Probing the Quantum Capacitance of Rydberg Transitions of Surface Electrons on Liquid Helium via Microwave Frequency Modulation
RIKEN Center for Quantum Computing（理化学研究所量子计算中心）；Institute of Physics, Kazan Federal University（喀山联邦大学物理研究所）；B. Verkin Institute for Low Temperature Physics and Engineering of the National Academy of Sciences of Ukraine（乌克兰国家科学院B.维尔金低温物理与工程研究所）；McGill University（麦吉尔大学）；RIKEN Cluster for Pioneering Research（理化学所前沿研究集群）
通过微波频率调制探测液氦表面电子里德堡跃迁的量子电容，实现单电子跃迁的高灵敏度检测，为量子位读出提供新方法。
2025-06-27 cond-mat.mes-hall quant-ph
Electrical Modulation of Superconducting Critical Temperature in Liquid-Gated Thin Niobium Films
我们证明了铌薄膜的超导临界温度（Tc）可以在液体门控几何器件中进行电调制。通过在大约0.1K的范围内以可逆方式分别施加正和负栅极电压，可以抑制和增强Tc。在低于Tc的固定温度下，我们观察到超导临界电流可以被门电压调制。这一结果表明，一个电控开关设备的可能性，在液氦温度或以上，超导性可以打开或关闭，仅由所施加的栅极电压。
2014-07-15 cond-mat.mes-hall
Magnetoresistance of a two-dimensional electron gas with spatially periodic lateral modulations: Exact consequences of Boltzmann's equation
从玻尔兹曼方程出发，在碰撞算符中考虑各向异性散射，研究了一维超晶格对二维电子系统的影响。除了静电场和磁场定义的超晶格，我们认为流动性超晶格描述的散射中心的空间调制密度。我们证明，在$x$ -方向的磁和电超晶格只影响电阻率分量$ρ_{xx}$，如果流动性是均匀的，而在$x$ -方向的流动性晶格的情况下，电和磁调制只影响$ρ_{yy}$。通过数值求解玻尔兹曼方程，统一计算了弱磁场中的正磁阻效应和强磁场中的外斯振荡。
1997-09-05 cond-mat.mes-hall
Helicity sensitive terahertz radiation detection by dual-grating-gate high electron mobility transistors
报道了在双栅InAlAs/InGaAs/InAlAs/InP高电子迁移率晶体管（HEMT）中观测到太赫兹（THz）辐射激发的螺旋度敏感光电流。对于圆极化，在源极和漏极接触之间测量的电流随着辐射螺旋度的反转而改变其符号。对于椭圆极化辐射，总电流由具有不同权重的Stokes参数的叠加来描述。此外，通过施加到各个光栅的栅极电压的变化，光电流可以由定义辐射螺旋度的斯托克斯参数或用于线偏振的斯托克斯参数来定义。我们表明，人工非中心对称的微周期结构与太赫兹辐射激发的二维电子系统表现出直流光电流引起的空间周期性的平面内电位和空间调制光的联合作用。这一结果为DGG HEMT应用于辐射极化状态的全电探测提供了理论依据。
2015-07-06 cond-mat.mes-hall
Piezoacoustics for precision control of electrons floating on helium
压电声表面波（SAW）是研究和控制凝聚态物质中元激发和集体激发的有力工具。在半导体二维电子系统中，SAW被用来揭示电子态的空间和时间结构，产生量子化的电荷泵，以及传递量子信息。与半导体相反，被捕获在超流氦表面上方的电子形成了一个超高迁移率的二维电子系统，该系统归属于强相互作用的库仑液体和固体状态，其表现出非平凡的空间结构和时间动力学，主要用于基于SAW的实验。在这里，我们报告的耦合电子氦倏逝压电SAW。我们展示了精确的声电传输的电子少至~0.01%，打开了大门，未来的量子化电荷泵实验。我们还表明，SAW是一种途径，调查高频动力学响应，和弛豫过程，集体激发的电子液体和固体相的电子氦。
2021-07-08 cond-mat.mes-hall quant-ph
Photo-excited zero-resistance states in the GaAs/AlGaAs system
微波激发的高迁移率二维电子系统在液氦温度下在$B = [4/(4j+1)] B_{f}$附近表现出电阻消失，其中$B_{f} = 2π\textit{f}m^{*}/e$，m $^{*}$是有效质量，e是电荷，并且\textit{f}是微波频率。在这里，我们总结了一些实验结果。
2005-04-08 cond-mat.mes-hall
High-frequency nonlinear conductivity of a Wigner crystal
Michigan State University（密歇根州立大学）；EeroQ Corporation（EeroQ公司）
研究超流氦表面上方电子形成的维格纳晶体，通过微通道几何结构中氦上电子的输运测量，发现其在高频驱动场下有强烈非线性输运响应，与高阶布拉格矢量涟波子耦合产生的动态摩擦有关。
2026-07-09 cond-mat.mes-hall
Polarization-mediated Debye-screening of surface potential fluctuations in dual-channel AlN/GaN high electron mobility transistors
提出了一种双沟道AlN/GAN/AlN/GAN高电子迁移率晶体管（HEMT）结构，并进行了模拟，证明了该结构可以抑制由于表面陷阱电荷引起的栅极延迟。利用双二维电子气（2DEG）通道，使得顶部2DEG用作屏蔽由表面俘获电荷引起的电势波动的等电位。底部沟道用作晶体管的调制沟道。两种设备建模方法已被执行作为一种手段，以指导设备的设计，并阐明设计和性能指标之间的关系。建模工作包括一个自洽的泊松-薛定谔解决方案的静电模拟以及流体动力学三维设备建模的三维静电，稳态和瞬态模拟。实验结果验证了HEMT的设计，从而同质外延生长在独立的GAN衬底和制造的同一晶片的双沟道和凹栅AlN/GAN HEMT已被证明。显着的脉冲门的性能已通过制造的HEMT通过栅极滞后比为0.86，最小的漏极电流崩溃，同时保持高水平的直流和射频性能。
2016-10-13 cond-mat.mes-hall
Influence of illumination on the quantum lifetime in selectively doped single GaAs quantum wells with short-period AlAs/GaAs superlattice barriers
在温度T = 4.2 K，磁场B < 2 T的条件下，研究了具有短周期AlAs/GaAs超晶格势垒的选择性掺杂GaAs单量子阱中高迁移率、高载流子浓度的二维电子气的光照效应.结果表明，在低温下的研究异质结构的照明导致的浓度，迁移率和量子寿命的电子的增加。由于调制超晶格掺杂的单个GaAs量子阱的照明的量子寿命的增加被解释为远程电离施主的有效浓度的降低。
2023-01-10 cond-mat.mes-hall
Modulated phases of graphene quantum Hall polariton fluids
在高迁移率半导体量子阱或石墨烯片中，将腔光子耦合到电子液体的回旋共振激发越来越引起实验兴趣。这些媒体提供了独特的平台，进行激子极化激元凝聚和腔量子电动力学的制度，其中电子-电子相互作用预计将发挥关键作用的基础研究。聚焦于石墨烯，我们提出了一个量子霍尔极化激元流体，即磁激子共振耦合到腔光子的流体上的电子-电子相互作用的影响的理论研究。我们发现，电子-电子相互作用是负责的石墨烯整数量子霍尔极化激元流体朝向调制相位的不稳定性。我们证明，这个阶段可以通过测量的集体激发光谱，软化的特征波矢量的顺序的逆磁长度检测。
2016-11-14 cond-mat.mes-hall quant-ph
Influence of the variations of potential on autolocalization of the surface electrons over helium in the conditions of quasi - one-dimensionality
电子与中性物质相互作用的特点引起了物理学家多方面的关注。交换相互作用特别导致气泡的产生-电子在中心的球形空腔。小介电常数电介质表面形成的表面电子系统是这类研究的好对象。由于体系非常清晰，易于控制，因此对SE在液氦表面的自定域研究引起了人们的高度重视。气泡相对于自由电子具有小的迁移率，并且其用于监测过渡过程。正如最近已经研究的准一维电子在液氦形成的自定域态在较小的气体密度相比，3D和2D的情况。该工艺在很大程度上取决于基板及其质量。本文研究了一维电子在液氦衬底上的自定域问题。作者用电子自定域出现或消失时子系统能量变化的动态过程和电子子系统与恒温器的绝热来解释电位变化时电导率的特征。
2014-02-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Ratchet effect enhanced by plasmons
棘轮效应--由撞击在空间调制的二维（2D）电子液体上的电磁波感应的{ \it dc}电流--当波振幅用与2D液体相同的波矢量空间调制但相移时发生。的流体动力学模型的框架内的分析表明，棘轮电流显着增强的等离子体共振附近，并具有非平凡的极化依赖性。特别是，对于圆极化，电流分量，垂直于调制方向，改变与反转的辐射螺旋的符号。值得注意的是，在高迁移率结构中，该分量可能远大于调制方向上的电流分量。我们还讨论了在脏系统中实现的非共振制度，其中等离子体共振被抑制，并证明了非共振棘轮电流是由麦克斯韦弛豫控制的2D液体。
2014-11-27 cond-mat.mes-hall
Resonances involving integer magnons and spin-1/2 excitations in a magnetism modulated two-dimensional electron gas
本文实验研究了磁性调制的GaAs/AlGaAs量子阱二维电子气，通过Tb薄膜条纹和光栅在面内磁场下实现了稳健的铁磁共振及高阶整数磁共振，并在单条纹样品中发现了自旋1/2激发的自旋子共振特征。
2024-04-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Sensitive detection of the Rydberg transition in trapped electrons on liquid helium using radio-frequency reflectometry
Okinawa Institute of Science and Technology (OIST) Graduate University（冲绳科学技术大学院大学）；Hokkaido University（北海道大学）
该研究利用射频反射法探测液氦中被捕获电子的里德伯跃迁，通过分析射频电路阻抗的变化来检测量子态的激发，并通过实验和数值模拟验证了横向运动而非垂直位移是导致响应的原因。
2026-05-21 cond-mat.mes-hall quant-ph
Photoconductivity in AC-driven modulated two dimensional electron gas in a perpendicular magnetic field
本文研究了二维电子系统（2DES）在磁场和二维调制（2D）作用下的微波光电导。该模型以非微扰的精确方式包含了微波和朗道的贡献，对周期势作微扰处理。Landau-Floquet态提供了一个方便的基础，相对于该基础，晶格势变得依赖于时间，诱导Landau-Floquet能级之间的跃迁。基于这种形式主义，我们提供了一个Kubo的公式，考虑到振荡Floquet结构的问题。总纵向电导率和电阻率表现出强烈的振荡，由$ε= ω/ ω_c$确定，其中$ω$为辐射频率，$ω_c$为回旋频率。振荡遵循最小值以$ω/ω_c =j + {1/2} (l-1) + δ$为中心，最大值以$ω/ω_c =j + {1/2} (l-1) - δ$为中心的模式，其中$j=1,2,3.......$、$δ\sim 1/5$是恒定移位，$l$是主导多极贡献。随着电子迁移率和微波功率强度的增加，负阻态（NRS）发展。这些NRS出现在晶格参数（$a$）的值的窄窗口区域中，在$a \sim l_B$周围，其中$l_B$是磁性长度。有人建议，这些现象可以观察到在人工制造的阵列的周期性散射体在超净$GaAs/Al_xGa_{1-x} As$异质结的界面。
2006-04-07 cond-mat.mes-hall
Characterization of self-heating in cryogenic high electron mobility transistors using Schottky thermometry
基于高电子迁移率晶体管（HEMT）的低温低噪声放大器广泛应用于射电天文学、深空通信和量子计算等领域，因此，控制微波噪声系数的物理机制具有实际意义。特别是，在低温下的门的热噪声的贡献仍然不清楚，由于缺乏在这些条件下的热阻的实验测量。在这里，我们报告的栅极结温度和热阻的HEMT在低温和室温下使用肖特基测温方法测量。在温度$\sim 20$ K下，我们观察到热阻与功率的非线性趋势，这与声子辐射的热耗散一致。基于这一发现，我们认为在低噪声偏置和液氦温度下的声子辐射的热输运，并估计从门的热噪声是几倍大于先前假设由于自加热。我们的结论是，没有改进的热管理，自加热的结果在一个实际的下限微波噪声系数的HEMT在低温温度。
2021-05-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Plasmonic terahertz detectors based on a high-electron mobility GaAs/AlGaAs heterostructure
为了表征磁场（B）可调谐THz等离子体探测器，在液氦温度和高磁场下对在高电子迁移率GaAs/AlGaAs异质结构上制造的器件进行光谱实验。样品是门控的（曲折形状的门）或非门控的。通过太赫兹辐射产生的光电压的光谱作为在固定的太赫兹激发从太赫兹激光器的B的函数或作为在固定的B与傅立叶光谱仪的太赫兹光子频率的函数而获得。在第一类测量中，激发的磁等离子体激元的波矢由样品的几何特征定义。还发现磁等离子体激元谱依赖于门的几何形状，这给出了一个额外的参数来控制太赫兹探测器中的等离子体激发。傅立叶光谱显示出强烈的依赖性的回旋共振振幅上的传导带的电子填充因子内的电子气加热与太赫兹辐射的模型解释。这项研究允许定义的优点和限制的等离子体激元器件的基础上，高迁移率的GaAs/AlGaAs异质结构的太赫兹探测在低温和高磁场。
2014-05-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
High Electron Mobility, Quantum Hall Effect and Anomalous Optical Response in Atomically Thin InSe
十年来对二维（2D）原子晶体的深入研究表明，它们的性质可能与母体化合物的性质有很大不同。这些差异由量子限制引起的能带结构的变化决定，并且如果潜在的晶格对称性发生变化，则这些差异最为显著。在这里，我们报告了一个高品质的二维电子气在几层InSe封装在六方氮化硼在惰性气氛下。载流子迁移率在室温和液氦温度下分别超过1,000和10,000 cm 2/Vs，允许观察到充分发展的量子霍尔效应。传导电子占据单个2D子带并且具有小的有效质量。光致发光光谱表明，带隙增加超过0.5 eV的厚度从散装双层InSe。InSe单分子膜的带边光响应消失，这归因于单分子膜的镜面对称性。封装的2D InSe扩展了石墨烯类半导体家族，并且在质量方面与原子薄的二硫属化物和黑磷竞争。
2016-08-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin polarization, dephasing and photoinduced spin diffusion in (110)-grown two-dimensional electron systems
本文研究了几种高迁移率二维电子系统的光诱导自旋极化、自旋退相和扩散，这些电子系统是嵌入在（110）取向衬底上生长的GaAs量子阱中。实验技术包括双光束磁光光谱系统和偏振分辨光致发光。在液氦温度下的弱激发条件下，我们观察到自旋寿命超过100纳秒，在我们的样品之一，这是减少与增加的激发密度，由于额外的，空穴介导的，自旋退相。自旋动力学的强烈影响的载流子密度和电离的远程捐助者，这可以通过温度和上述障碍照明控制。样品中平均电子自旋极化的绝对值在圆极化激发下收集的光致发光的圆极化中是直接可观察到的，并且达到约5%的值。在显微光谱实验中，通过改变泵浦光和探测光之间的距离来研究自旋扩散。我们观察到的扩散长度超过100 $μ$米，在高激发强度，非单调依赖的自旋极化的泵浦-探测距离。
2013-10-28 cond-mat.mes-hall
Multiple photoexcitation of two-dimensional electron systems: bichromatic magnetoresistance oscillations revisited
从理论上分析了多辐射源照射下高迁移率二维电子系统的磁电阻。特别是，我们研究了微波诱导的电阻振荡的打击效果的影响。我们认为中等辐射强度，而不达到零电阻状态制度。我们使用辐射驱动的拉莫尔轨道模型扩展到几个光源。首先，我们研究了两个不同的辐射在同一方向上偏振不同或相同的频率的情况。对于这两种情况，我们发现一个制度的叠加或干涉的谐波运动。当频率不同时，我们得到了脉冲和拍频调制的磁电阻响应。另一方面，当频率相同时，我们发现最终结果将取决于两个辐射场之间的相位差，从响应增强到振荡完全崩溃，达到类似于黑暗的结果。最后，我们考虑一个多光激发的情况下（三个不同的频率），我们提出的二维电子系统作为一个潜在的微波纳米天线设备。
2011-05-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
