Electron Transfer on Impurity doped Graphene Nanoribbon
采用基于密度泛函理论的非平衡格林函数方法结合第一性原理计算，对扶手椅型边缘石墨烯纳米带（AGNR）掺杂不同杂质后的电子输运性质进行了数值模拟.我们观察到，掺杂的AGNR在电子结构中出现了杂质能级，并且透射函数的量子化被缓和。I-V特性可以从传输函数计算。我们的模拟结果表明，AGNRs掺杂杂质有更高的电导比未掺杂的。
2012-07-24 cond-mat.mes-hall
Chemically-induced Mobility Gaps in Graphene Nanoribbons: A Route for Upscaling Device Performances
我们报告了基于第一性原理的研究介观量子输运的化学掺杂的石墨烯纳米带的宽度高达10 nm。与硼杂质相关的准束缚态的发生导致迁移率间隙大至1 eV，由强电子-空穴不对称背散射现象驱动。这种现象开辟了新的方式来克服目前的石墨烯基器件的限制，通过化学掺杂的石墨烯纳米带的尺寸在传统的光刻达到的制造。
2009-06-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Understanding the optical properties of doped and undoped 9-armchair graphene nanoribbons in dispersion
本文结合光谱分级、单纳米带测量与DFT计算，识别溶液合成9-aGNRs中的本征与边缘缺陷物种，并证明F4TCNQ空穴掺杂产生极化子而非三离子。
2023-09-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Charge transport in doped zigzag phosphorene nanoribbons
研究了晶格畸变和化学无序对两端锯齿形磷烯纳米带（zPNR）电荷输运性质的影响，该纳米带在外加偏压下表现出共振隧穿行为。我们的综合研究是基于{ \it ab~initio}量子输运计算的Landauer理论的基础上。我们使用氮和硅替代掺杂原子，并采用不同的物理量，如$I-V$曲线，电压降行为，透射光谱，传输路径，和原子电流，探讨zPNR器件在偏压下的输运机制。计算的传输路径显示从弹道输运制度的扩散，并在某些特定情况下，本地化的传输制度的过渡。通过化学键和跳跃流动的电流被监测，然而，电导主要来源于在Z字形边缘附近穿过化学键的电荷。结果表明，在掺杂体系中，器件电导降低，负微分电阻特性减弱或消失。此外，纯zPNR系统的电导几乎与带宽无关。
2018-05-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Orientation and strain modulated electronic structures in puckered arsenene nanoribbons
正交晶系的砷烯最近被预测为间接带隙半导体。在这里，我们证明了纳米结构的砷到纳米带可以成功地转换带隙是直接的。结果表明，窄扶手椅型纳米带和宽锯齿型纳米带的直接带隙是由面内和面外键的竞争决定的。此外，应变的纳米带也诱导直接带隙，同时有效地调制的输运性质。通过对扶手椅结构施加拉伸应变，带隙能量大大增强。在锯齿形的，拉伸应变使空穴的有效质量高得多，而压缩应变导致它远远低于电子。我们的研究结果对于理解和设计二维材料的电子性质，而不仅仅是像石墨烯这样的平面材料是至关重要的。
2015-02-05 cond-mat.mes-hall
Controlling transport properties of graphene nanoribbons by codoping-induced edge distortions
锯齿形石墨烯纳米带（zGNRs）中特有的边缘局域态的一个显著表现是氮（硼）边缘掺杂的GNRs的p型（n型）特性，并且这种行为到目前为止被认为是zGNRs所独有的。进行第一性原理电子结构和量子输运计算，我们在这里表明，施主-受主跃迁行为也可以出现在B/N边缘掺杂扶手椅型GNRs（aGNRs）通过引入一个双极性P共掺杂原子到能量最有利的最近邻边缘网站。B，P（N，P）共掺杂的aGNR的n型（p型）传输性质也显示优于参考单N（B）掺杂的aGNR的那些，因为更好地保留了价（导）带边电导谱。解开的化学掺杂和结构畸变效应，我们将证明，后者起着重要的作用，在确定的运输类型，并解释了施主-受主转换功能，以及P-掺杂的aGNRs的双极性字符。因此，我们提出了系统的修改GNR边缘原子结构通过共掺杂作为一种新的方法来控制aGNR的电荷传输特性。
2015-12-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin negative differential resistance in edge doped zigzag graphene nanoribbons
采用密度泛函理论结合非平衡格林函数方法，系统研究了边缘掺杂III族和V族元素的锯齿形石墨烯纳米带（ZGNRs）的非线性自旋相关输运性质.掺杂剂的类型，受体或供体，和几何对称性，奇数或偶数，被发现在确定的电流和电流-电压特性的自旋极化的关键。对于在下侧边缘上替代掺杂的ZGNR，在1V左右的偏置电压下，下（上）自旋电流在奇（偶）宽ZGNR中占主导地位。值得注意的是，在由III族元素（B和Al）掺杂的均匀宽度的ZGNR中，负微分电阻（NDR）仅发生于向下自旋。自旋负阻的偏置范围随ZGNR宽度的增加而增大。在任何奇数宽度的ZGNR中都没有观察到明显的自旋NDR，在V族元素（N和P）掺杂的偶数宽度的ZGNR中也没有观察到明显的自旋NDR。这种特殊的自旋负阻边缘掺杂的ZGNRs表明在自旋电子学的潜在应用。
2014-08-29 cond-mat.mes-hall
Strain-induced programmable half-metal and spin-gapless semiconductor in an edge-doped boron nitride nanoribbon
半金属和无自旋带隙半导体材料的研究在自旋电子学材料设计中引起了广泛的关注。现有的进展，在这样的搜索往往需要特殊的原子晶格结构，也缺乏积极的控制所产生的电子性质。在这里，我们揭示了具有碳掺杂边缘的氮化硼纳米晶可以以可编程的方式制成半金属或无自旋隙半导体。机械应变充当半金属和无自旋带隙半导体功能发生的开/关开关。我们的发现揭示了边缘掺杂与应变工程相结合如何影响二维材料的电子性质
2016-03-01 cond-mat.mes-hall
Performance Comparison of Graphene Nanoribbon FETs with Schottky Contacts and Doped Reservoirs
我们提出了一个原子的3D模拟研究的石墨烯纳米管（GNR）肖特基势垒（SB）FET和晶体管与掺杂的水库（MOSFET）的非平衡格林函数（NEGF）形式主义的泊松方程和薛定谔方程的自洽解决方案。理想的MOSFET在数字和THz应用中表现出略好的电气性能。非理想性对器件性能的影响进行了研究，考虑到存在的单空位，边缘粗糙度和电离杂质沿通道。一般来说，MOSFET比SBFET表现出更稳健的特性。边缘粗糙度和单空位缺陷在很大程度上影响这两种器件类型的性能。
2008-07-10 cond-mat.mes-hall
Electric-Field Modulated Optical Transitions in Monolayer CrI3 and Its Nanoribbons
本研究通过28带紧束缚模型和线性响应理论，系统研究了单层CrI3及其纳米带的光电响应，揭示了电场对带隙调控、光学跃迁调制及边缘态分布的影响，为设计电场可控的自旋电子和光电设备提供了理论支持。
2026-01-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Strongly modulated transmissions in gapped armchair graphene nanoribbons with sidearm or on-site gate voltage
我们提出了两种方案的场效应晶体管的基础上有间隙的扶手椅型石墨烯纳米带连接到金属引线，通过引入侧臂或现场栅极电压。我们利用带隙来达到良好的关断特性。通过将一个侧臂或现场栅极引入石墨烯纳米颗粒，导电峰出现在间隙区域内。通过进一步应用两个侧臂或现场门，由于来自双重结构的谐振，这些峰被加宽到具有宽能量窗口的传导平台。间隙内的传导窗口的位置可以完全由侧臂的长度或现场栅极电压控制，这允许间隙范围内的特定能量窗口的“开”和“关”操作。的高鲁棒性的关断特性和导电窗口被证明，并显示所提出的双重结构的实际应用的可行性。
2012-05-06 cond-mat.mes-hall
Graphene nanoribbon based spaser
提出了一种新型的掺杂石墨烯纳米粒子表面等离子体激元净放大的spaser。在掺杂的石墨烯纳米管中，由于沿石墨烯纳米管分布的二能级量子点等发射体的非辐射激发，可以产生THz区的等离子体激元。获得了掺杂石墨烯纳米颗粒中SP净放大所需的每单位面积的最小粒子数反转。研究了扶手椅型石墨烯纳米结构中表面等离子体激元放大所需的表面等离子体激元波矢量、石墨烯纳米结构宽度、掺杂和阻尼参数对最小粒子数反转的依赖关系。
2013-10-01 cond-mat.mes-hall
Low-energy model for doped graphene nanoribbons
Universidad de Oviedo（奥维耶多大学）；Centro de Investigación en Nanomateriales y Nanotecnología, CSIC（纳米材料与纳米技术研究中心，西班牙国家研究委员会）；Kavli Institute of Nanoscience, Delft University of Technology（代尔夫特理工大学卡弗里纳米科学研究所）
通过将扩展和局域Hubbard模型映射到Kanamori模型，解析确定库仑矩阵元并分析其标度行为，提出低能Kanamori哈密顿量以研究掺杂石墨烯纳米带在外场下的响应，发现可产生开壳高自旋多体态导致壳和自旋阻塞效应。
2026-06-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Giant magnetoresistance and spin Seebeck coefficient in zigzag a-graphyne nanoribbons
利用密度泛函理论结合非平衡格林函数方法研究了铁磁石墨-石墨纳米带（ZGNRs）的自旋相关的电学和热电性质.在原始的均匀宽度ZGNRs中获得巨磁阻，并且可以高达10e6%。然而，对于掺杂的系统，大的磁阻行为可能出现在奇数宽度的ZGNR而不是偶数宽度的。这表明ZGNR边缘的掺杂可以在很宽的范围内操纵磁阻。另一个有趣的现象是，在B和N掺杂的均匀宽度ZGNR的自旋塞贝克系数总是大于电荷塞贝克系数，和纯自旋电流热自旋器件可以在特定的温度下实现。
2014-08-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnetic Doping and Kondo Effect in Bi2Se3 Nanoribbons
一个简单的表面能带结构和一个大的体带隙使Bi 2Se 3成为新发现的三维拓扑绝缘体的参考材料，它表现出拓扑保护的导电表面状态，驻留在体带隙内。研究纳米结构中的拓扑绝缘体如Bi 2 Se 3是有利的，因为其高的表面积与体积比，这增强了表面态的影响;我们中的一些人最近报道的拓扑绝缘体纳米带中的Aharonov-Bohm振荡就是一个很好的例子。理论上，在拓扑绝缘体中引入磁性杂质，可以打破时间反演对称性，在表面态中打开一个小的能隙。在这里，我们提出的合成磁性掺杂Bi 2 Se 3纳米带的气-液-固生长使用磁性金属薄膜作为催化剂。虽然掺杂浓度小于~ 2%，但Fe掺杂的Bi 2Se 3纳米带器件的低温输运测量在低于30 K的温度下显示出明显的近藤效应，证实了Bi 2Se 3纳米带中存在磁性杂质。磁性掺杂拓扑绝缘体纳米结构的能力为自旋电子学开辟了令人兴奋的机会。
2010-01-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Superconducting Quantum Interference Devices Made of Sb-doped Bi2Se3 Topological Insulator Nanoribbons
报道了用Sb掺杂的Bi_2Se_3拓扑绝缘体（TI）纳米颗粒（NR）与PbIn超导电极接触制成的超导量子干涉器件（SQUID）的制备和表征。当外加磁场沿NR轴方向作用时，由于一维子带的存在，TI NR表现出周期性的磁导振荡，即所谓的Aharonov-Bohm振荡。在PbIn电极的超导转变温度以下，我们观察到超导电流流过TI NR基SQUID。临界电流随垂直于SQUID环的磁场周期性地调制，揭示了周期性对应于超导通量量子。我们的实验观测有助于探索TI NR中的Majorana束缚态，为开发拓扑量子信息器件提供了希望。
2020-02-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Induced polarization and electronic properties of carbon doped boron-nitride nanoribbons
采用密度泛函方法研究了碳原子线掺杂氮化硼纳米带的电子性质。三种不同的构型是可能的：碳原子可以取代一行硼或氮原子，或者一行交替的B和N原子，这导致非常不同的电子性质。我们发现：i）NCB排列被强极化，具有大的偶极矩，具有意想不到的方向，ii）BCB和NCN排列是非极性的，具有零偶极矩，iii）通过碳线的掺杂减小了带隙，而与碳线周围的硼和氮的局部排列无关，iv）平行于碳线的电场使BN片极化并且发现其对碳掺杂剂的存在敏感，以及v）最高占据分子轨道和最低未占据分子轨道之间的能隙随着平行于碳线方向的外加电场的增加而线性减小。我们发现碳掺杂的BNNRs的极化和能隙可以通过沿碳线平行施加的电场来调节。
2012-04-14 cond-mat.mes-hall
Adjustable quantum interference oscillations in Sb-doped Bi2Se3 topological insulator nanoribbons
拓扑绝缘体（TI）纳米带（NR）为研究结合拓扑表面态的量子干涉振荡提供了一个独特的平台。在轴向磁场作用下，沿TI NR周边形成的一维子带可以被调制，表现出Aharonov-Bohm（AB）和Altshuler-Aronov-Spivak（AAS）的磁导振荡（MC）.使用Sb掺杂的Bi 2Se 3 TI NR，我们发现，两个量子振荡的相对振幅可以通过改变沟道长度来调谐，表现出从准弹道到扩散输运机制的交叉。即使对于70微米长的通道，AB和AAS振荡也是可辨别的，而对于短通道，仅观察到AB振荡。基于MC曲线的整体平均快速傅里叶变换的分析揭示了AB和AAS振荡的指数温度依赖性，由此获得了周向相位相干长度和热长度。我们的观察表明，在TI NR的通道长度可以是一个有用的控制旋钮定制的量子干涉振荡，特别是对于开发拓扑混合量子器件。
2020-08-19 cond-mat.mes-hall
Electronic Properties of Substitutionally Boron-doped Graphene Nanoribbons on a Au(111) Surface
通过原子精度的表面合成策略生长的高质量石墨烯纳米带（GNR）可以通过在分子前体中插入杂原子或化学基团来可控地掺杂。在这里，我们研究的扶手椅GNRs的电子结构的替代掺杂二硼部分在中心，通过结合扫描隧道光谱，角度分辨光电发射，和密度泛函理论模拟。硼原子出现向表面的微小位移，表明它们与金属的相互作用更强。我们发现两个富硼的平带出现的GNR带隙内的杂质状态，其中一个特别扩大后，其与金表面状态的杂交。此外，硼原子使原始GNR的导带和价带远离带隙边缘移动，而使上方和下方的带不受影响，这些带成为新的前沿带，并且具有可忽略的硼特征。这是由于根据它们的对称性，硼态与GNR带的选择性混合。我们的研究结果表明，GNRs的能带结构可以通过改变二硼部分之间的分离来调节。
2018-06-06 cond-mat.mes-hall
Graphene-based spin switch device via modulated Rashba field and strain
我们研究了具有两个独立的栅诱导Rashba自旋轨道耦合区的两端锯齿形石墨烯纳米器件在应变存在下的自旋分辨输运。采用递归格林函数技术，紧束缚模型的石墨烯纳米粒子，我们计算了系统的自旋分辨电导。我们表明，通过开关的门之一的符号，它是可以选择的自旋分量将被传输。此外，我们的研究结果表明，施加到纳米粒子的单轴应变在运输中起着重要的作用，提供和额外的方式来控制自旋极化电导。这使得本系统成为未来实现基于自旋的机械应变传感器的潜在候选者。
2016-09-26 cond-mat.mes-hall
Built-In Electric Field Modulation of Spontaneous Magnetism and Thermospin Transport in Boron-Nitrogen Doped Zigzag Graphene Nanoribbons
School of Physics and Optoelectronic Engineering, Guangdong Polytechnic Normal University（广东技术师范大学物理与光电工程学院）
该研究通过第一性原理计算，探究了硼氮掺杂锯齿形石墨烯纳米带的自发磁性与热自旋输运，利用内电场及外场可调控其磁态，室温下可生成纯热自旋电流，有望用于自旋热电子学原型器件。
2026-09-04 cond-mat.mes-hall
Effect of disorder with long-range correlation on transport in graphene nanoribbon
利用传输矩阵和Landauer公式研究了量子线接触下具有长程关联的无序扶手椅型石墨烯纳米带的输运性质。中性AGR中的无序引起金属-绝缘体转变。其中，当AGR的长度为无穷大且远大于其宽度时，金属相的电导是一个电导量子，而非金属相的电导是指数衰减的。与长程无序的情况类似，中性AGR的电导随着无序强度的增加先增大后减小，而掺杂AGR的电导随着无序强度的增加单调减小。在强无序情况下，重掺杂和轻掺杂AGR的电导率分别与纵横比单调和非单调相关。
2012-05-09 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall
Topological Domain Walls in Graphene Nanoribbons with Carrier Doping
本研究通过Hartree-Fock平均场方法与有效连续模型，理论揭示载流子掺杂可稳定锯齿形石墨烯纳米带的交替反铁磁畴结构，发现类Hofstadter分形能谱及不同宽度对应不同畴壁相的规律。
2023-03-17 cond-mat.mes-hall
Superlattice Structures of Graphene based Nanoribbons
基于第一性原理计算，我们预测不同宽度的扶手椅型石墨烯纳米带周期性重复的结形成超晶格结构。在这些超晶格异质结构中，宽度和能隙在实空间中被调制，并且特定的状态被限制在某些段中。组成纳米带的取向、它们的宽度和长度、结的对称性是设计这些量子结构的电子性质的结构参数。不仅尺寸调制，而且组成调制，例如周期性重复的BN和石墨烯蜂窝纳米带的相称异质结导致多量子阱结构。我们表明，这些基于石墨烯的量子结构可以引入新的概念来设计纳米器件。
2008-03-25 cond-mat.mes-hall
Electronic transport across quantum dots in graphene nanoribbons: Toward built-in gap-tunable metal-semiconductor-metal heterojunctions
全石墨烯电子器件的成功受到半导体沟道和金属接触的挑战性实现和后续集成的严重阻碍。在这里，我们全面调查的宽度调制异质结的电子输运组成的石墨烯量子点的不同长度和宽度嵌入在一对扶手椅边缘的金属纳米带，最近通过表面合成制造的那种。我们表明，量子点的存在下，使宽度依赖的传输带隙的开放，从而产生内置的一维金属-半导体-金属结。此外，我们发现，在附近的带边，电导是受一个平滑的过渡，从反共振到共振输运制度时，增加沟道长度。这些结果是合理的量子限制效应和量子点之间的竞争方面的铅耦合。总的来说，我们的工作建立了石墨烯量子点纳米架构作为吸引人的平台，无缝集成间隙可调半导体通道和金属接触到一个单独的纳米管，从而实现自包含的碳基电子器件。
2020-11-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Plasmons in phosphorene nanoribbons
本研究基于第二性原理理论框架，揭示了磷烯纳米带中等离激元在边缘终止和掺杂极性上的高可调谐性，能在中等掺杂下驱动高效高次谐波产生，确立了其作为非线性等离激元学多功能材料的地位。
2023-05-16 cond-mat.mes-hall physics.optics
Conductance recovery and spin polarization in boron and nitrogen codoped graphene nanoribbons
我们提出了一个从头算研究的结构，电子和量子输运性质的B-N复合边缘掺杂的石墨烯纳米带（GNRs）。我们发现B-N边共掺杂在能量上是一个非常有利的过程，而且可以获得单一的B或N掺杂所没有的新的掺杂效应。预计B和N之间的补偿效应通常会恢复原始GNR的优异电子输运性质。然而，对于锯齿形GNR，空间局域B-N缺陷态选择性地破坏掺杂侧自旋极化GNR的价带和导带边缘的边缘电流。我们表明，即使在完全铁磁金属态和异质结配置中，能量和空间自旋极化电流也存在。这表明了一种简单而有效的方案来实现有效平滑的GNR边缘和石墨烯基自旋电子器件。
2014-07-08 cond-mat.mes-hall
Disorder-induced pseudodiffusive transport in graphene nanoribbons
我们研究了在存在二元无序的情况下石墨烯纳米带中从弹道到扩散和局域输运的转变，这种无序可以通过化学吸附物或替代掺杂产生。我们发现，诱导平均掺杂（所产生的非零平均的障碍）和杂质散射之间的相互作用修改了传统的相位相干传输的图片。在狄拉克点附近，杂质产生的固有倏逝模在短距离处占主导地位，从而产生类似于清洁石墨烯中的伪扩散传输的新机制，但不需要重掺杂接触。这种内在的伪扩散制度先于传统的弹道，扩散和本地化制度。最后两个政权表现出强烈修改的有效传播模式的数量，和平均自由程变得异常大的狄拉克点附近。
2009-06-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Inducing a topological transition in graphene nanoribbons superlattices by external strain
扶手椅型石墨烯纳米带在形成超晶格时，可以分为不同的拓扑相，有或没有边缘状态。通过紧束缚和经典分子动力学模拟，我们研究了这些超晶格的电子和力学性质。MD表明，调制超晶格的断裂是脆性的，为未调制的带，发生在较薄的区域，与交错超晶格实现更大的断裂应变。我们发现了一个一般的机制，以诱导与应变的拓扑转变，有关的电子性质的超晶格的每一段，并通过研究亚晶格极化，我们能够描述的过渡和这些国家的应变的响应。对于这里详细研究的情况，拓扑转变发生在$\sim$ 3-5 \%应变，远低于断裂应变。超晶格的拓扑状态-如果存在的话-即使接近断裂也对应变是鲁棒的。与在石墨烯纳米带的锯齿形边缘中发现的零能量边缘状态不同，超晶格状态显示出即使在真实空间中也对无序特别不敏感的特征。
2021-09-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Melting of Spatially Modulated Phases in La-doped BiFeO3 at Surfaces and Surface-Domain Wall Junctions
从原子水平上探讨了多铁性LaxBi 1-xFeO 3在准形态相变附近表面与畴壁现象之间的相互作用。扫描透射电子显微镜（STEM）能够以皮米级的精度绘制材料的原子结构，从而直接洞察该材料中序参量的空间分布及其在表面和界面处的行为。在这里，我们使用热力学朗道-金兹伯格-德文郡（LGD）的方法来解释的空间调制相（SMP）的出现在La 0.22Bi 0.78FeO 3薄膜，并建立由La掺杂引起的极化梯度系数的变化是主要的驱动机制。的抑制，或“熔化”，在畴壁表面结附近的SMP的实验观察和模拟LGD理论的框架。熔化起源于系统倾向于最小化由膜外的长程杂散电场和膜内的相关去极化效应引起的静电能。观察到的行为提供了洞察的起源在多铁性的表面和界面行为。
2019-10-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electric Field Tunable Topological Phases in Graphene Nanoribbons
石墨烯纳米带（GNRs）具有独特的保护性拓扑相。我们表明，通过第一性原理计算，通过施加一个实验上可访问的横向电场（TEF），某些硼和氮周期性共掺杂GNRs具有可调的拓扑相位。由于导带和价带态对电场的相反响应，场致能带反转引起可调谐性。利用空间变化的施加场，创建不同拓扑相位的GNR的片段，从而产生拓扑结态的现场可编程阵列，每个拓扑结态可以被电荷或自旋占据。我们的研究结果不仅表明电场可以作为一个简单的调谐旋钮的拓扑相位在准一维系统中，但也提供了新的设计原则，未来GNR基量子电子器件的拓扑特性。
2021-02-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Spin and Charge Control of Topological End States in Chiral Graphene Nanoribbons on a 2D Ferromagnet
该研究利用GdAu₂铁磁基底的莫尔调制功函数与交换场，实现手性石墨烯纳米带拓扑端态三种自旋电荷构型的可逆切换，并用Hubbard二聚体模型统一解释。
2025-05-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
Chiral symmetry breaking and topological charge of graphene nanoribbons
本文研究了矩形石墨烯纳米带的边缘性质，发现尽管自洽Hartree-Fock场破坏了手性对称性，其仍作为对称保护拓扑绝缘体存在，并在不同掺杂条件下表现出由能隙项诱导的拓扑荷及近零能边缘模式。
2024-03-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Volkov-Pankratov states in topological graphene nanoribbons
在拓扑系统中，界面附近的能隙起始的调制可以导致大量边缘态的出现，正如Volkov和Pankratov首先描述的那样。在这项工作中，我们研究了石墨烯纳米带的存在下，内在的自旋轨道耦合附近的系统边缘平滑调制。我们表明，这种空间调制导致的外观的Pankov-Pankratov国家，除了拓扑保护。我们得到这一结果通过两个互补的方法，一个是基于有效的低能量狄拉克方程描述和其他完全数值紧束缚的方法，发现两者之间的良好协议。然后，我们将展示如何传输测量可能揭示的存在下的Pankratov状态，并讨论可能的石墨烯样结构中，这种状态可能会被观察到。
2020-07-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas
Gap-modulated doping effects on indirect exchange interaction between magnetic impurities in graphene
磁性杂质的稀释分布被假定为存在于掺杂的石墨烯中。我们计算了两个磁性杂质之间的相互作用能，这两个磁性杂质通过掺杂的传导电子通过间接交换或Ruderman-Kittel-Kasuva-Yosida（RKKY）相互作用耦合。当前模型是半填充的$AB$晶格结构。我们的计算是基于延迟格点格林函数形式主义的动量-能量空间，这是采用线性响应理论，以确定在坐标空间中的磁化率。当磁性杂质被放置在该结构的$A$和$B$亚晶格位置上时，得到了带隙石墨烯的分析结果。已经发现，由于能隙的存在，这种在确定自旋排序中很重要的相互作用对于掺杂石墨烯中的$AA$和$BB$交换能是显著不同的，并且归因于局部场在$A$和$B$子晶格上不相等的结果。对于掺杂的石墨烯，从铁磁到反铁磁的所有三种RKKY相互作用的振荡随着费米能量的增加而被能隙在幅度和相位上显著修改。另外，$AB$交换能可以通过未掺杂石墨烯的带隙的存在而改变，但由于掺杂的传导电子的主导作用，掺杂的石墨烯不存在带隙。
2012-11-21 cond-mat.mes-hall
Electronic transport in graphene nanoribbons with sublattice-asymmetric doping
最近的实验结果和理论预测表明，氮掺杂的CVD生长的石墨烯可能会引起电子带隙由于杂质分布，有利于在一个单一的子晶格上的隔离。在这里，我们从理论上证明，这样的分布引起更复杂的行为，在存在的边缘，几何形状决定是否在样品中的电子查看杂质作为一个间隙开放的平均电位或散射体。锯齿形边缘引起后一种情况，并消除了扩展的石墨烯样品中预测的电子带隙。我们预测，这样的行为将引起泄漏附近的晶界具有类似的几何形状或边缘蚀刻设备。此外，我们研究了在不同的亚晶格域，这应该是可观察到的实验和提供有趣的波导可能性之间的界面处的一维金属通道的形成。
2016-02-08 cond-mat.mes-hall
Tunable hyperbolic Landau-level polaritons in charge-neutral graphene nanoribbon metasurfaces
本研究设计电荷中性石墨烯纳米带超表面，通过外磁场实现朗道能级间跃迁产生可调谐双曲量子极化激元，并发现等频曲线拓扑转变及沟道化现象，为量子传感与计算提供新途径。
2025-10-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Addressing electron spins embedded in metallic graphene nanoribbons
自旋托管石墨烯纳米结构是用于基本量子自旋电子器件的有前途的无金属系统。传统上，通过电子带隙保护自旋不被淬灭，这也阻碍了电子进入它们的量子态。在这里，我们提出了一个狭窄的石墨烯纳米取向取代掺杂硼杂原子，结合了金属字符与本地自旋1/2状态的存在下，在其内部。在Au（111）衬底上通过表面合成制备了该带。通过带之间的尖端和样品的扫描隧道显微镜悬浮运输测量揭示了它们的弹道行为，金属纳米线的特性。电导谱显示了近藤共振和非弹性隧穿激发形式的局域自旋态的指纹。密度泛函理论合理化了由于硼原子引起的价带的部分减少而导致的石墨烯纳米颗粒的金属特性。转移的电荷在硼原子周围建立局部磁矩。自旋宿主态和价带波函数的正交对称性保护它们不被混合，保持自旋态局域化。将弹道输运和自旋定位到单个石墨烯纳米颗粒中的组合提供了在真实器件架构中电子寻址和控制碳自旋的前景。
2022-06-15 cond-mat.mes-hall
Multiple Andreev reflections in topological insulator nanoribbons
由拓扑绝缘体（TI）纳米带（NR）制成的超导邻近结为研究拓扑超导性提供了一个有用的平台。我们报道了用Sb掺杂的Bi $_2$ Se $_3$ NR与Al电极接触的约瑟夫森结（JJ）的制造和测量。Aharonov $-$ Bohm和Altshirt $-$ Aronov $-$ Spivak振荡的轴向磁导的TI NR的观察，表明存在的金属表面状态沿圆周的TI NR。我们观察到了TI NR JJ中的超电流和由于多次Andreev反射引起的微分电导的次谐波能隙结构。基于过电流估计的TI NR JJ的界面透明度达到$τ$ = 0.83，这是TI JJ报告的最高值之一。临界电流的温度依赖性是一致的短和弹道结模型确认形成的高透明的超导接触的TI NR。我们的观察将是有用的探索拓扑约瑟夫森效应在TI NR。
2021-10-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Topological Phases in Graphene Nanoribbons: Junction States, Spin Centers and Quantum Spin Chains
对材料电子基态拓扑结构的了解使人们对诸如整数量子霍尔效应和费米子数分数化等新现象以及物质的其他性质有了深刻的认识。连接两个不同拓扑类的绝缘体在带隙中产生迷人的边界状态。另一个令人兴奋的最新发展是自下而上合成（从分子前体）石墨烯纳米带（GNR），其边缘和宽度具有原子精度控制。在这里，我们连接这两个领域，并首次表明，不同的宽度，边缘和终端的半导体GNRs属于不同的拓扑类。GNR的拓扑结构受到空间对称性的保护，并由终止单位晶胞决定。我们推导出了它们的拓扑不变量的显式公式，并表明在两个不同拓扑的GNR之间发展的局域结态可以通过横向结几何形状来调节。GNR的拓扑结构可以通过掺杂剂（例如硼原子的周期性阵列）进一步修改。在由掺杂和未掺杂GNRs组成的超晶格中，结态是稳定的自旋中心，形成具有可调交换相互作用的海森堡反铁磁自旋1/2链。这些发现不仅对准一维系统的研究具有重要的科学意义，而且通过它们的拓扑特征为未来GNR基器件的设计原理开辟了一条新的途径。
2017-02-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Bandgap renormalization of modulation doped quantum wires
我们测量了调制掺杂的T形量子线阵列的光致发光谱，它是用表面门调制的一维密度n_e的函数。我们提出了自洽的电子结构计算这种设备，它显示了带隙重整化，当校正激子能量和屏蔽，在很大程度上是不敏感的n_e，这是在定量极好的协议与数据。计算（cf。cond-mat/9908349）示出了包括屏蔽电子和与空穴结合的电子之间的正交性的重要性。计算表明，电子和空穴在3 x 10^6 cm^-1的范围内仍然保持束缚状态，因此激子的稳定性远远超过保守的莫特判据。
1999-10-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Super-diffusion of Photoexcited Carriers in Topological Insulator Nanoribbons
本文利用超快瞬态光电压显微镜研究锑掺杂 Bi2Se3 纳米带，发现光激发载流子在低温低浓度下呈现高达 800 cm²/s 的超扩散，并提出热载流子与激子凝聚机制解释。
2025-02-05 cond-mat.mes-hall
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
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
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
Topological origin of flat-bands as pseudo-Landau levels in uniaxial strained graphene nanoribbons and induced magnetic ordering due to electron-electron interactions
本文研究了单轴周期性应变石墨烯中平带的拓扑起源，发现其源于畴壁处的拓扑局域波函数并可用赝朗道能级解释，且平带在弱Hubbard相互作用下能诱导出反铁磁和铁磁畴。
2023-03-07 cond-mat.mes-hall
Valley-isospin dependence of the quantum Hall effect in a graphene p-n junction
在高磁场条件下，我们计算了石墨烯纳米管中双极结的电导G，其中p掺杂和n掺杂区域的霍尔电导为2e^2/h。在没有谷间散射的情况下，结果G=（e^2/h）（1-cos φ）仅取决于两个相对边缘处的谷等自旋（=代表谷极化旋量的布洛赫矢量）之间的角度φ。在电导与费米能量的平台是不敏感的静电无序，而它是不稳定的，可能存在于锯齿形边界的dispersionless边缘状态。应变诱导矢量势通过旋转谷区的同位旋使电导平台向上或向下移动。
2007-06-27 cond-mat.mes-hall
Quantum transport in nitrogen-doped nanoporous graphenes
本文通过格林函数模拟研究了氮掺杂混合纳米多孔石墨烯（hNPG）的量子输运特性，发现载流子仅通过单一类型GNR扩散，提出模型识别关键参数并设计出可亚纳米精度传输微米级定向电信号的hNPG。
2025-11-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Electric field tuning spin splitting in topological insulator quantum dots doped with a single magnetic ion
从理论上研究了含有单个磁性$Mn^{2+}$离子的盘状碲化汞拓扑绝缘体量子点中的电子自旋态。研究表明，磁性$Mn^{2+}$离子的位置可以显著地调制HgTe TIQD中拓扑边缘态的能谱和电子密度分布.数值计算结果进一步表明，电场不仅通过电子（空穴）与磁性$Mn^{2+}$离子之间的$\emph{sp-d}$交换相互作用来调节边缘态的自旋分裂，而且还引起了光致发光（PL）谱中的亮-暗跃迁和反交叉行为.这种自旋特性的碲化汞TIQD与单一$Mn^{2+}$离子在这项工作中所示的拓扑电光器件提供了一个新的平台。
2018-08-02 cond-mat.mes-hall
Bloch-Zener Oscillations in Graphene and Topological Insulators
我们表明，基于零间隙半导体，如石墨烯和碲化汞的超晶格表现出特征布洛赫-齐纳振荡，出现从布洛赫振荡和多个齐纳隧道之间的电子和空穴分支的相干叠加。我们证明了这种机制的波包动力学在各种空间周期性调制的纳米带受到外部偏置场。相关的布洛赫频率表现出一种特殊的周期性的偏置依赖，我们解释内的两个波段模型。支持广泛的数值输运计算，我们表明，这种效应引起明显的电流振荡观察到的石墨烯和碲化汞超晶格的I-V特性。
2012-03-22 cond-mat.mes-hall
Light-induced topological phases in thin films of magnetically doped topological insulators
我们研究了在非共振时间周期电磁场作用下，掺杂磁性杂质的拓扑绝缘体薄膜的光子修饰电子能带结构。圆偏振光照射下的薄膜，在一个驱动系统中发生相变，在相图中呈现出不同相的迷人特征，这些相取决于光的频率、强度和偏振度等参数。作为一种特殊的情况，量子反常霍尔绝缘体相完全由光致质量项引起，而不需要任何外部磁场甚至由掺杂-掺杂磁性杂质引起的磁化。此外，一个新的相位，量子赝自旋霍尔绝缘体，出现在相图中导致各向异性的螺旋边缘状态与零总陈数。我们验证了这些成就的相图支持的数值计算的纳米取向的薄膜的边缘模式的行为，观察在几个点上的相图。利用Kubo公式计算霍尔电导率和计算各能带的Chern数，进一步证实了上述拓扑相和边缘模的出现。在垂直磁场的存在下，光参数对朗道能级扇形图的影响表明，在较高的陈数下会出现各种拓扑相。
2021-12-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.other quant-ph
Ambipolar suppression of superconductivity by ionic gating in optimally-doped BaFe2(As,P)2 ultrathin films
铁基化合物Ba-122家族的超导电性（SC）可以通过异价或等价取代、施加的外部压力和应变来控制，有时在同一样品中研究这些因素的综合影响。大多数情况下，结果限于SC圆顶向不同掺杂值的移位。在少数情况下，最佳掺杂下的最大SC跃迁也可以增强。在这项工作中，我们研究了电荷掺杂与等价P取代和应变的组合，通过对BaFe $_2$（As $_{0.8}$ P $_{0.2}$）$_2$薄膜进行离子门控实验。我们发现，离子门的极化诱导调制的正常状态的输运性质，可以主要归因于表面电荷掺杂。我们表明，离子门控只能移动系统远离最佳条件，因为SC转变温度被电子和空穴掺杂抑制。我们还观察到一个扩大的电阻转变，这表明SC序参量调制非均匀的膜厚度，与早期的报道电荷掺杂的标准BCS超导体和铜酸盐。
2019-04-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Anomalous Nernst effect on a magnetically-doped topological insulator surface: A Green's function approach
将计算电导率的Kubo-Streda公式推广到热电系数，从理论上研究了有限浓度磁性杂质在拓扑绝缘体表面引起的反常能斯特效应（ANE）.发现ANE同时受到杂质散射和热涨落的调制，因此在能量空间中表现出丰富的结构。虽然异常霍尔电导率是半整数量子化的费米能级跨磁杂质诱导间隙，异常能斯特信号（ANS）被完全抑制和热电势是线性依赖于费米能量。在磁性杂质诱导的局域能级附近，ANS和热电势共振增强。随着磁杂质势的不断增大，热电系数的抑制和提高将相互竞争。更有趣的是，当包括有限的电荷电势时，ANS和热电势的共振峰将被重新归一化，使得ANS和热电势的符号可通过电荷电势的强度来调节。
2019-01-26 cond-mat.mes-hall
