Statistical analysis of electronic and phononic transport simulations of metallic atomic contacts
我们采用现有的声子热输运方法来计算金属原子接触在拉伸过程中的声子热导。非平衡分子动力学（NEMD）模拟被用来产生原子配置，并同时确定声子热导。结合建立的电子结构计算的基础上紧束缚参数化的方法，使我们能够计算另外的电荷传输特性的每个接触几何形状内的Landauer-Büttiker形式主义。该方法的计算速度足够快，可以对许多拉伸事件进行统计分析，我们在这里将其应用于由三种不同金属形成的原子结，即金（Au），铂（Pt）和铝（Al）。声子和电子对热输运的贡献的描述使我们能够在原子尺度上研究Wiedemann-Franz定律的有效性。我们发现，它是很好地遵守在接触制度在室温下的Au和Al只要电子的贡献而言，但出现高达10%的偏差为Pt。如果研究总热导率，Au和Al的偏差通常小于10%，这主要可以追溯到声子对热导率的贡献，而Pt的单原子接触的电子和声子贡献可以加起来约20%。
2019-10-07 cond-mat.mes-hall physics.comp-ph
Tuning molecular thermal conductance through endgroup modification and halogen substitution
University of Toronto（多伦多大学）
通过端基修饰和卤素取代调节单分子热导，发现不同取代基对热导有显著影响，且热导在碳原子数超过八时趋于饱和。
2025-12-13 cond-mat.mes-hall
Superconducting transition edge sensors with phononic thermal isolation
低噪声超导过渡边缘传感器（TES）的灵敏度由将器件的有源元件连接到热浴器的支撑结构的热导率确定。低噪声器件需要0.1至10 pWK $^{-1}$范围内的电导，因此必须依赖于长、窄、非晶SiN $_\text{x}$腿中的扩散声子散射。我们表明，它是可能的制造和操作TES具有短，弹道低维腿（横截面500 $\times$ 200 nm），包含多元素声子干涉仪和环形谐振器。这些腿在TES的操作温度（< 150 mK）下仅以5种弹性模式有效地传输热量，这接近于4的量子化极限。声子滤波器然后通过频域滤波进一步降低热通量。例如，微机械加工的3元件环形谐振器将通量减少到在量化极限下操作的直腿弹道装置的19%，以及直腿扩散参考装置的38%。这项工作开辟了制造TES的道路，其中性能完全由短，低热容量腿中的过滤，少模式，弹道热传输决定，不受两级系统的影响。
2018-05-24 cond-mat.mes-hall
Heat Diode Effect and Negative Differential Thermal Conductance across Nanoscale Metal-Dielectric Interfaces
利用声子纳米器件控制热流由于其基础性和实用性而受到广泛关注。基本的声子器件，如热整流器、晶体管和逻辑门，基本上是基于两个有趣的性质：热二极管效应和负微分热导。然而，很少有人知道这些传热性能跨越金属介电界面，特别是在纳米尺度。在这里，我们解析解决的非平衡纳米级的能量转移的微观机制的金属-电介质界面，其中的非弹性电子-声子散射直接协助能量交换。我们证明了热二极管效应和负微分热导纳米界面的出现，并解释了为什么这些新的热性能通常是不存在的散装金属-电介质界面。这些结果将产生令人兴奋的前景，纳米级的界面能量转移，这应该有重要的意义，在设计混合电路，有效的热控制和开辟潜在的应用领域，在热能收获与低维纳米器件。
2013-07-25 cond-mat.mes-hall
Tuning Phononic and Electronic Contributions of Thermoelectric in defected S-Shape Graphene Nanoribbons
热电作为一种利用废热的方式，在电子工业中是必不可少的，但其在工作温度下的低性能使其在实际应用中不合适。定制石墨烯可以改变其特性。在本论文中，我们主要研究了单空位和双空位模型下S型石墨烯结构的输运性质。该结构由一个手性部分，这是一个扶手椅型石墨烯纳米载体，和两个锯齿形石墨烯带组成。我们调查的品质因数的变化，通过塞贝克系数，电子电导，电子和声子电导的空缺，在不同的设备尺寸。利用非平衡格林函数方法研究了体系的输运性质，从而从紧束缚（力常数）模型得到了相应的哈密顿量（动力学矩阵）。所有长度的DV均获得最大品质因数（ZT）。这种系统的物理性质可以通过控制各种参数来调整，例如缺陷的位置和类型以及器件尺寸。研究结果表明，延长结构可以降低声子贡献，单空位比双空位更能区分电子热导行为和电子电导行为。也就是说，空位工程可以显著提高热电性能。在大型器件中，SV可以将ZT提高到2.5倍。
2022-10-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Calculation of Confined Phonon Spectrum in Narrow Silicon Nanowires using the Valence Force Field Method
我们研究了限制效应对边长为1- 10 nm的超窄硅纳米线声子性质的影响。采用改进的价力场方法计算声子色散，得到了声子的态密度、传输函数、声速、弹道热导率和边界散射限制的扩散热导率。我们发现，声子色散和弹道热导的结构，即输运方向和限制尺寸的几何特征的函数。声子群速度和热导率可以根据通道的几何特征而变化两个因子。纳米<110>线具有最高的群速度和热导率，而<111>最低的。因此，沟<111>道是基于Si纳米线的热电器件的最合适的取向，因为它也具有大的功率因数。我们的研究结果可能是有用的热输运设计的硅基器件的热电和热管理应用。
2013-04-04 cond-mat.mes-hall
Controlling the conductance and noise of driven carbon-based Fabry-Perot devices
我们报告通过碳纳米管法布里-珀罗器件的交流传输。我们发现，调整交流门控的强度诱导交替的抑制和部分复苏的电导干涉图案。对于与系统$Δ$的电平间隔的整数倍匹配的频率，电导保持对外部场无响应。相比之下，在低偏置电压限制的噪声行为，在静态的情况下，只有当频率匹配的水平间距的偶数倍，从而突出其相位灵敏度在量子域中的马车轮效应的表现。
2009-05-12 cond-mat.mes-hall
Phononic heat transport in nanomechanical structures: steady-state and pumping
我们使用非平衡格林函数的相空间表示研究了纳米机械结构中声子引起的热输运。这种表示占原子的自由度，使其特别适合于小（分子）结系统的描述。我们表明，对于稳态极限，我们的形式主义正确地恢复了启发式朗道热传导耦合到热库的量子相干分子系统。我们发现由于外部周期性驱动器的非稳态热流的一般表达式。在这两种情况下，我们讨论了系统的量子热力学性质。我们将我们的形式主义应用于双原子分子结的情况。
2017-09-25 cond-mat.mes-hall
Phononic thermal resistance due to a finite periodic array of nano-scatterers
利用声子的波动性质研究了有限周期排列的纳米散射体（如圆孔和三角形孔）的热输运。由于热声子在各个方向上产生，我们研究了它们的传输通过一个单一的阵列的正常和斜入射，使用线性色散的时间依赖的声学框架在一个二维系统。粗糙度效应可以直接在计算中考虑，而不依赖于近似的分析公式。通过时空傅里叶变换分析，我们可以观察到衍射效应和偏振转换。频率依赖的能量传输系数计算对称和非对称对象。我们表明，声子阵列作为一个有效的热障应用理论的热边界（Kapitza）电阻阵列的平滑散射孔在硅中的示例性周期性为10 nm的[5-100 K]温度范围内。结果表明，与没有声子滤波的情况相比，相关热导具有相同的温度依赖性。
2015-12-22 cond-mat.mes-hall
Electron transport through a coupled double dot molecule: role of inter-dot coupling, phononic and dissipative effects
在这项工作中，我们研究了通过人工分子包括两个耦合的量子点的传导。所解决的问题是点间耦合对电子输运的作用。我们发现，通过分子的电流表现出阶梯状的功能，作为一个功能的引线之间的电压，其中的步长增加的点间耦合增加。这些阶梯状的功能消失，从引线的隧穿率增加，但我们发现，在耦合的存在下，这种平滑的行为是没有观察到，而两个扭结被视为在电流电压曲线。这表明，如果存在有限的点间耦合，则两个级别的分辨率持续存在。此外，我们还考虑了电子-声子相互作用以及耗散对系统电导的影响。声子边带的差分电导生存有限的点间耦合，即使强导致分子耦合。
2011-09-21 cond-mat.mes-hall
Phononic heat transport in molecular junctions: quantum effects and vibrational mismatch
热传输的问题普遍存在于各种技术中，例如发电、冷却、电子和热电。在本文中，我们提倡应用量子自洽水库方法，这是基于广义量子朗之万方程，研究声子在分子结中的热传导。该方法模拟声子-声子散射过程，同时考虑到量子效应和远离平衡（大温差）的条件。我们测试的方法的适用性，通过模拟与一维分子夹在固体表面之间的分子结的热导。我们的结果满足预期的行为的非简谐链的热导作为长度，声子散射率和温度的函数，从而验证了计算方案。此外，我们研究了固体声子谱之间的振动失配对分子结中传热特性的影响。在这里，我们揭示了振动非谐性的双重作用：由于多重散射过程，它提高了结的电阻，但它通过使声子复合和衰变过程促进了振动失配的能量传输。
2018-10-24 cond-mat.mes-hall physics.chem-ph
Controlling the conductance of molecular junctions using proton transfer reactions: A theoretical model study
采用一般模型研究了分子内质子转移反应对分子结电导的影响，该模型包括栅电极和引线电极的电场以及与耗散环境的耦合的影响。使用量子主方程的方法，它示出，取决于质子的本地化，结表现出高或低的电流状态，这可以由外部电场控制。考虑到不同的制度，从弱到强的氢键的质子转移复合物，包括高和低的障碍的情况下，必要的先决条件，以实现控制进行了分析。结果表明，具有弱氢键和质子转移的显著能垒的体系可以用作分子晶体管或二极管。
2016-11-03 cond-mat.mes-hall
Controlling conductance statistics of quantum wires by driving ac fields
我们计算了一维无序系统--量子线--在含时场作用下电导P（G）的全分布。我们的计算是基于Floquet理论和本地化的缩放方法。所施加的交流电场对电导统计的影响可能很强，并且在某些情况下是戏剧性的，如在电导分布显示出尖锐截止的高频区域。在这个频率范围内，电导被写成一个与频率有关的项和一个与场无关的项的乘积，后者包含了导线中无序的信息。因此，我们使用梅尔尼科夫方程的时间无关传输的解决方案，以计算P（G）在任何程度的混乱。在较低的频率，它被发现的电导分布和传输Floquet模式的相关性描述的Dorokhov-Mello-Pereyra-Kumar方程的有效通道数的解决方案。在由无序或交流场引起的强定域中，P（G）是对数正态分布。我们的理论结果进行了验证数值使用单带安德森哈密顿量。
2010-05-24 cond-mat.mes-hall
Ultra-coherent nanomechanical resonators based on density phononic crystal engineering
具有极低耗散率的微机械和纳米机械系统使超灵敏探测器和量子信息系统的下一代技术成为可能。近年来，已经发现了用于降低耗散率的新技术和方法，并且允许工程化具有声子模式的机械振荡器，所述声子模式与环境非常好地隔离，并且因此具有接近和超过10亿的品质因数。一个强大的战略隔离和控制一个单一的声子模式是基于声子晶体工程。在这里，我们提出了一种新的方法，声子晶体工程的纳米机械振荡器，是基于材料密度的周期性变化。为了避免由于材料密度的变化而引入额外的弯曲损耗，所增加的质量构成纳米柱阵列，其中损耗将被稀释。利用这种新的声子晶体工程技术，我们设计和制造的波纹机械振荡器的品质因数接近十亿在室温环境中。这些新型声子晶体的柔性空间很大，并且可以通过优化声子晶体图案化和经由拓扑优化的应变工程来实现进一步的进步。这将允许工程机械膜的品质因数接近100亿。这种极低的机械耗散率将使全新技术的发展成为可能，如室温下的量子限制原子力显微镜、暗物质的超灵敏探测器、自发波形崩塌、重力和高效量子信息换能器。
2022-07-14 cond-mat.mes-hall
Hypersonic acoustic wave control via hyperuniform phononic nanostructures
该研究在铌酸锂上构建金纳米柱超均匀结构，实现宽频表面声波抑制与类带隙，并支持线性及S形波导，突破传统周期声子晶体的频率限制。
2025-01-08 cond-mat.mes-hall
Controlling Spin-Mixing Conductance in KTaO$_{3}$ 2DEGs by Varying Argon-Ion Irradiation Time
Indian Institute of Technology Madras（印度马德拉斯理工学院）；Indian Institute of Technology Delhi（印度德里理工学院）
通过调节氩离子辐照时间控制KTaO$_{3}$二维电子气中的自旋混合电导，以优化氧化物自旋电子学中的自旋到电荷转换。
2026-02-04 cond-mat.mes-hall
Phononics in Low-Dimensions: Engineering Phonons in Nanostructures and Graphene
声子-晶格振动的量子-在材料中的所有电，热和光学现象中显示自己。纳米结构为调整声子能谱和特定应用材料的相关性质提供了令人兴奋的机会。随着石墨烯和二维范德华材料的出现，声子输运和声子相互作用的受控修改（称为声子工程或声子学）的可能性进一步增加。我们描述了用于调谐的声子谱和控制的低维材料通过带状边缘，晶界，同位素组成，缺陷浓度，和原子平面取向的热性能的方法。
2012-11-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Flexural Cavity Mechanics in Electrostatically Driven 1D Phononic Crystal
Indian Institute of Science（印度科学研究所）
研究通过电静力学驱动实现一维声子晶体的声波传输，展示出双端调谐叉共振器中退化弯曲模式的高品质因子，为低损耗声子器件应用提供新途径。
2026-03-18 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Phonon Interference and Thermal Conductance Reduction in Atomic-Scale Metamaterials
我们介绍和模型的三维（3D）原子尺度的声子超材料产生双路声子干涉反共振控制的热通量谱。我们表明，部分嵌入缺陷原子阵列的晶面可以完全反射声子的质量和相互作用力所规定的频率。我们强调的第二声子路径和相消干涉的总声子反射和热导减少的起源与Fano共振的概念相比，占主导地位的作用。平面内的随机缺陷分布和原子键的非谐性并不破坏反共振。反共振凹陷的宽度可以提供声子波包的相干长度的量度。所有的结论都被等效准一维晶格模型的分析研究和真实三维晶格的数值分子动力学模拟所证实。
2014-05-21 cond-mat.mes-hall
Length dependence of the thermal conductance of alkane-based single-molecule junctions: An ab-initio study
最近的实验的动机，我们在这里提出了一个系统的从头计算研究的长度依赖性的单分子结的热导。我们利用密度泛函理论与非平衡格林函数技术相结合，研究了通过硫醇和胺锚定基团与金电极接触的单链烷烃中声子输运的长度依赖性。此外，我们还研究了较重的氟原子取代烷烃链中的氢原子形成聚乙烯的效果。我们的研究结果表明，（i）室温热导是相当长度无关的链与超过5个亚甲基单元和（ii）的热传输的效率是强烈的影响的声子金属分子耦合的强度。我们的研究为分子结中的声子输运提供了新的思路，并为热管理分子结的设计提供了明确的指导方针。
2016-11-28 cond-mat.mes-hall
Disentangling Electronic and Phononic Thermal Transport Across 2D Interfaces
提出理论方案分离二维界面热导的电子与声子贡献，经非平衡格林函数和分子动力学验证，发现非共价石墨烯界面阻挡电子隧穿但不阻挡声子输运，可实验检验维德曼-弗兰兹定律。
2024-07-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
A Three State NDI Switch: Integration of Pendant Redox Unit for Conductance Tuning
我们研究了通过一个核心取代的萘二酰亚胺（NDI）单分子结的电荷传输现象，使用电化学STM为基础的断裂结技术结合DFT计算。在离子液体中，通过电化学控制分子中二酰亚胺侧链的氧化还原态，实现了三种状态之间的电导转换，其二阴离子态和中性态之间的电导相差超过一个数量级。的NDI分子的电位依赖的电荷传输特性的DFT计算占的NDI结的电导的电化学双层效应确认。这项工作表明，在具有与分子主链强耦合的悬垂位置中的氧化还原单元的整合可以通过控制不同的氧化还原状态来显著地调节单分子器件的电荷传输。
2016-11-08 cond-mat.mes-hall
Mechanical Tuning of Thermal Transport in a Molecular Junction
理解和控制分子结中的热传输将为设计纳米级耦合电子和声子器件提供新的途径。使用第一性原理全量子计算，我们调整的分子结的热导率通过机械压缩和延长连接到石墨烯引线的短烷烃链。我们发现，压缩结的热导率下降了一半相比，扩展结，使之能够打开和关闭的热流。关断状态的低电导不随进一步接近引线而变化，并且源于对面内横向和纵向通道的传输的抑制。此外，我们表明，引线的错位不会降低电导比。这些结果也有助于对分子结中热输运的一般理解。
2015-11-19 cond-mat.mes-hall
Controlling the conductance of molecular wires by defect engineering: a divide et impera approach
了解纳米结构中的电荷输运机制对于分子电子器件的发展至关重要。通过连接在两个触点之间的1D分子系统的电荷输运受到几个参数的影响，例如分子的电子结构以及无序和缺陷的存在。在这项工作中，我们模拟了电极之间连接的一维分子导线，并系统地研究了孤子形成和缺陷的存在对电导和态密度等性质的影响。我们的数值计算表明，输运性质是高度敏感的孤子和缺陷的位置。有趣的是，在分子线中引入单个缺陷将其分成两个片段，这两个片段均由奇数个位点组成，在带隙中心产生新的传导通道，从而导致比无缺陷系统更高的零偏压电导。这一现象表明，工程分子导线的替代路线具有增强的电导。
2010-06-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Conductance of discrete bifurcated waveguides as three terminal junctions
本文以三端Landauer-Buttiker结为例，给出了标量波在某些分叉离散波导中传播时基于传输矩阵的电导表达式。据发现，形成一个尖锐的角落，作为一个控制器的“泄漏”通量的解释，可以通过操纵通道的数量和类型的横向限制的分叉分支的终端之间的电导进行调谐。工程和科学中的自然应用出现在涉及弹性波、声子波或电子波的纳米级传输的背景下。特别是，该文件包括温度相关的热导率的讨论，假设只有面外声子的贡献，以及一些图形说明。
2018-08-08 cond-mat.mes-hall math-ph math.MP
Revealing molecule-internal mechanisms that control phonon heat transport through single-molecule junctions by a genetic algorithm
该研究利用遗传算法在庞大化学空间中系统搜索高、低声子热导分子，并揭示调控单分子结热输运的关键分子内部结构与干涉机制。
2025-05-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Controlling charge transport mechanisms in molecular junctions: Distilling thermally-induced hopping from coherent-resonant conduction
在两种不同的机制下，分子结的电导可能强烈地依赖于温度，而弱地依赖于分子长度：相位相干共振传导，电荷通过离域分子轨道进行，和非相干热辅助多步跳跃。而在相干传导的情况下，温度依赖性来自于金属电极中费米分布的加宽，在后一种情况下，它对应于结上的电子振动相互作用效应。与蒸馏的热激活的跳跃组件的目的，从而暴露内在的电子振动相互作用的结的现象，我们建议的分子结的设计与“间隔”，扩展锚定基团的作用，以过滤出相位相干的共振电子。具体来说，我们研究了固定间隙和可变间隙的结，包括隧道块的电导，在边界处的间隔。使用数值模拟和分析的考虑，我们表明，在我们的设计，谐振传导被抑制。因此，电导由两种（而不是三种）机制主导：超交换（深隧穿）和多步热诱导跳跃。我们进一步分析了以A：T块作为隧道势垒的DNA连接。在这里，我们表明，电导是不敏感的G：C碱基对的数量在边界处。这表明，在这样的序列中揭示的隧道跳跃交叉真正对应于A：T势垒的属性。
2017-01-31 cond-mat.mes-hall
Engineering dissipation with phononic spectral hole burning
光学机械学、奈米机电学和整合光子学带来了声子装置物理学和技术的复兴。这一进展的核心是支持超长寿命光子和声子激发的设备和材料，提供基于可定制光子-声子耦合的经典和量子动力学的新机制。基于二氧化硅的器件一直处于此类创新的最前沿，因为它们能够支持持续近10亿个周期的光激发，并且具有低光学非线性。值得注意的是，声学声子模式可以持续相当数量的循环在晶体固体在低温下，允许自由基增强的光子-声子耦合。然而，在二氧化硅中不可能实现类似的声子相干时间，因为二氧化硅在低温下变得不透声。在本文中，我们证明了固有形式的声子耗散大大减少（> 90%）使用非线性饱和与连续驱动场的不同频率。我们首次展示了稳态声子光谱烧孔，并表明这种控制玻璃中耗散的技术产生了宽带透明窗口。这些研究是在微尺度光纤波导中进行的，其中操纵声子耗散所需的声强度可以通过适度（nW）功率的光学产生的声子场来实现。我们开发了一个简单的模型，解释耗散和色散的变化产生的声子饱和。在显示如何耗散和色散特性的玻璃可以使用外部字段进行操作，我们打开了大门，动态声子开关和使用的玻璃作为低损耗的声子介质，这可能使新形式的可控激光动力学，信息处理和精密计量。
2016-06-21 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall
Imaging and controlling electron transport inside a quantum ring
传统上，量子输运的理解，相干和弹道1，依赖于宏观性质的测量，如电导。虽然这种方法在与统计理论相结合时很强大，但它无法提供“电子在那里的行为”的详细图像。理想情况下，理解纳米级的传输需要跟踪纳米器件内的每个电子。通过将扫描探针显微镜（SPM）与运输测量相结合，实现了这一目标的重大进展2 - 7。一些研究甚至显示了纳米结构周围的量子传输特征4 - 6。在这里，SPM用于探测开放量子环内的电子传播，展示了电子波干涉现象的原型：Aharonov-Bohm效应8。电导图记录，而扫描的量子环上方的低温原子力显微镜的偏置尖端表明，电子的传播，相干和弹道，可以在原位调查，甚至可以通过调整尖端电位控制。
2006-11-14 cond-mat.mes-hall
Self-ordering induces multiple topological transitions for elastic waves in phononic crystals
具有破缺相变的拓扑缺陷引起了人们的广泛关注。由拓扑缺陷产生的涡旋具有奇异的性质，其流动方向可以通过改变自旋位形来改变。与电磁和声学领域不同的是，由于纵模和横模之间的模式转换，具有拓扑缺陷的周期性结构中弹性波的拓扑输运还没有得到很好的研究。本文基于缺陷拓扑理论和同伦理论，提出了一种对称性自发破缺的弹性拓扑绝缘体。通过对椭圆柱三角晶格中的椭圆取向进行拓扑修改，实现了弹性波的多重拓扑跃迁。该固体体系突破了点群对称性的限制，模拟了弹性赝自旋轨道耦合，与序参量空间中的分子数目无关。实验证明了边缘态的输运鲁棒性。我们的方法为控制和传输弹性波提供了新的可能性。
2018-04-28 cond-mat.mes-hall physics.class-ph
Cavity-waveguide coupling in phononic crystals
Wrocław University of Science and Technology（弗罗茨瓦夫科技大学）；University of Münster（明斯特大学）
本文通过有限元模拟和实验，研究了雪花型声子晶体腔与波导的耦合，发现耦合强度主要由空间模式重叠决定，并在GaAs薄膜中观察到约398 MHz的共振，为设计声子晶体器件提供了指导。
2026-09-25 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Transport through multiply connected quantum wires
我们研究通过多重耦合碳纳米管（量子线）的传输和计算通过两个线的电导作为两个栅极电压$g_1$和$g_2$控制的两个线中的电子的化学势的函数。我们发现存在一个{ \it平衡}交叉电导，并得到它与温度和导线长度的关系。在强耦合（等效库仑相互作用）极限下，线模型的有效作用也可以映射到电容耦合量子点系统。因此，我们也得到了相同和不同的点的电导。这些结果可以通过实验来检验。
2003-10-30 cond-mat.mes-hall
Controlling the Sign of Magnetoconductance in Andreev Quantum Dots
我们建立了一个通过弹道量子点耦合到超导体的相干输运理论。我们发现，这些Andreev量子点的两端电导的前导阶量子校正可能会改变符号，这取决于（i）正常引线所携带的通道数或（ii）穿过量子点的磁通量。相反，自旋-轨道相互作用可能会影响修正的大小，但并不总是其符号。该效应的实验特征包括非单调的磁导曲线和从绝缘体到金属的电导温度依赖性的过渡。我们的结果适用于弹道或无序点。
2009-12-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con nlin.CD
GaAs/GaP Superlattice Nanowires for Tailoring Phononic Properties at the Nanoscale: Implications for Thermal Engineering
该研究通过实验与DFPT计算揭示了GaAs/GaP超晶格纳米线中声子色散和电子带隙的可调性，证明纳米尺度材料工程可定制声子特性并为热工程开辟新途径。
2023-09-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Theoretical analysis of thermal boundary conductance of MoS2-SiO2 and WS2-SiO2 interface
了解界面热传递中涉及的物理过程对于解释基于过渡金属二硫属化物（TMD）半导体的纳米电子器件中的温度测量和散热优化至关重要。我们模拟了声子和电子对MoS $_{2}$ -SiO $_{2}$和WS $_{2}$ -SiO $_{2}$界面的热边界电导（TBC）变化的贡献。引入了一种模拟无序界面扩散声子输运的唯象理论，得到300 K时MoS $_{2}$ -SiO $_{2}$和WS $_{2}$-SiO $_{2} $界面的$G$分别为13.5和12.4 MW/K/mPDMATHABMO.我们比较了它的预测的相干声子模型，发现前者符合的MoS $_{2}$ -SiO $_{2}$的数据从实验和模拟显着更好。我们的分析表明，热耗散在TMD-SiO $_{2}$接口主要是由声子散射扩散粗糙的界面，虽然电子TBC的贡献可以是显着的，即使在低电子密度（$n\leq10^{12}$ cm $^{-2}$），并可以解释一些从文献中的实验TBC数据的变化。从我们的研究的物理见解可以是有用的热意识的设计在TMD为基础的纳米电子学的发展。
2021-01-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ultimate In-plane Magnetoresistance Ratio of Graphene by Controlling the Gapped Dirac Cone through Pseudospin
本文通过赝自旋控制Ni(111)夹持石墨烯的狄拉克锥带隙，实现高达1450%的磁阻，并预测纳米尺度宽度可达到极限磁阻。
2021-06-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quantum energy flow in mesoscopic dielectric structures
我们研究了介观悬浮介质线的声子能量输运性质。导出了导热系数的Landauer公式，并讨论了其普适性.然后，我们确定的方差的能量电流的存在下，一个稳定状态的电流。在最后一部分中，一些初步的结果提出有关的介观电子气温度计的温度波动的性质，由于线声子的吸收和发射。
1998-03-26 cond-mat.mes-hall quant-ph
Dimensional crossover of transport characteristics in topological insulator nanofilms
我们展示了二维（2D）拓扑绝缘体如何通过堆叠演化为具有不同拓扑指数的强或弱拓扑绝缘体，提出了一个新的猜想，超越了从量子自旋霍尔到弱拓扑绝缘体的交叉的直观画面。研究不同边界条件下的电导，我们证明了存在两种传导制度，其中传导发生通过表面或边缘传导通道。我们表明，这两个传导制度是互补和排他性的。电导图中的存在和不存在的障碍，连同二维$\mathbb{Z}_2$指数地图，描述的二维到三维极限的电导的尺寸交叉。堆叠层是反转能隙的有效方法，是控制自旋轨道耦合强度的替代方法。新兴的量子自旋霍尔绝缘体相并不局限于奇数层的情况。
2015-12-10 cond-mat.mes-hall
Tunable Thermal Conduction in Graphane Nanoribbons
石墨烯和石墨烯都是二维材料，但具有不同的键合构型，这可以导致不同的热传导性质。我们模拟石墨烷纳米带（GANRs）使用非平衡格林函数方法的热传导。研究发现，GANRs具有较低的弹道热导和较强的热导各向异性比石墨烯同行。此外，GANRs的氢空位显著抑制热传导，伴随着增强的热导各向异性。通过控制GANRs的宽度、边缘形状和氢空位浓度实现的可调热传导可用于热管理和热电应用。
2014-02-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Switching modulation of spin transport in ferromagnetic tetragonal silicene
利用非平衡格林函数方法研究了铁磁四硅烯纳米带的能带结构和输运性质。讨论了在外加电场、势能、交换场和自旋轨道耦合共同作用下的能带结构和自旋相关电导。通过改变纳米晶的横向宽度，可以容易地实现从半金属态到半导体态的相变。自旋相关电导的分离是由于交换场和自旋轨道耦合的影响，而零电导行为则表现为由电场诱导的自旋相关带隙.我们提出了一种具有两个中心通道的四端四方硅烯纳米带的器件结构。研究发现，利用两个开关可以控制自旋电流。具有高势垒的开关可以阻挡电子从中心散射区流入其他端子。有趣的是，仅应用一个开关就可以实现自旋相关的零电导和大的自旋极化。两个开关可以提供用于控制自旋相关输运性质的多种操作。双通道铁磁四硅烯纳米粒子可以实现自旋电流的有效分离，有望成为自旋电子学器件的候选材料。
2022-07-28 cond-mat.mes-hall
Controlling heat and particle currents in nanodevices by quantum observation
我们证明，在一个标准的热电纳米器件的电流和热流不仅取决于温度和电势梯度，但也由一个本地量子观测器，控制设备的相干性的外部行动。根据观察的方式和地点，热量和粒子流的方向可以独立控制。事实上，我们证明了量子材料中的电流和热流可以与自然温度和电压梯度相反。动态量子观测为控制量子输运提供了新的可能性，远远超出了经典的热库。通过局部投影的概念，我们说明了如何创建和方向性控制电流（电子和热量）注入纳米器件。该方案提供了新的策略，以构建量子器件，在热电，自旋电子注入，声子和传感等应用。特别是，高效和选择性的自旋注入可以通过局域自旋投影技术来实现。
2019-02-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech quant-ph
Observation of Quantum Interference in Molecular Charge Transport
当导体的尺寸接近纳米尺度时，量子效应将开始主导其行为。这使得通过直接操纵电子波函数来控制器件的电导成为可能。这种控制在低温下的介观半导体结构中得到了最清楚的证明。事实上，Aharanov-Bohm效应、电导量子化和普适电导涨落是电子波性质的直接表现。然而，这一概念的扩展到更实际的emperatures至今尚未实现。由于分子是纳米尺度的物体，其典型的能级间距（~eV）远大于300 K（~25 meV）时的热能，因此它们是实现这种突破的自然候选者。包括巨磁电阻、近藤效应和电导开关在内的快速现象，以前已经在分子水平上得到了证实。在这里，我们报告的直接证据，通过两个终端的分子结在室温下的电荷传输的破坏性量子干涉。此外，我们表明，干扰的程度可以通过简单的化学修饰的分子控制。这不仅为量子电荷传输中的一种新现象提供了实验证明，还为基于量子干涉的化学或静电控制的新型分子器件开辟了道路。
2011-08-22 cond-mat.mes-hall
Designing $π$-stacked molecular structures to control heat transport through molecular junctions
我们提出并分析了一种新的方式，使用$π$堆叠设计分子结，无论是增强或抑制声子热电流，但在同一时间保持导体的电流。这种功能在热电能量转换器中以及在热耗散应当最小化或最大化的其他电子部件中是非常期望的。我们建议一个分子设计组成的两个质量耦合到彼此与一个质量耦合到每个铅。通过在质量块之间具有小的耦合（弹性常数），可以减小或者可能更令人惊讶地增强声子电导。我们研究了一个简单的模型系统，以确定最佳的参数制度，然后使用第一原理计算提取模型参数的一些特定的分子实现，确认我们的建议确实可以实现使用标准的分子积木。
2014-11-06 cond-mat.mes-hall
Controlling Quantum Transport in a Superconducting Device via Dissipative Baths
L. D. Landau Institute for Theoretical Physics（列夫·朗道理论物理研究所）；Kirensky Institute of Physics, Federal Research Center KSC SB RAS（基连斯基物理研究所，俄罗斯科学院西伯利亚分院克拉斯诺亚尔斯克科学中心联邦研究中心）；Laboratory for Condensed Matter Physics, HSE University（高等经济大学凝聚态物理实验室）
本文通过耗散浴调控超导器件中的量子输运，推导出新的公式并验证了非平衡稳态与导电峰的关系。
2026-02-15 cond-mat.mes-hall
Aharonov-Bohm Physics with Spin II: Spin-Flip Effects in Two-dimensional Ballistic Systems
研究了非均匀磁场作用下弹道介观系统的磁电导中的自旋效应。我们提出了一种数值方法来计算自旋相关的Landauer电导，它将递归格林函数技术推广到自旋的情况。基于这种方法，我们解决自旋极化和非极化电子通过量子线和各种二维Aharonov-Bohm几何的量子输运中的自旋翻转效应。特别是，我们调查的自旋开关机制的有效性范围最近发现，允许通过Aharonov-Bohm通量间接控制自旋。我们的数值结果与第一篇论文中提出的一维环形结构的传递矩阵模型进行了比较（Hentschel等人，本系列的Phys. Rev. B）。
2004-02-05 cond-mat.mes-hall
Spin Filter Effects in Mesoscopic Ring Structures
研究了非均匀磁场作用下弹道介观环系统的自旋电导。我们表明，对于所提出的设置，即使是一个小的塞曼分裂可以导致相当大的自旋极化的电流。利用自旋开关效应预测这样的系统，我们提出了一个设备的两个环串联连接，原则上允许在低温下创建和相干控制自旋极化电流。
2003-01-07 cond-mat.mes-hall
Controlling the coherence of a diamond spin qubit through strain engineering
量子系统与其环境的不受控制的相互作用对量子相干性是有害的。在固态量子比特的背景下，用于减轻来自环境的波动电场和磁场的影响的技术得到了很好的发展。相反，抑制来自热晶格振动的退相干通常仅通过降低操作温度来实现。在这里，我们使用纳米机电系统（NEMS）来减轻热声子对固态量子发射器的影响，而不改变系统温度。我们研究了金刚石中的硅空位色心，它具有对声子高度敏感的光学和自旋跃迁。首先，我们证明了它的电子轨道对局域应变非常敏感，这导致了它对声子的高灵敏度。通过控制应变环境，我们操纵发射器的电子能级来探测、控制并最终抑制其与热声子浴的相互作用。应变控制允许令人印象深刻的光学可调谐性范围和显著改善的自旋相干性。最后，我们的研究结果表明，它可能会实现强耦合的SiV自旋和单声子，这可能会导致实现声子介导的量子门和非线性量子声子之间。
2018-01-31 cond-mat.mes-hall quant-ph
Controlled Electrode Magnetization Alignment in Planar Elliptical Ferromagnetic Break Junction Devices
控制磁性元件的磁化反转过程对于利用磁阻效应的广泛应用是重要的，但是对于需要能够接触单个分子或量子点的相邻薄膜结构的器件是难以实现的。我们报告的制造和测量的铁磁断裂结设备与平面，椭圆形的领导，以解决控制相邻电极之间的相对磁化对齐的特殊挑战。低温传输测量，有限元微磁模拟的支持下，被用来表征在一个范围内的电导水平的磁阻响应。我们证明，平行于椭圆的难磁化轴施加的面内外部场可以用于可控地切换的源极和漏极的磁化之间的单畴状的平行和反平行的配置的设备在隧穿制度。
2016-10-27 cond-mat.mes-hall
Simulations of Heat Transport in Single-Molecule Junctions: Investigations of the Thermal Diode Effect
为了理解纳米结中热能流动的微观原理，我们采用经典的分子动力学（MD）模拟方法研究了金属-分子-金属结中的声子热输运。考虑到单分子金-烷二硫醇-金结，我们首先关注方法开发方面，并比较两种计算热导率的技术：（i）反向非平衡MD（RNEMD）方法，其中热量以恒定速率从相对金属输入和提取。在这种情况下，热导率是从结上产生的非平衡温度分布计算的。(ii)接近平衡MD（AEMD）方法，结的热导率从金属的平衡动力学获得。在这两种方法中，模拟烷烃链的不断增长的大小显示近似的长度无关的热导率，计算值匹配的计算和实验研究。RNEMD和AEMD方法提供了不同的见解热传输，我们讨论了它们的相对优点和缺点。评估作为热二极管的分子结的潜在应用，烷烃结的空间不对称的修改其接触区域与散装，无论是通过使用不同的端基或通过更换一个由Ag的Au接触。非谐性是建立在分子力场内的系统中的。使用RNEMD方法，我们表明，虽然温度曲线强烈变化（相比金-烷二硫醇-金结），由于这些结构的修改，热二极管效应是无关紧要的，在这些系统中-除非一个去非常大的热偏置。这一发现表明，人们应该寻求具有相当大的内部非谐效应的分子开发非线性热器件。
2022-09-13 cond-mat.mes-hall physics.chem-ph
Two gate-voltage periods in a metallic-nanoparticle based single-electron transistor
连接到引线的量子点（QD）系统表现出作为由库仑阻塞效应\cite{review1,review2,review3}引起的栅极电压的函数的周期性电导峰。许多努力都是为了使量子点的尺寸最小化，并达到单分子\cite{molecular1,molecular2,molecular3}的规模，这可以作为纳米电子电路组件，如晶体管。将分子或纳米颗粒连接到外部引线不能通过基于半导体的QD中使用的传统方法来实现，因此，控制与纳米颗粒QD的耦合是一个主要的技术挑战。在这里，我们提出了一种新的技术，通过该技术，我们可以探索金属纳米粒子的电性能，同时改变耦合到引线。我们发现，通过纳米粒子的电导的特点是由\emph{two}栅极电压周期。周期的相对强度取决于点-引线耦合和源极-漏极电压。这些令人惊讶的发现可能是强耦合金属纳米颗粒的一般性质。
2009-07-28 cond-mat.mes-hall
All-electrical scheme for valley polarization in graphene
本文提出一种全电学装置，通过普通金属电极与石墨烯的横向动量匹配产生显著谷极化，并分析了几何参数、无序及边缘缺陷的影响，为电学控制石墨烯谷自由度提供了可行途径。
2025-06-27 cond-mat.mes-hall
Cavity-induced backscattering in a two-dimensional photonic topological system
通过电子，光子和声子材料中的拓扑状态的鲁棒传输的发现加深了我们对凝聚态中波传播的理解，并展望了工程超材料在通信，传感和控制环境中的关键应用。拓扑保护的传输已被证明在面对弯曲的路径和现场的随机性的结构。在这里，我们测量微波辐射在具有时间反演对称性的拓扑介质中的传播，其中腔体邻近边缘通道。耦合共振模型分析表明，该腔不是自旋守恒缺陷，在传输中产生负的时间延迟。
2019-11-13 cond-mat.mes-hall physics.optics
Transport study of the wormhole effect in three-dimensional topological insulators
在三维强拓扑绝缘体中，具有$h/2e$磁通量的管携带一对受保护的一维线性费米子模。这种现象被称为“虫洞效应”。在这项工作中，我们发现“虫洞效应”，作为一个独特的自由度，引入了奇异的输运现象，从而操纵拓扑绝缘体的输运性质。数值计算结果表明，双虫洞系统的输运性质可以通过虫洞干涉进行调控。具体地说，由于虫洞之间的干涉，电导和局域态密度都随费米能振荡。此外，通过对多虫孔系统的研究，我们发现虫孔的数目也可以通过$\mathbb{Z}$ $_{2}$机制来调制微分电导。最后，我们提出了两种类型的拓扑器件在实际应用中，“虫洞开关”设备和“可穿越虫洞”设备，这可以通过控制虫洞自由度微调。
2020-05-24 cond-mat.mes-hall
Transition Edge Sensors with Few-Mode Ballistic Thermal Isolation
我们已经制造了过渡边缘传感器（TES），其热特性完全由少模弹道声子交换与热浴的特点。这些TES具有非常小的非晶SiNx支撑腿：0.2 μ m厚，0.7至1.0 μ m宽和1.0至4.0 μ m长。我们表明，使用经典的弹性波理论，它是只需要知道的几何形状和体弹性常数的材料来计算的热导和波动噪声。我们的设备工作在少模式制度，每腿之间的5和7模式，并具有噪声等效功率（NEPs）为1.2 aW Hz-1/2。NEP主要由腿中的热涨落噪声控制，而腿中的热涨落噪声本身主要由声子散粒噪声控制。因此，已经证明了TES的热特性可以通过弹性噪声波模型完全解释。我们目前的设备，和第二代设备的基础上图案化的声子滤波器，可用于生产光学紧凑，机械坚固，高灵敏度的TES成像阵列，规避了许多固有的问题，在传统的长腿设计。
2014-02-12 cond-mat.mes-hall
