Electric- and magnetic-field dependence of the electronic and optical properties of phosphorene quantum dots
最近，黑磷量子点被实验制备。受这些实验的启发，我们从理论上研究了矩形磷烯量子点在面内电场和垂直磁场作用下的电学和光学性质.利用紧束缚方法计算了RPQD的能谱和波函数。我们发现边缘状态的带隙内的RPQD是很好地分离的体状态。在未掺杂的RPQD中，对于面内偏振光，由于边缘态的存在，我们发现了三种类型的光学跃迁：体态之间的跃迁、边缘态和体态之间的跃迁以及边缘态之间的跃迁。电场和磁场由于体态和边缘态对这些场的不同响应而不同地影响体到体、边缘到体和边缘到边缘的转变。
2016-12-23 cond-mat.mes-hall
Ultrafast ratchet dynamics of skyrmion by defect engineering under gigahertz magnetic fields
微波磁场驱动磁skyrmion的棘轮运动，其运动方向和速度可由场参数调节，为在低导电性材料中驱动磁skyrmion提供了一种新的途径.然而，作为一种间接运动，与电流驱动的直接运动相比，Skyrmion棘轮运动速度通常较低。对于实际应用，重要的是要问是否有机制来实现磁skyrmion的超快棘轮运动，以及如何将这种新颖的运动集成到跑道型skyrmion设备。在这项工作中，我们探讨了缺陷和边缘的磁skyrmion棘轮运动下的时变磁场GHz的影响。我们证明，棘轮运动的skyrmion不仅被引导沿缺陷的轨道或边缘，但也有显着的速度增加（与一个因素超过10）相比，在体区域。在~50 mT的磁场下，Skyrmion棘轮运动速度沿直线缺陷轨道/边缘达到100 m/s，沿圆形边缘达到10^9 rad/s，与电流驱动的直接运动相当。此外，沿缺陷轨道/边缘的skyrmion棘轮运动可以通过场和缺陷参数容易地控制。基于Skyrmion的时均Thiele方程的分析验证了这种加速效应是由于当Skyrmion接近缺陷轨道或边缘时，垂直于Skyrmion运动的时均驱动力增加，类似于电流驱动的直接运动。
2020-02-26 cond-mat.mes-hall
Orbital magnetic ratchet effect
理论上考虑了磁棘轮--具有叠加非中心对称铁磁光栅的二维系统。结果表明，由于周期性磁场的纯轨道效应，辐射激发导致二维载流子定向运动。研究了基于拓扑绝缘体、石墨烯和半导体异质结构等二维体系的磁棘轮。详细研究了在空间振荡洛伦兹力作用下，载流子辐射加热和辐射电场加速产生电流的机理。计算了对线极化面取向和辐射螺旋度敏感的电流。它表明，磁棘轮电流的频率依赖性是由占主导地位的弹性散射机制的二维载体和不同的线性和抛物线的能量色散的系统。
2014-07-17 cond-mat.mes-hall
Electronic properties of bilayer phosphorene quantum dots in the presence of perpendicular electric and magnetic fields
采用紧束缚方法研究了双层磷烯量子点在垂直电场和磁场作用下的电子性质。由于BLP由两个耦合的磷烯层组成，因此研究BLP量子点的层依赖性电子性质是很有意义的，例如两层上的电子分布和由此产生的层极化特征，以及这些性质如何受到磁场和偏置电势的影响。我们发现，在没有偏置电势的情况下，只有边缘态是层极化的，而体态不是，并且无偏置边缘态的层极化度（LPD）随着磁场的增大而增大.然而，在偏置电位的存在下，边缘和体状态都是层极化的，并且体（边缘）状态的LPD强烈（微弱）依赖于偏置电位和层间耦合的相互作用。在高磁场下，施加偏置电势使得BLP QD中的体电子主要分布在顶层或底层上，从而导致层极化体朗道能级（LL）。在存在可以驱动BLP中的半导体到半金属转变的大偏置电势的情况下，这些体LL表现出不同的磁场依赖性，即，第零个LL表现出对磁场的类似线性的依赖性，而其它LL表现出类似平方根的依赖性。
2017-09-16 cond-mat.mes-hall
Tuning electrical and optical anisotropy of a monolayer black phosphorus magnetic superlattice
从理论上研究了调制周期性垂直磁场对单层黑磷（磷烯）电子态和光吸收谱的影响。我们证明了不同的磷烯磁超晶格（PMS）取向可以产生不同的能谱，即，调谐固有电子各向异性。Rashba自旋轨道耦合（RSOC）将在该磷烯磁性超晶格中发展自旋分裂能量色散。各向异性的动量相关的载流子分布沿/垂直于磁条的证明，和这些奇异的属性，通过调整超晶格的几何形状，磁场和RSOC项（通过外部电场）的操纵系统地解决。相应地，我们在基态电子-空穴对跃迁速率谱和PMS取向依赖的各向异性光吸收谱中发现了亮-暗跃迁。这一特性为我们利用磁超晶格结构对磷烯的电子各向异性进行调制以及利用光学技术检测这种调制能力提供了一种可行的方法。
2017-11-07 cond-mat.mes-hall
Magneto-optical transport properties of monolayer phosphorene
单层磷烯的电子性质是奇异的，这是由于它的褶皱结构和大的本征直接带隙。我们推导并讨论了在垂直磁场存在下的能带结构。此外，我们评估的磁光霍尔和纵向光学电导率，作为温度，磁场，和费米能量的函数，并表明，它们强烈地受磁场。前者的虚部和后者的实部表现出规则的{ \it带间}振荡，作为频率$ω$在$\hslashω\sim 1.5-2$ eV范围内的函数。后者的强{ \it带内}响应和前者的弱响应发生在低得多的频率。与传统的二维电子气或石墨烯相比，磁光响应可以在微波到太赫兹和可见光频率范围内进行调谐，其中响应限于太赫兹范围。这种在各向异性结构中隔离载流子的能力可能使磷烯成为新光学器件的有希望的候选者。
2015-07-22 cond-mat.mes-hall
Cyclotron resonance of the magnetic ratchet effect and second harmonic generation in bilayer graphene
我们模拟了双层石墨烯中的磁棘轮效应，其中在稳定的面内磁场和反转对称性破缺的存在下，由频率为$ω$的交流电场产生直流电流。在双层石墨烯中，棘轮效应是可调的外部金属栅极，打破反转对称。对于零面内磁场，我们表明，三角形翘曲和反转对称性破缺能够产生一个大的直流谷电流，但不是一个非零的总直流充电电流。对于倾斜磁场中的磁棘轮，垂直场分量引起频率为$ω_c$的回旋运动，并且我们发现直流电流在$ω_c = ω$处显示回旋共振，尽管电流中的此峰值实际上小于其在$ω_c = 0$处的值。然而，二次谐波的产生被$ω_c = ω$和$ω_c = 2ω$处的共振大大增强，对于$ω_c = 2ω$和$ω_c = 2ω$，电流通常比$ω_c = 0$处大得多。
2018-02-20 cond-mat.mes-hall
Exchange interaction of magnetic impurities in biased bilayer phosphorene nanoribbon
研究了垂直电场作用下锯齿形双层磷烯纳米带（ZBLPNR）中的交换作用。我们评估的空间和电场依赖性的静态自旋磁化率在真实空间中的各种配置的磁性杂质在零温度。还得到了ZBLPNR在栅压作用下的电子性质。与其他二维材料如石墨烯和硅烯相比，ZBLPNR在费米能级处具有两个几乎简并的准平坦边缘模，与体态隔离。研究了带宽和垂直电场对ZBLPNR带隙的调制。由于费米能级上准平带的存在，在没有电场的情况下，可以看到RKKY相互作用的尖峰。如图所示，可以通过使用RKKY相互作用来探索ZBLPNR中这些准平坦边缘模式的特征。当两个杂质位于ZBLPNR内时，在大偏压下，RKKY振荡出现拍频模式。电调谐RKKY耦合的ZBLPNR预计将有重要的后果偏置ZBLPNR的自旋电子学应用。
2018-08-08 cond-mat.mes-hall
Landau levels and magneto-transport property of monolayer phosphorene
在有效的\textbf{\emph{k$\cdot$p}}哈密顿量和紧束缚模型的框架下，对磷烯在垂直磁场下的朗道能级和磁输运性质进行了理论研究.在低场区，我们发现LL指数$n$和磁场$B$都与LL指数线性相关，这与传统的半导体二维电子气的情况类似。导带和价带的朗道劈裂不同，由于各向异性的有效质量不同，对应于各向异性层的波函数也不同。通过求解解耦的哈密顿量，得到了低能区激光限幅的解析表达式，与数值计算结果吻合较好。在高磁区，利用TB模型得到了自相似的Hofstadter蝶形谱。在宽的磁场范围内，HB谱与用有效\textbf{\emph{k$\cdot$p}}理论计算的朗道能级扇一致。我们发现，由于各向异性的跳跃参数的磷烯纳米取向的LL强烈依赖于带状取向。霍尔和纵向电导（电阻）清楚地揭示了LL的结构。
2015-04-24 cond-mat.mes-hall
Ratchet motion of magnetic skyrmions driven by surface acoustic sawtooth waves
Rheinland-Pfälzische Technische Universität Kaiserslautern-Landau（莱茵兰-普法尔茨技术大学凯泽斯劳滕-兰道）
本文提出利用锯齿形声波驱动磁涡旋的ratchet运动，通过微磁模拟和分析模型验证了在存在钉扎中心时，特定应变梯度可使涡旋产生净运动。
2025-11-14 cond-mat.mes-hall
Phonon-induced quantum ratchet in the exciton spin dynamics in diluted magnetic semiconductors in a magnetic field
磁掺杂杂质半导体因其巨大的塞曼分裂而闻名，即使在相对较小的外部磁场中，塞曼分裂也可以达到几meV。在通过光激发制备非平衡激子分布后，稀磁半导体量子阱中的自旋动力学通常由激子-杂质交换相互作用引起的自旋翻转散射过程控制。我们的理论计算表明，在这些材料中的巨大塞曼分裂与纵向声学声子的影响相结合，导致量子棘轮型动力学，导致在非常低的温度下几乎完全逆转的载流子自旋极化。此外，我们发现，一个更简单的速率方程方法的预测定性同意更先进的和数值要求的量子动力学描述的自旋动力学在很宽的温度范围内，虽然定量差异是显而易见的。
2019-02-05 cond-mat.mes-hall
Circular and linear magnetic quantum ratchet effects in dual-grating-gate CdTe-based nanostructures
本文报道了在太赫兹波段由交变电场引起的极化敏感磁量子棘轮效应的观测和系统研究。在具有叉指双栅横向超晶格的（Cd，Mn）Te基量子阱结构中检测到了这种效应。连续太赫兹激光辐射激发的直流电流在零磁场下表现出比光电流大得多的1/B周期振荡。施加到DGG的各个光栅栅极的栅极电压的变化使我们能够以可控的方式改变横向不对称的程度和符号。数据表明，光电流反映了由不同的栅极电位引起的横向不对称的程度。我们表明，磁棘轮光电流包括塞贝克热棘轮效应以及“线性”和“圆形”棘轮，这是敏感的驱动电磁力的相应的极化的影响。在半经典方法的框架下进行的理论分析，并考虑到朗道量子化描述的实验结果很好。
2017-10-16 cond-mat.mes-hall
Bloch dynamics in inversion symmetry broken monolayer phosphorene
本研究探讨了反演对称性破缺的单层磷烯中布洛赫电子的振荡动力学，揭示了自旋轨道耦合及外场对运动轨迹和状态转变的关键影响。
2023-06-17 cond-mat.mes-hall
Zeeman ratchets: pure spin current generation in mesoscopic conductors with non-uniform magnetic fields
我们认为，采用量子线实现的二维电子气（2DEG）作为自旋棘轮的可能性。我们表明，净自旋电流没有伴随的净电荷输运可以诱导在非线性制度的无偏外部驱动通过在量子线的两端的接触之间施加的交流电压。为了实现这一点，我们利用电子自旋的耦合到由在包含2DEG的半导体异质结构上图案化的铁磁条产生的不均匀磁场。使用递归格林函数技术，我们数值研究了两种不同的设置，由一个和两个铁磁条，分别。
2007-11-17 cond-mat.mes-hall
Ratchet transport of a two-dimensional electron gas at cyclotron resonance
通过交变电场驱动限制在缺乏空间反转中心的量子阱中的电荷载流子导致形成直流电流。我们发展了静态磁场作用下量子阱的量子棘轮效应的微观理论。我们表明，棘轮电流出现的线性极化交变电场以及旋转电场和急剧增加的回旋共振条件。对于相对于量子阱法线倾斜的磁场，棘轮电流包含在回旋共振的第一次谐波处的附加共振。
2015-10-22 cond-mat.mes-hall
Magnetic ratchet effect in bilayer graphene
我们考虑了双层石墨烯中平面内磁场对电子的轨道效应，推导出线性场对低能量哈密顿量的贡献，所述低能量哈密顿量来自于存在偏斜层间耦合或层间电位不对称，后者可通过外部金属栅极来调谐。为了说明这些条款的相关性，我们考虑棘轮效应，其中直流电流的结果，从应用程序的交变电场中存在的平面内磁场和反转对称性破缺。通过与最近单层石墨烯的实验观察结果的比较[C.德雷克斯勒等人，Nature Nanotech. 8，104（2013）]，我们估计双层石墨烯中的效应可以比单层中的效应大两个数量级，说明双层是用于实现依赖于反转对称性破缺的光电效应的理想材料。
2016-06-27 cond-mat.mes-hall
Electronic structure and Magneto-transport in MoS$_2$/Phosphorene van der Waals heterostructure
在格林函数支持的密度泛函理论框架下，利用散射理论研究了含时自旋电流介导的自旋转移矩行为.在半导体模型MoS $_2$ /磷烯范德华异质结中揭示了量子磁输运特性。研究了自旋电流通道化异质层输运随磁化角旋转变化的动力学。据观察，随时间变化的自旋输运矩保持不变，无论磁化角方向。极化自旋电流是持久的外部磁场的潜在适用性对自旋电子学。
2019-06-17 cond-mat.mes-hall
Skyrmion ratchet propagation: Utilizing the skyrmion Hall effect in AC racetrack storage devices
磁性Skyrmions是一种具有拓扑保护的类纳米物体。当被直流电（DC）驱动时，skyrmions会移动，但会经历横向偏转。这种所谓的斯基米恩霍尔效应通常被认为是存储器应用的缺点。在这里，我们表明，这种独特的效果也可以是有利的自旋电子应用：我们表明，在一个破坏反转对称的赛道，斯基尔米恩霍尔效应允许转换成一个有方向的运动沿轨道，如在棘轮交流电流（AC）。我们分析了棘轮机构的几种模式，并表明它是唯一的拓扑磁涡动。我们详细说明了与拓扑平凡的磁性物体的运动相比的根本差异，以及由周期性力驱动的经典粒子。根据确切的赛道几何形状，棘轮机构可以是软的或严格的。在后一种情况下，skyrmion传播接近效率最大值。
2020-11-18 cond-mat.mes-hall
Topological quantization of the flow of magnetic skyrmions driven by a ratchet-like potential under thermal fluctuations
我们考虑一个磁skyrmion的驱动下，自旋极化电流周期性的空间和时间和空间不对称，也受到随机磁场代表的热涨落。我们表明，当随机磁场足够低，而驱动电流的时间变化足够慢，skyrmion流是一个整数倍的空间和时间周期之间的比率，整数是一个拓扑不变量称为陈数。数值求解随机Landau-Lifshitz-Gilbert（sLLG）和Langevin方程也证明了这一结果。我们的工作提出了一种新的方法操纵skyrmions拓扑稳定性。
2018-06-14 cond-mat.mes-hall
Magnetic quantum ratchet effect in (Cd,Mn)Te- and CdTe-based quantum well structures with a lateral asymmetric superlattice
本文报道了在垂直于量子阱平面的外加磁场作用下，在具有非对称横向双栅超晶格的（Cd，Mn）Te和CdTe基量子阱结构中观察到的磁量子棘轮效应.由连续太赫兹激光辐射激发的直流电流显示出1/B振荡，其幅度比零磁场下的光电流大得多。我们表明，光电流是由一个空间周期性的面内电位和空间调制的辐射，由于近场效应的光衍射的综合作用。光电流的大小和方向由施加到各个栅极的电压的变化所控制的横向不对称的程度来确定。所观察到的磁振荡与增强的光电流振幅从朗道量子化的结果，（镉，锰）Te在低温下，从交换增强塞曼分裂稀释磁性异质结。在半经典框架下考虑磁量子棘轮效应的理论分析很好地描述了实验结果。
2017-02-09 cond-mat.mes-hall
Monolayer phosphorene under time-dependent magnetic field
利用动力学不变量方法，我们得到了低强度含时磁场作用下单层磷烯的精确波函数。计算了恒定磁场和振荡磁场下的量子机械能期望值和跃迁几率。对于前者，我们观察到朗道能级能量与量子数n和m以及磁场强度B_0成线性关系。没有过渡发生。对于后者，我们观察到的能量振荡的时间，线性增加的朗道水平n和m和非线性的磁场。（k，l）到（n，m）的跃迁仅在l=m时发生。我们研究了（0，0）到（n，0）和（1，l）与（2，l）的概率转移。
2017-09-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Atomically thin dilute magnetism in Co-doped phosphorene
二维稀磁半导体可以通过电子和空穴掺杂提供对磁序性质及其操纵的基本见解。尽管有基础物理学，但由于这些材料中的大电荷密度控制能力，它们在自旋电子学应用中非常重要，例如自旋阀和基于自旋的晶体管。本文研究了由磷烯单层膜组成的二维稀磁半导体，其中钴原子掺杂在替位缺陷和间隙缺陷中。我们表明，这些缺陷可以稳定，是电活性。此外，通过由势门包括空穴或电子，可以设计交换相互作用和磁序，并且甚至可以在p掺杂磷烯中诱导铁磁到反铁磁相变。
2015-02-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electric-field modulation of linear dichroism and Faraday rotation in few-layer phosphorene
使用电压（或电场）来调制光束的电光调制器是当今电信设备中的基本元件。利用自洽紧束缚方法结合标准Kubo公式，我们证明了少层磷烯的光学电导率和线性二色性可以被垂直电场调制.我们发现，场致电荷屏蔽在调制光学电导率和线性二向色性方面起着重要的作用。由于沿面外方向的强量子限制和场诱导的禁止到允许跃迁，在电导率谱中诱导了明显的吸收峰。场调制的线性二向色性变得更加明显的磷烯层数的增加。我们还表明，法拉第旋转是存在于少层磷烯，即使在没有外部磁场。这种光学霍尔效应是由少层磷烯的约化晶格对称性引起的。法拉第旋转受场生电荷屏蔽的影响很大，并强烈依赖于垂直电场的强度和磷烯层的数量。
2018-11-29 cond-mat.mes-hall
Magnetoelectronic properties of normal and skewed phosphorene nanoribbons
采用紧束缚方法研究了单层黑磷纳米带在垂直磁场和面内横向电场作用下的能谱和本征态，并分析了不同类型边缘的影响.通过对紧束缚模型在长波近似下的扩展，提出了一种新的连续模型描述。对应于平带部分的频谱的波函数解析得到的方法，并示出同意与紧束缚方法的数值结果。导出了形成朗道能级的临界磁场和能谱中无色散平带段波数范围的解析表达式。我们研究了当施加面内横向电场时朗道能级的演化，并解析地确定边缘态如何随磁场移动。
2017-04-10 cond-mat.mes-hall
The overlooked role of band-gap parameter in characterization of Landau levels in a gapped phase semi-Dirac system: the monolayer phosphorene case
二维带隙半狄拉克（GSD）材料是指具有有限带隙的系统，其载流子在一个方向上表现出相对论行为，而在另一个方向上表现出薛定谔行为。在目前的工作中，我们表明，除了两个众所周知的能带功能（曲率和手征），带隙参数也发挥了至关重要的作用，在指数和磁场依赖的朗道能级（LLS）在GSD系统。我们以单层磷烯作为GSD的代表性例子，明确地提供物理的见解，这个参数在确定的指数和磁场依赖性的LLS的作用。我们推导出一个有效的一维薛定谔方程的载流子在一个垂直的磁场的存在下，并认为，其有效电位的形式显然是敏感的无量纲的带隙，是可调的结构参数。这个有效间隙的理论大小及其与椭圆形$k$ -空间回旋加速器轨道的相互作用解决了在确定原始单层磷烯中的量子霍尔效应的类型时似乎存在的矛盾。我们的研究结果有力地证实了在这种GSD材料中，LLS对磁场的依赖性与传统的二维半导体电子气一样，直到非常高的场域。利用应变诱导能隙修正方案，我们证明了LLS的场依赖性不断演化为$B^{2/3}$行为，这对无带隙的半狄拉克系统是成立的。带隙参数的突出作用可能会影响GSD材料的物理性质中的带各向异性的后果，包括磁输运、光学电导率、介电函数和热电性能。
2022-11-09 cond-mat.mes-hall
Symmetry breaking for ratchet transport in presence of interactions and magnetic field
研究了微波诱导二维电子在定向半圆盘Galton板上的棘轮输运。分析了电子-电子相互作用下棘轮输运的磁场对称性。我们的研究结果表明，一个磁场不对称的棘轮电流可以出现由于两个贡献，霍尔漂移的整流电流，只依赖于弱的电子-电子相互作用和时间反演对称性的破坏，由于相互作用和磁场的综合影响。在后一种情况下，正负磁场之间的不对称性在弱相互作用极限下消失。我们还讨论了最近的实验结果在非对称纳米结构的棘轮输运。
2012-11-19 cond-mat.mes-hall nlin.CD
Tunable Magnetic Semiconductor Behavior Driven by Half-Filled One Dimensional Band in Zigzag Phosphorene Nanoribbons
通过密度泛函理论计算发现锯齿形磷烯纳米带具有反铁磁绝缘态。与其他一维系统相比，ZPNR的磁性表现出几个令人惊讶的特点：（i）磁矩在每个锯齿形边缘反平行排列;（ii）磁性能量相当稳定（约29 meV/磁离子），带隙很大（约0.7 eV）;（iii）适度的压缩应变将诱导磁性到磁性以及半导体到金属的转变。所有这些现象都是由于一种独特的机制而自然产生的，即半充满的一维带在π/2 α附近穿过费米能级引起的电子不稳定性。ZPNR独特的电子和磁性使其在纳米电子器件中具有巨大的应用潜力。
2014-09-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Zeeman ratchets for ballistic spin currents
研究了在非对称磁场和外部绝热驱动下，二维电子气中产生定向自旋极化电流的可能性。因此，我们将量子电荷棘轮的概念推广到自旋的情况。由于哈密顿量中的塞曼项，自旋向上和自旋向下的电子经历不同的有效电势，其可以被定制以在没有相应的电荷电流的情况下实现净自旋电流。我们考虑弹道，相干传输波导中定义的2DEG，其中的磁场调制是由铁磁条上的2DEG。
2006-10-31 cond-mat.mes-hall
Topological Transitions, Pinning and Ratchets for Driven Magnetic Hopfions in Nanostructures
利用原子尺度模拟研究三维磁性hopfion与缺陷阵列的相互作用，发现了钉扎、滑动及向toron转变的相态，并证实不对称缺陷下可产生棘轮效应。
2025-01-31 cond-mat.mes-hall
Beatings of ratchet current magneto-oscillations in GaN-based grating gate structures: manifestation of spin-orbit band splitting
研究了双栅栅结构形成的AlGaN/GAN横向超晶格异质结中的磁棘轮效应。我们证明了用太赫兹辐射超晶格的直流棘轮电流，这表明巨磁振荡的舒布尼科夫德哈斯振荡制度的结果。这些振荡具有相同的周期，并且与电阻率振荡同相。值得注意的是，它们的振幅大大增强相比，在零磁场的棘轮电流，这些振荡的包络表现出大的跳动作为磁场的函数。我们证明了拍频是由导带的自旋轨道分裂引起的。我们发展了一个理论，它对所有的实验观测给出了一个很好的定性解释，并使我们能够提取自旋-轨道分裂常数α_{ \rm SO}= 7.5 \pm 1.5 meV \unicode{x212B} .我们还讨论了我们的结果是如何修改的等离子体效应，并表明这些影响变得更加明显，降低到亚微米的门控栅极结构的周期。
2021-02-25 cond-mat.mes-hall
Controlling electric and magnetic Purcell effects in phosphorene via strain engineering
本文研究单轴应变对磷烯衬底附近量子发射体自发辐射的调控，发现电与磁 Purcell 效应可从近完全抑制到增强超 1300%，并可用应变定制衰变路径。
2023-07-04 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Landau levels of single layer and bilayer phosphorene
在这项工作中，我们介绍了一个低能量的哈密顿单层和双层黑磷，描述了在附近的伽马点的电子状态。该模型是基于最近提出的紧束缚描述的电子和空穴带接近费米能级。我们计算的朗道能级谱作为磁场的函数的表达式，并在双层黑磷的情况下，我们调查的电子带隙上的外部偏压的效果。结果表明，黑磷的高度各向异性的字符，特别是双层BP，偏置的存在下允许场诱导的超导体-金属过渡。
2015-04-09 cond-mat.mes-hall
Aharonov-Bohm effect in monolayer black phosphorus (phosphorene) nanorings
本文从理论上证明了单层磷烯纳米环（PNR）中的Aharonov-Bohm（AB）效应。采用原子量子输运模拟方法研究了多调制源对样品电导的影响。在垂直磁场作用下，我们发现扶手椅型和锯齿型PNR的电导都在低能窗口内周期性振荡，这是AB效应的一种表现。我们的数值计算结果揭示了锯齿形PNR中的巨磁电阻（MR）（最大值接近200%）。这归因于AB效应在第二子带底部以下的宽能量范围内诱导的相消干涉相位。我们还表明，PNR电导是高度各向异性的，提供了一种额外的方式来调制MR。在PNR中的巨MR保持在室温下的热加宽效应的存在下。
2017-05-13 cond-mat.mes-hall
Electronic Structure and the Properties of Phosphorene Systems
2014年，在实验上实现了黑磷的单原子层，磷烯。它具有褶皱的蜂窝晶格结构和半导体电子结构。本文第一部分利用一个简单的LCAO模型，定性地讨论了磷烯体系在电场和磁场作用下的电子结构，特别是带隙边缘态。第二部分是对磷烯自2014年问世以来近一年来的研究进展进行综述。磷烯是研究原子层半导体物理的典型对象。
2015-07-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ratchet-Like Solitonic Transport in Quantum Hall Bilayers
讨论了具有朗道能级填充因子$ν=1$的双层量子霍尔系统的赝自旋模型。与传统的层间电压沿赝自旋硬轴以静态磁场形式进入的模型不同，在我们的模型中，层间电压被认为是赝磁场进入易磁化面的频率。结果表明，所考虑的赝磁系统的Landau-Lifshitz方程很好地描述了现有的实验数据。此外，该模型还预测了该体系中新的定向层内输运现象：由于层间电压诱导的拓扑扭结运动，实现了单向层内能量输运。这种效应可以通过实验检测反向传播的层内不均匀电荷电流来观察，该电荷电流与伪自旋系统的层间电压和总拓扑电荷成比例。
2004-07-15 cond-mat.mes-hall
Rocking ratchet induced by pure magnetic potentials with broken reflection symmetry
棘轮效应（整流的交流注入电流），这是纯粹的磁性起源已被观察到在超导磁纳米结构混合。该混合体由超导Nb膜与纳米级磁性三角形、圆环或椭圆环阵列接触组成。通过施加不同的磁场循环，将阵列置于定义明确的剩磁状态。来自这些超导态的杂散场提供了影响超导涡旋运动的磁景观。我们研究了两个随机变化的景观从退磁样品，并下令景观从样品在剩磁饱和后，其中的磁环形成平行的洋葱状态包含两个域壁。棘轮效应是不存在的，如果环是在退磁状态，或如果在有序洋葱状态的涡流传播平行于磁反射对称轴（垂直于磁畴壁）。另一方面，当涡旋垂直于有序洋葱态的磁反射对称轴（平行于畴壁）移动时，观察到明显的棘轮效应。这种行为从定性上不同于在含有三角形Ni纳米结构阵列的样品中观察到的行为，三角形Ni纳米结构阵列显示出结构起源的棘轮。
2009-12-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Classical ratchet effects in heterostructures with a lateral periodic potential
研究了在一维横向周期势作用下，太赫兹辐射在低维半导体结构中诱导的棘轮电流。周期性电位是通过在样品表面蚀刻光栅或在样品顶部周期性地沉积金属条来产生的。微观上，光电流的产生是基于横向周期电位的组合作用，通过传输测量验证，以及由横向超晶格引起的面内调制泵浦。我们表明，总电流的很大一部分是由偏振无关的塞贝克棘轮效应。此外，偏振相关的光电流发生，我们解释其潜在的微观机制。因此，棘轮系统的类别需要通过线性和圆形棘轮来扩展，对驱动电-磁力的线性和圆形极化敏感。
2011-01-26 cond-mat.mes-hall
Anomalous magneto-transport properties of bilayer phosphorene
采用广义紧束缚模型计算了磷烯的能带，研究了磷烯的磁输运性质。对于双层磷烯，一个复合磁场和电场示出诱导一个功能丰富的朗道能级（LL）的光谱，其中包括两个小组的低洼LL。这两个子群在能级间距、量子数以及场依赖性方面具有不同的特征。这些共同导致异常量子霍尔（QH）电导率，其包括井形、阶梯和具有不同高度和宽度的台阶的复合量子结构。费米能量-磁场-霍尔电导率（$E_{F}-B_{z}-σ_{xy}$）和费米能量-电场-霍尔电导率（$E_{F}-E_{z}-σ_{xy}$）相图明显表现出振荡行为和从整数到半整数QH效应的交叉。预测的结果应该是可验证的双栅系统中的磁输运测量。
2019-12-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ratchet propagation of a magnetic domain wall in a single magnetic wire with quantum interference
实验上实现了结合空间非对称势分布的量子干涉，以将磁畴壁（DW）操纵成单个多层导线，其间隔物具有厚度梯度，用于从一侧到另一侧产生非对称层间交换耦合。我们实验演示了如何引导DW在微米级的铁磁线没有反射对称的层间交换耦合。这是使用量子干涉的棘轮势形式的DW的棘轮效应。考虑量子干涉引起的空间非对称势分布，数值模拟可以很好地描述实验结果。
2010-07-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Effective Doping of Monolayer Phosphorene by Surface Adsorption of Atoms for Electronic and Spintronic Applications
利用密度泛函理论研究了27种不同吸附原子的表面吸附对单层黑磷电子和磁性的影响。从每组中选择几个有代表性的元素，从碱金属（组I）卤素（组VII），我们计算的能带结构，态密度，磁矩和有效质量的能量最稳定的位置的吸附原子单层磷烯。我们预测，第I族金属（Li，Na，K），和第III族吸附原子（Al，Ga，In）是有效的，在提高n型移动载流子密度，与第III族吸附原子导致较低的有效质量的电子，从而更高的迁移率。此外，我们发现，过渡金属Ti和Fe的吸附原子，产生一个有限的磁矩（1.87和2.31 $μ_B$）在单层磷烯，具有不同的带隙和电子有效质量（从而迁移率），这大约相差10倍的自旋和自旋向下的电子开辟了探索自旋电子学应用的可能性。
2015-08-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Terahertz electric field driven electric currents and ratchet effects in graphene
通过实验和微观模拟研究了太赫兹场在石墨烯中诱导的光电流。通过连续和脉冲激光辐射在大面积以及小尺寸剥离的石墨烯样品中产生电流。我们回顾一般的对称性考虑导致光电流依赖于线性和圆偏振辐射，然后提出了一些检测光电流的情况。从斜入射下的光子拖曳效应开始，我们继续在SiC的剩余辐射带和石墨烯的边缘产生电流的光电流效应增强。棘轮效应被认为是平面内磁场和结构反转的不对称性，以及棘轮的非对称图案化的顶栅。最后，我们证明了石墨烯可以用作太赫兹辐射的快速宽带探测器。
2017-10-17 cond-mat.mes-hall
Interplay between quantum dissipation and an in-plane magnetic field in the spin ratchet effect
研究了具有Rashba自旋轨道相互作用的耗散准一维系统中纯自旋棘轮效应的存在性。该系统还被放置在横向均匀的固定平面内磁场中。结果表明，该效应在低温下存在，并且通过施加无偏的交流驱动可以产生纯自旋电流。推导了棘轮自旋电流的解析表达式。从这个表达式可以看出，自旋棘轮效应是由于自旋-轨道相互作用、轨道自由度和空间不对称性之间的耦合同时存在的结果。在本文中，我们考虑的情况下，打破了空间对称凭借非对称周期性的潜力。结果表明，外加磁场对自旋棘轮效应的存在没有任何影响，但会通过增加或减少自旋电流的大小来影响其效率。
2009-01-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Quantum Floquet anomalous Hall states and quantized ratchet effect in one-dimensional dimer chain driven by two ac electric fields
在凝聚态物理中，发现和分类有趣的新拓扑物质和现象是一个重要的课题。拓扑非平凡系统也可以通过使用周期驱动场来实现。另一方面，棘轮效应可以用来从涨落中收集有用功，或者在磁驱动系统中实现定向输运。在这里，我们通过施加两个相互垂直的交流电场来促进二聚体链，并在低频区域获得有效的二维哈密顿量。我们从而得到量子Floquet反常霍尔（QFAH）电导，然后发现一个量子棘轮效应，在所产生的电流沿链。我们的进一步分析表明，这些起源于电场。这种无磁场的纵向量子化棘轮效应对设计新型高性能电子器件具有重要的意义。
2016-11-15 cond-mat.mes-hall
Experimental investigation of the ratchet effect in a two-dimensional electron system with broken spatial inversion symmetry
我们报告的实验证据定向电子输运，诱导外部线性极化微波照射，在一个二维的空间周期性的非对称系统称为棘轮。在AlGaAs/GaAs异质结的高迁移率二维电子气中，通过人工半圆盘形反点阵列的图形化引入了空间对称性破缺。我们表明，运输的方向是有效地改变微波极化。研究了这种效应与磁场和温度的关系。这是朝着实现新的微波探测器和电流发生器迈出的重要一步。
2008-02-28 cond-mat.mes-hall
Cyclotron- and magnetoplasmon resonances in bilayer graphene ratchets
我们报告了一个可调的-由磁场和栅极电压-转换太赫兹辐射到直流电流在空间调制的双层石墨烯。我们的实验表明，潜在的物理是与所谓的棘轮效应。我们的主要发现是直接观察到的尖锐的回旋共振的光电流和演示的两个效果所造成的电子-电子相互作用：由于远程库仑耦合和部分抑制其二次谐波的共振的等离子体分裂由于快速粒子间碰撞。我们发展了一个理论，完全符合我们的数据。我们认为，棘轮电流产生的非理想电子液体的流体动力学制度。
2022-08-17 cond-mat.mes-hall
Magnetic quantum ratchet effect in Si-MOSFETs
本文报道了硅表面金属氧化物半导体场效应晶体管（Si-MOSFET）中磁量子棘轮效应的观测结果。我们表明，激励的无偏晶体管的交流电场的太赫兹辐射在垂直入射导致一个直接的电流之间的源极和漏极接触，如果晶体管受到面内磁场。电流与磁场强度成线性关系，与交流电场振幅成二次关系。它取决于交流场的偏振状态，可以由线偏振和圆偏振辐射引起。我们提出了观察到的效果的准经典和量子理论，并表明，电流来源于洛伦兹力作用在晶体管的非对称反型沟道中的载流子。
2013-12-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnetic Field Effects and Transverse Ratchets in Charge Lattices Coupled to Asymmetric Substrates
本研究探讨磁场下电荷晶格耦合不对称基底产生的回转效应，发现磁场引发横向棘轮运动及霍尔角反转，并导致高场下非单调棘轮效率。
2023-10-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el
Terahertz and gigahertz magneto-ratchets in graphene-based 2D metamaterials
University of Regensburg（雷根斯堡大学）；Université de Montpellier, CNRS（蒙彼利埃大学，法国国家科学研究中心）；Johannes Gutenberg-University Mainz（约翰内斯·古腾堡美因茨大学）；V. Lashkaryov Institute of Semiconductor Physics, National Academy of Science（V.拉什卡廖夫半导体物理研究所，乌克兰国家科学院）
研究通过石墨烯基二维超材料观察到磁力矩效应，发现太赫兹/吉赫兹激发导致磁振荡幅度显著超过零磁场下的力矩电流，与肖特基-德哈斯效应相关，并检测到由回旋共振和电子自旋共振引起的共振力矩电流。
2024-07-22 cond-mat.mes-hall
Current-driven dynamics and ratchet effect of skyrmion bubbles in a ferrimagnetic insulator
磁skyrmions是一种紧凑的手性自旋织构，具有丰富的拓扑现象，并具有开发高密度存储器件和由自旋电流驱动的新型计算方案的潜力。在这里，我们展示了室温下的界面稳定性和电流驱动的控制skyrmion气泡的亚铁磁绝缘体Tm 3Fe 5 O 12（TmIG）耦合到Pt。我们跟踪电流引起的运动的个别skyrmion气泡。晶体的亚铁磁有序性以及自旋-轨道矩和钉扎的相互作用决定了TmIG中的skyrmion动力学，并导致以负偏转角和跳跃运动为特征的强skyrmion霍尔效应。此外，我们表明，速度和脱钉阈值的skyrmion气泡可以修改交换耦合TmIG的面内磁化Y3 Fe 5 O 12层，扭曲的自旋纹理的skyrmion，并导致其动态方向相关的整流。这种效应相当于一个磁性棘轮，被用来控制一个类似跑道的装置中的skyrmion流。
2023-01-19 cond-mat.mes-hall
Terahertz spin ratchet effect in magnetic metamaterials
研究在Co/Pt磁性反点超材料中揭示太赫兹自旋棘轮与三角光电流的微观起源，并解释二者磁滞宽度差异。
2023-01-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tunable Electronic Properties of Multilayer Phosphorene and Its Nanoribbons
研究了垂直电场对多层磷烯及其纳米带的电子能带结构和输运性质的影响。在磷烯中，在临界值的垂直电场（$E_c$），带隙关闭和能带结构经历了一个无质量狄拉克费米子跃迁沿扶手椅方向。这种跃迁在量子霍尔测量中是可观察到的，因为朗道能级能量对磁场$B$的幂律依赖性从低于$E_c$的$\sim (n+1/2)B$到$E_c$的$\sim [(n+1/2)B]^{2/3}$，再到高于$E_c$的$\sim [(n+1/2)B]^{1/2}$。在多层磷烯纳米带（PNR）中，垂直电场可以用来操纵与边缘态相关联的中间带隙能带，从而产生新的器件功能。我们提出了一个双边缘栅PNR结构，作为一个量子开关。
2017-07-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ratchet Effect in Magnetization Reversal of Stoner Particles
提出了一种新的策略，旨在大大减少最小磁化开关场的斯通纳粒子。与施加必须大于磁各向异性的静态磁场的正常方法不同，如果场沿着磁化的运动，则与弱阻尼区中的阻尼常数成比例的弱得多的场可以用于将磁化从一种状态切换到另一种状态。其概念是不断地从随时间变化的磁场向粒子提供能量，以允许粒子越过初始状态和目标状态之间的势垒。
2005-11-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Giant ratchet magneto-photocurrent in graphene lateral superlattices
本文报道了在具有横向双光栅顶栅（DGG）超晶格的石墨烯中观察到的磁量子棘轮效应。我们发现，太赫兹棘轮电流表现出符号交变磁振荡由于Shubnikov-de Haas效应。与零磁场下的棘轮效应相比，这些振荡的幅度大大增强。电流的方向由横向不对称性决定，横向不对称性可以通过改变DGG中的栅极电位来控制。我们还研究了太赫兹电场的取向（线偏振）和辐射螺旋（圆偏振）的棘轮电流的依赖关系。值得注意的是，在后一种情况下，从右到左圆偏振辐射的切换导致光电流方向的反转。我们证明，我们的大部分观察可以很好地拟合的漂移扩散近似的基础上的玻尔兹曼动力学方程的朗道量子化完全编码的振荡的状态密度。
2020-04-09 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Charge ratchet from spin flip: space-time symmetry paradox
传统的电荷棘轮效应被认为是由不对称的周期电位引起的空间对称性破缺或驱动场的时间不对称性引起的。在这里，我们证明了电和磁驱动的量子耗散系统与自旋轨道相互作用代表了一个例外，从这个标准的想法。与迄今为止建立的信念相反，当周期电位和驱动都对称时，电荷棘轮效应出现。我们发现，这种矛盾的电荷棘轮机制的来源是量子耗散与自旋轨道相互作用引起的自旋翻转过程的共存。
2009-11-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
