和耗散电流共存于同一区域的石墨烯。我们表明，耗散电流的存在下，主要结果在电子加热和估计相关的温度上升。我们发现，在封装的石墨烯中的电子有效地冷却通过电子-声子耦合。
2018-10-27 cond-mat.mes-hall
Electron Flow in Circular n-p Junctions of Bilayer Graphene
本文从理论上研究了双层石墨烯弹道环形n-p结中电子的波函数。与单层石墨烯的圆形n-p结的情况类似，我们发现（i）波函数在圆形区域内形成焦散，并且（ii）这些焦散的形状由使用负折射率的概念的几何光学模型很好地描述。在对比单层的情况下，我们表明，强聚焦效应是不存在的双层。我们解释这些发现的角度依赖性的克莱因隧道在平面n-p结。
2009-10-13 cond-mat.mes-hall
Electronic transport in normal-conductor/graphene/normal-conductor junctions and conditions for insulating behavior at a finite charge-carrier density
我们研究了正常导体/石墨烯/正常导体（NGN）结的电导在正常和石墨部分的系统中的任意现场电位。我们发现，即使石墨烯部分的载流子密度是有限的，弹道NGN结也可以显示绝缘行为。这种效应起源于不同的k间隔支持石墨烯和正常导体中的传播模式，并且对于中等水平的体、边缘或界面无序持续存在。随后的电导阈值可以用作电子工具，以在绝对k空间中绘制出石墨烯能带结构的细节。
2007-10-11 cond-mat.mes-hall
Electromagnetic field induced suppression of transport through $n$-$p$ junctions in graphene
研究了电磁场辐照下石墨烯中$n $ - $p$结的准粒子传输。在没有EF的情况下，未掺杂的石墨烯的电子光谱是无间隙的，并且可以预期垂直于结流动的准粒子的完美透射。我们证明了传播准粒子与平行于结的EF分量的共振相互作用在石墨烯的准粒子谱中的电子和空穴带之间诱导了\textit{non-equilibrium dynamic gap} $(2Δ_R)$。在这种情况下，强烈抑制准粒子传输是唯一可能的，由于带间隧道效应。该效应可以用于控制石墨烯中不同结构的传输性质，例如，$n$ - $p$ - $n$晶体管、单电子晶体管、量子点等，通过改变外部辐射的强度$S$和频率$ω$。
2007-03-16 cond-mat.mes-hall
Photocurrent generation at ABA/ABC lateral junction in tri-layer graphene photodetector
金属-石墨烯-金属光电探测器利用石墨烯/金属结附近产生的光电流，具有高速和宽带操作等优点。在这里，我们报告在ABA/ABC堆叠域结在三层石墨烯的光电流产生与0.18 A/W的响应度。与通常的金属-石墨烯-金属器件不同，光电流在石墨烯通道的中间产生，而不局限于金属电极附近。光电流的大小和方向取决于背栅偏压。理论计算表明，在两个堆叠畴之间存在一个内建的能带偏移，光电流的主要机制是由于Seebeck系数差引起的光热电效应。
2015-09-29 cond-mat.mes-hall
Revised diode equation for Ideal Graphene-Semiconductor Schottky Junction
本文对石墨烯/半导体肖特基接触的性质进行了理论和实验研究。基于量子统计理论，提出了一个简单的无参数石墨烯/半导体肖特基接触载流子输运模型，并通过量子Landauer理论和第一性原理计算进行了验证.该模型可以很好地解释不同类型石墨烯/半导体肖特基接触样品的实验结果。
2017-01-21 cond-mat.mes-hall
Conduction gap in graphene strain junctions: direction dependence
最近的一项研究表明[Nguyen et al.，纳米技术。\textbf{25}，165201（2014）]，未应变/应变石墨烯结是改善石墨烯晶体管性能的有希望的候选物，石墨烯晶体管的性能通常受到石墨烯的无间隙性质的阻碍。尽管应变石墨烯的能带隙仍然保持为零，但是由于石墨烯晶格的应变诱导变形而导致的\textbf{\emph{k}}空间中的狄拉克点的移位可以导致在应变仅为百分之几的应变结中出现几百meV的有限导电间隙。然而，由于它基本上取决于狄拉克点位移的大小，这个传导间隙强烈地依赖于施加的应变的方向和传输方向。在这项工作中，一个系统的研究相对于这些量的传导间隙属性，并仔细分析了结果。我们的研究提供了有用的信息，进一步调查，利用石墨烯应变结在电子应用。
2014-04-07 cond-mat.mes-hall
