Edge state transport through disordered graphene nanoribbons in the quantum Hall regime
石墨烯纳米带中存在强无序在高电荷密度下产生低迁移率扩散传输，而在低密度下发生传输间隙。在这里，我们调查的纵向和横向的磁阻窄（60 nm）纳米取向在六端霍尔酒吧的几何形状。在B= 11 T时，在$σ_{xy}=\pm2e^2/h$、$\pm6e^2/h$和$\pm10e^2/h$处出现量子霍尔平台，其朗道能级间距大于朗道能级展宽。有趣的是，当零能量朗道能级出现在电荷中性点时，量子霍尔机制中的输运能隙并没有消失，这意味着它不能起源于横向限制能隙。在高电荷密度，纵向和霍尔电阻表现出可再现的波动，这是最明显的霍尔平台之间的过渡区。偏置相关的测量强烈表明，这些波动可以归因于无序带中的相位相干散射。
2012-08-31 cond-mat.mes-hall
Adatoms in graphene nanoribbons: conductance characteristics and quantum spin Hall effect
利用Kane-Mele模型研究了两端石墨烯纳米管（GNR）中的电荷和自旋输运.比较了两种常用的石墨烯纳米棒，即扶手椅型石墨烯纳米棒（AGNR）和锯齿型石墨烯纳米棒（ZGNR），结果表明：在Au吸附原子存在的情况下，AGNR在费米能为零附近出现了较为稳定的$2e^2/h$电导平台，而ZGNR的电导平台则较为脆弱.我们表明，这个平坦的高原，具有电导值$2e^2/h$，是不是一个拓扑非平凡的量子自旋霍尔（QSH）状态的标志性签名。电导随吸附原子密度的增加而减小。另一方面，自旋极化电导表现出明显的电导率随Au吸附原子浓度增加而增强的特征。此外，自旋极化电导的波动具有与GNRs的电荷电导分布惊人相似的特征。
2017-05-02 cond-mat.mes-hall
Quantum Hall Edge States in Topological Insulator Nanoribbons
我们提出了一个微观理论的手征一维电子气系统的侧壁上的磁性掺杂的Bi $_2$ Se $_3$ -家庭拓扑绝缘体纳米带的量子反常霍尔效应（QAHE）制度。我们的理论是基于一个简单的连续模型的侧壁状态，其参数提取详细的带状和薄膜几何紧束缚模型计算。与半导体量子阱中的量子霍尔效应的常见情况相反，微观手性通道的数量简单而系统地取决于带的厚度和表面态间隙内费米能级的位置。我们用我们的理论来解释最近的运输实验，表现出非零的纵向电阻的样品准确量化霍尔电导。
2016-03-24 cond-mat.mes-hall
Collective Modes of Massive Dirac Fermions in Armchair Graphene Nanoribbons
采用pz轨道紧束缚模型和第三近邻（3nn）耦合，研究了原子宽度为N = 5的本征和非本征扶手椅型石墨烯纳米带的等离激元色散特性.耦合参数是通过将3nn色散拟合到扩展的休克尔理论的色散来获得的。由此产生的大质量狄拉克费米子系统具有带隙E_g \approx 64 meV。非本征等离子体色散关系被发现接近一个共同的色散曲线的化学势$μ$增加，而本征等离子体色散关系被发现有能量和动量阈值。我们还报告了一个分析模型的外在等离子体群速度在q \rightarrow 0限制。
2012-04-23 cond-mat.mes-hall
Zero Landau level in folded graphene nanoribbons
石墨烯纳米带可以折叠成双层系统，保持两层解耦。在量子霍尔机制中，褶皱表现为一种新型的霍尔条边缘。我们表明，在金属纳米带的零朗道能级的对称性决定了零能量边缘状态穿越折叠完美地传输到相对层。这个结果是有效的，无论折叠几何形状，磁场强度和纳米取向的结晶取向。在N=0霍尔平台上的后向散射抑制最终是由于前向和后向通道的正交性，很像克莱因悖论。
2010-09-03 cond-mat.mes-hall
Quantum transport by spin-polarized edge states in graphene nanoribbons in the quantum spin Hall and quantum anomalous Hall regimes
采用非平衡Green \noindent方法和Keldysh方法，研究了自旋轨道相互作用和时间反演对称性破缺交换场对石墨烯扶手椅型纳米带非平衡量子输运的影响.我们确定签名的量子自旋霍尔（QSH）和量子反常霍尔（QAH）相在非平衡边缘传输通过计算自旋分辨的真实空间电荷密度和本地电流在纳米边缘。我们发现，QSH阶段，这是实现在一个系统中具有内在的自旋-轨道耦合，其特征在于由手性反传播的本地自旋电流加起来的净电荷流与相反的自旋极化的边缘。在QAH阶段，出现在Rashba自旋-轨道耦合和铁磁交换场的存在下，具有相反自旋的两个手性边缘通道在每个边缘处沿相同方向传播，产生未极化的电荷电流和量子化的霍尔电导$G = 2 e^2/h$。增加内在的自旋-轨道耦合导致从QAH到QSH相的转变，表现为非平衡边缘输运的特征变化。相反，反铁磁交换场可以与QSH相共存，但由于结合了时间反演和亚晶格平移对称性的对称性，永远不会诱导QAH相。
2018-07-18 cond-mat.mes-hall
Dispersion of "Dispersionless Zero Mode": Comments on L. Brey and H.A. Fertig paper Electronic States of Graphene Nanoribbons Studied With The Dirac Equation
作为早期提出的石墨烯大分子模型的一个特殊应用，我们找到了石墨烯锯齿形带边缘态带色散关系的精确解析表达式。该带通常被称为“无色散带”或“零模”。所得结果与文献中给出的边缘态的描述形成对比，表明前面给出的解释仅对电子/空穴波矢值的一个非常窄的区域有效，而对其余区域则不正确。
2008-05-08 cond-mat.mes-hall
Crossover from Coulomb blockade to quantum Hall effect in suspended graphene nanoribbons
实验研究了悬浮石墨烯片在电流退火过程中形成的悬浮石墨烯纳米带。运输测量表明，由于形成“库仑岛”，与量子霍尔电导高原出现在中等值的磁场$B$周围的电荷中性的运输间隙的开放。当增加$B$时，输运能隙被迅速抑制，并且由于电子相关性而被更大的能隙取代。我们的观察结果表明，悬浮纳米带允许调查的现象，到目前为止，不能在SiO $_2$基板上的带状访问。
2012-05-25 cond-mat.mes-hall
Bulk-Free Topological Insulator Bi2Se3 nanoribbons with Magnetotransport Signatures of Dirac Surface States
拓扑绝缘体（TI）的许多应用以及新现象需要具有减小的尺寸的器件。虽然已经取得了很大的进展，实现薄膜的TI具有低的体载流子密度，纳米结构还没有报道具有类似的性能，尽管事实上，尺寸限制应有助于减少贡献的体载流子。在这里，我们证明了Bi2Se3纳米带，生长通过一个简单的无催化剂的物理气相沉积，具有固有的低体载流子密度，并可以进一步通过尺寸限制散装自由，从而揭示了高流动性的拓扑表面状态。磁输运和霍尔电导测量，在单一的纳米带，表明，在厚度低于30 nm的体输运被完全抑制，这是支持自洽的带弯曲计算。结果突出了材料生长和几何约束的重要性，以适当地利用拓扑表面状态的独特性质。
2019-03-22 cond-mat.mes-hall
Electrically Induced Dirac Fermions in Graphene Nanoribbons
石墨烯纳米带被广泛认为是下一代碳基器件的有前途的构建块。其应用前景的一个关键问题是其电子结构是否以及在多大程度上可以外部控制。在这里，我们结合简单的模型哈密顿量与广泛的第一性原理计算调查扶手椅型石墨烯纳米带的横向电场的响应。这样的场可以在横向选通纳米取向物或沿着边缘掺入双极化学共掺杂剂时实现。我们发现，该领域引起的超导体到半金属过渡，具有零能量狄拉克费米子沿扶手椅边缘传播的半金属相。该转变发生在临界场，该临界场与纳米带的宽度成反比。这些发现是普遍的IV组蜂窝晶格，包括硅烯和锗烯纳米带，无论边缘终止的类型。总的来说，我们的研究结果创造了新的机会，以电气工程狄拉克费米子在其他半导体石墨烯类纳米带。
2021-09-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Half-metallic Dirac cone in zigzag-graphene-nanoribbon/graphene
石墨烯是一种本征零能隙半导体，它的狄拉克电子具有独特的自旋和赝自旋，从而产生了许多有趣的电子和输运性质。虽然孤立的锯齿形石墨烯纳米带是反铁磁半导体，我们通过第一性原理和紧束缚计算表明，锯齿形石墨烯纳米带支撑在石墨烯上是半金属的自旋和赝自旋对称性破缺的结果。特别地，在费米能级附近的K（K '）处形成半金属狄拉克锥。目前的研究结果表明，锯齿形石墨烯纳米带中自旋和赝自旋的独特组合可以用于操纵石墨烯的电子性质，并可能对潜在的石墨烯基纳米电子应用具有实际意义。
2016-07-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magneto-optical properties of a semi-Dirac nanoribbon in the terahertz frequency regime
我们研究了半狄拉克纳米粒子在垂直磁场存在下的磁光（MO）性质，采用基于Keldysh形式的核多项式方法（KPM）在实验（太赫兹频率）范围内进行计算.为了比较，我们也包括狄拉克系统的结果，以便研究能带结构变形和MO电导率的相互作用。我们发现，MO电导率显示的功能，在半狄拉克系统是相当不同的狄拉克情况下，在紫外和可见光区附近。纵向电导率的实部，即Re（$σ_{xx}$）和Re（$σ_{yy}$）（其在半狄拉克情况下与狄拉克情况不同）呈现一系列作为入射光子能量的函数的共振峰。我们还发现，对于半狄拉克情形，对应于$y$-方向的吸收峰比对应于$x$-方向的吸收峰大（大约一个数量级）。在霍尔电导率的情况下，即Re（$σ_{xy}$），与狄拉克情况相比，在光谱中存在额外的峰，其源自载流子从一个朗道能级到另一个朗道能级的不同光学跃迁。我们还探讨了载流子浓度对MO电导率的影响。在半狄拉克的情况下，在吸收光谱中再次出现额外的峰，强调与狄拉克情况相比存在不对称色散。此外，我们还探讨了入射光束的偏振和吸收光谱的特征之间的相互作用，这可以在实验中探测。最后，我们通过计算法拉第旋转角$θ_{F}$来评估介质的MO活性。
2021-10-25 cond-mat.mes-hall
R-graphyne: a new two-dimension carbon allotrope with versatile Dirac-like point in nanoribbons
利用第一性原理计算提出了一种新型的二维碳同素异形体--含炔键的四环矩形石墨炔（R-graphyne）。虽然体R-石墨炔表现出金属性质，但R-石墨炔的纳米带显示出与体不同的电子结构。最有趣的特征是R-石墨烯纳米带的带隙作为宽度的函数在半导体和金属之间振荡。特别地，具有半整数重复晶胞的锯齿形边缘纳米带在能带结构中表现出意想不到的Dirac类费米子。R-石墨炔纳米带的类狄拉克费米子起源于中心对称和两个亚晶格。R-石墨烯纳米带的特殊性质极大地扩展了我们对类Dirac点起源的理解。这些发现揭示了纳米带的一种新的迷人性质，它可能在碳基纳米尺寸电子器件中具有广泛的潜在应用。
2016-01-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Theoretical Studies of Graphene Nanoribbon Quantum Dot Qubits
石墨烯纳米氧化物量子点量子比特已经被提出作为量子计算应用的有希望的候选者，以克服与典型半导体（例如GaAs）量子点量子比特相关联的自旋退相干问题。我们通过求解具有适当边界条件的Dirac方程，对石墨烯纳米颗粒量子点的电子结构进行了理论研究。然后，我们评估交换分裂的基础上的一个非限制性的Hartree-Fock方法的狄拉克粒子。计算了各种栅结构下的电子波函数和由于Klein隧穿和库仑相互作用引起的长程交换耦合。研究发现，量子比特之间的交换耦合可以通过克莱因隧穿效应得到显著增强。我们的结果的实际量子比特的建设和操作的影响进行了讨论。
2015-11-20 cond-mat.mes-hall
Boundary conditions for Dirac fermions on a terminated honeycomb lattice
导出了二维蜂窝晶格上紧束缚模型Dirac方程的边界条件。一旦边界不平行于键，通常会产生锯齿形边界条件。由于具有锯齿形边缘的蜂窝条带是无间隙的，这意味着通过晶格终止的限制通常不会产生绝缘纳米取向。我们考虑在石墨烯纳米管的边缘交错的潜力，并推导出相应的狄拉克方程的边界条件的间隙的开放。我们分析了任意边界条件下的边缘状态，并确定了一类传播的边缘状态，补充已知的本地化边缘状态在锯齿形边界。
2008-01-11 cond-mat.mes-hall
Dirac Point Resonances, Transport Gaps and Conductance Quantization in Graphene Nanoribbons with Adsorbed Atoms and Molecules
基于扩展的Huckel理论推导出的紧束缚模型，计算了吸附有H、F、OH和O的石墨烯纳米带中的电子量子输运.利用密度泛函理论计算了吸附物和石墨烯的弛豫原子几何构型。我们的模型包括当H，F，OH或O共价键合到石墨烯时发生的从sp2到sp3电子结构的石墨烯的局部再杂交的影响。它捕获的物理散射共振，诱导在石墨烯附近的狄拉克点的存在下，这些吸附物。我们发现这些狄拉克点共振发挥主导作用，在量子输运带与这些吸附物：即使在低吸附物浓度的电导的带状强烈抑制和运输间隙附近的共振电子费米能量的发展。输运能隙的中心位置非常接近H的狄拉克点能，F和OH的输运能隙低于狄拉克点能，O的输运能隙高于狄拉克点能。我们预测在适当条件下具有这些吸附物质的带，其表现出与Lin等人[Phys. Rev. B 78，161409（2008）]在中等低温下观察到的那些类似的等高的量子化电导台阶，即使对于电导小于2 e2/h几个数量级的带也是如此。
2011-06-28 cond-mat.mes-hall
Dirac fermions in armchair graphene nanoribbons trapped by electric quantum dots
利用量子点型静电势研究了狄拉克费米子在扶手椅型石墨烯纳米带中的禁闭。使用特定的投影算子，我们找到了一些满足适当边界条件的束缚态的精确解。我们表明，这些束缚态的能量属于价带和导电带的间隙，或者他们代表BIC的（在连续的束缚态），其能量嵌入在连续谱。
2021-11-21 cond-mat.mes-hall hep-th quant-ph
Topological and magnetic phase transition in silicene-like zigzag nanoribbons
硅烯中的自旋-轨道相互作用（SOI）导致量子自旋霍尔效应，而锯齿形纳米带中的Hubbard诱导库仑相互作用经常产生带隙，其两个边缘具有反铁磁（AF）自旋序。在本文中，我们系统地研究了这两个共同的锯齿状硅纳米带（zSiNR）的贡献。研究了不同材料参数和外场条件下的一些拓扑和磁相变。我们发现当带宽或SOI值超过某个临界值时，SOI可以克服库仑相互作用，系统从能带绝缘体转变为拓扑绝缘体：量子自旋霍尔态或自旋量子反常霍尔态。我们还发现当交换场或电场超过某一临界值时，Hubbard主导的zSiNR系统中存在磁相变。最后，我们在Hubbard-SOI-zSiNR系统中观察到了在强电场破坏磁相和拓扑相之前的拓扑/磁相变。
2018-03-08 cond-mat.mes-hall
Dirac point resonances due to atoms and molecules adsorbed on graphene and transport gaps and conductance quantization in graphene nanoribbons with covalently bonded adsorbates
基于石墨烯p带电子结构的标准紧束缚模型和吸附质与附近石墨烯碳原子的扩展Huckel模型，提出了一种二维石墨烯片上吸附原子和分子的Dirac点共振的紧束缚理论.利用密度泛函理论计算了吸附物和石墨烯的弛豫原子几何构型。我们的模型包括当吸附的原子或分子共价键合到石墨烯上时，石墨烯从sp^2电子结构到sp^3电子结构的局部再杂化的影响。与以前的紧束缚模型的狄拉克点共振，吸附物种与多个扩展的分子轨道和键合到一个以上的石墨烯碳原子的治疗。更准确和更一般的格林函数矩阵元素，进入狄拉克点共振的T-矩阵理论比以前可用的解析表达式。我们研究了石墨烯上吸附的H，F，OH和O，并且对于每一种，我们在石墨烯的狄拉克点附近发现了一个强散射共振（O的两个共振），到目前为止最强和最接近狄拉克点的是H的共振。我们提取了一组最小的紧束缚参数，可以用来模拟共振电子散射和电子输运在石墨烯和石墨烯纳米结构与吸附的H，F，OH和O准确和有效。我们还比较了我们的结果的Dirac点共振的性质，由于吸附在石墨烯与其他人使用密度泛函理论为基础的电子结构计算得到的，并讨论他们的相对优点。然后，我们提出的计算与这些吸附物种的石墨烯纳米带的电子量子输运…
2011-06-28 cond-mat.mes-hall
Field enhanced electron mobility by nonlinear phonon scattering of Dirac electrons in semiconducting graphene nanoribbons
已发现作为施加的电场的函数的石墨烯纳米颗粒的计算的电子迁移率具有用于进入非线性输运状态的大阈值场。该场取决于晶格温度、电子密度、杂质散射强度、纳米尺度宽度和线边粗糙度的相关长度。已经观察到超过该阈值的增强的电子迁移率，这与具有较大群速度的高能态的初始加热电子有关。然而，由于石墨烯中的费米速度和显著增加的声子散射，这种迁移率增强很快达到最大值。在线性和非线性输运机制中观察到的迁移率的超线性和次线性温度依赖性。通过分析计算得到的非平衡态电子分布函数，将这种差异分别归因于弹性散射使电子从右费米边扫向左费米边和场致电子加热使电子从低能态向高能态移动的结果。阈值场被推高的相关长度在高场制度的减少，并进一步伴随着在迁移率增强的幅度减小。这意味着一个异常的高场增加的线边缘粗糙度散射降低相关长度，由于高能量状态的占领由场致电子加热。
2011-01-28 cond-mat.mes-hall
Strain-gradient induced topological transition in bent nanoribbons of the Dirac semimetal Cd3As2
狄拉克半金属态是实现物质各种奇异态的理想母态，如量子自旋霍尔态、外尔半金属相和马约拉纳零模。拓扑相变允许这些不同拓扑状态之间的切换。在这里，在本文中，我们展示了实验诱导拓扑相变在Cd3As2纳米带的有效方法，通过施加弯曲应变分布到样品上。局部应变通过弯曲纳米管的横截面从压缩到拉伸线性变化。应变梯度使晶格发生明显的形变，破坏了C4转动对称性，从而在狄拉克点处打开了一个能隙，使体隙化。当进一步增加应变强度时，局部应变效应在纳米尺度断裂效应上占主导地位，其中空间变化的能带位移在纳米尺度上变得突出。我们的结果揭示了应变梯度对能带结构演化的影响，这对进一步研究应变介导的拓扑相变具有重要的参考价值。
2021-10-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Gate Tunable Relativistic Mass and Berry$'$s phase in Topological Insulator Nanoribbon Field Effect Devices
在拓扑绝缘体中，自旋螺旋无质量Dirac费米子表面态的输运对于实现从量子反常霍尔效应到Majorana费米子等各种新的物理现象具有重要意义.然而，拓扑表面状态的最重要的标志之一，狄拉克线性带色散，一直难以直接在输运测量中揭示。在这里，我们报告的实验Bi 2 Te 3纳米双极场效应器件上的高k SrTiO 3衬底，在那里我们实现了栅极调谐的体金属-绝缘体过渡和拓扑传输制度与大量的表面态传导。在这方面，我们报告了两个明确的传输证据门可调狄拉克费米子通过π Berry $'$的相位Shubnikov-de Haas振荡和有效质量成正比的费米动量，表明线性能量动量色散。我们还测量了一个门可调弱反局域化（WAL）与2个相干导电通道（表示2去耦表面）附近的电荷中性点，和一个过渡到弱本地化（表示崩溃的Berry $'$ s相）时，费米能量接近体导带。门可调谐狄拉克费米子拓扑表面态为各种拓扑电子器件的发展铺平了道路。
2014-02-11 cond-mat.mes-hall
Electronic States of Graphene Nanoribbons
我们研究了具有锯齿形和扶手椅形边缘的窄石墨烯带（“纳米带”）的电子态。这些系统的有限宽度打破了频谱成一组无限的频带，我们证明可以定量地理解使用狄拉克方程与适当的边界条件。对于锯齿形纳米线，我们证明了边界条件允许一个粒子和一个孔状带与倏逝波函数局限于表面，连续变成众所周知的零能量表面态的宽度变大。对于扶手椅边缘，我们表明，边界条件导致掺杂的谷态，和能带结构是金属的晶格常数单位的样品的宽度被3整除时，否则绝缘。紧束缚计算和狄拉克方程解的波函数和能量的比较产生了定量的协议，但所有的最西带。
2006-03-05 cond-mat.mes-hall
Resonant spin Hall and Nernst effect in a nanoribbon of a spin-orbit coupled electronic system
Jamia Millia Islamia（贾米阿·米利娅·伊斯兰大学）；Indian Institute of Technology-Kanpur（坎普尔印度理工学院）
研究二维电子系统中自旋霍尔效应，发现自旋简并点和反交叉点导致自旋霍尔系数共振，无需外部扰动，同时验证了能斯特效应在这些点的峰值与低温下的Mott关系一致。
2026-03-17 cond-mat.mes-hall
Quantum transport in topological surface states of Bi$_2$Te$_3$ nanoribbons
准一维拓扑绝缘体纳米线是超导混合体系中的一种新兴的候选结构，可用于实现基于马约拉纳费米子的量子计算方案。然而，在技术上难以制造以及识别拓扑绝缘体纳米线的1D极限。在这里，我们研究了选择性生长的Bi $_2$ Te $_3$拓扑绝缘体纳米带和纳米霍尔棒在低温下的拓扑特性。霍尔条被限定在硅（111）衬底上的深蚀刻的Si $_3$ N $_4$ /SiO $_2$纳米沟槽中，随后通过分子束外延进行选择性区域生长工艺。选择性区域生长有利于器件质量，因为不需要执行后续制造来使纳米带成形。进行传输线测量以评估所施加的Ti/Au接触的接触电阻以及Bi $_2$ Te $_3$二元拓扑绝缘体的电阻率。在这些非故意$n$掺杂的Bi $_2$ Te $_3$拓扑绝缘体纳米霍尔棒的扩散输运机制中，我们通过分析角度相关的通用电导波动谱来识别可区分的电子轨迹。当样品从垂直于平行磁场取向倾斜时，这些高频通用电导波动与源自环绕纳米取向截面的拓扑保护表面态的低频Aharonov-Bohm型振荡合并。对于500 nm宽的霍尔条，我们还确定了低频Shubnikov-de Haas振荡的垂直场方向，揭示了一个拓扑高迁移率的2D传输通道，部分解耦的大部分材料。
2020-01-24 cond-mat.mes-hall
Quantized Conductance through Surface States in High Quality Three-Dimensional Dirac Semimetal Cd$_3$As$_2$ Nanowire/Nanoribbon p-n Junctions
DGIST Research Institute, DGIST（大邱科学技术院研究学院）；Electrical and Computer Engineering, National University of Singapore（新加坡国立大学电气与计算机工程系）；Department of Physics, KTH Royal Institute of Technology（皇家理工学院物理系）；Industrial AX Innovation Research Institute and Sensor Technology Support Center, DGIST（大邱科学技术院工业AX创新研究所及传感器技术支持中心）；Department of Advanced Materials Chemistry, Korea University（韩国大学先进材料化学系）；Department of Physics and Chemistry, DGIST（大邱科学技术院物理化学系）；Department of Interdisciplinary Engineering, DGIST（大邱科学技术院交叉工程学系）；Institute of next generation semiconductor technology (INST), DGIST（大邱科学技术院下一代半导体技术研究所）
本文在高质量三维狄拉克半金属Cd$_3$As$_2$纳米线和纳米带p-n结中观测到量子化电导，通过悬浮双局域栅极器件实现弹道输运，并发现宽纳米带中电导平台为$2e^2/h$的整数倍，窄纳米带/纳米线中为$1e^2/h$，提取出有效朗德$g$因子约43，为容错量子电子学提供平台。
2026-06-01 cond-mat.mes-hall
Dirac half-semimetallicity and antiferromagnetism in graphene nanoribbon/hexagonal boron nitride heterojunctions
本文预测石墨烯纳米带/六方氮化硼异质结具有半半金属性，其完全自旋极化的狄拉克点源于电荷转移，且掺杂可诱导反铁磁到亚铁磁相变，为碳基自旋电子学提供可调谐一维自旋极化导电通道。
2023-05-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Particle Transport in Graphene Nanoribbon Driven by Ultrashort Pulses
我们研究了石墨烯锯齿形纳米结构中的电荷输运。利用含时Dirac方程的精确解，在每个周期内都有δ-kick势的作用，我们研究了准能级的时间演化和含时电导率.通过改变踢参数，电导率变得可广泛调节。
2014-10-03 cond-mat.mes-hall
Spatial distribution of local currents of massless Dirac fermions in quantum transport through graphene nanoribbons
我们采用的形式主义的键电流，表示在非平衡格林函数，图像之间的两个网站的蜂窝状晶格的几个纳米宽度的石墨烯带的电荷流。与非相对论性电子形成鲜明对比的是，在清洁的锯齿形石墨烯纳米带（ZGNR）中，在接近狄拉克点的能量处量子输运的电流密度分布与由于零能量局部边缘态而在边缘处达到峰值的电荷密度分布明显不同。对于通过由这些边缘状态引起的最低传播模式的传输，边缘空位不影响ZGNR中心的电流密度峰值。单个杂质的长程电势用于减小其周围的局部电流，同时增加沿Z字形边缘的电流密度，使得ZGNR电导保持完美的$G=2e^2/h$。
2007-04-18 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall
Unveiling the Landau Levels Structure of Graphene Nanoribbons
在低至70 nm的超净（光刻图案化）石墨烯纳米带中进行磁输运测量。在高磁场下，电子光谱分裂成具有不寻常特征的朗道能级图案。奇异朗道谱揭示了费米能的大的磁振荡和谷简并提升。量子模拟表明，在相反的手征磁边缘态之间的混合和量子霍尔效应消失的起源处的一些无序阈值。
2011-02-16 cond-mat.mes-hall
Family behavior and Dirac bands in armchair nanoribbons with 4-8 defect lines
本文利用密度泛函理论和紧束缚模型研究含4-8缺陷线的扶手椅型石墨烯纳米带，发现其电子结构可分为三个半导体族，且每第三条为零带隙狄拉克型半导体，并揭示族行为源于缺陷线两侧纳米带半边的电子性质及半间耦合。
2023-10-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Excitonic magneto-optics in monolayer transition metal dichalcogenides: From nanoribbons to two-dimensional response
采用纳米尺度几何结构研究了单层过渡金属二硫属化物（TMD）的磁光响应，包括激子效应。我们计算了对角电导率和霍尔电导率。激子光学霍尔电导率在独立粒子近似中得到的结果进行比较，我们发现，当激子效应被包括在内的幅度对应于一个数量级的增加。霍尔电导率被用来计算法拉第旋转光谱MoS2和WSe2。最后，我们还计算了WSe_2激子态在不同介电环境中的抗磁位移。比较计算的抗磁位移最近的实验测量，我们发现两者之间有很好的协议。
2019-05-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electronic transport properties of graphene nanoribbons
我们将对石墨烯纳米带的电子和输运性质进行简要概述，重点关注边缘形状和杂质散射的影响。石墨烯的低能电子态具有两个不等价的无质量Dirac谱。这两个狄拉克点在动量空间中的相对距离和由于锯齿型石墨烯边缘的存在而导致的边缘状态对石墨烯纳米带的电子和输运性质起决定性作用。在锯齿形边缘的石墨烯纳米带中，与每个狄拉克光谱相关的两个谷在动量空间中被很好地分离。每个谷中的传播模式包含源自带中心处的部分平坦带的单个手征模式。如果杂质散射不连接两个谷，即对于长程杂质电势，则该特征在无序系统中产生完美导电沟道。另一方面，具有扶手椅边缘的石墨烯纳米带的低能谱被描述为石墨烯的两个非等效狄拉克点的叠加。尽管缺乏良好分离的两个谷结构，受到长程杂质的单通道传输几乎是完美的传导，其中最低阶的后向散射矩阵元素消失作为波函数的内部相结构的表现。对称性考虑导致无序锯齿形带分为长程杂质的单位类和短程杂质的正交类。然而，没有这样的交叉发生在扶手椅纳米带。
2009-07-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin Splitting Induced by a Competition between Quantum Spin Hall Edge States and Valley Edge States
具有晶格变形的应变石墨烯已被证明会产生大的赝磁场并具有许多奇异的性质。在这里，我们提出了一种非磁性的方法来实现动量依赖的平面外自旋分裂的应变石墨烯纳米带与适度的自旋轨道耦合。这种独特的自旋劈裂区别于著名的塞曼型自旋劈裂和Rashba型自旋劈裂。我们的分析表明，量子自旋霍尔边态和谷边态之间的竞争导致了独特的自旋分裂。在纳米晶体的一个边缘处的量子自旋霍尔态被伪磁场诱导的反向传播边缘模式抑制。在相反的边缘，量子自旋霍尔态根本不受影响。因此，相反自旋取向的简并量子自旋霍尔态，其在纳米线的两个相对边缘处传播，被提升。这一结果揭示了一种操纵电子自旋自由度的新方法。
2013-10-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Engineering Quantum Spin Hall Effect in Graphene Nanoribbons via Edge Functionalization
Kane和Mele预测，在自旋轨道相互作用的存在下，石墨烯实现量子自旋霍尔态。然而，石墨烯中异常弱的固有自旋轨道分裂（$\approx 10^{-5}$ eV）抑制了这种拓扑绝缘相的实验观察。为了解决这个问题，我们提出了一种新的方法来控制石墨烯中的自旋轨道相互作用，通过共价官能化的石墨烯边缘含有重元素的官能团。概念验证第一性原理计算表明，非常强的自旋轨道耦合可以诱导在现实模型中的窄石墨烯纳米带与碲终止的边缘。我们证明了在这样的系统中可以实现具有强Rashba分裂的电子带以及跨越宽能量范围的量子自旋霍尔态。因此，我们的工作开辟了新的视野，工程拓扑电子相的纳米结构的基础上，石墨烯和其他材料的本地引入的自旋轨道相互作用。
2013-05-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Effects of disorder and contacts on transport through graphene nanoribbons
我们研究了载流子通过有限石墨烯结构的输运。使用数值精确的核多项式和格林函数技术，使我们能够处理实际大小的样本超越了Dirac-cone近似。特别是，我们研究无序纳米带，正常导体/石墨烯界面和正常导体/石墨烯/正常导体结的局部态密度，单粒子光谱函数，光学电导率和电导率的行为的重点。我们证明了接触和体无序将对石墨烯基器件的电子性质产生重大影响。
2013-11-07 cond-mat.mes-hall
Geometric phase at graphene edge
我们研究了Dirac费米子在石墨烯边缘的散射相移。我们发现当狄拉克费米子的平面波在石墨烯的边缘反射时，其反射相位被反射中狄拉克费米子的赝自旋的变化所导致的几何相位所移动。几何相位是Pancharatnam-Berry相位，其等于由入射波的传播方向以及石墨烯边缘的取向角确定的布洛赫球上的立体角的一半。几何相位在锯齿形边缘处一般是有限的，而在扶手椅形边缘处由于谷间混合的存在，几何相位总是消失。为了证明其物理效应，我们首先将几何相位与锯齿形边缘石墨烯纳米颗粒的能带能带结构联系起来。的纳米取向，在存在的交错的亚晶格电位诱导的边缘磁化打开的带隙的大小，是有关的几何相位。其次，我们数值研究了几何相位对石墨烯纳米粒子中形成的Veselago透镜的影响。透镜的干涉图案区分扶手椅型和锯齿型纳米带，这对于检测几何相位是有用的。
2014-01-21 cond-mat.mes-hall
Dispersive Landau levels and valley currents in strained graphene nanoribbons
我们描述了一个简单的设置产生纯谷电流-谷运输没有电荷运输-在应变石墨烯纳米带锯齿形边缘。关键的成分是一个单轴应变模式耦合到低能量狄拉克电子作为一个均匀的伪磁场。值得注意的是，由此产生的伪朗道能级不是平坦的，而是从狄拉克点线性分散，在两个谷中具有相反的斜率。我们展示了如何这是一个自然的后果，所产生的非均匀费米速度在低能量理论描述的系统，它映射到一个精确可解的奇异Sturm-Liouville问题。谷电流的速度可以通过调节应变的大小和通过在带两端施加偏置电压来控制。此外，沿带施加电场导致两个谷之间的载流子的泵送，实现在一个空间维度中的手性异常的谷模拟。这些效应产生独特的签名，可以通过实验观察到执行普通的电荷传输测量和光谱。
2020-02-27 cond-mat.mes-hall
Nernst and Seebeck effect in a graphene nanoribbon
研究了石墨烯纳米材料的热电势，包括能斯特效应和塞贝克效应。利用非平衡格林函数结合紧束缚哈密顿量，得到了能斯特系数和塞贝克系数。由于电子-空穴对称性，能斯特系数是费米能量的偶函数，而塞贝克系数是与磁场无关的奇函数。在强磁场的存在下，能斯特系数和塞贝克系数几乎与纳米尺度的手征性和宽度无关，并且当费米能级穿过朗道能级时，它们出现峰值。第$n$（不包括$n=0$）峰的高度对于能斯特效应为$[\ln2/|n|]$，对于塞贝克效应为$\ln2/n$。对于第0个峰，对于能斯特效应，它随着高度$[2\ln2]$而异常，并且对于塞贝克效应，峰消失。然而，当磁场关闭时，不存在能斯特效应，而仅存在塞贝克效应。在这种情况下，塞贝克系数强烈地依赖于纳米颗粒的手性。对于锯齿形边缘的纳米带，峰是等距的，而对于扶手椅形边缘的纳米带，峰是不规则分布的。特别地，对于绝缘扶手椅带，塞贝克系数在狄拉克点附近可以非常大。当磁场从零变化到较大值时，不同手征带的Seebeck系数之间的差异逐渐消失，能斯特系数的非零值首先出现在Dirac点附近，然后逐渐扩展到整个能区.
2010-11-11 cond-mat.mes-hall
Transversal electric field effect in multilayer graphene nanoribbon
研究了横向电场对扶手椅-石墨烯-纳米复合材料（AGNR）电子性质的影响。电场可以可逆地调制多层AGNR的带隙。在优化的宽度，我们得到了半导体（SC）到金属（M），以及M-SC过渡。AGNR电子带由于电场而经历生动的转变，导致诸如电子速度增加、电子有效质量的符号改变以及与类似于2D石墨烯的无质量狄拉克费米子形成线性色散等现象。这些效应非常有用，可用于器件应用。
2011-06-06 cond-mat.mes-hall
Chiral plasmon in gapped Dirac systems
研究了一般带隙狄拉克材料在圆偏振光泵浦下的电磁响应和表面电磁模。由于泵浦导致的谷不平衡导致净Berry曲率，从而产生有限的横向电导率。我们讨论了非互易手性边缘模式的外观，他们的杂交和波导在纳米几何形状，和巨大的偏振旋转纳米阵列。
2015-12-28 cond-mat.mes-hall physics.optics
Driven conductance of an irradiated semi-Dirac material
本文利用Floquet理论研究了半Dirac材料在外加含时周期驱动场（辐照）作用下的电子和输运性质。利用Floquet散射矩阵方法，研究了辐射诱导的不同边带间的非弹性散射机制。两个最近的边带之间的散射概率单调地依赖于辐射的振幅的强度。外照射诱导带隙进入色散，这是强烈依赖于角取向的动量。虽然，高频极限表明，在辐照的半狄拉克材料中不会发生能隙开放，但对超过该极限的完整能带结构的仔细分析表明，能隙开放确实出现在较高的动量值（远离狄拉克点）。此外，角相关的动力学间隙也存在，这不能在高频近似下捕获。与辐照过的石墨烯相比，辐照过的半狄拉克材料的对比特征可以通过电导的行为来探测。后者表现出非零电导下降的外观，由于在Floquet带谱的间隙开放。此外，通过考虑这种材料的纳米取向几何形状，我们还表明，它可以主机的边缘模式是完全去耦的散装，这是在对比的情况下，石墨烯纳米取向的边缘模式耦合到散装的对。我们还调查，如果这种材料的纳米晶暴露于外部照射，去耦的边缘模式穿透到体。
2018-12-21 cond-mat.mes-hall
High magnetoresistance in graphene nanoribbon heterojunction
我们在由金属（M）和半导体（SC）型扶手椅-石墨烯-纳米颗粒（aGNR）组成的石墨烯异质结构中显示了大的磁阻（MR）效应。在异质结构中，由于波函数的正交性，在零磁场下，SC-aGNR和M-aGNR的第一子带上的传输被禁止。一个有限的磁场引入了量子霍尔效应，它扭曲了波函数。因此，在异质结上发生有限的传输，产生大的MR效应。我们研究了这种MR对温度和电子能量的依赖关系。最后，我们设计了一个磁场效应晶体管，它产生的MR接近100%（85%），在低（室温）温度。
2012-10-24 cond-mat.mes-hall
Robustness of type-II Dirac cones in biphenylene-based structures
本文统一研究双亚苯基纳米带和双层结构，结合第一性原理与紧束缚模型，分析不同堆叠下II型狄拉克锥的鲁棒性，并揭示对称性对边缘态的影响。
2024-07-26 cond-mat.mes-hall
Bending effects and optical properties of WSe2 nanoribbons of topological phase
1 T '相的WSe 2单层是一种大带隙量子自旋霍尔绝缘体，支持通过拓扑保护边缘态的无耗散电荷和自旋输运。在本工作中，我们通过第一性原理密度泛函计算和多体微扰GW和Bethe-Salpeter方程方法研究了1 T '相WSe 2的纳米取向形式。我们发现1 T 'WSe_2纳米晶体可以显示出拓扑边缘态，带宽约为4-6 nm。这些边缘带显示出奇数次穿过费米能级，其中一种自旋极化连接价带连续带和导带连续带。边缘带的拓扑特征即使在纳米尺度中的小和中等弯曲下也保持不变，而大的弯曲引起大的带分裂，导致边缘带的拓扑关闭。半导体化的1 T 'WSe 2纳米晶体在光吸收谱和激子态的弯曲方面表现出很大的可调谐性。最低能量激子从平坦纳米带中的光学暗变为弯曲纳米带中的光学亮。1 T 'WSe 2纳米带的这些性质表明了其在可控量子电子学和基于激子的量子信息过程中的潜在应用。
2023-02-27 cond-mat.mes-hall
Gap engineering in strained fold-like armchair graphene nanoribbons
扶手椅型石墨烯纳米带（AGNRs）上的应变折叠状变形可以在实验装置中进行适当的设计，并可能导致一种新的控制工具的间隙和传输特性。在这里，我们分析了折叠AGNRs的电子响应和机械变形的电子特性。间隙工程的一个重要且通用的参数是带宽度变化百分比，即，变形和未变形的色带宽度之间的差异。AGNR的带隙可以在一个明确定义的能量值范围内进行机械调谐，最终导致金属系统。这个特性提供了一个新的可控的自由度，允许操纵电子电流。通过求解应变系统的Dirac方程，我们证明了数值结果的解析预测。
2017-01-06 cond-mat.mes-hall
Regular quantum plasmons in segments of graphene nanoribbons
石墨烯等离子体激元具有贵金属等离子体激元无法比拟的优势，例如高可调谐性和低损耗。然而，对于小于10 nm的石墨烯纳米结构，尽管它们具有潜在的应用，但对它们的等离子体激元或是否存在规则的等离子体激元行为知之甚少。在这里，我们提出了第一性原理计算的锯齿形石墨烯纳米颗粒段的等离子体激元激发。发现了规则的等离子体行为：在低能区（< 1.5 eV）仅存在一个等离子体模式。当宽度（W）大于1.5 nm时，经典的静电标度律仍然近似成立，但当W < 1.5 nm时，由于量子效应，经典的静电标度律完全失效。不同掺杂浓度下的标度表明，等离子体激元近似为自由电子等离子体激元，而不是狄拉克等离子体激元。
2013-08-15 cond-mat.mes-hall
Boundary conditions in the Dirac approach to graphene devices
我们研究了纳米带和纳米点中对应于石墨烯连续极限的Dirac问题的一族局部边界条件。我们表明，在这样的家庭的成员，MIT袋边界条件是最接近的协议与现有的实验。对于满足这些最后的边界条件的任意手性的纳米管，我们通过zeta函数正则化评估Casimir能量，以这样一种方式，纳米带的限制是明确确定的。
2011-12-22 cond-mat.mes-hall hep-th
Dynamics and Control of Edge States in Laser-driven Graphene Nanoribbons
在高频区的强激光场驱动石墨烯纳米带（GNR）中的载流子脱离平衡，并产生拓扑保护的边缘态。使用Floquet理论驱动GNRs，我们计算这些边缘状态的局部激发的时间演化，并表明它们表现出强大的动力学也存在非常本地化的晶格缺陷（原子空位），这是拓扑非平凡行为的特点。我们展示了如何通过调制静电势来控制它们：它们可以在同一边缘上完全传输，在相反的边缘上反射，或者可以在两个边缘之间分裂，类似于霍尔边缘状态，使它们成为飞行量子位架构的有希望的候选者。
2017-06-20 cond-mat.mes-hall
New supercurrent pattern in quantum point contact with strained graphene nanoribbon
我们从理论上揭示了应变锯齿形石墨烯纳米管的约瑟夫森效应的不寻常的功能，相对于超导相干长度和任意宽度的小长度。我们发现一个逐步变化的临界超电流与纳米晶的宽度，显示额外的小宽度高原之间的广泛步骤的无应变结构。我们进一步证明了临界超电流的应变量子化，它是由狄拉克费米子的赝自旋与应变诱导规范势耦合引起的，其中台阶的高度随着虚规范势强度的增加而减小.此外，我们的研究结果确定了潜在的超导量子点接触的超导电流开关下施加的应变实现。此外，通过调节锯齿形纳米线的宽度和费米波长，我们发现应变锯齿形纳米线的局域态密度随着距离边缘的增加呈现出衰减和振荡行为的交叉。
2020-12-05 cond-mat.mes-hall
Unconventional charge and spin dependent transport properties of a graphene nanoribbon with line-disorder
研究了在Rashba自旋轨道相互作用下锯齿形石墨烯纳米结构中一条（或几条）Anderson型无序线的电子输运.这样的线障碍引起的特殊行为，在这两个电荷以及自旋极化传输在下面的意义。在弱无序状态下，电荷输运数据显示安德森局域化达到一定的无序强度，超过该无序强度，扩展态出现并开始主导局域态。这些结果是选择性无序（与体无序相反）石墨烯纳米颗粒的标志性特征。然而，自旋极化输运表现出完全矛盾的行为。此外，结构对称性被证明在纳米带的自旋电子学性质中具有重要作用。此外，边缘无序的情况下（无序选择性地放置在边缘）似乎持有自旋过滤器和开关器件的应用程序的承诺。
2018-11-26 cond-mat.mes-hall
Emergent scale invariance of non-classical plasmons in graphene nanoribbons
利用最近邻紧束缚模型，我们研究了锯齿形和扶手椅形边缘终端的几纳米宽石墨烯纳米带上等离子体的量子效应。从狄拉克描述的洞察力，我们发现一个新兴的标度不变的行为，偏离经典模型的锯齿形和扶手椅结构。偏离的开始可以与能带结构中最低抛物线带的位置有关。狄拉克理论仅在参数子空间中有效，其中尺度不变性保持将具有高掺杂的窄带与具有低掺杂的宽带联系起来。我们还发现，锯齿形带状的边缘状态引起的等离子体的蓝移，与早期的研究结果石墨烯纳米盘和纳米三角形。
2018-07-13 cond-mat.mes-hall physics.optics
Electronic structure and layer-resolved transmission of bilayer graphene nanoribbon in the presence of vertical fields
由于其特殊的手征性质和激发载流子分散性，双层石墨烯的电子性质与传统的二维电子气和单层石墨烯不同。研究了应变对双层石墨烯纳米结构的电子结构、边缘态和零温下电荷输运的影响。我们证明了在垂直磁场作用下，双层石墨烯在偏压下会产生谷极化量子霍尔效应。在该系统中，通过调节面间应变，可以发生从量子谷霍尔到谷极化量子霍尔相的拓扑相变。此外，我们研究了层分辨输运性质，通过计算层极化量，使用递归格林函数技术，并表明所得到的层极化值确认所获得的相位。这些预测可以通过实验来验证，我们的结果表明，在电子和valleytronics设备的外部场的存在下，利用应变双层石墨烯的可能性。
2013-07-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Pseudo Landau levels, negative strain resistivity, and enhanced thermopower in twisted graphene nanoribbons
作为对外加磁场的正则响应，金属的电子态从根本上重组为朗道能级。在狄拉克金属中，朗道能级可以在没有磁场的情况下实现，只要施加一个不均匀的应变，以类似于阿哈罗诺夫-玻姆相的方式对电子跳跃进行空间调制。我们在这里预测，扭曲的锯齿形纳米石墨烯表现出应变诱导的伪朗道水平的未开发的，但在低能量解析可解的分散体。这种分散的伪朗道能级的存在导致表征$(1+1)$维手性异常的负应变电阻率，如果部分填充，并且当完全填充时可以大大提高热电势。
2021-08-12 cond-mat.mes-hall
