Internal nanostructure diagnosis with hyperbolic phonon polaritons in hexagonal boron nitride
近年来，分辨率低于衍射极限的成像材料和内部结构对于各种各样的应用已经变得至关重要。在这项工作中，我们报告的亚衍射诊断的内部结构的六方氮化硼激发和成像双曲声子极化激元。基于它们独特的传播特性，我们能够以纳米分辨率精确定位晶体内部的缺陷。通过分析极化激元波长、反射系数及其色散，重建了隐蔽缺陷的精确位置、尺寸和几何形状。我们还研究了极化激元的反射、透射和散射随缺陷尺寸和光子频率的变化。本文介绍的无损高精度极化激元结构诊断技术也可应用于其他双曲线或波导系统，并有可能应用于下一代生物医学成像、传感和精细结构分析。
2018-08-10 cond-mat.mes-hall physics.optics
Thermal transport in semiconductor nanostructures, graphene and related two-dimensional materials
我们回顾了半导体纳米结构（多层薄膜，核/壳和分段纳米线），单层和少层石墨烯，六方氮化硼，二硫化钼和黑磷的热输运的实验和理论结果。声子工程优化的电和热传导的不同可能性进行了讨论。揭示了声子能谱修正对半导体纳米结构热导率的影响。分析了石墨烯及相关二维材料的热导率与温度、薄片尺寸、缺陷浓度、边缘粗糙度和应变的关系。
2018-03-14 cond-mat.mes-hall
Nanostructured Zinc Oxide as a Prospective Room Temperature Thermoelectric Material
采用高能行星式球磨机球磨10小时制备纳米氧化锌。用X射线衍射（XRD）和场发射扫描电镜（FE-SEM）对样品的相纯度和均匀性进行了表征。所有的衍射峰均归属于六方对称的六方相ZnO（空间群P63 mc）。观察到平均微晶尺寸为20 nm。在室温下，与体积值相比，热导率（κ）有约50倍的显著抑制。这暗示了纳米ZnO作为一种有前景的室温热电材料的可能性。
2012-08-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Kerr nonlinearity and plasmonic bistability in graphene nanoribbons
我们从理论上研究了克尔非线性在纳米结构中的石墨烯等离子体激元的作用，特别是在纳米带。带内近似半经典地考虑了非线性克尔相互作用。由此产生的电磁问题的数值求解自洽迭代与线性步骤，使用实空间离散化。我们推导出一个简单的近似一般石墨烯纳米结构的共振位移，并获得良好的协议与数值适度高的场强。近等离子体共振的非线性强烈增强，由于场增强，和总的非线性显着影响的等离子体激发的场的不均匀性。最后，我们讨论了出现的等离子体双稳态存在的频率红移相对于线性共振。我们的研究结果提供了新的见解的作用，非线性相互作用在纳米结构的石墨烯和铺平了道路的实验研究。
2015-06-09 cond-mat.mes-hall
Origin of optical nonlinearity in plasmonic semiconductor nanostructures
本文通过实验和流体动力学建模证明重掺杂半导体中的自由电子非线性效率可比传统电介质高几个数量级，并可通过调节掺杂水平控制非线性效率及其光谱位置，为全半导体光子集成电路中的等离子体非线性应用奠定基础。
2024-02-23 cond-mat.mes-hall physics.optics
Current vortices in hexagonal graphene quantum dots
新合成的石墨烯纳米结构似乎是新技术的一个有前途的滋生地。因此，确定边界条件在其电子特征中所起的作用是很重要的。在这篇文章中，我们使用非平衡格林函数方法结合紧束缚理论来计算和比较六边形石墨烯量子点的电流模式，接触放置在不同的边缘位置。我们的结果揭示了当接触几何的对称性与量子点的对称性发生冲突时，电流涡旋的形成。电流涡旋的存在表明石墨烯量子点可以用作纳米磁体或磁性纳米传感器。
2021-10-08 cond-mat.mes-hall
Ultrahigh thermal conductivity in hexagonal BC6N- An efficient material for nanoscale thermal management- A first principles study
具有高导热性的工程材料对于微/纳米电子中的有效散热具有根本意义。使用第一原理计算，我们报告了六方纯（天然）BC 6 N（h-BC 6 N）的超高热导率为2090 Wm-1 K-1（1395 Wm-1 K-1）。该值是在金刚石和立方砷化硼之后已知的最高热导率之一。这种超高的晶格热导率（k）主要归因于由强C-C和B-N键以及组成元素如硼（B）、碳（C）和氮（N）的轻原子质量产生的声学和光学声子的高声子群速度。我们还报告的h-BC 6 N纳米结构的尺寸依赖的热导率，包括边界散射。在室温（300 K）和100 nm的纳米尺度长度（L）下，观察到175 Wm-1 K-1的高k值（高于硅的体k值）。具有大群速度的光学声子主要负责h-BC 6 N纳米结构中的这种高热导率。h-BC 6 N的高热导率使其成为微/纳米热管理应用中散热的候选材料。
2021-07-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Synthesis and physical properties of Na$_x$TO$_2$ (T=Mn, Co) nanostructures for cathode materials in Na--ion batteries
我们制备了Na $_x$ TO $_2$（T = Mn，Co）纳米结构用作钠离子电池的阴极材料。X射线衍射数据的Rietveld精修证实了六方对称性。扫描和透射电子显微镜测量显示六方和棒状形态T = Co和Mn，分别。磁性测量表明Mn/Co离子存在不同的氧化态，但在5~K之间没有长程有序。我们发现，Na $_{0.6}$ MnO $_2$是高度绝缘的，而Na $_{0.7}$ CoO $_2$是半导体性质。在Na $_{0.7}$ CoO $_2$中的传导通过可变范围跳跃（VRH）以及在不同温度范围内的激活机制发生。然而，对于Na $_{0.6}$ MnO $_2$，VRH在升高的温度下占优势。此外，硬币电池已被制造并使用循环伏安法测试电化学行为，这证实了在嵌入/脱嵌期间Na-离子的可逆性。
2018-04-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Deep subwavelength thermal switch via resonant coupling in monolayer hexagonal boron nitride
与即使在深纳米级器件中也可以在相同材料内广泛调制的电导不同，调整单一材料系统或纳米结构内的热导是极具挑战性的，并且需要大规模的器件。这禁止在切换热电流的流动时实现鲁棒的ON/OFF状态。在这里，我们提出了基于三个光子谐振器的谐振耦合的热开关的理论，类比于由源极、栅极和漏极组成的场效应电子晶体管。作为一个材料平台，我们利用极端的可调谐性和低损耗的谐振观察到的单层六方氮化硼（hBN）的介电函数在受控的应变。我们从第一性原理推导了hBN的介电函数，包括考虑声子同位素和非谐声子-声子散射计算的声子-极化激元线宽。随后，我们提出了一种应变控制的hBN基热开关，其在深亚波长纳米结构中调制热导超过一个数量级，对应于98%的ON/OFF对比度。
2020-11-02 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
Single-electron Transport in Graphene-like Nanostructures
二维（2D）材料由于其多样的能带结构和严格的二维性质在过去十年中引起了相当大的关注。石墨烯由于其弱的自旋轨道和超精细相互作用而成为自旋电子学的一种强大材料，而单层过渡金属二硫属化物（TMD）具有类似塞曼效应的带分裂，其中自旋和谷自由度是非简并的。拓扑绝缘体（TI）的表面态表现出自旋-动量锁定，这开启了在没有外部磁场的情况下控制自旋自由度的可能性。由这些材料制成的纳米结构也可用于涉及单个电荷和自旋量子的叠加和纠缠的量子计算应用中。在这篇文章中，我们回顾了一个选择的运输研究解决的限制和操纵的纳米结构制造的各种二维材料的电荷。我们首先介绍2D块体材料的基本性质，然后介绍与纳米结构物理学相关的理论背景，为该领域提供入门级知识。随后，在这一领域的实验发展的历史回顾，从早期的演示的石墨烯纳米器件在二氧化硅衬底上的最近的进展，利用六方氮化硼，以减少基板的障碍。在本文的第二部分中，我们将讨论扩展到TMD和TI纳米结构。我们的目标是概述当前的挑战，并建议未来的工作将如何面向在2D材料中开发自旋量子位。
2016-10-26 cond-mat.mes-hall
Tailoring interfacial nanostructures at graphene/transition metal dichalcogenide heterostructures
二维（2D）范德华（vdWs）材料与非二维材料的集成以实现混合维异质结构具有创造现有材料无法达到的功能器件的潜力，并且长期以来一直是材料科学界的追求。在这里，我们报告了单层/双层过渡金属二硫属化物（TMD）纳米结构的图案化与纳米精度，可调的尺寸和网站在石墨烯/TMD异质结构的界面。我们的实验表明，TMD纳米结构可以创建在选定的位置的接口使用扫描隧道显微镜光刻，更重要的是，界面的TMD纳米结构的尺寸可以调整与纳米级的精确合并相邻的TMD纳米结构或通过进一步的剪裁。明确观察到从体TMD中的六方相到界面纳米结构中的单斜相的结构相变，这在石墨烯上局部引入了定义明确的静电势。这些结果不仅使高质量的图案化pn结的vdWs异质结构的创建，但也提供了一个新的路线，实现定制设计的混合维异质结构。
2022-12-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nonlinear thermoplasmonics in graphene nanostructures
University of Southern Denmark（南丹麦大学）；POLIMA—Center for Polariton-driven Light–Matter Interactions, University of Southern Denmark（POLIMA—南丹麦大学极化激元光与物质相互作用中心）；Danish Institute for Advanced Study, University of Southern Denmark（南丹麦大学丹麦高级研究院）
研究通过光热激发在石墨烯纳米结构中实现非线性等离子体现象，避免了侵入性电学门控和高掺杂水平。
2024-08-27 cond-mat.mes-hall physics.optics
Metallic nanostructures as electronic billiards for nonlinear terahertz photonics
金属纳米颗粒的光学性质通常被认为是等离子体激元，光和准自由电子的耦合状态。在这里，我们预测，纳米结构内部的电子限制导致另一种非常不同的共振类型，这决定了在明显低于等离子体共振的频率范围内的光学性质。我们表明，紧密放置的约束诱导共振通常加入到一个单一的复合“超共振”，在低频产生巨大的非线性。我们的模拟表明，这种非线性可以用于有效的下转换的光泵太赫兹和中红外频率的亚微米器件的基础上的纳米颗粒复合材料。我们讨论了这些量子限制引起的共振与传统的等离子体激元的相互作用，以及不寻常的量子能级统计，在这里适应的范例的电子台球理论。
2023-03-27 cond-mat.mes-hall physics.optics
Graphyne: Hexagonal network of carbon with versatile Dirac cones
我们研究了α，β和γ graphyne，一类石墨烯同素异形体与碳三键，使用第一性原理密度泛函方法和紧束缚计算。我们发现石墨炔具有多样的狄拉克锥，这是由于碳三键在电子和原子结构中的重要作用。碳三键调制有效的跳跃矩阵元素并反转它们的符号，导致α石墨炔中具有反转手性的狄拉克锥、β石墨炔中狄拉克点的动量移位和γ石墨炔中能隙的切换。此外，三键提供了吸附原子的化学吸附位点，可以打破亚晶格对称性，同时保持平面sp2-键合网络。石墨炔的这些特性为碳基二维材料及其衍生纳米结构的电子应用开辟了新的可能性。
2013-03-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quantum Monte Carlo Study of Semiconductor Artificial Graphene Nanostructures
该研究利用量子蒙特卡罗方法，在GaAs量子阱人造石墨烯纳米结构中揭示了由晶格位置半径调控的反铁磁-金属相变，并阐明了边界类型、几何形状及电荷不均匀性对相变特征的影响。
2023-10-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Interfacing single photons and single quantum dots with photonic nanostructures
光子纳米结构提供了剪裁光与物质之间相互作用的手段，并且在过去的十年中见证了这一主题的巨大实验和理论进展。特别是，与半导体量子点的结合已被证明是成功的。本文综述了光子纳米结构中单量子点中激子的量子光学。在集成光子纳米结构中设计光-物质相互作用强度的能力使得能够进行一系列基本量子电动力学实验，例如，自发发射控制、修改的兰姆位移和增强的偶极-偶极相互作用。此外，高效的单光子源和巨光子非线性可以实现与光子量子信息处理的直接应用。综述总结了光子发射的一般理论框架，包括退相过程的作用，并将其应用到当前感兴趣的光子纳米结构，如光子晶体腔和波导，介电纳米线和等离子体波导。所介绍的概念通常适用于量子纳米光子学，并且在很大程度上也适用于其他量子发射体，例如分子、氮空位中心或原子。最后，讨论了量子信息处理的研究进展和应用前景。
2014-10-16 cond-mat.mes-hall physics.atom-ph physics.optics
Spectral and spatial isolation of single WSe$_2$ quantum emitters using hexagonal boron nitride wrinkles
单层WSe $_2$具有明亮的单光子发射体。由于其顺应性，单层WSe $_2$顺应图案化衬底而不断裂，因此产生大的局部应变的可能性，这是其本征量子发射体的一种激活机制。在这里，我们报告了一种方法来创建空间和光谱隔离的量子发射器从WSe $_2$单层很少或没有有害的排放源。我们表明，双层的六方氮化硼（hBN）和WSe $_2$放置在纳米结构的衬底上，可用于创建和形状的皱纹，沟通局部应变的WSe $_2$，从而创建量子发射器，是从衬底的功能隔离。我们比较量子发射器直接创建的衬底上的功能与量子发射器沿皱纹形成，并发现后者的光谱主要由一个单一的峰值和低背景荧光。我们还讨论了可能的方法来控制发射器的位置沿hBN皱纹。
2020-05-14 cond-mat.mes-hall quant-ph
Amplitude-dependent topological edge states in nonlinear phononic lattices
本文研究了一维和二维声子晶格中非线性对拓扑保护边缘态的影响。我们首先表明，本地化模式出现在两个弹簧质量链，是彼此的反向副本之间的接口。导出的本地化模式的频率的显式表达式指导研究的立方非线性的界面上的谐振特性的影响，所示的描述由一个Duffing方程。非线性产生依赖于振幅的频移，这在软化非线性的情况下导致局部模式迁移到体光谱。六方晶格的情况下，实现声子模拟的晶体表现出量子自旋霍尔效应的弱非线性立方弹簧的存在下也进行了研究。渐近分析提供了局部模式的振幅依赖性的估计，而数值模拟说明了晶格响应如何从散装到边缘模式的转变，通过改变激励振幅为主。与第一个例子研究的界面模式相反，这发生在硬化和软化弹簧上。本研究的结果提供了一个理论框架的非线性效应的调查，诱导和控制拓扑保护波模式，通过非线性相互作用和振幅调谐。
2018-01-29 cond-mat.mes-hall
Optical and Terahertz Response of Carbon Nanostructures
在过去的三十年左右，我们见证了碳基纳米材料的研究和技术取得了非凡的进展。在这些特殊的亮点中，有富勒烯、碳纳米管和华丽的简单透明胶带剥离石墨烯的发现。这些不同的同素异形体形式的纳米碳的独特的物理化学性质在许多科学和技术领域开辟了广阔的应用前景，特别强调光电子学和光子学。许多这些应用的先决条件是一个透彻的理解的性质的基本和耦合的激励，也涉及到他们的各种动力学过程。在这里，我们提出了最近的兴奋与碳纳米结构，特别是量子点，纳米管和石墨烯的概述。我们讨论了他们的一些非常有趣的性质，通过光学和太赫兹光谱工具。在光学频率下，发光特性，非线性和超快响应已被提出，而低能响应已被认为是通过使用THz时域光谱获得的研究。最后，我们总结了碳纳米系统物理学在实际应用中的一些未来展望。
2021-04-13 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
First principles investigation of high thermal conductivity in hexagonal boron phosphide
设计和寻找块体和纳米级的高晶格热导率材料对电子冷却有很高的要求。磷化硼是一种III-V族化合物半导体，具有优异的结构和热性能。本文采用第一性原理计算研究了六方磷化硼的晶格热导率。对于纯的h-BP，我们发现了高的晶格热导率（在300 K），沿a轴和c轴分别为561.2 Wm-1 K-1和427.4 Wm-1 K-1。这些值几乎等于六方碳化硅（2 H-SiC）和立方磷化硼（c-BP）。我们还计算了其在纳米结构中的应用的长度依赖热导率。在纳米尺度（L=100 nm）下，沿a轴（c轴）观察到~71.5 Wm-1 K-1（56.2 Wm-1 K-1）的高热导率。这一结果表明，h-BP将是一种有前途的材料，用于微/纳米电子学中的热管理应用。
2022-01-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Engineering the strain and interlayer excitons of 2D materials via lithographically engraved hexagonal boron nitride
通过在六方氮化硼中创建原子级平坦的表面纳米结构，实现了对高质量二硫化钼应变分布与大小的任意片上控制，进而调控声子和激子发射以绘制光致发光图像，并能在室温下显著改变层间激子的强度和能量。
2024-01-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Symmetries and optical transitions of hexagonal quantum dots in GaAs/AlGaAs nanowires
我们研究了AlGaAs纳米线内六角GaAs量子点的电子态和光跃迁性质。这种点由于其高度对称性而特别有趣。开发了一种基于类算子（PTCO）的简化后对称化技术，该技术使人们能够在一次运行中从Dalessi等人[Phys. Rev. B 81，125106（2010）]在求解薛定谔方程后报告的最大对称化和场约简（MSRF）方法带来的洞察力中获益。PTCO的明确优势是，它不需要修改任何现有的代码来计算电子结构，并且它允许对提升的对称性进行数值测试。我们在4带k.p模型的框架中表明，尽管纳米结构的D6h对称性在微观水平上被底层的闪锌矿晶体结构破坏，但效果相当小。电子态及其光发射的大多数特殊性可以通过对称性提升到D6 h以及近似方位角和径向量子数的存在来理解。
2013-01-27 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Decoding the conductance of disordered nanostructures: a quantum inverse problem
获得分布在具有传感能力的纳米级器件上的无序杂质浓度的电导谱是一个明确定义的问题。然而，反过来做，即，单独从电导谱中提取关于散射体的信息不是一件容易的任务。在杂质存在的情况下，即使是先进的反转技术也会变得特别具有挑战性。这篇文章扩展了我们提出的能够使用电导谱提取纳米级传感设备的组成信息的方法的适用性。反演工具对电导谱进行解码，以产生导致谱中电导波动的紊乱的浓度和性质。我们提出了简单一维系统的方法，例如具有随机分布的delta函数和线性原子链的电子气。我们证明了该方法的通用性和鲁棒性，使用具有复杂电子结构的材料，如六方氮化硼，石墨烯纳米带和碳纳米管。我们还继续探索使用建议的反演工具的材料的亚晶格结构上的障碍的分布。
2021-11-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Lattice dynamics in the conformational environment of multilayered hexagonal boron nitride (h-BN) conveys to peculiar infrared optical responses
六方氮化硼（h-BN）纳米结构中的堆叠失配影响其光子、机械和热性能。为了获得有关层状系综的堆叠配置的信息，需要高度复杂的技术，如X射线光电子能谱或电子显微镜。在这里，相反，通过利用h-BN的几何和化学性质，我们展示了如何简单的结构模型，基于缩短的晶面间距，可以产生有效的电荷密度。在晶格动力学描述的非分析部分中考虑这些，使得可以访问有关通过红外光谱表征的实验样品中不同堆叠变体的组成的信息。结果是用密度泛函理论得到的，并通过各种泛函和赝势近似得到证实。尽管该方法是在h-BN上显示的，但结论更普遍，并显示了有效的介电模型如何被认为是任何层状材料振动结构的有价值的理论途径。
2021-03-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Quantum nanoconstrictions fabricated by cryo-etching in encapsulated graphene
在石墨烯发现十多年后，基于这种有趣材料的纳米结构中的弹道输运仍然是二维电子学研究的一个具有挑战性的领域。基于该材料的纳米结构中粗糙边缘的存在阻止了如理论预测的真正弹道电子输运的出现，因此，迄今为止尚未揭示出良好发展的电导平台。在这项工作中，我们报告了一种新的实施方案的低温蚀刻方法，这使我们能够制造石墨烯纳米收缩之间的六方氮化硼薄膜与前所未有的控制结构的边缘封装。高品质的光滑纳米粗糙的边缘，其特征在于由原子力显微镜和低粗糙度和存在的良好发展的量子化电导步骤与伴随发生的弹道输运之间的明确的相关性被发现在低温下。特别地，由于尺寸量子化，我们在零磁场下遇到了精确的2个$e^{2}/h$量子化步骤的电导，因为它已经在理论上预测了通过石墨烯纳米收缩的真正弹道电子输运。
2019-02-20 cond-mat.mes-hall
Quantum Effects in the Nonlinear Response of Graphene Plasmons
石墨烯支持与光强烈相互作用的长寿命、电可调谐等离子体激元的能力，结合其高度非线性光学响应，对原子级薄材料应用于纳米光子器件产生了很大的期望。这些预期主要是加强了经典的分析，使用来自扩展的石墨烯的响应，忽略了有限尺寸和非局部效应，成为重要的碳层在实际设备设计中的纳米级结构。在这里，我们表明，有限尺寸效应产生较大的贡献，增加纳米结构石墨烯的非线性响应显着高于经典理论预测的水平。我们的分析基础上的量子力学描述的石墨烯紧束缚电子态结合随机相位近似。当等离子体激元能量低于费米能或结构的尺寸超过几十纳米时，经典和量子描述对于线性响应很好地吻合，但对于非线性响应并不总是如此，特别是三阶克尔型非线性通常被经典理论低估。我们的研究结果揭示了纳米结构石墨烯中光学响应的复杂量子性质，同时进一步支持了这种材料用于非线性纳米光子器件的特殊潜力。
2017-04-11 cond-mat.mes-hall
Nonlinear optics at all-dielectric nanoantennas and metasurfaces
不受相位匹配约束的等离子体超表面对控制光学非线性和通过工程化亚波长超原子提高非线性产生效率做出了重要贡献。然而，高耗散损耗和不可避免的热加热限制了它们在非线性纳米光子学中的应用。全介电超颖表面，支持电和磁米氏型共振在其纳米结构，已出现作为一个有前途的替代非线性等离子体。高折射率介电纳米结构允许额外的磁共振，可以诱导磁非线性效应，其与电非线性一起增加非线性转换效率。此外，低耗散损耗和高损伤阈值为在高泵浦强度下操作提供了额外的自由度，从而显著增强了非线性过程。在这篇综述中，我们讨论了当前的国家的最先进的在激烈发展的领域的全介质非线性纳米结构和超颖表面，包括米氏模的作用，Fano共振和anapole时刻的谐波产生，波混合，和超快光开关。此外，我们还综述了利用全介质超表面进行非线性相位和波前控制的最新进展。我们讨论的技术，实现全介质超颖表面的多功能应用和产生的二阶非线性过程的CMOS兼容材料。
2020-02-10 cond-mat.mes-hall physics.optics
Plasmon-Enhanced Second-Harmonic Generation in Atomically Thin Crystalline Silver Nanostructures
ICFO–Institut de Ciencies Fotoniques, The Barcelona Institute of Science and Technology（ICFO-光子科学研究所，巴塞罗那科学技术研究院）；University of Vienna, Faculty of Physics, Vienna Center for Quantum Science and Technology (VCQ)（维也纳大学物理学院，维也纳量子科学与技术中心）；Center for Nanophotonics, NWO Institute AMOLF（纳米光子学中心，NWO AMOLF研究所）；Department of Physics, Dokuz Eylül University（德古兹埃勒大学物理系）；Centro de Física de Materiales CSIC-UPV/EHU and Materials Physics Center（CSIC-巴斯克国立大学物质物理学中心和材料物理中心）
本研究通过原子级薄晶体银薄膜中的量子限制与等离激元共振协同作用，实现了二次谐波产生的显著增强，为超紧凑非线性光学器件提供了可扩展方案。
2026-09-29 cond-mat.mes-hall physics.optics
Near-Field Enhancement of Optical Second Harmonic Generation in Hybrid Gold-Lithium Niobate Nanostructures
本文提出一种新机制，通过金纳米颗粒的局域表面等离激元共振与铌酸锂颗粒非辐射耦合，在无需辐射纳米天线的情况下实现约32倍的二次谐波产生增强，为设计亚波长非线性光学平台提供了新途径。
2022-12-15 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
Evidence for cascaded third harmonic generation in non-centrosymmetric gold nanoantennas
在纳米尺度上优化非线性光学过程是发展量子光学网络中纳米光子源的关键一步。创新的等离子体纳米天线设计和混合纳米结构的发展，以提高光学非线性在非常小的体积是最有前途的路线之一。在这样的系统中，由于共振增强的体积电流，可以经由三阶过程（诸如三次谐波产生（THG））以高效率实现光子的上转换。相反，二阶过程，如二次谐波产生（SHG），往往被金属晶格和常见的纳米天线几何形状的对称性所抑制。等离子体纳米结构中的SHG和THG过程通常被独立地处理，因为它们都表示光-物质相互作用机制中的小扰动。在这项工作中，我们证明，这种模式并不持有一般情况下，通过提供证据的级联过程中的三倍频，这是由二次谐波和sizably有助于整体产量。我们通过揭示非中心对称金纳米天线的非线性发射的偏振态中的异常指纹来解决这一机制，并指出这种级联过程也可能出现在仅表现出中等SHG产量的结构中-这表明其在等离子体增强非线性光学中的普遍相关性。在电信波长的等离子体纳米天线的THG中存在这种特殊的机制，可以进一步了解等离子体增强的非线性光学过程的物理学。这对于实现室温下光子转换和操作的纳米级元件至关重要。
2019-07-02 cond-mat.mes-hall
g-B3N3C: a novel two-dimensional graphite-like material
利用第一性原理计算预测了一种新型的六方氮化硼（BN）和石墨烯混合单层的晶体结构。这种材料可以通过硼或氮原子被碳原子均匀地取代在具有空位的石墨BN中来获得。相应的结构由BN六方环连接一个额外的碳原子构成。晶胞由7个原子组成，其中3个是硼原子，3个是氮原子，一个是碳原子。它表现出与石墨烯类似的空间结构，因此被称为g-B3 N3 C。与碳键形成相关的两种稳定拓扑类型，即，C-N或C-B键。有趣的是，不同的基态的每一种类型，这取决于C-N或C-B键，电子带隙，以及在这种材料的磁性已被系统地研究。我们的工作展示了对二维纳米结构的电子性质的实用和有效的访问，为解决带隙工程器件和自旋电子学中的开放性基本问题提供了一种方法。
2012-11-07 cond-mat.mes-hall physics.comp-ph
Highly Ordered Boron Nitride/Epigraphene Epitaxial Films on Silicon Carbide by Lateral Epitaxial Deposition
实现高性能的纳米电子学需要在纳米尺度上控制材料。在碳化硅上生产高质量外延石墨烯（EG）纳米结构的方法是已知的。下一步是在EG纳米结构上生长范德华半导体。六方氮化硼（h-BN）是一种宽带隙半导体，具有与石墨烯相匹配的蜂窝晶格结构，使其非常适合石墨烯基纳米电子学。在这里，我们描述了多层h-BN的制备和表征使用迁移增强的金属有机物气相外延工艺在EG上外延生长。作为横向外延沉积（LED）机制的结果，生长的h-BN/EG异质结构具有高度有序的外延界面，如所期望的，以便保持原始石墨烯的传输性质。通过第一性原理模拟分析了所观察到的2D外延h-BN膜的逐行生长机制的原子尺度结构和能量细节，证明了一维无成核能量无势垒生长。这种工业相关的LED工艺可以应用于各种各样的范德华材料。
2020-11-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Novel Exotic Magnetic Spin-order in Co5Ge3 Nano-size Materials
钴-锗（Co-Ge）是一种具有独特结构的复杂合金体系，具有一系列有趣的磁特性，这些特性在减小到纳米尺度时会发生变化。本实验采用气体聚集型团簇沉积技术制备了平均粒径为8 nm的高长径比Co 5Ge 3纳米颗粒。所制备的二元Co 5Ge 3纳米颗粒的纳米结构形貌显示出优异的单晶六方结构，并且主要沿（110）和（102）方向生长。相反，大部分具有泡利顺磁自旋序在所有温度范围内，在这里，我们发现尺寸驱动的新的磁有序的合成Co 5Ge 3纳米粒子表现出铁磁性在室温下的饱和磁化强度Ms = 32.2 emu/cm 3。这是首次在纳米尺度下观察到这种新的磁自旋有序，其磁化强度对热能波动的敏感性较低，居里温度接近850 K。Co 5Ge 3纳米颗粒的这种铁磁行为以及较高的居里温度归因于低维和量子限制效应，其施加了强自旋耦合，并在Co 5Ge 3纳米颗粒中提供了一组新的尺寸驱动的自旋结构，而在相同材料的块体中不存在这种磁性行为。这项基础科学研究为亚10 nm Co 5Ge 3纳米结构的形成、结构和磁性提供了重要的见解，这将为磁锗化物基纳米器件带来有前途的实际多功能应用。
2017-06-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quantum Tunneling of Thermal Protons Through Pristine Graphene
最近发现原子薄的二维材料如石墨烯和六方氮化硼对热质子表现出可观的渗透性，使得这些材料成为分离技术的新兴候选者[S. Hu等人，Nature 516，227（2014）; M. Lozada-Hidalgo等人，Science 351，68（2016）.]。这些显着的发现仍然无法解释的密度泛函电子结构计算，而不是产生的障碍，超过1.0 eV的实验中发现的。在这里，我们解决了这个难题，证明了通过原始石墨烯的质子转移是由量子核效应驱动的，与经典分子动力学（MD）的结果相比，量子核效应大大降低了高达1.4 eV的传输势垒。我们的Feynman-Kac路径积分分子动力学模拟明确地揭示了强相互作用氢离子通过二维材料的量子隧穿机制。此外，我们预测在真空和室温下石墨烯的输运势垒上具有1 eV的强同位素效应。这些发现不仅揭示了石墨烯对质子和氘的渗透性，而且为控制纳米结构分离膜中潜在的量子离子传输机制提供了新的见解。
2017-04-12 cond-mat.mes-hall physics.chem-ph
Nonlinear phenomena in quantum thermoelectrics and heat
我们回顾了最近的发展，通过纳米结构和介观系统驱动的热梯度或结合偏压的非线性量子输运。低维导体是分析线性响应之外的热电和热动力学的优秀平台，因为由于它们的小尺寸，跨区域施加的小温差会引起大的热偏差。我们提供了一个理论讨论的基础上的散射方法，突出的线性和非线性制度之间的差异的运输。我们讨论了最近的实验量子点和分子结受到强烈的温差。有关的近藤效应和热整流建议的理论预测进行了简要检查。一个重要的问题是包括非线性的热电效率的计算。在超导体和拓扑绝缘体中，当考虑电荷流和热流的混合噪声时，会出现交叉塞贝克效应和非线性自旋滤波。最后，我们对该领域未来可能的发展方向进行了展望。
2016-11-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Atomically thin silver films for enhanced nanoscale nonlinear optics
本文提出利用原子级薄晶体银膜中的量子限域效应增强二次谐波产生，克服纳米光子平台相互作用体积小的限制，为高效纳米尺度非线性光学及其在光子学、传感和量子技术中的应用提供新途径。
2025-08-21 cond-mat.mes-hall physics.optics
