Controlling the efficiency of spin injection into graphene by carrier drift
从铁磁金属到石墨烯的电自旋注入受到两种材料之间的阻抗失配的阻碍。这个问题可以通过在界面处引入薄的隧道势垒来减少。我们在钴/氧化铝/石墨烯结构中进行了室温非局域自旋阀测量，注入效率高达25%，其中通过氧化物中相对透明的针孔实现电接触。通过在注入器电极上施加DC电流偏置，该值进一步提高到43%，这导致载流子漂移远离接触。反向偏置将AC自旋阀信号减小到零或负值。我们引入了一个模型，定量预测在这种情况下，在石墨烯中的自旋积累的行为，显示出良好的协议与我们的测量。
2008-11-18 cond-mat.mes-hall
Spin Control of Drifting Electrons using Local Nuclear Polarization in Ferromagnet/Semiconductor Heterostructures
我们展示了在GaAs沟道中局部控制移动电子自旋旋转的方法。当自旋被拖曳通过在MnAs/GaAs界面处产生的自旋极化核的区域时，光注入自旋的拉莫尔频率被调制。由原子核产生的有效场利用铁磁邻近极化效应进行光学或电学控制。自旋旋转也通过控制载流子穿过极化区域的时间来调谐。我们证明相干自旋旋转超过4 π弧度在运输过程中。
2010-06-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Driftfusion: An open source code for simulating ordered semiconductor devices with mixed ionic-electronic conducting materials in one-dimension
最近出现的铅卤化物钙钛矿作为薄膜半导体器件，包括太阳能电池，发光二极管，和忆阻器的有源层材料，激发了几个新的漂移扩散模型，包括移动电子和离子载流子的影响的发展。这项工作的目的是提供一个全面的指导Driftfusion，一个通用的模拟工具，用于模拟一维有序的半导体器件与混合离子电子导电层。Driftfusion使用户能够对具有多个不同材料层和多达四种载流子种类的器件进行建模：默认情况下，电子和空穴以及多达两种离子种类。与时间相关的载波连续性方程完全耦合到泊松方程，使得能够模拟瞬态光电子器件测量协议。除了材料和器件范围的特性外，用户还可以直接访问用于载流子传输、产生和复合的物理模型。此外，梯度界面方法规避了材料界面处的边界条件的要求，并且能够引入界面特定的性质，例如高速率的界面复合。
2022-01-05 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.comp-ph
Graphene Field Effect Transistors: Diffusion-Drift Theory
基于石墨烯FET沟道电流连续性方程的显式解，建立了载流子输运的半经典扩散漂移描述和I-V特性模型。还描述了石墨烯和绝缘层之间的界面附近或界面处的可再充电缺陷（界面陷阱）的作用。
2011-02-11 cond-mat.mes-hall
Sub-diffraction Imaging of Carrier Dynamics in Halide Perovskite Semiconductors: Effects of Passivation, Morphology, and Ion Motion
该研究采用trEFM结合漂移-扩散模拟，在亚衍射尺度成像卤化物钙钛矿光生载流子动力学，揭示钝化、形貌及离子迁移对表面复合和电势平衡的影响。
2024-12-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast carriers' separation imaging in WS2-WSe2 in plane heterojunction by transient reflectivity microscopy
本研究利用瞬态反射显微术直接成像WS2-WSe2面内异质结的电荷分离，测得电子和空穴漂移速度分别为30 nm/ps和10.6 nm/ps，耗尽层宽度300 nm，为纳米器件电光分析提供新途径。
2024-03-16 cond-mat.mes-hall
Relaxation of optically excited carriers in graphene: Anomalous diffusion and Lévy flights
我们提出了一个理论分析的弛豫级联的光激发电子在石墨烯中存在RPA屏蔽的电子-电子相互作用。我们计算了高能量电子的弛豫速率和构成级联的无规行走的跳跃尺寸分布，该级联具有厚尾。我们发现，整个级联的统计描述的Lévy飞行常数漂移，而不是标准的漂移扩散的能量空间。Lévy飞行体现了级联时间中涨落的非平凡标度关系，这与Lévy过程的首次通过时间问题有关。此外，我们确定的瞬态差分传输的石墨烯的激光脉冲激发后，考虑到分数动力学的弛豫动力学。
2014-01-31 cond-mat.mes-hall
Microscopic observation of carrier-transport dynamics in quantum-structure solar cells using a time-of-flight technique
在这项研究中，我们提出了一种载流子飞行时间技术，以评估在太阳能电池的有源区的量子结构的载流子传输时间。在正向偏压下，通过在量子结构下插入量子阱探针，观察时间分辨的光致发光信号，可以在室温下有效地确定载流子输运时间。平均的漂移速度显示线性依赖于内场，使我们能够估计的量子结构作为一个准体材料具有低的有效迁移率包含载流子动力学的信息。我们表明，这种直接和实时的观察是更敏感的载流子输运比其他传统技术，提供更好的洞察微观载流子输运动力学，以克服器件设计的困难。
2020-05-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Theory and computation of Hall scattering factor in graphene
霍尔散射因子$r$是通过霍尔测量确定载流子浓度和漂移迁移率的关键量;在实验中，通常假定其为1。在本文中，我们使用分析和\textit{ab initio}建模的组合来确定石墨烯中的$r$。而在宽温度范围内的高载流子密度$r \approx 1$下，在低掺杂下，$r$的温度依赖性非常强，在300 ° K以下的值高达4。这些高值是由于狄拉克锥周围的线性带和由于声学声子的载流子散射率。在更高的温度下，由于空穴和电子的贡献以及光学声子的作用，$r$可以变为与$0.5$一样低。最后，我们提供了一个简单的分析模型，精确计算$r$在石墨烯在很宽的温度范围和载流子密度。
2021-11-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Luminescence imaging of photoelectron spin precession during drift in p-type GaAs
使用一个微加工的p型GaAs霍尔棒，它表明，共面电场和磁场的组合应用，使观察在50 K的空间振荡的光致发光圆偏振由于漂移自旋极化光电子的进动。观察这些振荡作为电场E的函数，给出了少数载流子漂移迁移率的直接测量，并揭示，对于E = 800 V/cm，自旋相干性在25μm的长度上保持不变。
2016-11-22 cond-mat.mes-hall
Carrier Transport in High Mobility InAs Nanowire Junctionless Transistors
理解和模拟纳米线晶体管性能极限的能力是设计下一代器件的关键。在这里，我们报告的高迁移率结无栅全包围纳米线场效应晶体管的载流子迁移率在室温下达到2000 cm 2/V.s的研究。依赖于温度的运输测量揭示了激活运输在低温下由于表面捐助者，而在室温下的运输表现出扩散行为。从电导率数据中，提取的值的声速在InAs纳米线被发现是一个顺序小于散装。这种低声速归因于普遍出现在这些纳米线中的扩展的晶体缺陷。分析温度相关的迁移率数据，我们确定了关键的散射机制限制在这些纳米线的载流子传输。最后，使用这些散射模型，我们进行漂移扩散的纳米线场效应晶体管的输运模拟和比较与实验测量的设备性能。我们的器件建模提供了深入了解InAs纳米线晶体管的性能限制，并可用作基于MEMS的集成电路的预测方法。
2015-06-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Active graphene plasmonics with a drift-current bias
我们从理论上证明了由碳化硅衬底上的漂移电流偏置石墨烯片形成的系统能够实现损耗补偿和等离子体激元放大。石墨烯片的主动响应植根于石墨烯等离子体激元的光泵浦，其具有由流动载流子提供的增益。所提出的系统作为一个光学放大器的等离子体与漂移电子共同传播和作为一个强衰减器的对等离子体。此外，我们表明，通过连接系统的输入和输出，例如，因为环形石墨烯-碳化硅纳米谐振器与漂移电子所提供的光学增益相结合，可能导致Spasing。
2020-09-19 cond-mat.mes-hall
Advancing carrier transport models for InAs/GaSb type-II superlattice MWIR photodetectors
本文推进了玻尔兹曼输运方程的 Rode 方法并结合 k.p 能带结构，详细计算了 InAs/GaSb 二型超晶格的载流子迁移率与电导率，揭示了散射机制及 Hall 散射因子特性，为中波红外光电探测器提供了高精度输运参数。
2023-01-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Drift-diffusion model for single layer transition metal dichalcogenide field-effect transistors
提出了一种计算单层过渡金属二硫属化物（TMD）场效应晶体管（FET）表面电势和漏电流的物理模型。考虑到原子层厚TMD的二维态密度及其对量子电容的影响，建立了表面势模型。其次，考虑到载流子沿单层TMD传输的漂移扩散机制，导出了漏电流的显式表达式。该模型已基准与测量的原型晶体管。基于该模型，针对低功耗应用的器件设计窗口进行了讨论。
2012-07-12 cond-mat.mes-hall
Electronic spin drift in graphene field effect transistors
研究了室温下场效应输运结构中单层石墨烯自旋阀在外加直流电场作用下电子自旋的漂移。在金属导电状态（$n \simeq 3.5 \times 10^{16}$ m $^{-2}$）中，对于施加在自旋注入器和自旋检测器之间的约$\pm$ 70 kV/m的DC场，自旋阀信号根据DC场的方向和载流子类型增加/减少多达$\pm$ 50%。当从空穴传导切换到电子传导时，观察到漂移效应的符号反转。在狄拉克中性点附近，漂移效应被强烈抑制。实验结果与自旋输运的漂移扩散模型定量一致。
2008-04-14 cond-mat.mes-hall
Elucidating the photoresponse of ultrathin MoS2 field-effect transistors by scanning photocurrent microscopy
利用扫描光电流显微镜研究了少层二硫化钼场效应晶体管的本征光响应机理。我们将局部增强的光电流归因于MoS 2/Au界面处的光激发载流子的能带弯曲辅助分离。几层二硫化钼晶体管的波长依赖性光电流定性地遵循二硫化钼的光吸收光谱，提供带间光激发的直接证据。在不同的外部电场和载流子浓度的时间和光谱分辨光电流测量建立漂移扩散电流占主导地位的偏置下的设备中的光电电流。
2013-07-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Exciton delocalization incorporated drift-diffusion model for bulk-heterojunction organic solar cells
电荷产生过程的模拟对于理解体异质结有机太阳能电池的器件物理特性和优化其能量转换效率具有重要意义。自由载流子是由异质结界面处的超快激子离域和慢激子扩散和解离产生的。在这项工作中，我们开发了一个系统的数值模拟来描述的电荷产生过程的修改漂移扩散模型。自由载流子的传输、复合和收集被并入以完全捕获器件响应。理论结果与最先进的高性能有机太阳能电池相匹配。结果表明，激子离域比的增加减少了激子扩散-解离过程中的能量损失，从而显著提高了器件效率，特别是对短路电流的影响。通过改变激子离域比，全面研究了短路和开路条件下的OSC性能。特别是，揭示和理解体复合依赖的填充因子饱和。作为离域机制的基本电学分析，我们的工作对于理解和优化高性能OSC具有重要意义。
2016-12-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Electrooptics of graphene: field-modulated reflection and birefringence
从理论上研究了热效应和载流子漂移对石墨烯电光响应的影响。实部和虚部的动态电导率张量计算的情况下，有效的动量弛豫，各向异性的贡献是小的。我们使用准平衡分布的电子和空穴，其特征在于由有效的载流子温度和浓度，这是由栅极电压和面内电场控制。考虑了探测辐射垂直传播的几何形状，分析了反射系数和相对吸收的光谱和场依赖性。还确定了由于石墨烯片与电流的小双折射而引起的反射和透射辐射的椭圆度。
2009-12-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Hot Electron Terahertz Oscillations in Graphene: Crater and Terraces in the Carrier Distribution Function
在石墨烯中，在电场被打开之后，载流子的弹道加速直到单色光学声子能量产生零点能量和声子能量之间的整个分布函数的来回运动。这种效应预计将体现在阻尼太赫兹振荡的载体漂移速度和平均能量。这种瞬态现象最引人注目的特征是相空间中被高动量概率包围的无动量区域的出现，以及分布函数中的平滑台阶或台阶。这种仅发生在电压和样品长度窗口内的动力学效应是石墨烯的线性能带结构中的变形势光学声子的随机化性质与电力之间的相互作用的直接结果。
2010-03-03 cond-mat.mes-hall
Casimir interactions between two parallel graphene sheets carrying steady-state drift currents
University of South Florida（南佛罗里达大学）
本研究探讨了石墨烯片间因稳态漂移电流引起的Casimir相互作用，发现漂移电流导致垂直方向的排斥修正和横向力，影响Casimir力的调控。
2026-01-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Spin Accumulation in the Extrinsic Spin Hall Effect
本文将半导体中自旋极化载流子输运的漂移-扩散形式推广到自旋-轨道耦合。该理论被应用于处理非本征自旋霍尔效应使用现实的边界条件。结果表明，载流子和自旋扩散长度的存在下修改的自旋轨道耦合和自旋积累由于外部自旋霍尔效应是强烈和定性的边界条件的影响。给出了自旋相关的载流子复合率和非均匀自旋密度及电流的解析公式。
2005-08-02 cond-mat.mes-hall
Low Carrier Density Epitaxial Graphene Devices On SiC
在六方Si端SiC衬底上生长的单层外延石墨烯（EG）本质上是电子掺杂的（载流子密度约为10^13 cm^（-2））。我们展示了一个干净的设备制造过程中使用的贵金属保护层，并表明，与王水蚀刻的结果在p型（空穴）分子掺杂我们的非门控，无污染的EG。通过这种简单的工艺制造的器件可以达到10^10 cm^（-2）到10^11 cm^（-2）的载流子密度，迁移率约为8000 cm ^2/V/s或更高。在载流子密度n = 2.4 x 10^11 cm^（-2）、迁移率= 5200 cm ^2/V/s的中度掺杂器件中，我们观察到高度发达的量子化霍尔电阻平台，在磁场强度小于4 T时填充因子为2。掺杂浓度可以通过在Ar中的热处理恢复到更高的水平，而具有p型和n型多数载流子的器件在环境空气中倾向于向较低的载流子浓度漂移。
2014-04-03 cond-mat.mes-hall
Spin-dependent transport of carriers in semiconductors
本文综述了均匀三维和二维半导体中载流子的自旋相关输运。我们首先讨论电子自旋的光学取向，它允许半导体中自旋极化载流子的产生和检测。然后，我们回顾了非平衡自旋流，包括由电场和浓度梯度引起的自旋漂移和扩散。由于反转对称性破缺，在外部磁场和有效磁场中都可以控制自旋进动。尽管库仑相互作用不与自旋自由度耦合，但它通过自旋库仑阻力影响自旋相关输运。在旋向性介质中，自旋取向电子的光学产生产生自旋光电流，当辐射螺旋度从左手变为右手时，自旋光电流反转其方向。相反的过程也是可能的，即，在回转介质中的电流在样品的主体中引起自旋极化。
2006-05-15 cond-mat.mes-hall
Giant and Broadband THz and IR Emission in Drift-biased Graphene-Based Hyperbolic Nanostructures
通过同时控制漂移电子和周围介质光子态，在石墨烯双曲纳米结构中增强电子与双曲模式耦合，实现高效宽带可调谐太赫兹与远红外源，使超90%电子发射光子。
2022-11-24 cond-mat.mes-hall
Imaging ultrafast carrier transport in nanoscale devices using femtosecond photocurrent microscopy
一维纳米器件，如半导体纳米线（NW）和单壁碳纳米管（SWNT），由于其在未来高速电子、光电子和传感器件中的潜在应用而被广泛研究。为了克服当前对当代器件速度的限制，研究具有超短时间尺度的载流子动力学是开发高速器件所必需的主要步骤之一。在本研究中，我们使用扫描光电流显微镜和时间分辨泵浦-探测技术相结合，可视化纳米器件中的超快载流子动力学。我们研究了载流子在一个金属电极附近产生的渡越时间，随后基于漂移和扩散运动向相反的电极传输。载体动力学已被测量为各种工作条件。特别是，从渡越时间中提取的载流子速度对于更大的负栅极偏压增加，因为肖特基势垒处的场强增加。
2014-06-02 cond-mat.mes-hall physics.ins-det
Terahertz Harmonic Generation in Graphene
我们发现，载流子在石墨烯传输表现出尖锐的共振在空间和时间调制散射的存在下。共振发生时，所施加的a-c场的周期对应于准弹道载流子在空间散射周期上漂移所花费的时间，只要后者短于载流子发射光学声子所花费的距离。我们表明，这样的系统可以实现与交指型栅极通电的交流偏压的石墨烯层。栅极分离和实现弹道输运的场将导致太赫兹范围内的谐振，产生以大Q因子为特征的高次谐波，其可随栅极间距调谐。
2014-11-26 cond-mat.mes-hall
Introduction of Multi-particle Büttiker Probes -- Bridging the Gap between Drift Diffusion and Quantum Transport
最先进的工业半导体器件建模基于高效的漂移扩散（DD）模型，该模型包括纳米器件的一些量子校正。相比之下，最新的量子输运模型是基于非平衡格林函数（NEGF）方法，该方法一致地涵盖了所有相干和非相干量子效应。当在NEGF内解决时，光电纳米器件中的载流子复合和产生代表了巨大的数值挑战。在这项工作中，数值上有效的Büttiker探针模型扩展到包括电子空穴复合和产生的NEGF框架。新的多粒子Büttiker探针方法对最先进的量子校正DD模型的基准显示定量协议，除了在明显的隧道效应和干扰效应的情况下。
2020-01-10 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Electrically-driven amplification of terahertz acoustic waves in graphene
本文发现石墨烯中电子漂移速度超过声速时可通过电驱动放大太赫兹声学声子，使电阻率沿载流子方向超线性增长，为片上高频声波产生与探测及范德瓦尔斯异质结太赫兹物理研究提供了新途径。
2023-10-18 cond-mat.mes-hall
Drift-diffusion current in organic diodes
由于有机半导体的电导率非常低，因此有机二极管的有用模型包括将有机层视为绝缘体，通常称为金属-绝缘体-金属（MIM）模型的近似。此外，占主导地位的载流子注入过程是扩散，因此，修改的肖特基理论可以用来推导一个简单的解析方程的电流-电压曲线的二极管。在这里，我们对有机二极管的MIM模型进行了全面的分析。我们表明，肖特基理论是有效的，只有当电荷注入是穷人，也就是说，对于高注入势垒。当注入势垒降低时，由肖特基理论给出的电流在弱注入区中仍然有效，当施加的电势低于扩散电势时。然而，在强注入状态下，它被大大高估。我们还表明，在强注入制度，由MIM模型给出的电流合并Mott-Gurnery空间电荷限制制度。
2017-01-10 cond-mat.mes-hall
The Effects of Interfacial Recombination and Injection Barrier on the Electrical Characteristics of Perovskite Solar Cells
钙钛矿太阳能电池（PSCs）中的载流子复合对电池的开路电压、短路电流、填充因子以及最终的功率转换效率等电性能有着深刻的影响。本文采用漂移扩散模型，从理论上研究了注入势垒、复合通道、载流子输运层掺杂特性和光强对PSC性能的影响。结果表明，由于钙钛矿和载流子传输层界面处的注入势垒，累积的载流子改变了整个PSC的电场分布。因此，在特定的外加电压下产生零电场，大大增加了界面复合，导致电流密度-电压（J-V）曲线的局部扭结。这一工作为有针对性地降低注入势垒和界面复合提供了一种提高PSC效率的有效策略。
2018-03-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Hopping charge transport in organic materials
讨论了无序有机材料中载流子（电子和空穴）输运的一般性质。结果表明，有机材料中总的能量无序的主要部分通常是由静电无序提供的，由随机定位和定向的偶极子和四极子产生。由于这个原因，这种无序在空间上是强烈相关的。空间相关性直接支配载流子漂移迁移率的场依赖性。形状的电流瞬变，这是一个正确的确定载流子迁移率的首要重要性，被认为是。静电无序的一个显著特征是其在电极附近的改性，并且这种改性在不改变材料结构的情况下发生。它示出了这种现象如何影响电荷注入的特性。我们还考虑了电荷间相互作用对电荷输运的影响。
2013-03-19 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
A Drift-Diffusion-Reaction Model for Excitonic Photovoltaic Bilayers: Asymptotic Analysis and A 2-D HDG Finite-Element Scheme
我们提出并讨论了双层有机光伏器件工作的数学模型。我们的模型耦合漂移扩散复合方程的电荷载流子（特别是，电子和空穴）与反应扩散方程的激子/极化子对和泊松方程的自洽静电势。形成双层器件的两个有机衬底的材料差（即HOMO/LUMO间隙）被包括作为功函数势。首先，我们对一维定态系统进行了渐近分析，i）重点是界面上的动力学，ii）目标是简化界面的体动力学。其次，我们提出了一个二维的混合间断有限元数值方案，这是非常适合解决i）的材料变化，ii）由此产生的强烈变化的接口和iii）必要的迎风离散的漂移-扩散方程。最后，我们比较了数值结果与近似渐近性。
2012-02-03 cond-mat.mes-hall math.AP
Direct Spatiotemporal Imaging of Charge Carrier Dynamics in Operative Semiconductor Devices
CNR IMM, Institute for Microelectronics and Microsystems（意大利国家研究委员会微电子与微系统研究所）；Institute of Physics, Charles University（查理大学物理研究所）；CNR NANOTEC, Institute of Nanotechnology（意大利国家研究委员会纳米技术研究所）
研究电荷载流子动力学成像难题，引入普克尔斯成像法的载流子动力学（CDPI），它能直接获取内部电荷动力学，建立载流子输运统一图景，洞察基本机制及时空演变，适用于多种材料，为关联载流子动力学与器件功能提供新范例。
2026-07-22 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
Spin injection and electric field effect in degenerate semiconductors
我们分析了半导体中的自旋输运的制度，其特征在于$T\stackrel{<}{\sim}T_F$（中间到简并），其中$T_F$是费米温度。这样的制度是非常重要的，因为它包括轻杂质半导体结构中使用的大多数实验中，我们证明，在同一时间，它对应于该制度中，载流子-载流子相互作用承担相关的角色。从包含多体关联效应的漂移扩散方程出发，详细计算了各种异质结构的自旋注入特性，并分析了载流子密度变化、外加电场和库仑相互作用的综合效应.我们表明存在的退化制度，特有的半导体，强烈不同，自旋输运而言，从金属的退化制度。
2004-02-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Conductance suppression due to two-stream instability in bilayer graphene
我们研究了流体动力学机制下本征双层石墨烯中的电子-空穴双流不稳定性（或库仑阻力），考虑了温度、初始漂移速度、磁场和碰撞的影响。阈值漂移速度的不稳定性的开始是的顺序的载流子的热速度。我们提出了一个前所未有的纯静电机制，导致电流松弛的证据，引起了一个明确的直流纵向电导率$\propto T^{3/2}$。由于静电和碰撞过程之间的竞争，两个不同的运输制度被确定。对霍尔电导率的分析表明，双流不稳定性效应也纠正了线性响应理论中获得的最新结果。
2022-12-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.quant-gas
Circular Hall Effect in a wire
沿导线施加的电压导致恒定的电流密度，进而导致方位角磁场。在样品体中不存在径向电流需要存在非零径向（霍尔）电场。我们表明，纵向电流本身正是由交叉方位角磁场和霍尔电场中的载流子漂移提供的电流。非零载流子粘性导致非均匀电流取决于内部线壁处的边界条件。我们发现一般的边界条件会计抗磁电流。在低温下，增强的载流子粘度导致电流和方位磁场都朝向内边界被推出线体。同时，样品电阻强烈地消失，表现出温度驱动的阈值转变。在低电流限制下，我们计算了任意载流子散射的阈值温度和样品尺寸。对于大体积样品和有限的外加电流，我们的理论提供了通用的磁场-温度相变图。
2019-08-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Detecting vortex motion through spatially correlated nonequilibrium noise
Princeton University（普林斯顿大学）
该研究提出了一种通过空间相关非平衡噪声区分正常态准粒子和涡流运动的方法，利用氮空位中心钻石探测实时磁噪声空间时间相关性，揭示了涡流驱动的输运特性。
2026-05-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Kinetic theory of shot noise in non-degenerate diffusive conductors
我们研究非简并半导体中的电流波动，在弹性和非弹性平均自由路径之间的长度尺度。我们提出了一个精确的解决方案的非线性动力学方程的制度的空间电荷限制的传导，而不诉诸漂移近似以前的工作。通过包括接触区中有限电压和载流子密度的影响，与Gonz{á}lez等人的蒙特卡罗模拟获得定量一致性，能量无关的弹性散射率的模型。通过载流子的库仑排斥，散粒噪声功率$P$被抑制在泊松值$P_{Poisson}=2e\bar I$以下（在平均电流$\bar I$下）。在三维系统中，精确的抑制因子接近1/3，与模拟和漂移近似一致。包括散射率的能量依赖性对不带电杂质的短程散射或声学声子的准弹性散射的情况下的抑制因子的影响很小。带电杂质的长程散射仍然是一个悬而未决的问题。
1999-01-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Hot-carrier transport and spin relaxation on the surface of topological insulator
我们研究了拓扑绝缘体Bi $_2$ Se $_3$表面在高电场（高达几kV/cm）下的电荷和自旋输运。由于导带和价带的自旋混合，电场不仅加速了每个带中的电子，而且导致带间进动。在电场作用下，电子可以通过带间旋进和带间电子-声子散射从价带转移到导带。当电场较强时，各带的电子密度随电场线性变化。由于自旋-动量锁定，电场诱导横向自旋极化，其大小与动量散射时间成正比。当电场较小时，诱导自旋极化与电场呈线性关系。此外，它的大小与温度成反比，并且在高温下对电子密度不敏感。我们的研究还表明，由于大的相对静态介电常数，库仑散射太弱，建立一个漂移的费米分布与一个统一的热电子温度在稳态下的电场。在稳定状态下关闭电场之后，热载流子在很长的能量弛豫时间尺度（100-1000 ps的量级）内冷却，而自旋极化在很短的动量散射时间尺度（0.01-0.1 ps的量级）内弛豫。
2013-01-07 cond-mat.mes-hall
Coupled Charge and Radiation Transport Processes in Thermophotovoltaic and Thermoradiative Cells
电荷输运以及热辐射和发光辐射的精确建模对于理解和设计辐射热能转换器至关重要。半导体中的载流子动力学可以用泊松-漂移-扩散方程很好地描述，而发射极/吸收极结构中的热辐射可以用多层涨落电动力学计算。这两种类型的能量流通过辐射吸收/发光和载流子产生/复合而相互作用。然而，过去的研究通常仅假设有限的相互作用，将热辐射吸收作为载流子模型的输入来预测器件性能。为了检验这一假设，我们开发了一个完全耦合的半导体器件中的电荷和辐射输运的迭代模型，我们用我们的模型来分析近场和远场GaSb热光伏和热辐射系统。通过比较我们的结果与过去的方法，不考虑电荷和辐射传输之间的交叉影响，我们发现，一个完全耦合的方法是必要的，以准确地模拟光子回收和近场增强外部发光。由于这些影响可以大大改变设备的性能，我们的建模方法可以帮助设计高效的热光伏和热辐射系统。
2021-07-12 cond-mat.mes-hall
Hybrid graphene tunneling photoconductor with interface engineering towards fast photoresponse and high responsivity
石墨烯光电导体/光电晶体管的复合材料具有很高的光响应性，但由于界面载流子的寿命长，其响应速度会随着成本的增加而急剧下降。在这项工作中，通过将大面积原子级薄的MoS 2膜插入到混合石墨烯光电导体中，我们开发了一种原型隧穿光电导体，其在宽光谱范围内表现出创纪录的快速响应（上升时间~17 ns）和高响应率（在635 nm和16.8 nW照明下~ $3\times10^4$ A/W）。我们证明了在硅中产生的光激发载流子通过隧穿过程而不是载流子漂移转移到石墨烯中。原子级薄的MoS 2膜不仅用作隧穿层，而且还钝化表面状态，这两者结合起来提供了优异的响应速度（比没有MoS 2层的器件提高约3个数量级），同时响应度保持较高。这种隧道光电导体集快速响应和高响应于一体，在光电子器件的实际应用中具有巨大的潜力。
2017-07-14 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Spatially dispersive dynamical response of hot carriers in doped graphene
从理论上研究了掺杂单层石墨烯在强直流电场作用下的复动态电导率张量$σ_{lm}(\mathbf{k}, ω)$的波矢和频散特性。对于一般的分析，我们考虑由两个独立的矢量，交流场极化和波矢$\mathbf{k}$给出的任意组态的弱交流场。在玻尔兹曼动力学方程的基础上描述了高场输运和对交流场的线性响应。我们表明，DCT的实部，计算在无碰撞制度，是不为零，由于耗散的交流波，其能量被吸收的共振狄拉克准粒子有效地与波相互作用。详细研究了在$ω= v_F |{\bf k}|$（$v_{F}$是费米速度）的运动共振的作用，考虑到偏离线性能谱和由载流子屏蔽。等功率密度曲线和交流电流密度和场矢量之间的角度分布作为一个地图，它提供了清晰的图形表示的DCT各向异性。此外，该图示出了对应于负功率密度的某些ac场配置，从而它指示了石墨烯系统中可能的电（漂移）不稳定性的太赫兹频率区域。
2015-12-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.other physics.plasm-ph
Field-Induced Dissociation Reveals Excitonic Long-Range Photocarrier Transport in Bulk-Insulating Bi2Se3 Nanoribbons
University of California, Davis（加州大学戴维斯分校）；Wuhan University（武汉大学）
研究拓扑绝缘体中光载流子低温长程输运机制，结合扫描光电流显微镜与超快瞬态光电压测量，用横向电场作探针，发现长程光响应由电荷中性相关态而非自由电荷载流子携带。
2026-07-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Active Dual-Gated Graphene Transistors for Low-Noise, Drift-Stable, and Tunable Chemical Sensing
针对传统单栅石墨烯场效应晶体管传感器在液体环境中漂移大、噪声高、放大不足的问题，本文提出集成高k背栅与电解质顶栅的双栅架构搭配反馈偏置，最优模式实现20倍增益、15倍以上漂移降低及7倍信噪比提升，可用于多场景无标记分子检测。
2025-09-04 cond-mat.mes-hall cs.SY eess.SY
