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
Investigation of the Bending Behavior in Silicon Nanowires: A Nanomechanical Modeling Perspective
本研究采用五种纳米力学模型与分子动力学模拟，探究不同尺寸、晶体取向硅纳米线的弹性特性，揭示表面效应与各向异性对其力学行为的显著影响，深化了硅纳米线尺寸依赖行为与纳米尺度表面特性的认知。
2023-08-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
A Pseudo 2D-analytical Model of Dual Material Gate All-Around Nanowire Tunneling FET
本文建立了长沟道p型双材料栅（DMG）全包围栅（GAA）纳米线隧道场效应晶体管（TFET）表面电势和漏电流的准二维解析模型。该模型综合考虑了漏极电压、栅金属功函数、氧化层厚度和硅纳米线半径等因素的影响。该模型不假设完全耗尽的信道。在此模型的帮助下，我们已经证明了在两个栅极的界面处的电荷的积累。使用3D设备模拟器Silvaco Atlas测试模型的准确性。
2014-06-20 cond-mat.mes-hall
Electrical control of the hole spin qubit in Si and Ge nanowire quantum dots
Si、Ge和Ge/Si核/壳纳米线量子点（QD）中的强的直接Rashba自旋轨道耦合允许空穴自旋量子位的所有电操纵。出于这一事实的动机，我们分析了纳米线的不同制造相关特性，例如取向，截面和应变的存在，目标是找到能够实现最快量子位操纵的材料和几何形状，其速度可以使用拉比频率来识别。我们发现，量子点的纳米线与一个圆形的截面（cNWs）使更弱的驱动的空穴自旋量子比特比量子点嵌入在方形轮廓纳米线（sNWs）。假设硅纳米线的取向使自旋轨道效应最大化，我们的计算预测，在弱电场下，Ge和Si sNW量子点内空穴自旋量子比特的拉比频率具有可比的强度。在Si sNW QD中发现了强电场下Rabi频率的全局最大值，使这种设置在创建空穴自旋量子比特方面领先于其他设置。最后，我们证明了Si/Ge核/壳纳米线QD中的应变降低了拉比频率。在cNW QD中，这种效应很弱;在sNW QD中，可以通过适当调节电场强度来优化应变的影响。
2021-12-21 cond-mat.mes-hall
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
Analytical solution for the stopping power of the Cherenkov radiation in a uniaxial nanowire material
本文利用本征函数展开法导出了单轴线介质中运动带电粒子发射功率的封闭解析公式。我们的解析表达式表明，在没有材料色散的情况下，单轴线介质的阻止本领与电荷速度成正比，并且切伦科夫发射没有速度阈值。它表明，本征函数展开形式主义可以扩展到色散无损介质的情况下。此外，在存在材料分散的情况下，使发射的切伦科夫功率最大化的最佳充电速度可能小于真空中的光速。
2015-11-26 cond-mat.mes-hall
Bandstructure Effects in Silicon Nanowire Hole Transport
研究了强量子化硅纳米线场效应晶体管（FET）在不同输运方向上PMOS输运的能带结构效应。一个20带sp 3d 5s * 自旋轨道耦合（SO）原子紧束缚模型耦合到一个自洽的泊松求解器用于价带色散计算。弹道FET模型被用来评估电容和电流-电压特性。色散形状和曲率是器件尺寸、晶格取向和偏置的强函数，并且不能在有效质量近似下描述。限制质量在不同量子化方向上的各向异性可以导致电荷优选地在（110）表面中积累，其次在（112）表面上积累，而不是在（100）表面上积累，从而导致针对不同线取向的显著电荷分布。然而，纳米线FET器件的总栅极电容对于所研究的所有输运取向中的所有线而言非常相似（[100]，[110]，[111]），并且从氧化物电容退化约30%。与[100]线相比，[111]和其次是[110]取向的纳米线显示出最高的载流子速度和更好的导通电流性能。的色散特性和量子化行为，虽然一个复杂的功能的物理和静电约束，可以解释在一阶通过看重空穴价带的各向异性形状。
2008-09-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Modeling magnetic-field-induced domain wall propagation in modulated-diameter cylindrical nanowires
调制直径圆柱形纳米线中的畴壁传播是设计三维磁存储器件的一个关键现象。本文从理论上研究了在磁场作用下，直径调制的圆柱形纳米线内的横向畴壁行为。特别是，畴壁钉扎接近的直径调制进行了量化，无论是数值上，使用有限元微磁模拟，和分析。定性分析模型的平缓倾斜调制导致一个简单的标度律，这可能是有用的，以指导纳米线设计时，分析实验。结果表明，畴壁退钉扎场的大小与调制斜率成正比。
2018-07-17 cond-mat.mes-hall
Effects of tilting the magnetic field in 1D Majorana nanowires
我们研究了磁场从平行方向倾斜对一维Majorana纳米线的影响。特别是，我们专注于马约拉纳零模式的存在条件，揭示了一个分析关系（正弦规则）之间的磁场方向相对于导线，其幅度和超导参数的材料。然后将研究扩展到纳米线的结，将其视为由两个均匀臂组成的磁性非均匀直纳米线。结果表明，它们的光谱可以用两个独立臂的光谱来解释。最后，我们研究了当臂长增加时，Majorana模的局域化是如何从结角处的磁界面转移到纳米线的末端的。
2015-07-17 cond-mat.mes-hall
Large enhancement in hole velocity and mobility in p-type [110] and [111] silicon nanowires by cross section scaling: An atomistic analysis
计算了直径从D=12nm到D=3nm的p型纳米线在[100]、[110]和[111]输运方向上的迁移率。原子紧束缚模型被用来计算NW电子结构。线性玻尔兹曼输运理论，包括声子和表面粗糙度散射（SRS）机制，用于迁移率计算。我们发现当[110]纳米线的直径缩小到D=3nm时，可以实现大的迁移率增强（4倍的数量级），甚至更多的[111]纳米线的直径缩小到D=3nm。这种增强源于色散曲率的增加，因此随着直径的缩放，孔速度增加。随着直径的减小，这种好处可以补偿SRS引起的流动性降低。另一方面，[100] NW的移动性与其他两个NW方向相比是最低的，并且还随着直径尺度而受到影响。我们描述的能带结构工程技术是各向异性体能带的一般特征，并且也可以应用于2D薄体层以及其他沟道材料。
2010-11-11 cond-mat.mes-hall
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
Analytical solutions to zeroth-order dispersion relations of a cylindrical metallic nanowire
用近似方法解析求解了圆柱形金属纳米线的零阶复色散关系。解析解对于色散关系中频率接近表面等离子体频率的部分是有效的。解析解可以很好地描述表面等离子体激元（SPP）的回弯，证实了回弯是由金属欧姆损耗引起的。本文还建议利用色散关系中的后弯点来测量金属欧姆损耗。
2011-08-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Pentagonal nanowires from topological crystalline insulators: a platform for intrinsic core-shell nanowires and higher-order topology
International Research Centre MagTop, Institute of Physics, Polish Academy of Sciences（波兰科学院物理研究所磁顶国际研究中心）；Institute for Advanced Study, Shenzhen University（深圳大学高等研究院）；Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR-SPIN), Unitá di Ricerca presso Terzi c/o Universitá “G. D’Annunzio”（意大利国家研究委员会（CNR-SPIN）第泽齐研究单元/阿布鲁佐大学）
本研究通过实验和计算揭示了五边形拓扑晶体绝缘体纳米线的形成机制，展示了其作为高阶拓扑和分数电荷平台的潜力。
2024-05-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Majorana mode stacking, robustness and size effect in cylindrical nanowires
我们讨论了圆柱形有限量子纳米线中Majorana边缘模的鲁棒性。纳米线被建模为一个二维圆柱壳的半导体材料与邻近诱导的超导性和内在的Rashba自旋轨道相互作用。后者的特征在于在纳米线的横向方向上的有效电场和磁场。还假设了指向任意方向的外加磁场。数值对角化的哈密顿量，使我们能够研究不同的实验配置的纳米线的光谱。如果倾斜方向垂直于有效自旋轨道磁场，则马约拉纳模式被证明对于磁场远离圆柱体纵轴的倾斜是鲁棒的，但否则是脆弱的。另一方面，我们发现在相同的圆柱体边缘的纳米线半径的值的增加的Majorana模式的数量增加。我们把这种现象称为“叠加效应”，它是由于马约拉纳模式波函数之间的正交性而发生的。以这种方式，不同的马约拉纳在纳米线表面上占据互补位置。
2015-07-20 cond-mat.mes-hall
Analytical Physics-Based Modeling of Electron Channel Density in Nanosheet and Nanowire FETs
我们提出了一个通用的物理为基础的方法，准确的分析计算的场效应晶体管的沟道电荷密度的外部栅极偏置的函数。这种方法是基于一个一致的考虑基本静电方程作为一个平衡的电势和化学势，使我们能够在一个统一的方式获得明确的解析表达式连续描述亚阈值和阈值以上的区域在纳米片（对称和不对称）和纳米线FET。两个概念上不同的定义的唯象阈值电压一致的介绍和讨论。
2021-12-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Bandstructure Effects in Silicon Nanowire Electron Transport
研究了强量子化硅纳米线场效应晶体管（FET）在不同输运方向上电子输运的能带结构效应。一个10带sp 3d 5s * 半经验原子紧束缚模型耦合到一个自洽泊松求解器用于色散计算。一个半经典的，弹道FET模型被用来评估的电流-电压特性。发现对于所有考虑的传输方向中的导线，总栅极电容从氧化物电容值退化30%（[100]，[110]，[111]）。不同的导线方向主要影响载流子速度，这主要决定相对性能差异，而总电荷差异的影响很小。速度取决于有效质量和色散的简并度。[110]和其次是[100]取向的3 nm厚的纳米线检查，表明最好的导通电流性能相比，[111]线。色散特性是量子化的强函数。谷分裂等效应可以提高简并度，特别是对于截面边长小于3 nm的线。有效质量也随着量子化而显著变化，并且对于不同的输运方向变化不同。对于[100]和[111]线的情况，质量随着量子化而增加，然而，在[110]情况下，质量减小。质量的变化可以从硅的第一布里渊区中的非抛物性和各向异性来解释。
2008-04-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Modeling and tackling resistivity scaling in metal nanowires
为研究金属纳米线的电阻率标度效应，提出了一种描述晶界和表面粗糙散射的多子带Boltzmann输运方程的自洽解析解.分析了不同的散射机制及其统计参数的影响。而不是一个简单的幂律关系的高度或宽度的纳米线的电阻率，图片似乎是更复杂的量子力学散射和量子化效应，特别是表面粗糙度散射。
2015-09-14 cond-mat.mes-hall
Exact polarizability and plasmon resonances of partly buried nanowires
本文导出了部分埋在基底中的两个半圆柱体的垂直和水平极化的静电极化率的解析表达式。使用导出的解析极化率，我们分析了三种重要的金属纳米线结构的局域表面等离子体共振：（1）半圆柱体，（2）半圆柱体在衬底上，和（3）圆柱体部分埋在衬底中。在其他结果中，我们表明，基板等离子体共振的光谱位置起着重要的作用。我们的分析结果，使许多复杂的等离子体纳米线配置，包括衬底上的纳米线的简单，快速，准确的分析。这对于与实验数据的比较、应用以及作为数值方法的基准都很重要。
2012-02-01 cond-mat.mes-hall physics.optics
Analytical photoresponses of gated nanowire photoconductors
本文通过解析光响应方程研究栅压对硅纳米线光电导体的调制机制，揭示不同尺寸纳米线中电钝化、势垒变化和沟道夹断对光响应的影响，为高性能光电导体设计提供指导。
2024-04-02 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Thermoelectric Properties of Scaled Silicon Nanowires Using the sp3d5s*-SO Atomistic Tight-Binding Model and Boltzmann Transport
作为抑制声子传导的结果，最近已经报道了与原材料的ZT值相比，纳米结构的热电优值ZT的大幅改善。也有人建议，低维度也可以提高设备的功率因数，提供进一步的增强。本文采用sp 3d 5s * 自旋轨道耦合紧束缚模型计算了硅纳米线的电子结构。应用线性化玻尔兹曼输运理论，包括所有相关的散射机制，计算电导率，塞贝克系数，和热电功率因数。我们研究了直径为3 nm和12 nm的n型纳米线，在不同的载流子浓度下，在[100]，[110]和[111]输运取向。使用纳米线中的晶格热导率的实验值，计算预期的ZT值。我们发现，在室温下，虽然缩放的直径低于7 nm可以是有益的功率因数由于banstructure的变化单独，在这些尺寸增强的声子和表面粗糙度散射降低电导率和降低功率因数。
2011-04-08 cond-mat.mes-hall
Networks of silicon nanowires: a large-scale atomistic electronic structure analysis
硅纳米线网络具有有趣的电子特性，超越了基于单个纳米线量子限制的预测。采用大规模的原子赝势计算，尚未开发的分支纳米结构的子系统水平，以及在充分的组装进行了研究。最终产品是一个简单的，但通用的表达式的带隙和带边排列的多重交叉硅纳米线的各种直径，交叉数，和线的取向。沿着这条线的进一步进展可能会推翻硅纳米线网络的自下而上的方法，通过从功能开始并导致实现结构的自上而下的设计。
2013-11-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Optically confined polarized resonance Raman studies in identifying crystalline orientation of sub-diffraction limited AlGaN nanostructure
具有极弱散射截面工具的拉曼光谱学的光学表征工具对于分析来自亚衍射区中的单个纳米结构的散射信号并不流行。在这方面，等离子体辅助表征工具仅与亚衍射极限中的纳米级物体的光谱研究相关。我们已经报道了偏振共振拉曼光谱（RRS）的研究与强电子-声子耦合，以了解一个单一的AlGaN纳米线的直径约100 nm的晶体取向。采用催化剂辅助的气-液-固化学气相沉积法生长了AlGaN纳米线。与高分辨透射电镜分析结果进行了比较。事实上，由于纳米线相对于周围介质的介电对比度以及RRS的电子-声子耦合所导致的光学限制效应对于在325 nm的亚衍射极限（λ（2N.A.）^ (-1))使用325 nm的激发波长（λ）和具有数值孔径（N.A.）价值0.50
2015-09-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Suppressing phonon transport in nanowires: a simple model for phonon-surface roughness interaction
抑制纳米线中的声子传播是实现高效热电器件的基本目标。最近的实验已经明确表明，表面粗糙度是一个关键因素，可以降低导热率远低于卡西米尔限制薄晶体硅纳米线。我们使用从实验研究中获得的见解来构建声子-表面粗糙度相互作用的简单易分析模型，该模型提供了对表面粗糙度对热导率的影响的更好的理论理解，这可能有助于设计更好的热电器件。
2017-07-24 cond-mat.mes-hall
Magnetic quantum oscillations in nanowires
推导出了纳米线在磁场中的磁化强度和纵向电导率的解析表达式。我们表明，尺寸和磁场能级量子化之间的相互作用，体现在金属纳米线通过新颖的磁量子振荡本身。与简单块体金属中的单一频率F '_0不同，de Haas-van Alphen（dHvA）和Shubnikov-de Haas（SdH）振荡具有三个特征频率F= F_0，F_1和F_2。在某些“神奇”磁场中，振荡的幅度会大大增强。导线横截面S可以与费米表面横截面S_F一起测量。
2005-06-03 cond-mat.mes-hall
Signatures of band-like tunnelling in granular nanowires
我们探讨的问题，隧道通过无序纳米线，由随机分布的金属颗粒，通过多体模型，捕捉系统的基本物理。晶粒的随机配置产生平滑的带状状态集，其介导通过纳米线的电流。分析和数值计算表明，这种不寻常的带状传输的特征签名是作为施加电压的函数的电流的二次变化（即$I\sim V^2$），在Pt/C复合纳米线的实验研究中清楚地观察到的变化。
2005-02-18 cond-mat.mes-hall
In-plane selective area InSb-Al nanowire quantum networks
强自旋轨道半导体纳米线耦合到超导体的主机马约拉纳零模式预测。马约拉纳模式的交换（编织）操作形成拓扑量子计算机的逻辑门，并需要纳米线网络。在这里，我们开发了一种面内选择性区域生长技术的InSb-Al超导体纳米线网络具有良好的量子输运特性。InSb纳米线网络中的无缺陷输运通道通过以下方式在绝缘但严重失配的InP衬底上实现：1）在（111）B衬底取向上的纳米线/衬底界面处的晶格失配的完全弛豫，2）从单个成核位置成核完整网络，这通过优化吸附原子的表面扩散长度来实现。拓扑量子计算的基本量子输运现象表明，在这些结构中，包括相位相干传输高达10 $μ$ m和硬超导能隙伴随着2 $e$周期库仑振荡与铝基库珀对岛集成在纳米线网络。
2021-03-11 cond-mat.mes-hall
Screening model for nanowire surface-charge sensors in liquid
纳米线场效应晶体管的电导变化被认为是表面电荷的高灵敏探针。然而，由于离子液体和纳米线载流子的竞争性屏蔽，相关生理液体环境的德拜屏蔽对装置性能提出了挑战。我们讨论了这种效应内的N-Fermi和Debye-Huckel理论和圆柱形的电线，可用于估计纳米线表面电荷传感器的灵敏度推导出的分析结果。我们研究了纳米线的半径之间的相互作用，的E-Fermi和德拜屏蔽长度，和功能化分子的长度。将分析结果与现实几何形状的有限元计算进行比较。
2007-08-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
Facilitating domain wall injection in magnetic nanowires by electrical means
我们研究了如何通过电的方法来促进手性铁磁纳米线中畴壁的注入。我们计算的临界电流密度以上的畴壁注入到纳米线取决于材料参数和源的相互作用，包括自旋转移扭矩以及自旋轨道扭矩。我们证明，Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用可以显着降低所需的临界电流注入类型的域壁青睐的Dzyaloshinskii-Moriya相互作用。我们发现，在手征磁铁，它是唯一可能的脱落一个单一的磁畴壁的自旋轨道转矩的装置，因为他们修改的基态取向的系统。相反，对于自旋转移矩诱导的畴壁脱落，我们发现，存在两个不同的临界电流密度为两种不同的畴壁手征，分别。此外，对于通过自旋转移矩连续产生畴壁，我们发现畴壁之间的相互作用不能忽略，甚至可能导致具有相反手性的连续畴壁的成对湮灭。
2020-04-16 cond-mat.mes-hall
Resistivity scaling in metallic thin films and nanowires due to grain boundary and surface roughness scattering
基于半经典多子带Boltzmann输运方程的解析解，提出了一种模拟方法，研究了金属薄膜和纳米线中由于晶界和表面粗糙散射引起的电阻率标度。虽然考虑到详细的统计特性的晶粒，粗糙度和屏障材料以及金属能带结构和量子力学方面的散射和限制，该模型不依赖于唯象拟合参数。
2016-10-24 cond-mat.mes-hall
Spin-orbit coupling effects in zinc-blende InSb and wurtzite InAs nanowires: Realistic calculations with multiband $\vec{k} \cdot \vec{p}$ method
对III-V族半导体纳米线导带中的自旋轨道场进行了系统的数值研究。锌掺杂的InSb纳米线被认为是沿着[001]，[011]和[111]方向，而纤锌矿InAs纳米线被认为是沿着[0001]和[10 $\overline{1}$ 0]或[11 $\overline{2}$ 0]方向。利用实空间参数的平面波展开求解了实际多带$\vec{k} \cdot \vec{p}\,$哈密顿量。在所有情况下，线性和立方自旋轨道耦合参数提取纳米线宽度从30到100 nm。典型的自旋轨道能量在$μ$ eV尺度上，除了沿着[10 $\overline{1}$ 0]或[11 $\overline{2}$ 0]生长的InAs纤锌矿纳米线，其中自旋轨道能量约为meV，很大程度上与线直径无关。通过施加横向电场，获得了显著的自旋-轨道耦合，引起Rashba效应。对于约4 mV/nm的电场，所获得的自旋轨道能量在所有研究的生长方向上对于两种材料为约1 meV。其中自旋-轨道效应最大的最有利的系统是沿[1010]或[11 $\overline{2}$ 0]生长的InAs WZ纳米线，因为这里在没有电场的情况下自旋-轨道能量已经是巨大的（meV）。最不利的是沿[0001]生长的InAs WZ纳米线，因为在这里即使电场也不会将自旋轨道能量增加到超过0.1 meV。所得结果对半导体纳米线的光学取向、自旋输运、弱局域化和超导邻…
2018-04-30 cond-mat.mes-hall
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
Effect of strain and diameter on electronic and charge transport properties of indium arsenide nanowires
采用第一性原理计算研究了单轴压应变、拉伸应变和直径对砷化铟（InAs）纳米线电子能带结构的影响.从松弛和应变纳米线的电子结构中提取有效质量和带隙。材料的性质提取和应用，以确定通过有效质量近似内所描述的纳米线的电荷传输，并通过应用非平衡格林函数方法。输运计算自洽地求解了具有开放边界条件的薛定谔方程和用于静电的泊松方程。该器件结构对应于具有InAs NW沟道的金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET），该沟道处于栅极全包围几何结构中。沟道截面用于3 × 3 nm 2至1 × 1 nm 2范围内的高度缩放器件。应变对能带结构和电性能的影响进行了评估不同的NW方向和直径通过量化亚阈值摆动和ON/OFF电流比。我们的研究结果显示，对于临界尺寸为几纳米的InAs NW晶体管，晶体取向和量子限制效应主导器件行为，但必须包括应变效应，以提供准确的晶体管性能预测。
2018-08-16 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Evidence of $ϕ$0-Josephson junction from skewed diffraction patterns in Sn-InSb nanowires
本研究在带Sn壳层的InSb纳米线Josephson结中观测到倾斜临界电流衍射图样，通过唯象模型与紧束缚计算证实其源于含高阶Josephson谐波的$\phi$0-Josephson结，为Majorana研究及非线性量子电路设计提供了新方向。
2024-09-24 cond-mat.mes-hall
Conductance feature smearing and anisotropic suppression of induced superconductivity in a Majorana nanowire
在最近关于正常金属-超导纳米线结的高质量实验工作arXiv：1807.01940（2018）中，在存在具有可变取向的外加磁场的情况下，在隧道电导测量中观察到了诱导超导性的强各向异性抑制。根据这一发现，我们从理论上研究隧道电导对塞曼场方向的依赖关系，以了解操作机制，并提取有效的系统参数。其次，由于实验和理论之间的一般差异，即，理论预测的许多带隙内和带隙上的电导特征在实验中几乎没有观察到，我们研究了可能导致抑制理论预测的电导特征的几种机制（例如，纳米线的长度、由于邻近效应引起的自能效应、有限温度、有限耗散和多带效应）。当前工作中的一个重要发现是，只有通过对两种抑制机制的综合理解，我们才能从实验数据中提取有效的系统参数（例如，有效超导体-超导体耦合、有效Landé $g$因子和半导体纳米线的化学势）。此外，我们考虑了存在潜在不均匀性（例如外部量子点或纳米线内部潜在不均匀性）的混合纳米线中拓扑上微不足道的Andreev束缚态。我们比较了这些非拓扑Andreev束缚态诱导的各向异性，场依赖的功能与拓扑Majorana零模式在原始纳米结构中产生的相应功能，因此我们可以提供指导，以区分拓扑平凡和非平凡的情况。
2019-01-23 cond-mat.mes-hall
The Stabilization of Superconductivity by Magnetic Field in Out-of-Equilibrium Nanowires
对锌纳米线的“磁场诱导超导”现象进行了系统的研究。通过改变参数，如磁场方向和导线长度，结果提供的证据表明，该现象是一个非平衡效应与边界电极。他们还建议有两个长度尺度，超导相干长度和准粒子弛豫长度。当焊线长度接近这两个长度尺度中的任一个时，效果减弱。我们证明，它是适当的考虑效果是一个稳定的超导性，已被抑制的施加电流。
2010-08-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
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
Current-Driven Domain-Wall Dynamics in Curved Ferromagnetic Nanowires
研究了在塞曼场作用下，电流诱导纳米线中畴壁的运动。从微磁模型出发，我们推导出一个解析解，它的特点是畴壁运动作为一个谐波振荡。该解决方案将微磁材料参数与谐振子的动力学特性相关联，即，畴壁质量、共振频率、阻尼常数和作用在壁上的力。对于具有强曲率的导线，壁的偶极矩以及壁的几何形状影响振子的本征模。基于这些结果，我们建议实验的材料参数，否则难以访问的确定。数值计算证实了我们的解析解，并显示其局限性。
2006-08-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Compression of nanowires using a flat indenter: Elasticity measurement in nanoscale
一种新的实验方法的表征的横向弹性模量的个别纳米线证明通过实施微/纳米尺度的径向压缩测试几何形状，使用平冲压头内的扫描电子显微镜（SEM）。测试了直径为250 nm的单晶硅纳米线。由于硅是高度各向异性的，通过电子背散射衍射（EBSD）确定线的压缩轴。给出了基于赫兹模型的二维解析封闭解。分析模型的结果与有限元模拟和实验径向压缩结果进行了比较，并显示出良好的一致性。
2011-02-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Field-Effect Transistor based on Surface Negative Refraction in Weyl Nanowires
外尔半金属的特征在于它们的体外尔点-携带拓扑电荷的锥形带接触点-以及材料表面上外尔点之间的费米弧状态。近年来，外尔半金属物理性质的研究取得了重大进展。然而，潜在的应用仍然相对稀少。在这里，我们提出外尔半金属纳米线作为场效应晶体管，称为WEYLFET。具体地，沿着纳米线施加梯度栅极电压，产生有效地倾斜开放表面的电场，从而改变不同表面上的费米弧之间的相对取向。因此，相邻表面之间可以发生完全负折射，并且抑制了沿导线的纵向电导。WEYLFET提供高开/关比和低功耗。由于色散费米弧和表面无序的不利影响进行了研究。
2019-08-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Elastic and plastic effects on heterogeneous nucleation and nanowire formation
我们从理论上研究了弹性和塑性形变对异质形核和纳米线形成的影响。在第一种情况下，限制的临界核之间的两个平行的失配基板的影响进行了研究，使用缩放参数。我们目前的相图给出的驱动力和限制的程度的函数的成核制度的性质。我们补充振幅方程模拟分析研究。在第二种情况下，螺旋位错内的纳米线的形态表面稳定性的发展的影响，相关的瑞利-高原不稳定性，检查。螺钉脱位引起钢丝扭转，称为Eshelby扭转。使用有限元法和振幅方程进行数值计算，以支持分析调查。结果表明，螺位错促进了Rayleigh-Plateau不稳定性。
2014-08-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Josephson Current through a Semiconductor Nanowire: effect of strong spin-orbit coupling and Zeeman splitting
我们研究了在外加磁场作用下存在自旋轨道耦合和塞曼分裂的半导体纳米线的相干输运。通过采用解析和数值方法，我们发展了超导体-半导体晶体-超导体结构中约瑟夫森效应的理论。我们发现，约瑟夫森电流通过清洁的半导体纳米线表现出一些有趣的功能，由于塞曼分裂和自旋轨道耦合之间的相互作用。我们还研究了纳米线中的无序对Andreev束缚态能谱的影响，并计算了结处的局域态密度。
2012-10-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Reduced Joule heating in nanowires
利用连续介质模型和格林函数方法，研究了焦耳加热下纳米线的温度分布。我们表明，在纳米线达到的温度可以远低于预测的焦耳加热的散装模型，由于在纳米线表面的热损失，这是很重要的纳米尺度，即使当环境的热导率相对较低。此外，我们发现，在纳米线的规模弱的最高温度与长度，在体系统相反。提出了一个简单的标准来评估这些影响的重要性。这些结果对纳米线热性能的实验测量、热电应用以及控制纳米线电子器件中的热效应具有重要意义。
2011-02-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Zero-energy Andreev bound states from quantum dots in proximitized Rashba nanowires
我们研究了一个Rashba纳米线的分析模型，该纳米线被薄超导层部分覆盖并耦合到薄超导层，其中纳米线的未覆盖区域形成量子点。我们发现，即使没有拓扑超导相的可能，有一个平凡的Andreev束缚态，成为钉扎指数接近于零能量的函数时，磁场强度的量子点的长度是关于其自旋轨道长度调谐，使得法布里-珀罗型的共振条件得到满足。在这种情况下，我们发现，Andreev束缚态仍然钉扎在接近零的塞曼能量，超过Andreev束缚态能级之间的特征间距，但小于自旋轨道能量的量子点。重要的是，由于Andreev束缚态的钉扎仅取决于量子点的性质，因此我们得出结论，这种行为与拓扑超导性无关。为了支持我们的分析模型，我们还进行了混合系统的数值模拟，同时明确纳入薄超导层，表明我们的分析模型的所有定性特征也存在于数值结果。
2018-12-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Charge-based Modeling of Ultra Narrow Cylindrical Nanowire FETs
本文提出了一种分析方法来模拟极窄圆柱形无结纳米线场效应晶体管（JLNW-FET）的直流电行为。该模型包括明确的表达式，考虑到一阶微扰理论计算本征态和相应的波函数得到的薛定谔方程在柱坐标系中。评估所提出的模型与技术计算机辅助设计（TCAD）的模拟和测量结果证实了其有效性的所有区域的操作。这代表了一个重要的一步，主要是基于无结纳米线晶体管的生物传感器的电路分析。
2020-03-15 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Controlling Ferromagnetic Ground States and Solitons in Thin Films and Nanowires built from Iron Phthalocyanine Chains
酞菁铁（FePc）是一种分子半导体，其结构单元是一维铁磁链。我们表明，它的光学和磁性的生长策略，获得超过1 T的极高的折射率和调制之间的交换常数15和29 K，通过调整晶体相切换从有机分子束沉积，生产连续的薄膜的纳米晶体与控制的取向，有机气相沉积，生产超长纳米线。磁化测量分析使用一套概念和简单的公式具有广泛的适用性，所有一维铁磁链。他们表明，FePc是最好的描述海森堡模型与偏好的时刻位于分子平面，其中链哈密顿量是非常相似的经典无机磁铁CsNiF 3，但铁磁，而不是反铁磁链间相互作用。孤立子图像很好地描述了大磁场中的数据，其中主导（且拓扑非平凡）自由度是移动的一维磁畴壁，这对于CsNiF 3是成功的，而在低温和低温下，则通过超居里-外斯定律1/（T^2+theta^2）描述了近一维xy和海森堡铁磁体的特征。控制FePc系统的分子取向和铁磁性的能力，并将它们作为薄膜或纳米线在柔性衬底上产生，连同先前报道的铜和钴类似物的纳米线的优异晶体管特性，使它们潜在地可用于磁光和自旋电子器件。
2019-10-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Anomalous magnetic ground state in LaAlO3/SrTiO3 interface probed by transport through nanowires
电阻作为一个函数的温度下降到20 mK和磁场高达18 T的各种载流子浓度的测量从SrTiO 3/LaAlO 3界面使用硬掩模阴影沉积技术的纳米线。导线的窄宽度（大约50纳米）使我们能够在低磁场下将磁效应从主导超导效应中分离出来。在这个制度的磁滞回线观察到随着超导转变。从我们的数据分析，我们发现，磁序探测的巨磁电阻（GMR）效应在TCurie = 954 mK消失。该顺序不是简单的铁磁状态，而是由具有相反磁化的畴组成，所述畴具有优选的面内取向。
2014-10-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Destructive interference of direct and crossed Andreev pairing in a system of two nanowires coupled via an s-wave superconductor
我们考虑一个系统的两个一维纳米线耦合通过一个$s$波超导带，一个几何形状，能够支持克拉默斯对马约拉纳费米子。通过执行一个精确的分析对角化的隧道哈密顿描述的邻近效应（通过Bogoliubov变换），我们表明，该系统的激发间隙周期性变化的费米波长的范围内的限制，其中线间的分离是短于超导相干长度。与仅包含直接配对的类似几何结构中的激发间隙相比，其中一条线与超导体解耦，或者仅包含交叉Andreev配对，其中每个纳米线被认为是量子霍尔态的自旋极化边缘，我们发现，当两种类型的配对都存在时，间隙总是减小，在某些情况下，数量级。紧束缚晶格上的数值计算进一步支持了我们的分析结果。最后，我们表明，治疗邻近效应的超导体集成使用散装格林函数不重现我们的精确对角化的结果。
2017-08-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
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
Effect of tunneling on the electrical conductivity of nanowire-based films: computer simulation within a core--shell model
我们研究了二维纳米线网络的导电性。隧穿对它们的导电性的贡献的分析评估表明，它是成比例的线浓度的平方。利用计算机模拟，考虑了三种阻力，即，(i)导线的电阻，（ii）导线-导线结电阻，以及（iii）导线之间的隧道电阻。我们发现，由于隧道效应，逾渗阈值降低。然而，隧道效应对致密纳米线网络的电导率的影响可以忽略不计。
2019-11-06 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall physics.app-ph
