Breaking Pauli blockade via ultrafast cooling of hot electrons in optically-pumped graphene
泡利阻塞是指受激电子填满导带附近的能级，阻碍半导体中的吸收，广泛应用于被动脉冲激光系统的锁模。在这封信中，我们报告了第一次直接观察到泡利封锁被光泵石墨烯中的热电子的超快冷却打破。与飞秒光谱，我们表明，激发电子（~100 fs）的时间尺度是相同的顺序，通过电子-电子散射，这使得电子激发强烈的相互作用与冷却的热电子的电子衰变。因此，泡利阻塞被解除，导致非常规增强的光学吸收。我们认为这种效应是二维层状材料的一个普遍特征，它为非线性物理中的超快载流子动力学提供了新的思路，并对新一代超快光电子器件的设计具有启发意义.
2018-07-13 cond-mat.mes-hall physics.optics
Machine learning unveils multiple Pauli blockades in the transport spectroscopy of bilayer graphene double-quantum dots
本文通过建立理论模型并结合机器学习，系统研究了双层石墨烯双量子点中的多重泡利阻塞现象，实现了对泡利阻塞区域的实时自动检测，为二维材料自旋-谷量子比特实验提供了基础。
2023-08-09 cond-mat.mes-hall quant-ph
Room-Temperature Pauli Spin Blockade and Current Rectification in 15-13-15 Armchair Graphene Nanoribbon Heterostructures
National Central University（中央大学）
本研究通过紧束缚模型揭示15-13-15扶手椅型石墨烯纳米带异质结的拓扑界面态，实现室温泡利自旋阻塞与宽温区电流整流，为量子器件提供可精确调控的平台。
2025-10-16 cond-mat.mes-hall
Identifying Pauli blockade regimes in bilayer graphene double quantum dots
最近在二维材料量子点平台上对电流封锁的实验观察为自旋和谷量子比特处理开辟了新的途径。受实验结果的启发，我们构建了一个模型，捕捉微妙的相互作用的库仑相互作用，点间隧穿，塞曼分裂，和内在的自旋轨道耦合在一个双量子点结构来模拟泡利封锁。分析相关的Fock-子空间的广义哈密顿量，再加上密度矩阵主方程技术的运输整个设置，我们确定了一般类的封锁机制。最重要的是，与人们普遍认为的相反，我们表明，负责保利封锁的传导和阻塞状态是所有自由度的耦合效应的结果，并且不能仅使用自旋或谷伪自旋来解释。然后，我们数值预测的制度，泡利封锁可能会发生，并为此，我们验证我们的模型对实际的实验数据，并提出我们的模型可以用来生成数据集的不同值的参数与训练的机器学习算法的最终目标。我们的工作提供了一个可预测的理论辅助实验实现单次读出的自旋和谷态的DQD基于二维材料平台的使能平台。
2022-12-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Supersymmetric Runge-Lenz-Pauli vector for Dirac vortex in topological insulators and graphene
研究了拓扑绝缘体表面和石墨烯中的狄拉克质量涡旋。在涡旋振幅径向依赖性的线性近似下，谱是一系列简并束缚态，可以通过一组偶然的SU（2）和超对称生成元（I. F. Herbut和C.- K. Lu，Phys.Rev.B83125412（2011））。本文进一步讨论了涡旋哈密顿量的超对称性的性质和表现，并指出了与非相对论性氢原子中Runge-Lenz-Pauli矢量的一些有趣的相似之处。分析了有限化学势和塞曼场对对称性破缺的影响。我们发现，一个剩余的偶然简并仍然只有在特殊情况下的两项的大小相等，而在其他情况下，它成为完全删除。
2011-05-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con hep-th
Large Pauli Limit Violation and Reentrant Superconductivity in Magic-Angle Twisted Trilayer Graphene
莫尔量子物质已经成为一种新型材料平台，可以以前所未有的控制探索相关和拓扑相。其中，由两层或三层石墨烯构建的魔角系统显示出具有非常规特性的强大超导相。然而，非常规配对的直接证据仍有待实验证明。在这里，我们表明，魔角扭曲的三层石墨烯（MATTG）表现出超导性高达面内磁场超过10 T，这代表了一个大的（$2\sim3$倍）违反传统的自旋单态超导体的泡利极限。对于一个不期望具有强自旋-轨道耦合的系统来说，这一观察结果是令人惊讶的。此外，泡利极限破坏观察到整个超导相，这表明它是不相关的一个可能的赝能隙相位与大超导振幅配对。更引人注目的是，我们在大磁场下观察到重入超导，它存在于较窄的载流子密度和位移场范围内。这些研究结果表明，在MATTG超导可能是由一种机制，导致非自旋单态库珀对，其中外部磁场可以导致潜在的不同的序参量的相位之间的转变。我们的研究结果展示了云纹超导的丰富性，并可能为设计下一代奇异量子物质铺平新的道路。
2021-03-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Dynamical current-current susceptibility of gapped graphene
我们给出了石墨烯中任意频率、波矢、掺杂和质量项引起的带隙的电流-电流关联函数的解析表达式。在静态极限下，我们分析了朗道（轨道）和泡利磁化，以及Lindhard校正，其中描述弗里德尔和RKKY振荡。在非相对论极限下，我们比较了我们的结果与通常的二维电子气（2DEG）的情况。我们发现，轨道磁化率（OMS）在带隙的石墨烯是模糊的能量标度给出的倒数质量。等离子体激元色散和Lindhard函数的非相对论极限再现了2DEG的结果。同样的结论也适用于泡利部分的磁化率。带隙石墨烯的特殊能带结构导致赝自旋顺磁性，从而导致特殊形式的OMS。
2011-06-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Kinetic Monte Carlo model of epitaxial graphene growth
在这篇论文中，我们提出了一个动力学蒙特卡罗模型来描述外延石墨烯的生长。实验结果表明，5个碳原子的簇是成核和岛生长所需的中间物种的生长机制。这个模型是通过实验研究岛的生长速度提出的，岛的生长速度是吸附原子浓度的高度非线性函数。在我们的模拟中，我们将这个中间物种，并表明它可以解释所有其他的实验观察：温度依赖性的吸附原子成核密度，平衡吸附原子密度和温度依赖性的平衡岛密度。所有这些过程都只能用系统的运动学来描述。
2012-03-31 cond-mat.mes-hall
Quantum Monte Carlo study of artificial triangular graphene quantum dots
1 Department of Physics, \. I zmir Institute of Technology, 35430, \. I zmir, Türkiye 2 Department of Materials Science；Engineering, \. I zmir Institute of Technology, 35430, \. I zmir, Türkiye
该研究用量子蒙特卡洛等方法研究锯齿边三角形石墨烯量子点的磁相，揭示其随尺寸的金属-绝缘转变及掺杂后的边缘去极化特性，为扩展Hubbard模型磁现象研究提供平台。
2025-09-08 cond-mat.mes-hall
Quantum Monte Carlo studies of edge magnetism in chiral graphene nanoribbons
我们研究了手性石墨烯纳米带的局部哈伯德模型描述下的投影量子蒙特卡罗模拟和研究电子-电子相互作用的影响在带的边缘的电子和磁性。静态和动态特性的不同宽度和边缘手性的纳米带进行了分析，并比较自洽的Hartee-Fock平均场近似。我们的研究结果表明，对于足够宽的手征带，自旋相关性表现出非常长的相关长度，即使是锯齿形的部分，以及间隔定期扶手椅区域。在不同的带状宽度和手性的磁相关特性增强与紧束缚极限的这种带的能隙。我们确定了局部谱函数中的局部态密度和低能模式中的特定特征，其与沿石墨烯纳米带增强的电子相关性直接相关，并且可以通过扫描隧道光谱进行访问。
2013-05-06 cond-mat.mes-hall
Hanbury Brown and Twiss Exchange Correlations in Graphene Box
线性介观输运系统中的二次检测产生交叉项，交叉项可以被视为反映载流子的统计特性的干涉信号。在电子系统中，这些交叉项干扰是由泡利原理引起的交换效应引起的。在这里，我们证明了费米Hanbury布朗和Twiss（HBT）交换现象，由于载流子在扩散石墨烯系统的不可逆性。这些交换效应进行了验证，结合定期散粒噪声（自相关）实验在微波频率下使用电流-电流互相关。我们的结果可以使用方形金属扩散导体的半经典分析来建模，包括接触透明度的贡献。实验确定的HBT交换因子值位于计算的相干和热电子输运之间。
2019-09-11 cond-mat.mes-hall
Quantum time-dependent Monte Carlo simulation of electron devices with 2D linear-band materials: a genuine TeraHertz signature for graphene
线性带二维（2D）材料，如石墨烯的本征电子注入模型，并解释其耦合到最近开发的量子含时Monte Carlo模拟器的电子器件，基于使用随机玻姆条件波函数。该模拟器能够捕获2D电子器件的全部（DC、AC、瞬态和噪声）性能。特别是，我们证明了具有正和负动能的电子的注入是强制性的，当调查高频性能的线性带材料与克莱因隧道，而传统的模型处理空穴（定义为缺乏电子）可能会导致非物理的结果。我们发现，注入的电子的数量是偏置依赖的，这意味着需要一个额外的电荷得到自洽的结果。有趣的是，我们提供了一个成功的比较与实验直流数据。最后，我们预测，一个真正的高频签名，由于大致恒定的电子注入率在2D线性带电子器件（这是在2D抛物线带的缺失）可以用作能带结构测试仪。
2019-03-22 cond-mat.mes-hall
The free flight step analysis in the Monte Carlo Method. Test case: charge transport in graphene
蒙特卡罗方法现在是研究半导体中电荷输运的一种非常成熟的方法。然而，关于分布函数的正确重构存在许多缺点，分布函数必须被限制在$0$和$1$之间。标准的蒙特卡罗方法不能很好地包含泡利不相容原理，数值分布函数超过最大值。为了解决这个问题，人们进行了大量的尝试，最近开发了一种新的DSMC方案来克服这个问题。所有的改进一般都是基于一些近似或计算技术，涉及到分布函数和散射项。只有一个尝试是专门用来适时地改变制定的自由飞行步骤，但仍然缺乏在文献中的理论和计算分析的基础上的自由飞行的修正蒙特卡罗方法。在本文中，我们希望通过深入分析自由飞行步骤到蒙特卡罗模拟的作用，其物理性质和条件，使我们能够保持物理一致性的方法，以满足这样的差距。
2020-12-31 cond-mat.mes-hall
Adsorption and ultrafast diffusion of lithium in bilayer graphene ab initio and kinetic Monte Carlo simulation study
本文采用基于密度泛函理论的第一性原理计算和动力学蒙特卡罗模拟研究了锂离子电池中锂在双层石墨烯（BLG）中的吸附和扩散行为。基于第一性原理计算直接得到的单锂和双锂插层BLG的能垒，推导了考虑Li相互作用的多锂插层BLG能垒预测公式。我们的计算结果表明，锂在能量上更倾向于嵌入而不是吸附在双层石墨烯的外部。此外，锂以阳离子状态存在于双层石墨烯中。更令人兴奋的是，超快Li扩散系数，在AB堆叠BLG在室温附近，这再现了超快Li扩散系数在最近的实验中测量。然而，在室温附近的AA堆叠BLG内没有发现超快Li扩散。电位分布分析表明，BLG的堆叠结构对其内部势阱高度有很大的影响，这直接导致了Li扩散的差异。此外，发现锂离子间的相互作用和叠层结构都使锂在AB叠层BLG中的扩散呈现出方向性偏好。最后，Li扩散的温度依赖性由阿克里乌斯定律描述。这些结果表明，BLG的堆叠结构对Li在BLG中的扩散有重要影响，改变BLG的堆叠结构是大幅度提高Li在BLG中扩散速率的一种可能途径。最后指出AB叠层BLG是锂离子电池负极材料的理想选择。
2019-03-06 cond-mat.mes-hall
Magnetism of Finite Graphene Samples: Mean-Field Theory compared with Exact Diagonalization and Quantum Monte Carlo Simulation
采用哈伯德模型的自洽平均场论研究了有限几何条件下石墨烯的磁性。已知这种方法可以预测单层石墨烯量子点和纳米带中接近锯齿形边缘的铁磁边缘状态。为了评估这种方法的准确性，我们进行互补精确对角化和量子蒙特卡罗模拟。我们观察到良好的定量协议的所有数量的库仑相互作用是不是太强。
2020-03-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Quantum Monte Carlo Calculation of the Binding Energy of Bilayer Graphene
我们报告了双层石墨烯层间结合能的扩散量子蒙特卡罗计算。我们发现AA和AB堆叠结构在平衡分离时的结合能分别为11.5（9）和17.7（9）meV/atom。结合能曲线预测的面外带心光学声子频率与实验结果一致。以及协助石墨烯层之间的相互作用的建模，我们的研究结果将促进范德华交换相关泛函的密度泛函理论计算的发展。
2015-06-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Large-scale Epitaxial Growth Kinetics of Graphene: A Kinetic Monte Carlo Study
通过化学气相沉积的外延生长被认为是合成大面积高质量石墨烯的最有前途的方法。然而，揭示包含原子能量和大尺度空间信息的生长动力学仍然是一个巨大的理论挑战。在这里，我们提出了一个最小的动力学蒙特卡罗模型来解决这样一个问题的活性催化剂表面与石墨烯/衬底晶格失配，这有利于我们进行大规模的模拟生长动力学在二维表面的生长前沿的复杂形状。揭示了一种由几何形状决定的大尺度生长机制，其中速率控制事件对于凹生长前沿段是$C_{1}$ -附着，对于其它生长前沿段是$C_{5}$ -附着.这种生长机制导致一个有趣的时间分辨的生长行为，这是很好地与最近的扫描隧道显微镜实验中观察到的一致。
2015-08-15 cond-mat.mes-hall physics.chem-ph
Adhesion and Reconstruction of Graphene/Hexagonal Boron Nitride Heterostructures: A Quantum Monte Carlo Study
本研究通过量子蒙特卡洛方法精确计算石墨烯/六方氮化硼异质结构的层间粘附势，结合弹性理论确定弛豫结构，发现交替堆叠可形成具有独特电子结构的新型稳定三维晶体。
2025-01-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Gate-controlled suppression of light-driven proton transport through graphene electrodes
本文发现施加电压偏置可通过泡利阻塞抑制光驱动的石墨烯质子传输加速效应，揭示了石墨烯电子性质与质子传输的关联。
2023-10-12 cond-mat.mes-hall physics.chem-ph
Registry-dependent potential energy and lattice corrugation of twisted bilayer graphene from quantum Monte Carlo
本研究利用量子蒙特卡洛模拟精确评估扭转双层石墨烯的注册依赖势能，发现DFT方法在魔角附近波纹误差可达2倍，进而影响平带带宽约30%并改变其简并性。
2023-11-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Transport through graphene nanoribbons: suppression of transverse quantization by symmetry breaking
我们调查运输通过纳米带中存在的无序散射。我们证明了只有当SU（2）赝自旋对称性保持不变时，尺寸量子化模式才存在。对称性破坏无序使得横向量子化不可见，这可以解释在最近的实验中悬挂石墨烯纳米收缩以获得尺寸量子化签名的必要性。采用准经典的蒙特卡罗模拟，我们能够再现和解释完整的量子力学计算的关键定性特征。
2011-02-18 cond-mat.mes-hall
Quantum Monte Carlo Study of Semiconductor Artificial Graphene Nanostructures
该研究利用量子蒙特卡罗方法，在GaAs量子阱人造石墨烯纳米结构中揭示了由晶格位置半径调控的反铁磁-金属相变，并阐明了边界类型、几何形状及电荷不均匀性对相变特征的影响。
2023-10-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Charge tuning of non-resonant magneto-exciton phonon interactions in graphene
远离共振，单层石墨烯中G带声子与磁激子的耦合显示出扭结和分裂对填充因子，这通过朗道能级跃迁间和朗道能级跃迁内的泡利阻断和解除阻断来很好地描述。我们探讨了高磁场拉曼散射的非共振电子-声子耦合，而载流子密度的静电调谐控制的填充因子。我们表现出定性和定量的协议之间的光谱和线性模型的电子-声子相互作用在磁场。分裂是由由于G带声子简并度的提升而导致的左旋和右旋圆偏振光的二向色性引起的，并且分段线性斜率是由序列朗道能级相对于$ν$的线性占据引起的。
2013-07-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Influence of Carrier-Carrier Scattering on Electron Transport in Monolayer Graphene
采用系综蒙特卡罗模拟研究了电子-电子散射对本征单层石墨烯分布函数和输运特性的影响。由于狄拉克点附近的线性色散关系，发现石墨烯中的成对碰撞与具有抛物线能带的常规半导体相比不保持系综平均速度。数值计算结果表明，电子-电子散射可以导致在低场迁移率的下降超过80%的中等电子密度。在高密度下，由于简并度增加，影响逐渐减小。
2010-05-14 cond-mat.mes-hall
Interplay between the edge-state magnetism and long-range Coulomb interaction in zigzag graphene nanoribbons: quantum Monte Carlo study
我们进行了投影量子蒙特卡罗模拟的锯齿形石墨烯纳米带在一个现实的模型与长程库仑相互作用。增加非局部相互作用相对于原位排斥的相对强度不会产生相变，但具有许多非平凡的影响。在单粒子水平上，我们观察到狄拉克点处费米速度的显著增强。在双粒子水平，自旋和电荷密度波动相互竞争。因此，边缘磁矩减小，但边缘色散关系增加，在这个意义上，在动量$q=π/|{\pmb a}_1|$增长的单粒子间隙。我们把这归因于非局域电荷波动，它有助于自旋波动产生上述间隙。相反，不同能量尺度的相互作用诱导的重整化的净结果是恒定的边缘模式的自旋波速度。然而，由于粒子-空穴连续谱被转移到更高的能量-由于费米速度的重整化-朗道阻尼减少。结果，在边缘处的大致线性的自旋波样模式通过布里渊区的较大部分扩散。
2017-09-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Plasmon excitations in half-filled graphene: A Comparative study between Quantum Monte Carlo and Random Phase Approximation
Institut für Theoretische Physik und Astrophysik, Universität Würzburg（维尔茨堡大学理论与天体物理研究所）；Department of Physics, Faculty of Science, Mahidol University（马希多尔大学理学院物理系）
本文通过量子蒙特卡洛和随机相近似方法研究半填充自由石墨烯中的等离子体，发现强相互作用和有限布里渊区效应显著影响结果。
2026-08-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Strain-tuning of edge magnetism in zigzag graphene nanoribbons
利用量子Monte-Carlo方法研究了锯齿型石墨烯纳米带边缘磁性的应变调谐。我们密集的数值计算结果表明，一个相对较弱的库仑相互作用可以诱导一个铁磁的行为与适当的应变，和边缘的磁性可以大大增强沿锯齿形边缘的应变增加，这提供了另一种方式来控制石墨烯磁性，即使在室温下。
2017-07-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Monte Carlo Studies of Twisted Bilayer Graphene: Strain and Thermal Fluctuations
Weizmann Institute of Science（魏茨曼科学研究所）；Max Planck Institute for the Physics of Complex Systems（马克斯·普朗克复杂系统物理研究所）；Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）；Harvard University（哈佛大学）；University of Illinois at Urbana-Champaign（伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校）；Korea Institute for Advanced Study（韩国高等研究院）；University of California Santa Barbara（加州大学圣塔芭芭拉分校）
该研究用无符号问题的量子蒙特卡罗模拟，研究电荷中性时扭曲双层石墨烯相图，探讨其随扭曲角、应变和温度的变化，分析不同条件下的相变、熵变及能谱函数变化，并讨论实验区分相关相的方法。
2026-07-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Relativistic graphene ratchet on semidisk Galton board
使用广泛的蒙特卡罗模拟，我们研究了数值和分析的光电效应，或棘轮，定向电子输运诱导的微波辐射上的半圆盘高尔顿板的反量子点在石墨烯。通常的二维电子气（2DEG）和石墨烯中的电子之间的比较表明，棘轮电流在非常低的温度下是相当的。然而，石墨烯中的大的平均自由程应该允许在室温下具有强的棘轮传输。此外，在石墨烯中，即使对于非偏振辐射也会出现棘轮传输。这些特性为基于室温石墨烯的微波和太赫兹辐射的灵敏光电探测器开辟了有希望的可能性。
2010-11-17 cond-mat.mes-hall nlin.CD
Strong-Magnetic-Field Magnon Transport in Monolayer Graphene
在高磁场下，单层石墨烯通过破坏近似SU（4）同位旋对称性而具有竞争相。最近的实验已经观察到一个偶数分母分数量子霍尔态，它被认为与从低磁场下的自旋-单重态电荷密度波到高磁场下的反铁磁体的基本同位旋序的跃迁有关，这意味着在电荷中性时一定会发生类似的跃迁。然而，这种转变并不产生对比度在典型的电输运或热力学测量，并没有直接的证据，它已被报道，尽管理论上的兴趣所产生的潜在的非常规性质。在这里，我们测量铁磁磁振子通过清洁单层石墨烯的二维块的传输。以自旋极化分数量子霍尔态为基准，我们发现磁振子的传输是由霍尔流体中低动量自旋波的细节性质控制的，并且是高度依赖于密度的.值得注意的是，随着系统被驱动到反铁磁状态，强大的磁振子传输在很宽的填充因子范围内恢复，这与分数量子霍尔自旋波激发的泡利阻塞及其被限制在少数石墨烯子晶格中的传统铁磁磁振子取代一致。最后，利用自旋波直接入射到绝缘体电荷中性区的器件，我们直接探测到了绝缘体电荷密度波和电荷中性区的倾斜反铁磁相之间的隐藏相变，完成了单层石墨烯对称性破缺相的实验图谱。
2021-02-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
High field transport in graphene
在这项工作中，高场载流子输运在二维（2D）石墨烯进行了研究。基于光学声子发射的高散射率，应用解析模型来估计石墨烯中的饱和电流。用蒙特卡罗（MC）模拟方法研究了非平衡（热）声子效应。MC模拟证实了热声子效应在石墨烯的电流饱和中起主导作用。与热声子效应相比，由于弹性散射事件导致的电流退化要小得多。并对速度超调等瞬态现象进行了MC仿真研究。模拟结果表明，如果在没有带隙的情况下可以进行静电控制，则通过将沟道长度缩小到100 nm以下，石墨烯将被用于高速电子器件中。
2011-09-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
