Berry phase and the unconventional quantum Hall effect in graphene
石墨烯中π的Berry相是以教学方式导出的。澄清了如何正确计算该值的模糊性。讨论了它与石墨烯中的非常规量子霍尔效应的联系。
2013-09-26 cond-mat.mes-hall
Quantum Hall effect on centimeter scale chemical vapor deposited graphene films
我们报告了在7 mm \times 7 mm的单层石墨烯膜上观察到的良好的半整数量子霍尔效应（QHE）。采用化学气相沉积（CVD）法在铜衬底上生长石墨烯薄膜，然后转移到SiO_{2} /Si衬底上，典型载流子迁移率为\approx 4000 cm^{2} /Vs。并且还可以促进关于石墨烯的量子霍尔物理学的广泛实验和利用石墨烯的特殊性质的实际应用。
2011-09-30 cond-mat.mes-hall
How Graphene-like is Epitaxial Graphene? \\Quantum Oscillations and Quantum Hall Effect
我们研究了在6 H-SiC（0001）衬底上外延生长的高质量单层石墨烯的输运性质。我们已经测量了传输特性，特别是载流子密度，迁移率，电导率和大样品以及亚微米大小的霍尔酒吧是完全躺在原子级平坦的衬底平台的磁导。结果显示高迁移率，独立于样品尺寸和Shubnikov-de Haas效应与单层石墨烯的朗道能级谱。当门控接近狄拉克点时，迁移率大幅增加，并且发生石墨烯类量子霍尔效应。这证明外延石墨烯由先前在剥离的石墨烯中观察到的相同的伪相对论物理学支配。
2009-08-13 cond-mat.mes-hall
Proximity induced room-temperature ferromagnetism in graphene probed with spin currents
在石墨烯中引入和控制铁磁性为基础和应用研究开辟了一系列新的方向。到目前为止，已经采用了几种方法，例如引入缺陷，用吸附原子官能化，以及将石墨烯成形为具有明确定义的锯齿形边缘的纳米带。一种更鲁棒且侵入性更小的方法利用通过与石墨烯接近的铁磁绝缘体引入交换相互作用。在这里，我们提出了一个直接测量的交换相互作用在室温下的铁磁石墨烯。我们研究了在钇铁石榴石衬底上剥离的石墨烯中的自旋输运，其中观察到的自旋进动清楚地表明了交换场的存在和强度，这是诱导铁磁性的明确证据。我们用一个修正的Bloch扩散方程描述了结果，并提取了一个0.2T量级的平均交换场。此外，我们证明了邻近感应的2D铁磁体可以有效地调制自旋电流通过控制交换场的方向。这些结果可以为单原子厚自旋电子器件中的磁栅可调自旋输运提供基础。
2016-01-05 cond-mat.mes-hall
Electronic transport through a graphene-based ferromagnetic/normal/ferromagnetic junction
利用Landauer-Büttiker公式和非平衡格林函数技术研究了石墨烯基铁磁/正常/铁磁结中的电子输运.结果表明，对于锯齿形边缘的情况，对于平行结构，电导总是大于$e^{2}/h$，而对于反平行结构，由于带选择规则，电导变为零。因此，当费米能位于狄拉克点附近时，磁电阻（MR）的值为100%。此外，选择较窄的石墨烯带可以获得较宽的100%MR平台，并且中心石墨烯区域的长度变化不影响100%MR平台。尽管无序会降低MR平台，但即使在大无序强度的情况下，平台值仍可以保持约50%。此外，当左右引线的磁化具有相对角度时，电导作为角度的余弦函数而变化。更重要的是，对于扶手椅边缘的情况下，MR通常是小的。因此，使用锯齿形边缘石墨烯带更有利于制备石墨烯基自旋阀器件。
2010-02-19 cond-mat.mes-hall
Spin transport in proximity induced ferromagnetic graphene
靠近石墨烯的磁门可以诱导铁磁关联。我们研究了这种诱导磁化强度依赖的塞曼分裂对石墨烯输运性质的影响。我们估计，通过使用沉积在石墨烯顶部的磁性绝缘体栅极（例如，EuO栅极），可以实现Δ~ 5 meV量级的诱导自旋分裂。我们证明，这种分裂在邻近诱导的铁磁石墨烯可以直接从线性响应电导中的隧穿共振确定，因为顶栅也在石墨烯层中产生可调势垒。我们展示了如何也可以独立地确定这种分裂的磁阻测量自旋阀的几何形状。由于狄拉克点附近电流的自旋极化随势垒的长度而增加，因此需要长的磁门来通过实验确定Δ。
2008-03-07 cond-mat.mes-hall
Spin filter and spin valve in ferromagnetic graphene
我们提出并证明了一个氧化铕诱导和顶栅石墨烯铁磁结可以同时作为一个自旋过滤器以及自旋阀。我们将这样一个显著的结果归因于铁磁石墨烯中半金属带和共同的能隙的共存。我们发现，自旋过滤器和自旋阀可以有效地控制的背栅电压，它们的生存实际的金属接触和有限的温度。具体地，可以利用具有类似于石墨烯的功函数的接触来达到更大的单自旋电流和通态电流，并且自旋过滤器可以在比自旋阀更高的温度下操作。
2015-06-06 cond-mat.mes-hall
An Origin of Dzyaloshinskii-Moriya Interaction at Graphene-Ferromagnet Interfaces Due to the Intralayer RKKY/BR Interaction
提出了邻近效应诱导的石墨烯中磁矩与铁磁薄膜之间的巡游载流子介导的RKKY相互作用和虚激发介导的Bloembergen-Rowland（BR）相互作用的理论.我们表明，RKKY/BR相互作用由海森堡，伊辛，和Dzyaloshinskiii-Moriya（DM）条款。在最近距离的情况下，我们估计了石墨烯/Co界面的RKKY/BR相互作用的DM项约为0.13 meV，这与DM相互作用$0.16 \pm 0.05$ meV的实验结果一致.我们的计算表明，层内RKKY/BR相互作用可能是一个可能的物理起源的DM相互作用在石墨烯-铁磁体界面。这为理解石墨烯/铁磁体体系中的DM相互作用提供了一个新的视角。
2020-07-02 cond-mat.mes-hall
Coupled charge and valley excitations in graphene quantum Hall ferromagnets
石墨烯是一种二维碳材料，具有蜂窝晶格和Dirac型低能谱。在强磁场中，库仑作用对无序展宽起主导作用，量子霍尔铁磁态在整数填充下实现。将量子霍尔铁磁性推广到分数填充的无质量狄拉克费米子的情形，研究了与谷自由度耦合的基本电荷激发（所谓的谷skyrmions）.利用密度矩阵重整化群（DMRG）方法，计算了激发能隙，并外推到热力学极限。这些结果提供了石墨烯中skyrmion激发的数值证据和判据。
2008-07-09 cond-mat.mes-hall
A scheme to realize the quantum spin-valley Hall effect in monolayer graphene
量子自旋霍尔效应首先在石墨烯中被预测。然而，石墨烯中弱的自旋轨道相互作用意味着石墨烯中量子自旋霍尔效应的研究从未取得成果。在这项工作中，我们展示了如何产生量子自旋谷霍尔效应在石墨烯通过量子泵浦通过磁性杂质和静电势的应变石墨烯单层。我们看到，不仅可以在两个谷中以完全相反的方向泵浦唯一的自旋极化电流，而且可以在两个谷中以相反的方向流动纯自旋电流，我们称这种新颖的现象为量子自旋谷霍尔效应。这意味着量子谷霍尔和量子自旋霍尔的孪生效应可以在所提出的器件中同时探测。这项工作将大大推进石墨烯自旋电子学领域，迄今为止由于缺乏自旋轨道相互作用而步履蹒跚。我们讨论了任何自旋轨道相互作用的需要，并展示了石墨烯如何被操纵来实现拓扑绝缘体独有的功能。
2016-09-10 cond-mat.mes-hall
Evidence of orbital ferromagnetism in twisted bilayer graphene aligned to hexagonal boron nitride
我们以前曾报道过扭曲双层石墨烯（tBLG）中的大滞后异常霍尔效应所显示的铁磁性。随后的量子化霍尔电阻和小的纵向电阻的测量证实，这种磁状态是一个陈氏绝缘体。在这里，我们报告说，当倾斜的样品在一个外部磁场，铁磁性是高度各向异性。由于自旋-轨道耦合在石墨烯中可以忽略不计，因此这种各向异性不太可能来自自旋，而是倾向于铁磁性是轨道的理论。我们不知道铁磁性有纯粹轨道起源的其他情况。对于大于$5\ \mathrm{T}$的所施加的面内场，面外磁化被破坏，表明向新相的转变。
2021-02-18 cond-mat.mes-hall
Ferromagnetism in armchair graphene nanoribbon
由于石墨烯中弱的自旋轨道相互作用和特殊的相对论色散，人们提出了在具有扶手椅边界的石墨烯纳米带中构建自旋量子比特的令人兴奋的建议。然而，电子之间的相互作用被忽略了在大多数研究到目前为止，因此激励我们调查扶手椅石墨烯纳米粒子的电子关联的作用，通过分析和数值方法。在这里，我们表明，包括相互排斥导致剧烈的变化和基态变成铁磁性的载流子浓度的范围内。我们的研究结果突出了电子-电子相互作用及其与石墨烯纳米带中边界拓扑结构的微妙相互作用的至关重要性。此外，由于铁磁特性敏感地依赖于载流子浓度，它可以容易地通过电子门操纵。这种具有金属导电性的铁磁态不仅在学术上令人惊讶，而且在纳米自旋电子学方面具有潜在的应用前景。
2009-01-27 cond-mat.mes-hall
Two-phonon scattering in graphene in the quantum Hall regime
石墨烯最显著的特征之一是其在实验可达到的磁场中的巨大朗道能级间分裂，这导致室温量子霍尔效应。本文计算了量子化磁场中高温下石墨烯中双声子散射诱导的纵向电导率。它的结论是，纯粹的声子诱导的散射，可以忽略不计的传统半导体异质结构在量子霍尔条件下，变得可比的无序诱导的贡献，在量子霍尔制度的石墨烯的耗散导电性。
2015-12-04 cond-mat.mes-hall
Intrinsic (valley) thermal Hall conductivity of phonons in graphene for integer quantum Hall phases
Bar-Ilan University（巴伊兰大学）
本文计算了量子霍尔区域石墨烯声子的内禀谷热霍尔电导率，源于电子-声子耦合诱导的声子谷霍尔粘度，并讨论了测量前景及推广至其他狄拉克材料。
2026-09-10 cond-mat.mes-hall
Upstream modes and antidots poison graphene quantum Hall effect
量子霍尔效应是拓扑保护的开创性例子，因为载流子通过禁止反向散射的一维边缘通道传输。石墨烯已经成为一个特殊的平台，揭示了这一非凡属性的新方面。然而，在传统的霍尔条几何形状中，石墨烯边缘沟道的拓扑保护被发现令人遗憾地不如高迁移率半导体中的那样稳健。在这里，我们探索石墨烯量子霍尔制度在本地规模，使用扫描门显微镜。我们揭示了沿石墨烯边缘的反量子点的不利影响，介导反向散射向上游边缘通道，从而触发拓扑击穿。结合模拟，我们的实验结果提供了进一步的见解石墨烯量子霍尔通道的脆弱性。反过来，这可能会使未来的发展朝着精确操纵的拓扑保护的边缘通道托管在各种类型的二维晶体。
2021-04-19 cond-mat.mes-hall
A stable path to ferromagnetic hydrogenated graphene growth
在本文中，我们提出了一种实用的方法来稳定半氢化石墨烯（graphone）。我们发现，由六方氮化硼（h-BN）衬底上的石墨烯诱导的偶极矩稳定的氢原子的石墨烯层的一个子晶格上，并抑制吸附的氢原子的迁移。基于第一性原理自旋极化态密度（DOS）计算，我们发现在不同的石墨烯-h-BN异质结构中得到的半氢化石墨烯（graphone）呈现半金属态。我们建议使用这种新的奇异材料的自旋阀和其他自旋电子器件和应用。
2014-06-11 cond-mat.mes-hall
Anomalous, spin, and valley Hall effects in graphene deposited on ferromagnetic substrates
基于格林函数理论和线性响应理论，对石墨烯基杂化结构中的自旋、反常和谷霍尔效应进行了理论研究。详细考虑了两种不同类型的混合系统：（i）石墨烯/氮化硼/钴（镍），和（ii）石墨烯/YIG。主要的兴趣集中在邻近诱导的石墨烯和磁性衬底之间的交换相互作用和邻近增强的自旋轨道耦合。邻近效应被证明有显着的影响，石墨烯的电子和自旋输运性质。为了找到自旋，反常和谷霍尔电导率，我们采用某些有效的哈密顿最近已提出的混合系统下的考虑。当费米能级位于电子能谱的能隙内时，反常和谷霍尔电导率都具有普适值。
2017-05-09 cond-mat.mes-hall
Spintronic devices from bilayer graphene in contact to ferromagnetic insulators
石墨烯基材料由于其潜在的大自旋相干长度而显示出自旋电子学应用的前景。另一方面，由于它们的小的内在自旋-轨道相互作用，需要外部磁源来执行自旋操纵。由于石墨烯的平坦性质，与铁磁绝缘体（FI）表面的邻近相互作用似乎是将磁性引入石墨烯的自然方式。利用双层石墨烯与FI耦合的独特的电子性质，我们表明，在实验可行性的参数范围内，可以设计出非常有效的门可调自旋旋转器和自旋过滤器。我们还分析了自旋场效应晶体管中两个自旋电子构建块的组成。
2011-11-21 cond-mat.mes-hall
On the Quantum Hall Effect in graphene
本文分析了1层和2层石墨烯中的量子霍尔效应，发现横向和纵向电阻率是填充因子与温度的普适函数，并解决了固定磁场下Dirac点附近的磁输运问题。
2012-05-29 cond-mat.mes-hall
Quantum Hall Effects in Graphene-Based Two-Dimensional Electron Systems
在本文中，我们回顾了基于石墨烯的二维电子系统的量子霍尔物理，特别关注最近的实验和理论发展。我们解释了为什么石墨烯和双层石墨烯可以分别被视为J=1和J=2手性二维电子气（C2 DEG），以及为什么这个属性框架他们的量子霍尔物理。电子-电子相互作用的作用的实验和理论工作的当前状态进行了详细的审查，重点是在该领域尚未解决的问题，包括评估在当前的实验结果中的无序的作用。特别注意的是有趣的低磁场限制和量子霍尔效应和自发的异常霍尔效应，可能会发生在双层石墨烯系统中的磁场的情况下，之间的关系。
2011-10-05 cond-mat.mes-hall
Unconventional Features in the Quantum Hall Regime of Disordered Graphene: Percolating Impurity States and Hall Conductance Quantization
我们报告在无序石墨烯中形成临界态，在量子霍尔制度中的变量和非常规输运性质的起源，例如在没有能带隙和朗道能级简并断裂的情况下的零能量霍尔电导平台。通过使用有效的实空间输运方法，我们计算了大尺寸石墨烯片的耗散和霍尔电导率与随机分布的模型单和双空位。通过分析输运系数随缺陷密度、系统尺寸和磁场长度的标度关系，我们阐明了反常量子霍尔特性的起源是磁场依赖的杂质态，它在某些临界能量处发生渗透。这些发现揭示了未识别的状态和量子输运异常实验报告。
2016-02-18 cond-mat.mes-hall
Quantum Hall effect in graphene with superconducting electrodes
我们通过将石墨烯连接到铌电极上，实现了具有超导接触的整数量子霍尔系统。在4特斯拉的上临界场以下，整数量子霍尔效应与引线中的超导性共存，但具有比正常状态更大的平台电导。我们将这种增强的量子霍尔平台电导归因于石墨烯-超导体界面处的Andreev过程，导致形成所谓的Andreev边缘态。增强强烈地依赖于填充因子，并且由于单层石墨烯中零能量朗道能级的特殊性质，在第一平台上不太明显。
2013-03-14 cond-mat.mes-hall
Integer quantum Hall effect in AAA-stacked trilayer graphene
我们得到了一个解析表达式的霍尔电导率在AAA堆叠的三层石墨烯（TLG）内的线性响应Kubo形式主义。有趣的是，我们发现霍尔电导率的量子化严重依赖于化学势和磁场的值。这种不寻常的量子化，归因于朗道能级光谱的AAA堆叠TLG的起源，详细解释。我们发现，这是一个特点的多层石墨烯结构与AA堆叠顺序。
2019-12-02 cond-mat.mes-hall
Gate-Tunable Spin Transport and Giant Electroresistance in Ferromagnetic Graphene Vertical Heterostructures
我们研究自旋输运通过铁磁石墨烯垂直异质结构，其中夹层隧穿层是正常或铁电绝缘体。我们表明，自旋极化的隧穿电流是电子控制通过栅极电压。我们还证明了当铁磁石墨烯片的自旋组态相反时，狄拉克费米子的隧穿电流可以被禁止。因此，巨电阻可以通过使用本研究中提出的异质结构来开发。研究了温度对自旋输运和巨电阻比的影响。我们的研究发现了通过栅电极和偏置电极施加电场来控制垂直异质结中自旋输运性质的前景。
2015-10-27 cond-mat.mes-hall
Quantum Oscillations of Gilbert Damping in Ferromagnetic/Graphene Bilayer Systems
我们研究了铁磁绝缘体上放置石墨烯的自旋动力学。我们发现，吉尔伯特阻尼增强的邻近交换耦合在接口。吉尔伯特阻尼常数的调制与石墨烯的自旋向上和自旋向下状态密度的乘积成比例。因此，强磁场中的吉尔伯特阻尼常数作为源自石墨烯的朗道能级结构的外部磁场的函数振荡。我们发现，振荡周期的测量使得交换耦合常数的强度能够被确定。结果表明，在理论上，铁磁共振测量可以用来检测自旋分辨的电子结构的相邻材料，这是至关重要的未来自旋器件的评估。
2020-04-15 cond-mat.mes-hall
Thermal and electrical quantum Hall effects in ferromagnet-topological insulator-ferromagnet junction
我们提出了一种测量铁磁-拓扑绝缘体-铁磁（FM-TI-FM）结量子霍尔系数的实验装置的理论描述。我们预测，在铁磁体的磁化方向的变化，可以改变感应霍尔电压和横向温度梯度从最大值，对应于量子化的霍尔系数，下降到他们的完全抑制为零。我们提供了详细的分析的热和电气霍尔电阻的功能，在铁磁体的磁化方向，在TI的自旋散射时间，FM引线和测量接触的几何位置。
2015-03-11 cond-mat.mes-hall
Anomalous magnetic transport in ferromagnetic graphene junctions
我们研究了铁磁/正常/铁磁石墨烯结中的磁输运，其中栅电极连接到正常段。它示出的电荷电导可以是最大的反平行配置的磁化。此外，我们证明了自旋转移矩的大小和符号都可以通过正常段的栅电压来控制。以这种方式，本系统构成自旋转移矩晶体管。这些反常现象归因于交换场和石墨烯的狄拉克色散的综合作用。我们的预测开辟了移动畴壁的可能性平行或反平行的电流在一个可控的方式通过一个本地的栅极电压。
2011-01-27 cond-mat.mes-hall
Spin Hall effect in AA-stacked bilayer graphene
从理论上研究了AA堆叠双层石墨烯中的内禀自旋霍尔效应。从相应的$\mathbf{k}\cdot\mathbf{p}$哈密顿量得到了狄拉克点附近态的低能电子能谱。自旋霍尔电导率在线性响应制度内确定的格林函数形式主义。还分析了自旋霍尔绝缘体相存在的条件，结果表明，自旋霍尔绝缘体相可以存在于足够大的自旋轨道耦合中，这在光谱中打开了一个缺口。垂直于石墨烯平面的电场则导致间隙宽度的减小和自旋霍尔绝缘体相的抑制。还从零温自旋霍尔电导率计算了低温自旋能斯特效应。
2013-08-26 cond-mat.mes-hall
Quantum Hall effect in narrow graphene ribbons
已知整数量子霍尔效应中的边缘态受到静电相互作用的显著影响，从而导致在霍尔条的边界处形成可压缩和不可压缩条带。我们在这里表明，在一个结合的实验和理论分析，这并不适用于窄石墨烯带的量子霍尔效应。在我们的石墨烯霍尔棒，这是只有60 nm宽，我们观察到的量子霍尔效应朗道能级指数k=2，并显示在一个零自由参数模型，可压缩和不可压缩的条带的空间范围是一个类似的大小作为磁性长度。我们的结论是，在窄石墨烯带的单粒子图片是一个更合适的描述的量子霍尔效应和静电效应是次要的。
2012-11-18 cond-mat.mes-hall
Evidence for a quantum-spin-Hall phase in graphene decorated with Bi2Te3 nanoparticles
石墨烯器件中量子自旋霍尔效应的实现一直是一个突出的挑战，可以追溯到拓扑绝缘体领域的开始。石墨烯极弱的自旋轨道耦合--源于碳的低质量--构成了主要的障碍。我们从实验和理论上研究了通过用稀Bi 2 Te 3纳米颗粒随机装饰来增强石墨烯中的自旋轨道耦合。值得注意的是，多终端电阻测量表明存在的螺旋边缘状态的量子自旋霍尔相位的特性，磁场和温度依赖的电阻峰值，X射线光电子能谱，扫描隧道光谱，和第一性原理计算进一步支持这种情况。这些观察结果突出了石墨烯基量子自旋霍尔平台中自旋电子学和量子信息应用的途径。
2018-10-16 cond-mat.mes-hall
Strain-Fluctuation-Induced Near-Quantization of Valley Hall Conductivity in Graphene Systems
我们发展了一个理论的谷霍尔效应在高品质的石墨烯样品，其中应变波动引起的随机规范电位已被建议为主要来源的混乱。我们发现一个近量子化的谷霍尔电导率的值在带输运制度，这源于一个增强的侧跳的狄拉克电子时，它散射的规范电位。通过假设一个小的剩余电荷密度，我们的理论再现定性的温度和间隙依赖性的观察到的谷霍尔效应在电荷中性点。我们的研究表明，石墨烯系统中的谷霍尔效应代表了规范无序起重要作用的反常霍尔物理的新范式。
2019-05-15 cond-mat.mes-hall
Approaching quantum anomalous Hall effect in proximity-coupled YIG/graphene/h-BN sandwich structure
在足够强的交换作用和自旋轨道相互作用下，量子反常霍尔态有望在Dirac电子系统（如石墨烯）中出现。在原始石墨烯中，两种相互作用都不存在;然而，如异常霍尔效应所揭示的，通过将石墨烯耦合到磁性绝缘体（MI）可以获得两种相互作用。在这里，我们展示了通过在亚铁磁绝缘体钇铁石榴石（YIG）和六方氮化硼（h-BN）之间嵌入石墨烯来增强的磁邻近耦合，所述六方氮化硼也用作顶栅电介质。通过扫描顶栅电压，我们观察到费米能级依赖的反常霍尔电导。当从电子和空穴两侧接近狄拉克点时，反常霍尔电导达到量子反常霍尔电导2 e ~ 2/h的1/4。的交换耦合强度被确定为高达27毫电子伏的诱导磁相的转变温度。YIG/graphene/h-BN是一种很好的异质结材料，可以用来研究二维电子系统中的邻近诱导相互作用。
2017-10-11 cond-mat.mes-hall
Spin- and band-ferromagnetism in trilayer graphene
我们研究了一种三层石墨烯的基态性质。低能量能带结构可以通过线性和二次粒子-空穴对称分散体的组合来描述，分别使人联想到单层和双层石墨烯。当考虑库仑相互作用时，多能带结构为铁磁性不稳定性提供了更多的通道。实际上，如果将伪自旋1/2自由度与能带（抛物线/线性）相关联，则也可以实现带铁磁状态，其中能带中存在移位，因为它们以不同的方式填充。通过使用变分过程，我们计算所有可能的变化基态的交换能，并确定的参数空间的自旋和带铁磁不稳定性的掺杂和相互作用强度的函数的发生。
2011-08-12 cond-mat.mes-hall
Multiple Quantum Phases in Graphene with Enhanced Spin-Orbit Coupling: From the Quantum Spin Hall Regime to the Spin Hall Effect and a Robust Metallic State
我们报告了一个有趣的过渡，从量子自旋霍尔相的自旋霍尔效应后分离的铊吸附原子吸附到石墨烯表面。Landauer-Büttiker和Kubo-Greenwood模拟用于访问实际尺寸的无序铊功能化石墨烯系统中的边缘和体输运物理。我们的研究结果不仅量化了吸附原子聚集在形成的拓扑状态的不利影响，但也提供了证据的出现自旋积累在相对的样品边缘驱动的自旋相关的散射诱导的铊岛，这最终导致在最小的体电导率$\sim 4e^{2}/h$，不敏感的本地化效应。
2014-12-27 cond-mat.mes-hall
Role of electrical field in quantum Hall effect of graphene
研究了石墨烯中载流子在正交电磁场中的弹道运动，解释了实验条件下石墨烯的霍尔电导。在电场作用下，所有的电子本征态具有相同的速度算符期望值，或者经典地说，所有的载流子以相同的平均速度作摆线运动。这个速度的大小正好适合于产生量子化的霍尔电导，而量子化的霍尔电导又与外场完全无关。电场将每个朗道能级变成一束能量，它们在大电场中的重叠破坏了量子化的霍尔电导。当电场趋于临界点时，朗道能级发生膨胀。结果，可以观察到霍尔电导的饱和。
2012-07-19 cond-mat.mes-hall
Optical Hall conductivity in ordinary and graphene QHE systems
我们已经从数值研究中发现，光学霍尔电导率$σ_{xy}(ω)$即使在交流（$\sim$ THz）制度中也具有特征性特征，因为霍尔平台在普通二维电子气和量子霍尔（QHE）制度中的石墨烯中均被保留，尽管平台高度不再在交流中量子化。在石墨烯中，$σ_{xy}(ω)$反映了不寻常的朗道能级结构。该效果仍然出乎意料地强大，对一个显着的强度的障碍，我们归因于本地化的效果。我们预测交流量子霍尔测量是可行的，通过法拉第旋转表征的精细结构常数$α$。
2009-09-16 cond-mat.mes-hall
Charge and spin Hall conductivity in metallic graphene
石墨烯具有不寻常的低能量能带结构，具有四个手性带和半量子化和量子化的霍尔效应，最近引起了理论和实验的关注。我们研究了它的费米能和自旋霍尔电导的无序依赖性。在金属制度中，我们发现，顶点校正增强固有的自旋霍尔电导率和斜散射可以导致其值超过量子化的预期时，化学势是内部的自旋轨道诱导的能隙。我们预测，大自旋霍尔电导率将在石墨烯中观察到，即使自旋轨道间隙不生存的障碍。
2006-02-24 cond-mat.mes-hall
Pseudo-Magnetic Quantum Hall Effect In Oscillating Graphene
当石墨烯层受到应力时，应变改变了电子在位点之间累积跳跃的相位，其方式可以被建模为由伪磁矢量势引起。我们研究了振荡石墨烯带的情况，并探索了一种新的效应-振荡量子霍尔效应产生的振荡电阻。这种伪磁阻很大，并且取决于声振荡的频率和振幅。我们计算了实验的结果。
2017-11-01 cond-mat.mes-hall
Quantized heat flow in graphene quantum Hall phases: Probing the topological order
本文回顾了利用石墨烯范德瓦尔斯异质结构中的量子化热流探测整数和分数量子霍尔态拓扑序的研究进展。
2024-07-08 cond-mat.mes-hall
Magneto-transport of graphene and quantum phase transitions in the quantum Hall regime
我们研究了SiO2衬底支撑的单层石墨烯的磁输运和表征量子霍尔制度的量子相变，使用高达28 T的磁场和温度低至4 K。霍尔和纵向电阻率的温度依赖性的分析揭示了新的非普适性的临界指数的平台绝缘体转变。这些指数取决于控制电输运的无序类型，这些知识对于新的石墨烯纳米器件的设计和制造非常重要。
2012-04-17 cond-mat.mes-hall
Spin Hall effect in graphene due to random Rashba field
从理论上研究了二维蜂窝状碳原子（石墨烯）晶格中随机Rashba自旋轨道耦合引起的自旋霍尔效应。使用格林函数方法和图解技术，我们表明，波动的Rashba相互作用在零平均值引起的非零自旋霍尔电导率。一般来说，电导率不是普适的，而是取决于总动量和自旋翻转弛豫速率的比值。
2012-11-22 cond-mat.mes-hall
Photovoltaic Hall effect in graphene
用Floquet方法推导了强光（交流电场）下电子系统对直流源漏场的响应。然后，我们已经应用到石墨烯的形式主义，我们表明，一个非线性效应的圆偏振光可以打开一个缺口的狄拉克锥，导致光致直流霍尔电流。这在数值上证实了附接到电极的石墨烯带具有Keldysh Green函数。
2009-03-06 cond-mat.mes-hall
Spin superconductor in ferromagnetic graphene
我们展示了铁磁石墨烯中的自旋超导体（SSC）作为电荷超导体的对应物，其中自旋极化的电子-空穴对扮演具有中性电荷的自旋$2 (\hbar/2)$“库珀对”的角色。我们提出了一个BCS型理论的SSC。利用超自旋电流密度的“伦敦型方程”，我们证明了在空间变化的电场作用下存在电的“迈斯纳效应”.我们进一步研究了SSC/正常导体/SSC结并预测了自旋电流约瑟夫森效应。
2011-07-27 cond-mat.mes-hall
Ultra-sensitive Hall sensors based on graphene encapsulated in hexagonal boron nitride
石墨烯在六方氮化硼中的包封为衬底上的石墨烯提供了优异的材料质量。在这里，我们提出了基于石墨烯氮化硼异质结构的霍尔传感器元件的制造和表征，其中我们在室温下获得高迁移率和低电荷电荷密度。我们展示了详细的器件特性，包括真空和环境条件下的霍尔效应测量。我们实现了高达5700 V/AT和3 V/VT的电流和电压相关灵敏度，分别超过了最先进的硅和III/V霍尔传感器器件。最后，我们提取了一个由小于50 nT/pHz的低频电噪声限制的磁分辨率，使我们的石墨烯传感器在工业应用中非常有趣。
2015-04-07 cond-mat.mes-hall
Contacts and upstream modes explain the electron-hole asymmetry in the graphene quantum Hall regime
在高磁场下通过石墨烯器件传输的电子-空穴不对称性的观察挑战了石墨烯量子霍尔效应的流行模型。在这里，我们研究这种不对称性，在传统的磁输运和扫描门显微镜测量的封装石墨烯收缩地图。我们发现，上游模式和局部掺杂的存在下，在附近的电接触导致一个完全不同的图片的拓扑击穿的电子和空穴，解释所观察到的不对称性。
2021-03-18 cond-mat.mes-hall
Observation of quantum-Hall effect in gated epitaxial graphene grown on SiC (0001)
采用高温升华法在半绝缘4 H-SiC衬底的Si面上制备了石墨烯外延薄膜。通过插入完全氧化的纳米薄铝膜作为籽晶层，随后进行原子层沉积工艺，在外延石墨烯上实现高k栅极堆叠。外延石墨烯膜的电性能在栅极叠层形成之后得以维持而没有显著的退化。在低温下，观察到霍尔电阻中的量子霍尔效应以及SiC（0001）上的栅极外延石墨烯的对角磁阻中的显著的Shubnikov-de Hass振荡。
2009-10-29 cond-mat.mes-hall
Neutral-current Hall effects in disordered graphene
一个非本地霍尔棒的几何形状被用来检测中性电流霍尔效应在二氧化硅上的石墨烯。在超高真空中添加Au或Ir吸附原子可以调谐无序。一个可重复的中性电流霍尔效应被发现在这两个制造和adatom修饰的石墨烯。霍尔角表现出复杂但可再现的依赖于栅极电压和无序，并显着打破电子空穴对称性。霍尔和逆霍尔探针之间的长度的指数依赖性表明约300 nm的中性电流弛豫长度。在平行磁场中弛豫长度较短且无进动，表明中性电流为谷电流。从7-300 K几乎没有温度依赖性是前所未有的，并有希望使用受控的无序室温中性电流电子学。
2015-04-22 cond-mat.mes-hall
Gate-Defined Graphene Quantum Point Contact in the Quantum Hall Regime
我们研究了量子霍尔机制下栅极石墨烯量子点接触的输运。限制在石墨烯片中的p和n区域的界面的边缘状态从样品的相对侧可控地聚集在一起，并允许在这种分裂栅几何结构中混合。在预期的量子霍尔特征中，我们观察到了一个意想不到的额外平台，其速度为0.5 h/e^2。我们建议，混沌混合的边缘通道引起额外的高原。
2010-10-10 cond-mat.mes-hall
Crossover to the Anomalous Quantum Regime in the Extrinsic Spin Hall Effect of Graphene
最近关于化学修饰石墨烯中自旋-轨道耦合增强的报道为研究无质量手性费米子的自旋霍尔效应打开了大门。本文从理论上研究了自旋轨道耦合石墨烯中非本征自旋霍尔效应的相互作用和杂质浓度依赖性。我们提出了一个非微扰量子图解计算的自旋霍尔响应函数在强耦合制度，包括斜散射和异常杂质密度无关的贡献平等的基础上。自旋霍尔电导率依赖于费米能量和电子-杂质相互作用强度揭示了实验可访问的区域中异常量子过程占主导地位的存在。我们的研究结果表明，自旋轨道耦合石墨烯是一个理想的模型系统，用于探测半经典和真正的量子散射机制之间的竞争的自旋霍尔效应。
2016-10-24 cond-mat.mes-hall
Dependence of quantum-Hall conductance on the edge-state equilibration position in a bipolar graphene sheet
利用四端组态，研究了石墨烯p-n界面的纵向电阻和对角电阻与量子霍尔边态平衡位置的关系.在我们的四端方案中，p-n器件的电阻相对于整个石墨烯的填充因子（$ν$）为零的零点是不对称的。这种电阻不对称性是由平衡位置的手性方向依赖性变化引起的，并导致对双极石墨烯系统中量子霍尔边缘态的平衡过程有更深入的了解。
2009-12-15 cond-mat.mes-hall
Quantum Hall effect in three-dimensional graphene
理论研究了负弯曲三维石墨烯网络在磁场中的电子能带结构和霍尔效应。我们发现，特殊的能量区域出现在零能量朗道能级的上方和下方，即使光谱没有完全带隙，3D霍尔电导率也是量子化的。能量区域由沿三维表面上的零磁场轮廓行进的手征蛇态支配，并且霍尔电导率的量化关键地取决于轮廓的拓扑。手性态的专属能量区域被发现是3D石墨烯系统的普遍特征。
2019-01-09 cond-mat.mes-hall
Precision Quantum Hall Resistance Measurement on Epitaxial Graphene Device in Low Magnetic Field
在低磁场（B = 2 T - 8 T）和温度T = 1.5 K下，对大面积外延石墨烯器件进行了精确的量子霍尔电阻（QHR）测量。使用具有高偏置电流Isd = 40微安的低温电流比较器电阻电桥测量霍尔电阻。结果表明，在B = 8 T时，霍尔电阻与预期量化值h/2 e2的相对偏差在3.5份/108的实验不确定度内，并且在B = 3 T时保持低于0.35份/百万（ppm）。
2013-08-02 cond-mat.mes-hall
Graphene p-n junction Arrays as Quantum-Hall Resistance Standards
我们展示了一个设备的概念，通过使用p型和n型石墨烯制造量子霍尔系列阵列制成的电阻标准。石墨烯的双极性质允许在没有复杂的多层金属互连技术的情况下制造串联量子霍尔电阻器，这在使用常规GaAs二维电子系统时是需要的。作为一个精确的电阻标准的先决条件，我们确认消失的纵向电阻在几个\muA范围内的相关电流水平的pn结。
2011-06-24 cond-mat.mes-hall
Measurement of the ν= 1/3 fractional quantum Hall energy gap in suspended graphene
我们报告的多终端悬浮石墨烯设备的磁输运测量。在低至2 T的磁场中出现充分发展的整数量子霍尔态。在更高的磁场下，可以看到对应于分数量子霍尔态的纵向电阻最小值和横向电阻平台的形成，最强烈的是ν= 1/3。通过测量这些电阻最小值的温度依赖性，确定石墨烯中1/3分数态的能隙在14 T下约为20 K。
2011-02-07 cond-mat.mes-hall
