Measuring the Quantum Geometric Tensor in 2D Photonic and Polaritonic Systems
我们首先考虑一个通用的双带模型，它可以映射到一个赝自旋的布洛赫球。我们建立了赝自旋取向和量子几何张量（QGT）的组成部分：度量张量和Berry曲率之间的联系。我们展示了如何在具有辐射模式的光子系统中测量依赖于k的赝自旋取向。我们考虑的具体例子：一个二维平面腔有两个偏振本征模，其中的赝自旋测量可以通过偏振分辨光致发光。我们还考虑了偏振简并模式（标量光子）的交错蜂窝晶格的s带。亚晶格赝自旋可以通过进行空间分辨干涉测量来测量。在第二部分中，我们考虑了一个更复杂的四带模型，它可以映射到两个纠缠的赝自旋。我们展示了如何QGT组件可以通过测量六个角度。我们考虑的具体的四带系统是极化（旋量）光子的蜂窝晶格的s带。我们表明，所有六个角度确实可以在这个系统中进行测量。我们在所有情况下模拟现实的实验情况。我们通过求解包含泵浦和有限寿命的薛定谔方程得到光子本征态，然后模拟测量相关的角度，最终提取出与k相关的QGT分量的真实映射。
2017-12-23 cond-mat.mes-hall quant-ph
Analytical Modeling of Graphene Plasmons
石墨烯和其他层状材料的二维性可以用来简化它们的等离子体和极化激元模式的理论描述。我们提出了一个分析理论，使我们能够模拟这些激发的等离子体波函数（PWFs）。封闭形式的表达式提供其相关的消光光谱，只涉及两个真正的参数为每个等离子体振子模式和石墨烯形态，我们计算和制表一劳永逸。经典和量子力学配方的PWF形式主义的介绍，在良好的相互协议与$>10\,$ nm的特征尺寸的armchaired岛屿。应用的例子，提出了预测两个等离子体激元诱导的相互作用的纳米带的透明度和优异的传感能力，通过响应介电环境。我们认为，PWF形式主义具有普遍适用性，并允许我们分析描述了广泛的二维极化激子行为，从而促进其用于实际设备的设计。
2018-05-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Charge-Transfer Hyperbolic Polaritons in $α$-MoO$_3$/graphene heterostructures
该研究在$α$-MoO$_3$/石墨烯外延范德华异质结构中首次观测到极化激元材料间的直接电荷转移及对应的双曲极化激元，明确了其费米能级、色散特性与界面机制，为纳米光子器件研发提供了新基础。
2024-05-14 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Enhanced ponderomotive force in graphene due to interband resonance
我们分析了二维极化激元材料与光波相互作用中的固有非线性。专注于石墨烯的情况下，我们表明，由于载流子密度波动与激发的等离子体极化激元的二阶非线性光学电导率是密切相关的有质动力，由于振荡光场。这种关系首先建立通过一个优雅的热力学方法的德鲁德等离子体，在频率范围内，带内散射是导电性的主要贡献。随后，我们扩展我们的分析带间制度，并表明，约一半的费米能量，带内的有质动力的贡献发散。在实践中，热展宽正则化这种分歧，正如人们所期望的，但即使在室温下，通常也会留下强烈的有质动力增强。最后，我们研究了非局部修正的影响，发现非局部性不会导致进一步扩大（如人们所期望的朗道阻尼的情况下），而是分裂的有质动力带间共振。我们的分析应该证明是有用的开放式追求利用石墨烯和其他二维极化激元材料的非线性，通过影响，如二次谐波产生和光子阻力。
2019-01-25 cond-mat.mes-hall
Topological moiré polaritons
本研究提出通过调制光子SOC并引入激子极化激元塞曼分裂，在蜂窝晶格中构建可调莫尔结构、打开拓扑能隙并获得单向边缘态。
2024-04-05 cond-mat.mes-hall physics.optics
Anomalous Reflection Phase of Graphene Plasmons and its Influence on Resonators
石墨烯等离子体激元在被突变边缘散射时拾取的相位通常被假定为$-π$。在这里，它表明，对于高等离子体动量，这个反射相是$\approx -3π/4$，几乎独立于化学势，波长或电介质基板。这种非平凡的相位产生于接近边缘的高度倏逝模式的复杂激发，其需要满足电场和磁场的连续性。对于支持高度受限等离子体激元的其他二维系统（非常薄的金属膜、拓扑绝缘体、过渡极化激元层等），预期反射相的类似结果。的反射相位的知识，结合传播时拾取的等离子体激元的相位，允许从无限单层中的等离子体激元的色散关系的谐振器特性的估计。
2014-06-27 cond-mat.mes-hall
Measuring the local quantum capacitance of graphene using a strongly coupled graphene nanoribbon
我们提出了一个范德瓦尔斯异质结构的电输运测量组成的石墨烯纳米晶分离的薄氮化硼层从微米级的石墨烯片。两层之间的相互作用进行了讨论，在筛选，或者，量子电容。可以通过施加栅极电压将带调谐到传输间隙中。多个网站的本地化电荷导致库仑阻塞的观察与以前的实验一致。由于带和石墨烯顶层片之间的强电容耦合，栅极电压中的库仑阻塞峰的演变可以用于获得局域态密度，从而获得石墨烯顶层的量子电容。空间变化的密度和掺杂被发现这是由于制造缺陷的电介质的空间变化。
2015-05-28 cond-mat.mes-hall
Measuring the Proton Selectivity of Graphene Membranes
通过系统地研究水溶液中自支撑石墨烯膜的质子选择性，我们证明了质子是通过穿过缺陷来传输的。我们研究了当HCl浓度梯度存在时，化学气相沉积法（CVD）生长的单层石墨烯的电流-电压特性，我们的测量可以明确地确定H+离子是离子电流选择性部分的原因。通过将观察到的反转电位与阳性和阴性对照进行比较，我们证明了所生长的石墨烯对质子的选择性很弱。我们使用原子层沉积来阻挡CVD石墨烯中的大部分缺陷。我们的研究结果表明，减少缺陷的大小降低离子电流，但增加质子的选择性。
2015-08-26 cond-mat.mes-hall
Raman Optothermal Technique for Measuring Thermal Conductivity of Graphene and Related Materials
我们描述了基于拉曼光谱的方法来测量薄膜的热导率，并回顾了与石墨烯和其他二维材料相关的这项技术所取得的显著成果。光热拉曼光谱法有助于发现石墨烯独特的热传导性质。在这种方法中，拉曼光谱被用来确定局部温度的样品，而激发激光被用作热源。拉曼光谱在研究悬浮石墨烯和石墨烯基薄膜的热导率方面的成功促使该技术扩展到其他材料系统和薄膜。
2017-10-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Kagome Lattice from Exciton-Polariton Perspective
我们研究了一个系统的微腔柱排列成一个戈薇晶格。我们表明，偏振依赖的隧道耦合的微腔柱导致出现的有效的自旋轨道相互作用组成的Dresselhaus和Rashba条款，类似的情况下，极化激元石墨烯研究较早。有效自旋轨道相互作用的出现和磁场作用下的时间反演破缺导致了极化激子波函数的布洛赫丛的非平凡拓扑性质。这些表现在能带结构中的能隙的打开和局限于边界上的拓扑边缘态。这种状态类似于拓扑绝缘体中出现的边缘状态。我们的边缘状态的偏振特性的研究清楚地表明，开放的间隙是与带反转的区域中的狄拉克点的布里渊区的两个带对应于相反的极化激元满足。对于一种特殊类型的边界，我们观察到一个高度非线性的边缘状态的能量色散，这使得极化激元kagome晶格的边缘状态孤子的观察一个有前途的系统。
2016-09-11 cond-mat.mes-hall
Measuring Space Deformation via Graphene under Constraints
考虑空间动量坐标不对易，描述了应变作用下石墨烯晶格的形变。这以后可以通过引入星积来实现，最终得到一个广义海森堡代数。在此框架下，我们建立了一个描述狄拉克费米子与依赖于非对易参数$κ$的外源相互作用的新模型。能谱的解以与施加到石墨烯的真实磁场的情况类似的方式示出有效朗道能级。我们表明，一些应变配置将能够明确地评估$κ$，然后提供一个滑雪场向其测量。
2020-06-07 cond-mat.mes-hall hep-th
Measuring Hall Viscosity of Graphene's Electron Fluid
受到磁场作用的材料会表现出霍尔效应，这是一种经过详细研究和理解的现象。在这里，我们报告了一个定性的突破这种经典行为的电子系统具有高粘度。石墨烯中的粘性流体通过产生与经典霍尔效应相反的电场来响应非量子化磁场。粘性的贡献是大的，并确定通过研究当地的电压，出现在附近的电流注入接触。我们分析了在很宽的温度和载流子密度范围内的异常，并提取霍尔粘度，一个无耗散的传输系数，长期以来在理论上确定，但在实验中仍然难以捉摸。与理论的良好一致性表明了研究电子磁流体力学的进一步机会。
2018-06-05 cond-mat.mes-hall
Measuring anisotropic spin relaxation in graphene
我们比较了不同的方法来测量石墨烯自旋寿命的各向异性。除了铁磁电极的面外旋转和倾斜自旋进动之外，我们还提出了一个Hanle实验，其中电子自旋围绕垂直于石墨烯平面的磁场或围绕面内场进动。在后一种情况下，电子受到面内和面外自旋弛豫的影响。为了拟合数据，我们使用了一个数值模拟，可以计算在任何方向的磁场下自旋寿命中的各向异性进动。我们的数据显示了一个小的，但明显的各向异性，可以解释的各向同性机制的联合行动，如松弛的接触和共振散射的磁性杂质，和各向异性Rashba自旋轨道为基础的机制。我们还评估了所有三种类型的实验中的潜在误差来源，并得出结论，平面内/平面外汉勒方法是最可靠的。
2018-05-11 cond-mat.mes-hall
The possibility of measuring intrinsic electronic correlations in graphene using a d-wave contact Josephson junction
虽然没有得到广泛的认可，但电子相关性可能在石墨烯中发挥重要作用。事实上，鲍林的共振价键（RVB）理论的pp键合平面有机分子，其中石墨烯是无限延伸，已经建立了最近邻自旋单重键（SB）状态在这些材料中的重要性。然而，尽管最近对石墨烯的兴趣有所增长，但仍然没有定量估计未掺杂或掺杂石墨烯中库仑排斥的影响。在这里，我们使用紧束缚Bogoliubov-de Gennes（TB BdG）形式主义，以表明在非常规的d波接触石墨烯约瑟夫森结的内在SB相关性强烈增强。我们发现SB关联对邻近效应和约瑟夫森电流都有显著的影响，并建立了超导衰变长度与1/（T-T_c）的函数关系。T_c是本征SB关联的超导转变温度，它取决于库仑排斥效应和掺杂水平。因此，我们建议，d波接触石墨烯约瑟夫森结将提供一个有前途的实验系统的测量的有效强度的内在SB相关的石墨烯。
2009-07-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Measuring the Berry phase of graphene from wavefront dislocations in Friedel oscillations
电子能带结构决定了晶体固体的机械、光学和电学性质。因此，它们的实验测定对于技术应用至关重要。虽然通常通过各种技术测量能带中的光谱分布，但更难以获得能带结构（例如Berry相γ）的拓扑性质。通常认为，测量Berry相位需要施加外部电磁力，因为这些电磁力允许在封闭轨道上实现绝热传输，量子机械波函数沿着该轨道拾取Berry相位。在石墨烯中，无质量的相对论电子沿回旋轨道拾取Berry相γ = π，产生反常的量子霍尔效应，证明了Dirac锥的存在。与此相反，我们证明了石墨烯的Berry相可以在没有任何外部磁场的情况下测量。我们观察到边缘位错的Friedel振荡形成的氢原子化学吸附在石墨烯上。继奈和贝瑞在描述这些拓扑缺陷作为相位奇点的复杂领域，我们表明，额外的波前在位错的数量是一个真实的空间测量的赝自旋缠绕，即石墨烯的贝瑞相位。由于电子色散也可以从Friedel振荡中恢复，我们的研究建立了电子密度作为一个强大的可观测量，以确定波函数的色散关系和拓扑性质。这可能对研究固体中相对论和带隙相的能带结构拓扑结构产生深远的影响。
2019-10-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Measuring local moiré lattice heterogeneity of twisted bilayer graphene
我们介绍了一种新的方法来连续映射莫尔晶格的不均匀性，并将其应用于我们在开放式设备扭曲双层石墨烯（TBG）上测量的大面积地形图像。我们表明，TBG器件的扭转角的变化，这是经常被认为是具有假设的相似扭转角的器件之间的差异的原因，在几百nm的区域上，在平均2.02°附近约为0.08°，与封装在hBN板之间的器件相当。我们区分一个有效的扭转角和局部各向异性，后者与异质应变。我们的结果意味着，对于我们的设备，扭转角的异质性有一个大致相同的影响，电子结构的局部应变。本文介绍的方法适用于不同成像技术和不同莫尔材料的结果。
2021-02-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Measuring strain and rotation fields at the dislocation core in graphene
应变场、位错和缺陷可用于控制石墨烯的电子性质。通过使用高分辨率透射电子显微镜的先进成像技术，我们以单原子灵敏度测量了单层石墨烯中位错的应变场和旋转场。这些场与传统的线弹性力学给出的场有质的不同。然而，从二维（2D）离散弹性和三维离散周期化Föppl-vonKármán方程（dpFvKEs）计算的原子位置产生的场接近实验时，由几何相位分析确定。2D理论产生对称场，而来自实验的场表现出不对称性。dpFvKEs的数值解提供的应变和旋转场的位错偶极子和对，也表现出不对称性，并与实验相比，可能会产生信息的原子的面外位移。虽然离散理论需要数值求解，但位错的应变和旋转的解析公式可以从2D Mindlin的超应力理论中获得。这些公式对于拟合实验数据非常有用，并提供了一个模板，以确定非线性和非平面效应的重要性。测量这个理论的参数，我们发现两个特征长度之间的三到四倍的晶格间距，控制膨胀和旋转的位错。在离位错核较远的地方，弹性场衰减到常规弹性场。我们的研究结果可能与石墨烯和当前感兴趣的其他2D材料的应变工程有关。
2015-10-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spontaneous topological transitions in a honeycomb lattice of exciton-polariton condensates due to spin bifurcations
我们从理论上探讨非共振泵浦的极化激元石墨烯，一个系统组成的蜂窝晶格的微柱在政权的强轻物质耦合。我们表明，根据结构的参数，如泵的强度和柱之间的耦合强度，该系统表现出丰富的各种宏观有序，包括类似物的铁磁，反铁磁，和共振价键相。这些阶段之间的过渡与戏剧性的重塑与拓扑秩序的自发出现连接的系统的频谱。
2020-01-15 cond-mat.mes-hall
Edge effect on resistance scaling rules in graphene nanostructures
我们报道了石墨烯纳米颗粒和石墨烯片（单层和双层）中边缘效应对室温输运的实验研究。通过测量低和高载流子密度下的电阻标度行为，我们发现单层纳米带的输运处于强局域化状态，这可以归因于边缘效应。我们发现，这种边缘效应可以通过增加宽度、降低载流子浓度或增加一层附加层来减弱。从石墨烯纳米颗粒到石墨烯片，数据显示出可能由于边缘效应的急剧变化而导致的输运机制的维度交叉。
2011-02-14 cond-mat.mes-hall
Ballistic transport exceeding 28 μm in CVD grown graphene
我们报告了在超过28 μm的石墨烯中的弹道输运，该石墨烯通过化学气相沉积（CVD）完全封装在六方氮化硼中。该结构是由先进的干范德华转移方法制造的，并表现出高达300万cm $^2$ /（Vs）的载流子迁移率。通过测量十字形和方形器件的弯曲电阻，探讨了电荷传输的弹道性质。与温度相关的测量进一步证明，直到200 K，弹道输运保持超过1 μm。
2016-01-12 cond-mat.mes-hall
Measuring Phonon Dispersion and Electron-Phason Coupling in Twisted Bilayer Graphene with a Cryogenic Quantum Twisting Microscope
本研究开发了低温量子扭转显微镜技术，可同时测量范德瓦尔斯材料的电子、声子色散及分辨动量和模式的电子-声子耦合，发现转角双层石墨烯中存在随转角减小耦合增强的低能相子模式，为探测多种中性集体模式提供了新方法。
2024-07-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Imaging vibrations of locally gated, electromechanical few layer graphene resonators with a moving vacuum enclosure
对纳米机械谐振器的振动进行成像意味着根据其频率响应对平面内位置的依赖性来测量其弯曲模式形状。应用于二维谐振器，这种技术提供了丰富的信息，原子级薄膜的机械性能。我们提出了一个简单而强大的系统，在室温和真空中的面内位移精度为$\approx0.20$ $μ$ m的几层石墨烯（FLG）谐振器的振动成像。它包括一个坚固的真空外壳安装在一个三轴微定位阶段和设计的自由空间光学测量振动。该系统配备了超柔性射频波导，以电致动谐振器。用它，我们通过测量其频率响应作为膜上的位置的函数来表征FLG谐振器的最低频率模式。谐振器悬挂在纳米制造的局部栅电极上，该栅电极既充当反射镜又充当电容器板，以在射频下致动振动。从这些测量中，我们估计膜的热膨胀系数与热导率的比率，并且我们测量最低频率模式的有效质量。我们补充我们的研究与全球门控谐振器和图像的前三个振动模式。在那里，我们发现膜中的褶皱局部抑制振动。
2021-01-04 cond-mat.mes-hall
Shifted Landau levels in curved graphene sheets
我们通过测量在磁场作用下的离散能谱来研究弯曲石墨烯片中的朗道能级。我们观察到，在波纹石墨烯片，朗道能级满足相同的平方根的能量量子数的依赖，在平面片，$E_n \sim \sqrt{n}$。然而，我们发现，朗道能级在弯曲的片材移动到较低的能量的量成比例的平均空间变形的片材。我们的发现与弯曲石墨烯片中的量子霍尔效应相关，其与朗道量子化直接相关。基于量子格子玻尔兹曼方法，我们发展了一种新的数值方法来求解弯曲流形上的Dirac方程，描述应变石墨烯片中的低能态.
2018-08-03 cond-mat.mes-hall physics.comp-ph quant-ph
Electron Collimation in Twisted Bilayer Graphene via Gate-defined Moiré Barriers
本文在扭转双层石墨烯中利用栅极定义的莫尔势垒和莫尔超晶格带隙实现电子准直，并通过双准直器输运测量证明其在实际扭转角不均匀性下仍有效。
2024-03-31 cond-mat.mes-hall
Low-energy band structure and even-odd layer number effect in AB-stacked multilayer graphene
原子是如何获得三维体积特性的是材料科学的基本问题之一。在回答这个问题之前，原子层如何变成大块晶体可能会给答案一个提示。虽然原子薄膜已经在有限的材料范围内进行了研究，但最近的一项发现显示了如何机械剥离大块晶体，这开辟了研究各种材料的原子层的领域。在这里，我们通过测量磁阻的量子振荡来显示具有一到七层的高迁移率石墨烯的能带结构的系统变化。朗道扇形图显示了反映能带结构差异的明显结构，就好像它们是多层石墨烯的指纹。特别是，一个奇偶层的数量效应被清楚地观察到，与带的数量增加了一个每两层和狄拉克锥观察到的奇数层。电子结构受到与栅极电场相关的载流子屏蔽产生的势能的显著影响。
2018-09-27 cond-mat.mes-hall
Engineering of robust topological quantum phases in graphene nanoribbons
在这里，我们提出了一个灵活的策略，实现强大的纳米材料展示价电子结构，其基本物理描述的SSH-Hamilton。这些固态材料是使用原子级精确的石墨烯纳米带（GNR）实现的。我们展示了不同宽度的扶手椅型GNR的拓扑边界态在结处的受控周期耦合，以产生准一维平凡和非平凡的电子量子相位。他们的拓扑类实验确定后绘制的体积边界对应和测量的存在（非平凡）或不存在（平凡）的本地化的端态扫描隧道光谱（STS）。我们提出的策略有可能调整的带宽的拓扑电子带接近的邻近诱导的自旋轨道耦合或超导的能量尺度，并可能允许实现Kitaev像哈密顿和马约拉纳型端态。
2018-05-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Topology in a one-dimensional plasmonic crystal
本文研究了由石墨烯和金属光栅组成的一维等离激元晶体的能带拓扑，通过紧束缚模型确定缠绕数，发现调节石墨烯与光栅间距可诱导拓扑相变，并提出了观测拓扑态的散射实验。
2024-06-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Signatures of van Hove singularities probed by the supercurrent in a graphene - hBN superlattice
由六方氮化硼衬底在石墨烯中诱导的莫尔超晶格强烈地改变了石墨烯的能带结构，这表现为新的狄拉克点的出现，伴随着范霍夫奇点。在这项工作中，我们提出了在约瑟夫森结由这样的石墨烯超晶格在长和扩散制度，其中的超导电流取决于无源能量。然后，我们可以从临界电流和正常态电阻的组合测量来估计石墨烯超晶格的特定态密度。结果与理论预测相符，并突出了范霍夫奇点处态密度的强烈增加。通过测量超电流的磁场依赖性，我们发现在这些奇点的边缘电流的存在。我们解释它的费米速度的减少与平坦的带在范霍夫奇点，这抑制了在散装的超导，而在边缘的电子保持较少的本地化，导致在边缘超导。我们将边缘的这种不同行为归因于缺陷或化学掺杂。
2018-05-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
