Ultrafast terahertz responses in monolayer graphene
我们从理论上研究了单层石墨烯的超快太赫兹（THz）特性。通过求解布洛赫方程，得到了超快太赫兹高斯脉冲下的载流子、电极化的强度和光电流的解析表达式。石墨烯在太赫兹频率下表现出很大的非线性和超快的光学响应，这是由于具有近似线性能量色散的无隙和相对论性狄拉克粒子。结果表明，随着太赫兹脉冲频率的增加，光子载流子密度、电极化的强度和光电流密度均增加。这些理论结果与最近的实验结果是一致的。该研究进一步证实了石墨烯具有重要的特性，并与超快THz领域的应用有关。
2016-06-22 cond-mat.mes-hall
Electronic Structure in Gapped Graphene with Coulomb Potential
本文基于晶格模型，数值研究了长程库仑杂质在带隙石墨烯中诱导的束缚电子态和超临界区的准束缚电子态。我们提出了一个详细的比较我们的数值模拟和预测的连续介质模型，这是描述的狄拉克方程（2+1）维量子电动力学（QED）。我们还利用Fano的理论研究了准束缚态的发展，并设计了一个可行的实验来测试带隙石墨烯中超临界真空的衰变。
2008-04-07 cond-mat.mes-hall
Robust zero-averaged wave-number gap inside gapped graphene superlattices
本文系统地研究了具有一维周期势的带隙石墨烯超晶格的电子能带结构及其输运性质。研究发现，在带隙的石墨烯基超晶格中形成了零平均波数（零- $\overline{k}$）带隙，并解析地给出了获得零- $\overline{k}$带隙的条件.详细研究了这种零$\overline{k}$带隙的传输特性、电导特性和Fano因子。最后，研究表明，对于有限石墨烯基势垒体系，零$\overline{k}$带隙附近的电子传输、电导和Fano因子的性质对结构无序度非常不敏感.
2010-08-03 cond-mat.mes-hall
Chiral orbital current and anomalous magnetic moment in gapped graphene
我们提出了一个低能有效质量理论来描述带隙石墨烯及其相关材料中的手征轨道电流和反常磁矩。我们发现，布洛赫电子通常包含一个异常的电流密度，由于带间矩阵元素，它描述了与磁矩的手征电流循环。在带隙石墨烯中，手性电流在不同的谷之间是相反的，相应的磁矩解释了朗道能级的谷分裂。特别地，在带隙双层石墨烯中，谷依赖的磁矩负责带底处的顺磁磁化率的发散，并且在相对小的磁场范围内实现全谷极化。该公式也适用于三维拓扑绝缘体的带隙表面态，其中异常电流与空间调制电位下的磁电响应有关。
2011-09-13 cond-mat.mes-hall
Plasmon dissipation in gapped-graphene open systems at finite temperature
数值和封闭形式的解析表达式的等离子体色散关系和耗散率的第一次获得在有限温度下的自由站立的带隙石墨烯。这些封闭系统的结果被推广到一个开放的系统与库仑耦合的石墨烯电子的外部电子库。在这个开放系统中发现了新的等离子体激元模式以及新的等离子体激元耗散通道，包括由电子的热激发和带隙石墨烯中的能带隙的组合效应引起的显著修改。此外，可以通过调节石墨烯层与厚导体的表面之间的间隔来完全控制新的等离子体激元模式和附加的等离子体激元耗散的特性。数值计算结果的等离子体激元的频率在掺杂间隙石墨烯层的热偏移，以及其对局部环境的敏感性，进行了演示和分析。与等离子体激元的频移相关联的这种现象可以应用于晶体管和纳米等离子体激元结构中的局部电子温度的直接光学测量。
2015-10-08 cond-mat.mes-hall
A study of the nonlinear optical response of the plain graphene and gapped graphene monolayers beyond the Dirac approximation
在这项工作中，我们提出了与二次和三次谐波产生，光学整流和光学克尔效应的平面石墨烯和带隙石墨烯单层的二阶和三阶电导率的数值结果。这里考虑的频率范围从微波到光谱的紫外线部分，后者还没有被研究过。这些计算在速度计中进行，并直接处理电导率张量的分量。在速度规范中，辐射场由矢量势中的幂级数表示，我们讨论了在紧束缚模型的背景下计算其系数的一种非常有效的方法。
2020-02-04 cond-mat.mes-hall
The role of the Rashba coupling in spin current of monolayer gapped graphene
在目前的工作中，我们研究了Rashba自旋轨道耦合对单层带隙石墨烯自旋电流的影响。结果表明，Rashba耦合在单层石墨烯中产生垂直自旋的自旋电流中具有相当大的作用。自旋电流的行为由杂质的密度决定。研究还表明，提高石墨烯的Rashba耦合强度和带隙可以增加体系的自旋电流，并且自旋电流的符号可以通过电流驱动电场的方向来控制.
2013-06-03 cond-mat.mes-hall
Density of states of Dirac-Landau levels in a gapped graphene monolayer under strain gradient
研究了均匀磁场和应变诱导均匀赝磁场共同作用下的带隙石墨烯单分子层。两个场的存在完全消除了谷简并。由此产生的态密度表现出一种复杂的行为，可以通过调整场的强度来调整。我们分析了这些功能如何可以观察到的亚晶格，谷和全密度的状态。导出了谷态分布的解析表达式。
2017-12-25 cond-mat.mes-hall
Strain effect on Goos-Hänchen shifts and group delay time in gapped graphene barrier
研究了应变对带隙石墨烯中狄拉克费米子的古斯-汉欣位移和群延迟时间的影响.利用能谱的解计算了透射概率、GH位移和群延迟时间。我们的结果表明，后两个量强烈依赖于是否沿扶手椅或锯齿形方向施加应变。特别地，发现这两个量可以随着施加的应变而增强。
2022-01-18 cond-mat.mes-hall
Robust wavefront dislocations of Friedel oscillations in gapped graphene
弗里德尔振荡是一种众所周知的波动现象，它代表了电子波对不完整性的振荡响应。通过利用无隙石墨烯中的赝自旋动量锁定，最近的两个实验证明了通过对应于弗里德尔振荡中波前位错的唯一数量来测量拓扑Berry相位。在这里，我们研究了带隙石墨烯中的Friedel振荡，其中赝自旋-动量锁定被打破。不寻常的是，波前位错确实发生在无带隙石墨烯中，这需要在当前的实验条件下立即验证。波前位错的数量归因于有隙和无隙石墨烯中不变的赝自旋缠绕数。该研究加深了对Friedel振荡中拓扑量与波前位错对应关系的理解，并暗示了在本征能隙二维材料中观察Friedel振荡波前位错的可能性，例如，过渡金属二硫属化物。
2021-03-11 cond-mat.mes-hall
Quantum Hall effect in gapped graphene heterojunctions
我们模拟了异质结构中的量子霍尔效应，该异质结构由两个具有不同间隙的石墨烯条带$Δ_1$和$Δ_2$制成。我们考虑两种主要情况，$Δ_1=0,Δ_2\neq0$和$Δ_1=-Δ_2$。它们在一个基本方面是不同的：只有后者的功能扭结状态，当谷间耦合是不存在的，受到保护，免受背散射。我们计算的两个终端电导的异质结构的沟道长度高达430 nm，在两个运输配置，平行和垂直的界面。通过研究无序对沿边界输运的影响，我们量化了扭结态对背散射的鲁棒性。垂直于边界的输运显示了界面态如何为导电边缘态打开反向散射通道，破坏了均匀间隙的石墨烯霍尔棒所具有的完美电导量子化。我们的研究结果可以是相关的石墨烯沉积在六方氮化硼的研究，以及模型石墨烯的相互作用驱动的间隙相与两个等效相分离的域壁。
2013-07-31 cond-mat.mes-hall
Polarized photoluminescence clocks ultrafast pseudospin relaxation in graphene
二维材料中的电子态可以表现出赝自旋自由度，这允许独特的载流子场相互作用场景。在这里，我们研究超快亚晶格赝自旋弛豫石墨烯的偏振分辨光致发光光谱。与微观玻尔兹曼模拟的比较允许确定$12\pm 2\,\text{fs}$的光学对准的赝自旋分布的寿命。这种实验方法扩展了石墨烯赝自旋电子学的工具箱，为研究有源器件或外场下的赝自旋动力学提供了新的手段。
2017-02-03 cond-mat.mes-hall
On the interpretation of manifold ultrafast dynamics in supported graphene
理解衬底上石墨烯的超快载流子动力学是基于石墨烯的光电器件开发的基础步骤。在这里，我们提出了超快的泵浦探测测量支持的石墨烯在石英上的泵浦能量密度的范围内，使我们能够观察到减少和增强的探测传输制度的飞秒时间尺度。出乎意料的是，在一个中间的泵注量，观察到的差分传输的弛豫时间常数的数量级减少。通过采用一些不同的模型来解释我们的实验数据，我们证明了考虑带内和带间贡献的动态光学电导率的重要性，以提取更多的物理弛豫时间常数的热光学声子。
2019-01-25 cond-mat.mes-hall
Ultrafast collinear scattering and carrier multiplication in graphene
石墨烯正在成为传统光电、等离子体和纳米光子材料的可行替代品。光与载流子的相互作用产生了一个非平衡分布，它在超快时间尺度上弛豫到热的费米-狄拉克分布，随后通过声子发射冷却。在这里，我们结合泵浦-探测光谱，具有极高的时间分辨率和广泛的光谱覆盖范围，与基于量子玻尔兹曼方程的微观理论，研究电子-电子碰撞在石墨烯在非常早期的松弛阶段。我们确定了控制石墨烯中超快动力学的基本物理机制，特别是超快共线散射的重要作用，使俄歇过程，包括电荷倍增，改善光伏发电和光电探测器的关键。
2012-09-25 cond-mat.mes-hall
Topological resonance and single-optical-cycle valley polarization in gapped graphene
对于带隙石墨烯，我们预测，一个强烈的超短（单振荡）圆偏振光脉冲可以诱导大量的导带和大的谷极化。随着带隙的增加，谷极化的幅度从零（对于天然无带隙石墨烯）逐渐增加到单位数量级的值。被激发到导带中的电子的能量带宽可以非常大（对于$\sim 0.5$ $\mathrm{V/Å}$的合理脉冲幅度，为$\gtrsim 10$ eV）。这些现象是由于拓扑共振效应：拓扑（几何）相位和动力学相位的匹配。具有可调带隙的带隙石墨烯可以用作具有蜂窝通用晶格结构和破缺反转对称性的二维半导体（诸如过渡金属二硫属化物）的方便通用模型。
2019-09-06 cond-mat.mes-hall
Spin- and valley-dependent Goos-Hanchen effect in silicene and gapped graphene structures
我们研究了Goos-Hänchen位移的弹道电子（i）反映从一个台阶状的不均匀性的势能和（或）有效质量，（ii）通过单层硅烯或带隙石墨烯的铁磁势垒区传输。对于从单一界面反射的电子，我们发现Goos-Hänchen位移对于带隙的石墨烯结构是谷极化的，而对于硅烯，由于自旋-谷耦合，谷极化和自旋极化。与此相反，例如，对于无间隙石墨烯，有间隙结构中的横向光束偏移不仅发生在全反射的情况下，而且发生在部分反射的情况下，即在小于全反射的临界角的角度下。我们还证明了谷和自旋极化位移的电子束，通过铁磁硅势垒传输，共振依赖于势垒的宽度。通过调节电势、外部垂直电场和绝缘铁磁衬底感应的交换场，可以控制位移的谐振值。
2016-10-18 cond-mat.mes-hall
Microscopic view on the ultrafast photoluminescence from photo-excited graphene
我们提出了一个联合的理论和实验研究的超快光致发光的光激发石墨烯。基于微观理论，我们揭示了两种不同的机制背后发生的光致发光：除了众所周知的非相干贡献驱动的非平衡载流子占领，我们发现了一个相干的部分，光谱移动的激发能。在我们的实验中，我们第一次证明了预测的外观和相干光致发光的光谱位移。
2014-11-03 cond-mat.mes-hall
Two-electron bound states near a Coulomb impurity in gapped graphene
我们制定和解决可能是最简单的两体束缚态相互作用狄拉克费米子在两个空间维度的问题。一个两体束缚态的预测中存在的弱排斥的电子-电子相互作用和库仑杂质与电荷$Ze>0$，其中最有趣的情况下，对应于$Z=1$的间隙石墨烯单层。我们引入了一个变分的Dirasekhar-Dirac旋量波函数，并证明了至少存在一个束缚态。这种状态留下了清晰的特征，可以通过扫描隧道显微镜进行观察。由此可以获得关于石墨烯中电子-电子相互作用强度的直接信息。
2017-01-23 cond-mat.mes-hall
Quantum transport of pseudospin-polarized Dirac fermions in gapped graphene nanostructures
我们研究了带隙单层石墨烯中的量子输运特性，该石墨烯处于赝自旋破缺态，具有净垂直赝磁化。利用这些赝铁磁体，我们提出了一个完美的赝自旋阀效应，可用于实现赝自旋电子学在单层石墨烯。研究了赝自旋注入和赝自旋积累联合效应的特点。我们进一步证明了亚晶格赝自旋自由度对Andreev反射的决定性影响以及PF和超导体在S/PF和PF/S/PF几何结构中的混合结构中的邻近效应。特别是，我们发现了一个奇特的Andreev反射，这是与反转的z分量的载流子赝自旋矢量。我们的研究结果表明，带隙的正常石墨烯的行为像一个铁磁石墨烯和赝自旋自由度的影响，在带隙的石墨烯是一样重要的自旋在铁磁石墨烯。
2013-08-19 cond-mat.mes-hall
Anomalous Ultrafast All-Optical Hall Effect in Gapped Graphene
我们提出了一个超快全光学反常霍尔效应在二维（2D）的六方对称的半导体，如带隙石墨烯（GG），过渡金属二硫属化物（TMDC），和六方氮化硼（h-BN）。为了诱导这种效应，材料受到两个强场单光周期脉冲序列的作用：一个手征泵浦脉冲，随后在几个飞秒内跟随一个在2D晶格的扶手椅方向线性极化的探测脉冲。由于拓扑共振效应，第一个（泵浦）脉冲在系统中诱导了大的手征性（谷极化），而第二个脉冲产生了异常霍尔电流的飞秒脉冲。该效应是自然界中最快的全光学反常霍尔效应。它可以应用于超快全光存储和信息处理，包括经典和量子。
2020-07-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
WKB energy levels in gapped graphene under crossed electromagnetic fields
本文用WKB近似研究交叉电磁场下带隙石墨烯的能级，发现量子化条件含额外的依赖谷的几何相位，计入后与精确对角化结果除最低Landau能级外吻合良好。
2025-05-07 cond-mat.mes-hall
Nonequilibrium plasmon emission drives ultrafast carrier relaxation dynamics in photoexcited graphene
光激发石墨烯中载流子反转的快速衰减归因于光学声子发射和俄歇复合。等离子体激元发射提供了另一种途径，正如我们在这里所展示的，在超快时间尺度上驱动载流子弛豫动力学。在研究非平衡弛豫动力学时，我们发现等离子体激元发射有效地将反转转化为热载流子，然后通过光学声子发射提取其能量。这一机制不仅解释了所观察到的翻转的fs寿命，而且提供了原子薄的超快等离子体激元发射器的前景。
2015-09-30 cond-mat.mes-hall
Second and third harmonics generation by coherent sub-THz radiation at induced Lifshitz transitions in gapped bilayer graphene
利用强相干电磁辐射与带隙双层石墨烯相互作用的微观非线性量子理论，研究了低能光子激发诱导的Lifshitz跃迁的高次谐波产生.在非绝热多光子激发状态下，数值求解了密度矩阵的Liouville-vonNeumann方程。通过数值求解，研究了两个线偏振相干电磁波反向传播诱导Lifshitz跃迁中粒子-空穴湮灭时二次和三次谐波的产生率.结果表明，带隙的双层石墨烯可以作为一种有效的介质，用于产生频率的亚太赫兹域中的偶次和奇次高次谐波。
2020-07-03 cond-mat.mes-hall
High-order harmonic generation in gapped bilayer graphene
发展了相干电磁辐射与带隙双层石墨烯相互作用的微观非线性量子理论。在多光子激发状态下，数值求解了密度矩阵的Liouville-von Neumann方程。所发展的带电载流子与强驱动波场相互作用的理论在布里渊区的狄拉克点附近是有效的。我们考虑了非绝热相互作用区中的谐波产生过程，当Keldysh参数为1阶时。在数值解的基础上，我们研究了任意极化的强泵浦波场中粒子-空穴湮灭时奇次和偶次高次谐波的速率。实验结果表明，带隙的双层石墨烯可以作为一种有效的介质，在太赫兹和远红外频率域产生偶次和奇次高次谐波。
2019-05-20 cond-mat.mes-hall
Valley hydrodynamics in gapped graphene
最近的实验表明，在超纯石墨烯中实现了与电子的流体动力学描述一致的新的非平衡态，该石墨烯具有谷自由度。在这里，我们制定了一个理论的电子流体动力学，包括耗散过程的谷角动量采用微极流体的概念。因此，我们的理论提出了一种新的策略，产生一个谷极化的微旋转。我们发现旋转粘性在电场中诱导出二阶纵向谷电流。
2022-05-04 cond-mat.mes-hall
Gapped Dirac materials and quantum valley currents in dual-gated hBN/bilayer-graphene heterostructures
本研究在双栅hBN/双层石墨烯异质结中实现了可由垂直电场调控的谷电流，观测到符合谷霍尔效应标度理论的非局域电阻，且低温下其在量子极限附近饱和，证实了量子谷电流的存在。
2024-10-08 cond-mat.mes-hall
Optical valleytronics in gapped graphene
提出了一种利用圆偏振光和微尺度金属谐振腔在带隙狄拉克系统中捕获和过滤电子的方案。允许选择的主要机制是时间反演对称性的谷依赖性破坏。事实上，在一个山谷中，光线部分关闭了已经存在的差距，而在另一个山谷中则打开了它。这种靠近狄拉克点的能带结构的差异引起电子动力学的变化，导致系统的谷路由器行为。
2019-01-21 cond-mat.mes-hall
Screening and collective modes in gapped bilayer graphene
我们研究了带隙双层石墨烯的静态和动态筛选。与以前的工作不同，我们使用4带模型，而不是简化的2带模型。我们发现，有重要的定性差异之间的介电屏蔽功能使用2带和使用4带模型获得。特别是在4带模型中，在带隙的存在下，静态屏蔽表现出Kohn异常，这在2带模型中不存在。此外，使用4带模型，我们能够检查三角形翘曲（在2带模型中不存在）对双层石墨烯的屏蔽性能的影响。我们还发现四带模型中的等离子体激元模与两带模型中的等离子体激元模相比有着质的不同。
2012-10-22 cond-mat.mes-hall
Gap opening in the zeroth Landau level in gapped graphene: Pseudo-Zeeman splitting in an angular magnetic field
我们提出了一个理论研究的间隙开放的零朗道水平的石墨烯作为一个结果的伪塞曼相互作用。所施加的磁场与载流子的谷赝自旋自由度耦合，导致赝塞曼相互作用。为了研究它在电荷中性点（CNP）输运中的作用，我们研究了在有角向磁场中存在赝塞曼相互作用的带隙石墨烯中的整数量子霍尔效应（QHE）.利用Kubo-Greenwood公式推导了霍尔电导率的解析表达式。我们还确定了在第一玻恩近似下的弹性杂质散射的纵向电导率。我们表明，伪塞曼分裂导致在高磁场和零坪霍尔电导率的碰撞电导率的最小值。在CNP激活运输的证据被发现从碰撞电导率的温度依赖性。
2012-02-10 cond-mat.mes-hall
Edge-state transport in gapped bilayer graphene
本研究发现双层石墨烯中特定边缘终止条件下存在边缘态传导，其能隙由层间电势偏置打开，且边缘态局域性可通过电子能量调节，不依赖拓扑体态-边界对应关系。
2025-11-26 cond-mat.mes-hall
Edge dependece of nonlocal transport in gapped bilayer graphene
本研究针对有隙双层石墨烯非局域电阻来源不明的问题，通过氧等离子体边缘刻蚀双栅BLG器件，发现刻蚀后电阻变化源于边缘导电路径而非拓扑性质，澄清了相关输运机制。
2024-11-28 cond-mat.mes-hall
Influence of minivalleys and Berry curvature on electrostatically induced quantum wires in gapped bilayer graphene
我们表明，在带隙双层石墨烯中的静电定义的量子线的子带的光谱直接体现了minivalley结构，并反映Berry曲率通过相关的磁矩的状态，在这种二维材料的低能带。我们演示了这些如何出现在低能量的迷你带和他们的谷分裂，线性发展在一个弱磁场的简并。因此，通过间隙连接双层的两个非间隙区域的弹道点接触的磁导（顶部和底部栅控）势垒将通过在BLG导电沟道的掺杂增加时发展的前几个电导台阶的高度来反映这种简并：$8e^2/h$在具有大间隙的BLG中的宽沟道中步进，$4e^2/h$在窄沟道中步进，在通过磁场提升谷简并性时，所有分裂成$2e^2/h$阶梯。
2018-10-25 cond-mat.mes-hall
Ultrafast carrier dynamics in pristine and FeCl3-intercalated bilayer graphene
利用时间分辨瞬态微分反射（delta R/R）技术研究了单层石墨烯（BLG）和FeCl 3插层石墨烯（FeCl 3-G）的超快载流子动力学.与BLG相比，FeCl 3-G数据显示了相反的Δ R/R符号、较慢的上升时间和单（而不是双）指数弛豫。我们将这些动力学上的差异归因于FeCl 3-G中费米能级的下移，以及Fe的d轨道产生的许多水平能带的形成。我们的工作表明，插层可以显着改变石墨烯的电子结构，及其相关的载流子动力学。
2010-10-11 cond-mat.mes-hall
Edge currents shunt the insulating bulk in gapped graphene
通过提升石墨烯的亚晶格对称性，可以在石墨烯的电子光谱中打开一个能隙。在双层中，可以打开大至0.2 eV的间隙。然而，这些间隙很少导致这种半导体在低温下预期的高度绝缘状态。这个长期存在的谜团通常用电荷不均匀性来解释。在这里，我们调查的空间分布的邻近感生的超导电流在带隙的石墨烯，也比较测量在正常状态下的霍尔酒吧和科尔比诺几何形状。通过逐渐打开双层石墨烯中的间隙，我们发现在电荷中性点处的超电流从均匀变化为沿着石墨烯边缘附近的窄条传播。在有间隙的单分子膜中也发现了类似的条纹。这些意见得到证实，通过使用“无边”的Corbino几何形状，在这种情况下，在中性点的电阻率随间隙的增加呈指数增加，如预期的普通半导体。这与霍尔棒几何形状相反，在霍尔棒几何形状中，在类似条件下测量的电阻率饱和到仅约几个电阻量子的值。我们属性的金属般的边缘电导的非平凡的拓扑结构的缺口狄拉克光谱。
2016-12-18 cond-mat.mes-hall
Ultrafast photo-thermoelectric currents in graphene junctions in the mid-infrared
Walter Schottky Institute and Physics Department, Technical University of Munich（慕尼黑工业大学瓦尔特·肖特基研究所和物理系）；Munich Center for Quantum Science and Technology (MCQST)（慕尼黑量子科学与技术中心）；TUM School of Natural Sciences, Department of Chemistry and Atomistic Modeling Center, Munich Data Science Institute, Technical University of Munich（慕尼黑工业大学自然科学学院化学系与原子模拟中心、慕尼黑数据科学研究所）；Two-Dimensional Crystal Consortium, The Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学二维晶体联盟）；Department of Materials Science and Engineering, The Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学材料科学与工程系）；Department of Chemistry, The Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学化学系）；Department of Physics, The Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学物理系）；Department of Engineering Science and Mechanics, The Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学工程力学系）
研究石墨烯结在远红外波段的超快光电流特性，揭示了光热电效应主导行为及载流子弛豫时间随波长变化的机制。
2026-03-13 cond-mat.mes-hall
Ultrafast pseudospin dynamics in graphene
石墨烯中的带间光学跃迁服从赝自旋选择规则。线性偏振光的脉冲激发在动量空间中产生各向异性的光生载流子占据，其在短于100 fs的时间尺度上演化。在这里，我们调查的演变的非平衡电荷朝向各向同性分布的能量密度相关的超快光谱，并开发一个分析模型，能够量化的各向同性化过程。与传统的半导体相比，各向同性是由光学声子发射，而不是电子-电子散射，这仍然有助于在前几个fs内形成各向异性光生载流子占据。
2015-07-30 cond-mat.mes-hall
Coherent-scatterer enhancement and Klein-tunneling suppression by potential barriers in gapped graphene with chirality-time-reversal symmetry
我们已经利用有限差分方法来探索电子隧穿性能的间隙石墨烯通过各种静电势垒从高斯变化到三角形包络函数相比，一个正方形的势垒。透射系数的数值计算为每种情况下，并施加到相应的隧穿电导。众所周知，石墨烯中的Klein隧穿在带隙的石墨烯中将大大减少。我们的研究结果进一步表明，这种传输的减少可以显着增强空间调制的势垒。此外，我们调查的效果，从偏置场施加到这些障碍的配置文件，从我们表明，它使控制下的电子流垂直入射。同时，克莱因隧穿的抑制被发现更严重的一个非方形的障碍，并表现出强烈的依赖于偏置场极性的各种障碍。最后，分析了点杂质对电子传输和电导的影响，当杂质原子位于正方形势垒的中间时，电子电导出现一个尖峰。然而，对于窄的三角形和高斯势垒，电导峰变得显着加宽，与隧道电导的增强。
2021-06-19 cond-mat.mes-hall
Ultrafast Dynamics of Plasmon-Exciton Interaction of Ag Nanowire-Graphene Hybrids for Surface Catalytic Reactions
利用超快泵浦-探测瞬态吸收光谱技术，在可见-近红外波段对石墨烯-银纳米线杂化材料的飞秒等离子体激子相互作用进行了实验研究。银纳米线的等离子体激元寿命约为150飞秒（fs）。对于单层石墨烯，在275 fs处的快速动力学过程是由于石墨烯激子的激发，而在1.4皮秒（ps）处的缓慢过程是由于等离子体激元热电子与石墨烯声子的相互作用。对于石墨烯-Ag纳米线杂化材料，等离子体激元诱导的热电子向石墨烯的转移时间尺度为534 fs，金属等离子体激元增强的石墨烯等离子体激元在可见光区的时间尺度约为3.2 ps.石墨烯-银纳米线杂化物可用于等离子体激元驱动的化学反应。这种石墨烯介导的表面增强拉曼散射基底与单层石墨烯或单个Ag纳米线单独驱动的反应相比，显著增加了由石墨烯-Ag纳米线杂化共同驱动的表面催化反应的概率和效率。这意味着石墨烯-Ag纳米线杂化物不仅可以导致高密度热电子的显著积累，而且由于强的等离子激元-激子耦合，还可以显著增加等离子激元到电子的转换效率。
2016-08-06 cond-mat.mes-hall
Superfluidity of dipole excitons in two layers of gapped graphene
激子的形成作为一个问题的两个狄拉克粒子被限制在两层石墨烯片由电介质分开时，间隙是开放的，它们通过库仑势相互作用的研究。我们提出了在带隙存在的双层石墨烯中观察准二维偶极激子的玻色-爱因斯坦凝聚和超流性。集体激发的能谱、声谱和有效激子质量是能隙、密度和层间间距的函数。超流密度ns和无Kosterlitz相变温度Tc是能隙和层间分离的减函数，因此，可以由这些参数控制。
2011-11-17 cond-mat.mes-hall
Strongly modulated transmissions in gapped armchair graphene nanoribbons with sidearm or on-site gate voltage
我们提出了两种方案的场效应晶体管的基础上有间隙的扶手椅型石墨烯纳米带连接到金属引线，通过引入侧臂或现场栅极电压。我们利用带隙来达到良好的关断特性。通过将一个侧臂或现场栅极引入石墨烯纳米颗粒，导电峰出现在间隙区域内。通过进一步应用两个侧臂或现场门，由于来自双重结构的谐振，这些峰被加宽到具有宽能量窗口的传导平台。间隙内的传导窗口的位置可以完全由侧臂的长度或现场栅极电压控制，这允许间隙范围内的特定能量窗口的“开”和“关”操作。的高鲁棒性的关断特性和导电窗口被证明，并显示所提出的双重结构的实际应用的可行性。
2012-05-06 cond-mat.mes-hall
Electron-hole collision-limited resistance of gapped graphene
该研究推导了带隙石墨烯中电子-空穴碰撞限制电阻对带隙与热能之比的函数依赖，发现其在低温大带隙下线性增长并在约2.5kT处取最小值，区别于本征半导体的阿伦尼乌斯行为。
2023-12-08 cond-mat.mes-hall
New Aspects of Photocurrent Generation at Graphene pn Junctions Revealed by Ultrafast Optical Measurements
石墨烯独特的电学和光学性质使其成为光电应用的一个有前途的候选者。一个重要但尚未探索的方面是光激发的热载流子在石墨烯界面处的电荷和能量传输中的作用。在这里，我们进行时间分辨（~250 fs）扫描光电流显微镜上的可调石墨烯PN结。超快泵浦-探测测量产生的光电流响应时间从室温下的~ 1.5ps增加到20 K下的~ 4ps。结合光电流幅度对环境温度的可忽略的依赖性，这意味着热载流子而不是声子在高频下主导能量传输。依赖于门的泵浦探测测量表明，热电和内置电场效应有助于激光脉冲激发的光电流。每个贡献的相对权重取决于结配置。单个激光束激发也显示作为载流子密度的函数的多个极性反转，这是碰撞电离的特征。我们的研究结果增强了对石墨烯中非平衡电子动力学、电子-电子相互作用和电子-声子相互作用的理解。他们还确定了潜在的基于石墨烯的光子检测，传感和通信的超快设备操作速度（~500 GHz）的基本限制。
2011-08-16 cond-mat.mes-hall
Anisotropic ultrafast optical response of terahertz pumped graphene
我们测量了高掺杂石墨烯对单周期太赫兹脉冲的超快各向异性光学响应。太赫兹诱导的各向异性信号在800 nm处的时间分布具有重复泵浦太赫兹电场模量的最小值和最大值。它随着载流子密度的增加而生长，并表现出对电场强度的特定非线性依赖性。为了描述信号，我们已经开发了一个理论模型，该模型基于能量和动量平衡方程，并考虑到石墨烯和衬底的光学声子。根据该理论，各向异性响应是由泵浦电场引起的电子动量分布从零动量的位移结合带间光跃迁矩阵元的偏振依赖性引起的。
2019-05-22 cond-mat.mes-hall
Absence of a supercritical regime induced by short-range impurity scattering in gapped graphene
我们发现，在石墨烯中的电子态密度（DOS）的变化引起的杂质散射与短程电位是完全不同的，由长程库仑势所引起的。最终消失在价带中的状态的光谱权重（随着散射强度的增加）不会转变为共振态。因此，没有观察到与价带中态密度的重新分布有关的不寻常的屏蔽效应。因此，在石墨烯中由短程杂质诱导的状态与长程势的情况相比具有明显不同的性质。事实上，这些性质非常类似于其他二分晶格中的短程单一杂质的情况，例如正方形，体心立方和简单立方晶格。
2010-01-13 cond-mat.mes-hall
Valley Hall Effect and Non-Local Resistance in Locally Gapped Graphene
我们报告了石墨烯基器件中大量谷极化电流的出现，这些电流由空间变化的亚晶格对称性破缺区域驱动，并由非局部电阻（$R_\mathrm{NL}$）指纹揭示。通过使用的量子传输形式主义的组合，获得大量的属性以及多终端设备的响应，一个不均匀的本地带隙的存在下示出引起谷依赖的散射和有限的费米表面贡献的谷霍尔电导率，相关的特性$R_\mathrm{NL}$。这些功能是强大的，对无序，并提供了一个合理的解释有争议的实验在石墨烯/hBN超晶格。我们的研究结果表明，在石墨烯中产生谷霍尔效应的替代机制，以及通过材料和器件工程实现谷依赖电子光学的途径。
2021-01-25 cond-mat.mes-hall
Experimental approval of the extended flat bands and gapped subbands in rhombohedral multilayer graphene
石墨烯层已知以两种稳定的构型堆叠，即ABA或ABC堆叠，具有截然不同的电子性质。与ABA堆叠不同，ABC石墨烯多层膜的电子性质的实验研究很少。在这里，我们报告的第一个磁光研究的一个大的ABC域的石墨烯多层片，ABC序列超过17个石墨烯片。ABC堆叠的多层膜可以被指纹识别，其具有特征电子拉曼散射响应，即使在室温下也持续存在。跟踪磁场从这个域的朗道能级间激发的演变给出了强有力的证据，在费米能级附近的一个dispersionless电子带的存在，这种堆叠的特征。我们的研究结果提出了一种简单而强大的方法来探测石墨烯多层薄片中的ABC堆叠，这种高度简并的带似乎是一种有吸引力的候选者，可以容纳强相关态。
2016-03-14 cond-mat.mes-hall
Ultrafast Photoluminescence from Graphene
由于石墨烯没有带隙，因此不期望从弛豫的载流子产生光致发光。然而，我们已经观察到显着的光发射从石墨烯的超短（30-fs）激光脉冲的激发下。发现在可见光谱范围（1.7 - 3.5 eV）内发生光发射，发射的光子能量超过激发激光的能量（1.5 eV）。的发射表现出非线性依赖于激光能量密度。在时域响应的双脉冲相关测量中，观察到几十飞秒的主要弛豫时间。描述电子及其与强耦合光学声子相互作用的双温度模型可以解释实验观察。
2010-06-30 cond-mat.mes-hall
Two-Photon Absorption in Gapped Bilayer Graphene with a Tunable Chemical Potential
尽管现在有大量的二维材料正在研究中，双层石墨烯在两个方面仍然是独一无二的：它拥有可同时调节的带隙和电子密度;并且源于简单的制造方法。这两个优点强调了为什么双层石墨烯作为光电应用的材料至关重要。在接下来的工作中，我们计算了石墨烯双层中简并带间吸收的单光子和双光子吸收系数，该石墨烯双层具有不对称间隙和可调化学势-所有这些都在有限温度下。我们的分析是全面的，表征单光子和双光子吸收行为在宽范围的光子能量，间隙，化学势，和热加宽。双层石墨烯的双光子吸收系数显示出丰富的结构作为光子能量和带隙的函数，由于存在多个吸收路径和非平凡的分散的低能量带。这一系统的工作将证明不可或缺的双层石墨烯基非线性光学器件的设计。
2016-07-15 cond-mat.mes-hall
Orbital Hall effect as an alternative to valley Hall effect in gapped graphene
已提出带间隙的石墨烯是观察谷霍尔效应的良好平台，谷霍尔效应是一种涉及电子流动的传输现象，其特征在于不同的谷指数。在目前的工作中，我们表明，这种现象是更好地描述为一个实例的轨道霍尔效应，其中模糊的“谷”指数被替换为一个物理量，轨道磁矩，它可以被定义为均匀的整个布里渊区。这种描述消除了谷霍尔电导率中谷限制积分的任意截止选择的任意性，因为轨道霍尔效应中的电导率现在被定义为一个新量的布里渊区积分，称为轨道贝里曲率。这方面的OHE重新提供了直接的解释，在样品的边缘，在以前的克尔旋转测量观察到的积累相反的轨道时刻。
2021-05-13 cond-mat.mes-hall
Ultrafast unbalanced electron distributions in quasicrystalline 30° twisted bilayer graphene
扭曲的双层石墨烯层表现出各种奇异的量子现象1 -5。今天，扭转角Θ已经成为探索物质新状态的重要自由度，即二维超导性（Θ = 1.1°）6，7和二维准晶（Θ = 30°）8，9。本文报道了在准晶30°扭曲双层石墨烯（QCTBG）中光诱导狄拉克费米子超快动力学的实验观察。我们发现，热载流子是不对称分布在两个石墨烯层之间，其次是相反的飞秒弛豫，通过使用时间和角度分辨的光电子能谱。关键的机制涉及不同的层之间的载流子输运和从衬底界面的瞬态掺杂。Umklapp散射后，这是由准结晶度的无公度层间堆叠引起的超快动力学方案继续。原子层中的动力学开辟了新应用的可能性，并在范德华晶体的光电子学中建立了跨学科的联系。
2019-05-10 cond-mat.mes-hall
Transport in gapped bilayer graphene: the role of potential fluctuations (Supplementary Information)
arXiv的在线补充信息：1008.0783
2010-08-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
THz-circuits driven by photo-thermoelectric graphene-junctions
对于未来的片上通信方案，必须将具有超快光电功能的纳米级材料集成到高频电路中。原子级厚度的石墨烯由于其宽带光吸收和高电子迁移率而被广泛证明适用于光伏和光电子器件。此外，光生载流子的超快弛豫已在石墨烯中得到验证。在这里，我们表明，双栅石墨烯结可以是太赫兹电路的功能部分。作为基础的光电过程，我们利用超快光热电电流。我们描述了飞秒激光激发后无偏置器件的即时光热电电流。对于皮秒的时间尺度后的光激发，一个额外的光热电的贡献出现，这表现出的指纹的空间反转的温度分布。后者可以通过石墨烯内的电子和声子浴与衬底和金属接触的不同时间常数和热耦合机制来理解。这些过程的相互作用在高频电路中产生了超快电磁瞬变，对于基于石墨烯的超快光电探测器和开关的基本理解同样重要。
2016-07-05 cond-mat.mes-hall
Disorder-induced tail states in a gapped bilayer graphene
用瞬子方法研究了双层石墨烯带偏压的能谱。结果表明，态密度下降的能量从带边测量为$ν(ε)\propto \exp(-|ε/ε_t|^{3/2})$，其中的特征尾能，$ε_t$，与杂质的浓度，$n_i$，$n_i^{2/3}$的比例。虽然裸能谱的特征在于两个能量：偏置诱导的间隙，$V$，和层间隧穿，$t_{\perp}$，尾部，$ε_t$，包含{ \it单一}组合$V^{1/3}t_{\perp}^{2/3}$。我们发现，上述表达式中的$ν(ε)$在尾部实际上适用于所有的方式下降到中间的差距。
2008-07-15 cond-mat.mes-hall
Long-lived domain wall plasmons in gapped bilayer graphene
双门控带隙双层石墨烯中的拓扑畴壁具有门可调和谷极化的边缘态。在这里，我们预测，等离子体激元集体模式可以沿着这些拓扑结构域的墙壁，甚至在零体积密度传播，并具有显着不同的字符从散装等离子体激元。引人注目的是，畴壁等离子体激元的寿命非常长，等离子体激元的寿命可以比体中的输运散射时间大几个数量级。虽然在低温下最明显，但长畴壁等离子体激元寿命即使在室温下也持续存在，其值高达几皮秒。畴壁等离子体激元具有丰富的现象学，包括宽范围的频率（高达中红外）、可调谐的亚波长电磁约束长度以及用于前向/后向传播模式的谷偏振。它的不寻常的功能，使他们成为一个新的工具，实现低耗散等离子体，超越了限制的体积。
2017-06-02 cond-mat.mes-hall
