Hyperbolic enhancement of photocurrent patterns in minimally twisted bilayer graphene
研究了扭曲双层石墨烯（TBG）的准周期莫尔条纹及其对电子性质的影响。在小扭转角$θ$下，由于原子重构，莫尔超晶格变形为分隔微米级AB和BA堆叠区域的窄畴壁网络。我们使用扫描探针光电流成像来解决发生在这些域壁的塞贝克系数的纳米级变化。所观察到的功能变得增强中红外频率的六方氮化硼（hBN），我们使用作为TBG基板，是光学双曲线的范围内。我们的研究结果说明了纳米光电流技术的新功能，探测纳米尺度的电子不均匀性的二维材料。
2021-03-22 cond-mat.mes-hall
A general relation between stacking order and Chern index: a topological map of minimally twisted bilayer graphene
我们推导出描述双层石墨烯的两层的相对移位的堆叠矢量${\bf u}$与陈氏指数之间的一般关系。我们发现$C = ν- \text{sign}\left(|V_{AB}|-|V_{BA}|\right)$，其中$ν$是一个谷指数和$|V_{αβ}|$的堆积势的绝对值，依赖于${\bf u}$和唯一地确定层间相互作用; AA堆积在拓扑字符中没有发挥作用。通过这个表达式，我们表明，虽然理想和松弛的最小扭曲双层石墨烯看起来如此不同，以至于几乎是不同的材料，但它们的陈氏指数图是完全相同的。因此，这种材料的拓扑物理对晶格弛豫具有很强的鲁棒性。
2020-06-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Energetics and Structure of Domain Wall Networks in Minimally Twisted Bilayer Graphene under Strain
采用双链Frenkel-Kontorova模型研究了底层同时扭曲和双轴拉伸的双层石墨烯中三角畴壁网络的参数。它表明，如果石墨烯层是自由旋转，他们更喜欢保持共对齐后，拉伸底层和拉伸畴壁的规则三角形网络形成后的膨胀-不相称的相变。如果层间夹角固定，则在底层零伸长时观察到规则的三角形网络剪切畴壁。然而，在拉伸底层时，畴壁转变为拉伸畴壁，并且相称畴的尺寸减小。我们还表明，等腰三角形域壁网络在扭曲的双层石墨烯剪切应变下的参数可以通过纯粹的几何考虑来确定。畴壁的取向和三角形网络的周期的实验分析，一方面，有助于理解石墨烯层的层间相互作用，另一方面，用于检测层之间的相对应变和旋转。反之亦然，外部应变可用于控制三角形畴壁网络的参数，并因此控制扭曲双层石墨烯的电子性质。
2020-01-29 cond-mat.mes-hall
Critical Behavior of Four-Terminal Conductance of Bilayer Graphene Domain Walls
在垂直电场中的双层石墨烯可以在反向场方向或层间堆叠的区域之间形成畴壁。沿着这些畴壁传播的无隙模式，虽然不是严格的拓扑结构，但具有有趣的物理性质，包括谷动量锁定。两个畴壁相交的结形成量子点接触的类似物。我们从理论上研究了这种结在夹断跃迁附近的临界行为，夹断跃迁由两类不同的非平凡量子临界点控制。对于强相互作用，结可以具有独特电荷和谷电导的相位。对于较弱的相互作用，低温电荷电导可以经历两种可能的量子相变，每个特征在于一个特定的临界指数和崩溃的通用标度函数，我们计算。
2015-08-05 cond-mat.mes-hall
Localized states coupled to a network of chiral modes in minimally twisted bilayer graphene
本文改进最小转角双层石墨烯的散射网络模型，在 AA 区域引入离散能级、能量依赖 S 矩阵及库仑作用与共隧穿退相干，以解释平带和局域态密度。
2023-03-07 cond-mat.mes-hall
Arrays of one-dimensional conducting channels in minimally twisted bilayer graphene
针对最小扭曲双层石墨烯中拓扑螺旋态传播本质的争议，提出基于双端纳米片输运器件的方案，通过计算证明其自构建为独立传播的一维拓扑锯齿模式，并发现近量子化电导平台，在二维平台上实现了一维导电通道阵列。
2024-08-19 cond-mat.mes-hall
Quantum Hall conductance of two-terminal graphene devices
比较了量子霍尔体系中单层和双层石墨烯两端电导的测量和理论。我们检查功能的电导作为栅极电压的函数，允许单层，双层，和有间隙的样品进行区分，包括N形扭曲的量子霍尔高原和电导峰和谷的电荷中性点。一般良好的协议之间的测量和理论。差异的可能来源进行了讨论。
2008-10-20 cond-mat.mes-hall
Strongly correlated Hofstadter subbands in minimally twisted bilayer graphene
本文在θ=0.41°最小扭转角双层石墨烯中，通过垂直磁场抑制动能并增强库仑交换作用，发现了具有能隙的平Hofstadter子带及其关联绝缘态，为研究强关联Hofstadter谱的相变提供了新平台。
2024-08-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Hofstadter butterfly and Floquet topological insulators in minimally twisted bilayer graphene
我们从理论上研究了最小扭曲双层石墨烯（mTBLG）中三角形网络模型的霍夫施塔特蝴蝶。能带结构表现出能量的周期性，模仿Floquet系统。蝶形图提供了模型参数的指纹，并揭示了隐藏的带拓扑。在强磁场中，我们建立了mTBLG实现低能量Floquet拓扑绝缘体（FTIs）进行零陈数，而主机手征边缘状态的散装差距。我们通过分析Hofstadter蝴蝶中的非平凡谱流来识别FTI，并通过明确计算手性边缘态来识别FTI。我们的理论铺平了道路，一个有效的实际实现的FTIs在平衡固态系统。
2020-08-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Quantifying the local mechanical properties of twisted double bilayer graphene
针对最小扭转范德华材料纳米力学测量难的问题，研究人员采用超声力显微镜量化扭转双双层石墨烯的面外杨氏模量变化，发现畴壁处模量降低且得到模型验证，为二维纳米力学系统应用奠定基础。
2024-05-21 cond-mat.mes-hall
Charge density wave and finite-temperature transport in minimally twisted bilayer graphene
研究了垂直电场作用下最小扭曲双层石墨烯（mTBLG）中电子-电子相互作用驱动的现象。mTBLG中的低能自由度由一维畴壁态网络控制，该网络由两个一维线性色散自旋1/2费米子通道描述。结果表明，这种相互作用在低温下可以实现自旋能隙的沟道间电荷密度波（CDW）态，在沟道间形成“库仑阻力”，只留下一个电荷传导模式。对于足够高的温度，幂律的温度电阻率出现从域壁内的电荷umklapp散射。值得注意的是，CDW态的存在可以加强电荷umklapp散射，并诱导电阻率最小值对应的CDW相关能在中间温度。进一步讨论了畴壁控制网络电阻率的条件。特别是，幂律的温度电阻率的结果可以适用于其他系统，表现出拓扑畴壁结构。
2021-07-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Electron collimation at van der Waals domain walls in bilayer graphene
我们表明，畴壁分离单层石墨烯（SLG）和AA堆叠的双层石墨烯（AA-BLG）可以用来产生高度准直的电子束，可以通过磁场转向。这种系统存在两种不同的配置，即，局部分层AA-BLG和终止AA-BLG的终端边缘类型可以是锯齿形或扶手椅。我们调查的电子散射使用半经典动力学和验证的结果独立与波包动力学模拟。我们发现，所提出的系统支持两种不同类型的准直光束，对应于AA-BLG的下部和上部锥体。我们的计算结果还表明，准直是强大的对连接到AA-BLG和终端边缘的层数。
2019-07-16 cond-mat.mes-hall
Gate-tunable valley currents, non-local resistances and valley accumulation in bilayer graphene nanostructures
利用线性响应区的输运理论Büttiker-Landauer公式，计算了反转对称性破缺的双层石墨烯纳米结构的谷电流和非局域电阻.结果表明，当费米能处于狄拉克点附近时，双层石墨烯纳米结构中的反转对称性破缺导致非局域四端电阻显著增强，谷电流比传统电流强数倍.研究了在费米能量为零时，局域电阻和非局域电阻随栅电压变化的比例关系，发现满足幂律。研究了四端双层石墨烯纳米结构中存在反转对称破缺时的谷速度场和谷积累。谷速度和非局部电阻被发现与所施加的栅极电压不同的规模。单位细胞平均谷积累被发现表现出一个偶极的空间分布一致的积累所产生的谷电流。我们定义并计算{ \em谷电容}，其表征谷累积响应于施加到纳米结构的接触的电压。
2017-11-14 cond-mat.mes-hall
Bloch oscillations in the magnetoconductance of twisted bilayer graphene
我们确定了二维（2D）电子输运在最小扭曲的石墨烯双层和一维量子行走，其中一个空间维度起着时间的作用之间的映射。在该映射中，垂直于双层的磁场B映射到电场上。由于在一维布洛赫带中的周期性运动而引起的布洛赫振荡可以在纯DC输运中观察到，作为具有由布洛赫频率设置的周期性的磁导振荡。
2022-11-01 cond-mat.mes-hall
Valley protected one-dimensional states in small-angle twisted bilayer graphene
理论预测，施加电场打破了扭曲双层石墨烯中AB和BA堆叠畴的反转对称性，导致形成一维谷保护螺旋态的三角形网络。这种一维态的二维网络已经在几项研究中观察到，但仍然缺乏直接的实验证据表明这些一维态中的电子输运是谷保护的。在这项研究中，我们报告的小角度扭曲的双层石墨烯在室温下的网络的存在。此外，通过分析最小扭曲双层石墨烯的原子分辨扫描隧道显微镜图像的傅立叶变换，我们提供了令人信服的实验证据，即在反向传播的一维状态的电子输运确实是谷保护。
2021-09-09 cond-mat.mes-hall
Limitations to Carrier Mobility and Phase-Coherent Transport in Bilayer Graphene
我们目前的高迁移率双层石墨烯完全封装在六方氮化硼的运输测量。我们给出了在低磁场下的双端量子霍尔效应测量结果，显示出完全对称破缺的朗道能级。从弱定位测量，我们提取门可调相位相干时间$τ_ϕ$以及谷间和谷内散射时间$τ_i$和$τ_*$。虽然$τ_ϕ$与电子-电子相互作用介导的退相机制定性一致，但电子自旋翻转散射过程在低温下限制了$τ_ϕ$。对$τ_i$和$τ_*$的分析指出，局部应变波动是限制高质量双层石墨烯中的迁移率的最可能的机制。
2014-09-30 cond-mat.mes-hall
Twisted bilayer graphene as a terahertz plasmonic crystal
University of California San Diego（加州大学圣地亚哥分校）
研究最小扭角双层石墨烯作为太赫兹等离子体晶体的特性，通过网络模型计算其能带结构并模拟太赫兹成像实验。
2026-02-20 cond-mat.mes-hall
Unidirectional spin Hall magnetoresistance in topological insulator/ferromagnetic layer heterostructures
拓扑绝缘体中的大自旋轨道耦合导致螺旋自旋织构的狄拉克表面态，这对拓扑自旋电子学是有吸引力的。这些状态在室温下对近端磁矩产生有效的自旋轨道转矩。然而，基于这种切换的存储器或逻辑自旋器件需要非最佳的三端子几何结构，其中两个端子用于写入电流，一个端子用于读取器件的状态。一个替代的两个终端设备的几何形状是现在可能的，利用最近发现的单向自旋霍尔磁电阻在重金属/铁磁双层和（在低温下）在磁性掺杂的拓扑绝缘体异质结构。我们报告的观察单向自旋霍尔磁电阻在技术相关的设备的几何结构，结合了传统的铁磁金属的拓扑绝缘体。我们的设备显示出的品质因数（磁阻每电流密度每总电阻），这是在全金属Ta/Co双层的最高报道值相媲美。
2017-01-23 cond-mat.mes-hall
Homogeneity of Bilayer Graphene
我们提出了非线性传输测量悬浮，电流退火双层石墨烯器件。使用一个多终端的几何形状，我们证明了设备往往是不均匀的，主机两个不同的电子相旁边。这两个阶段显示在低载流子密度下的非线性传输中不同幅度的间隙状特征，如在先前的研究中已经观察到的。在这里，我们调查的磁场的依赖性，发现这两个功能的增长与增加的领域，较小的一个与0.6 meV/T，较大的一个与5-10倍更高的场依赖性。我们把较大的两个间隙归因于相互作用引起的对称性破缺状态，而较小的间隙归因于器件中更无序的部分的局部化。
2012-11-13 cond-mat.mes-hall
Chirality-Assisted Electronic Cloaking in Bilayer Graphene Nanostructures
我们发现双层石墨烯中赝自旋取向和载流子运动的强耦合对弹道p-n-p结的输运性质有着显著的影响。平行于势垒的零动量电子态被限制在它下面的一个赝自旋方向，而相反的赝自旋隧道通过结的状态完全不受限制状态的存在。我们证明，结作为一个斗篷的限制状态，使它们几乎不可见的电子在外部区域的入射角的范围内。这种行为表现在两端电导中，作为具有非洛伦兹奇异峰形状的传输共振。这些现象对弱磁场或电场诱导的层间间隙的响应可以作为电子隐身的实验指纹。
2011-06-06 cond-mat.mes-hall
Aharonov-Bohm oscillations of four-probe resistance in topological quantum rings in silicene and bilayer graphene
我们考虑观察Aharonov-Bohm振荡在干净的系统的基础上，硅烯和双层石墨烯的拓扑保护电流的流动。这些材料中的手性通道由垂直电场的翻转限定。翻转线将手征电流限制在由谷确定的方向上。我们提出了一个电场的配置文件，形成一个交叉的环，其中四个终端可以连接，并发现，电导矩阵元振荡的垂直磁场，尽管没有反向散射。我们提出了一个四探针电阻测量设置，并证明了电阻振荡有很大的可见性，只要系统是以这样一种方式制备的，禁止电流探针之间的手性载流子的直接转移。
2020-02-25 cond-mat.mes-hall
Critical point for the CAF-F phase transition at charge neutrality in bilayer graphene
我们报告的磁输运测量高达30 T上进行的双层石墨烯霍尔酒吧，封闭的两个薄的六方氮化硼薄片。我们的高迁移率的样品表现出绝缘状态在中性点，当施加一个强的面内场时，演变成金属相，如预期的从倾斜的反铁磁到铁磁自旋有序相的过渡。我们第一次单独的温度无关的交叉在四端电阻作为总磁场的函数，对应于过渡的临界点。我们表明，临界场的尺度与场的垂直分量呈线性关系，正如预期的塞曼能量和相互作用引起的各向异性之间的竞争。一个明确的缩放电阻也被发现，并提出了一个普遍的行为在附近的过渡。
2014-07-28 cond-mat.mes-hall
Formation of the $n=0$ Landau level in hybrid graphene
发生在其电荷中性点处的4端电导的最小值已被证明是石墨烯的稳健的经验特征，随着温度、施加的磁场、衬底和层厚度的变化而持续，尽管涉及关于该点的传输的理论机制--态密度消失，常规带隙开放，和对称性破缺的量子霍尔迁移率带隙--随体系的不同而变化很大。在本文中，我们报告的4-终端电导最小值不再存在的制度的观察：在单层石墨烯连接到双层石墨烯的量子霍尔效应的发病过程中的运输。由于单层和双层石墨烯具有在电荷中性点附近形成的不同的零能量朗道能级，我们的观察表明，这些状态的不同多体排序之间的竞争可能是这种异常电导的基础。
2017-07-13 cond-mat.mes-hall
Unidirectional spin Hall magnetoresistance in ferromagnet/normal metal bilayers
磁阻效应通常在磁化方向反转时不变。然而，在非中心对称导体中，非线性电阻项可以引起电流依赖性，该电流依赖性在施加电压中是二次的，在磁化中是线性的。在这里，我们证明了这样的条件是实现在简单的双层金属膜的自旋-轨道相互作用和自旋相关的散射耦合电流诱导的自旋积累的导电性。我们表明，Ta的纵向电阻|Co和Pt|当电流的极性或磁化强度的符号反转时，Co双层发生变化。这种单向磁电阻与电流密度成线性关系，并且在Ta和Pt中具有相反的符号，这与这些材料中由自旋霍尔效应引起的界面散射势的修改有关。我们的研究结果提出了一个路线，以控制电阻和检测自旋电子器件中的磁化切换使用一个两端的几何形状，这也适用于异质结构，包括拓扑绝缘体。
2015-06-12 cond-mat.mes-hall
Bias induced up to 100% spin-injection and detection polarizations in ferromagnet/bilayer-hBN/graphene/hBN heterostructures
我们研究自旋输运在一个完全hBN封装单层石墨烯范德华（vdW）异质结构，在室温下。双层hBN的顶层用作具有铁磁钴电极的石墨烯中的自旋注入和检测的隧道势垒。我们报告了在+0.6V的正偏压下高达50%（135%）的令人惊讶的大的和偏压诱导的（差分）自旋注入（检测）极化，以及在-0.4V的反向偏压下高达-70%（-60%）的符号反转极化。这证明了双层-hBN隧道势垒对于实际石墨烯自旋电子学应用的潜力。通过这种增强的自旋注入和检测极化，我们报告了一个记录的两端（反转）自旋阀信号高达800 $Ω$的磁阻比为2.7%，我们实现了高达4.1 meV的自旋积累。我们提出了如何进一步增加这些数字，为未来技术相关的石墨烯为基础的自旋电子器件。
2017-04-05 cond-mat.mes-hall
Josephson current in a four terminal superconductor - exciton condensate - superconductor system
我们研究了双层激子凝聚体与四根超导导线接触时的输运性质。我们专注于平衡制度，并探讨如何约瑟夫森电流在双层感应施加到超导电极的相位偏置的激子凝聚体的存在下，在大部分的系统的影响。只要超导电极之间的距离远大于激子相干长度，约瑟夫森电流仅取决于两层中的相位偏置之间的差。这一结果在短结和长结限制下都成立。我们把它与一个发生在超导体-激子凝聚体界面的新的关联四粒子Andreev过程联系起来。我们调查的系统提供了一个实现Kitaev提出的超导镜作为一种可行的方式来实现拓扑保护的量子位。
2011-12-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
The valley filter efficiency of monolayer graphene and bilayer graphene line defect model
除了电子的电荷和自旋，新材料还有另一个自由度，谷。对于由两个正常端子夹在中间的谷滤波器组成的结，我们重点研究了基于单层和双层石墨烯的两种谷滤波器模型在无序状态下的谷效率。应用传输矩阵法，得到了谷值分辨的透射系数。我们发现：i）在弱无序下，当线缺陷长度超过约$15\rm nm$时，它起理想沟道的作用（量化电导）和谷值滤波器在扩散区，背散射和体态辅助的谷间传输的组合效应增强了电导，抑制了谷极化;（3）对于很长的线缺陷，虽然电导很小，但极化与长度无关。在垂直磁场作用下，对电荷和谷输运特性的影响很小。最后讨论了谷极化电流在混合体系中的输运效率。
2017-11-22 cond-mat.mes-hall
Transport signatures of Van Hove singularities in mesoscopic twisted bilayer graphene
魔角扭曲的双层石墨烯具有接近费米能级的范霍夫奇异性的准平坦低能带。这些奇异性通过放大电子相关效应，在这种材料中观察到的奇异现象（如超导性和磁性）中起着重要作用。在这项工作中，我们研究了对应的四端电导和费米表面拓扑结构的扭曲角，压力和能量的函数在介观，弹道小角度扭曲的双层石墨烯样品。我们建立了一个对应的功能之间的宽结电导和范霍夫奇点的存在下的态密度。此外，我们确定额外的运输功能，如一个大的，压力可调的最小电导，电导峰与非奇异带交叉重合，和异常大的电导振荡作为系统大小的函数。我们的研究结果表明，扭曲双层石墨烯接近魔角是一个独特的系统，同时具有大电导由于准平坦带，强量子非线性由于范霍夫奇异性和高灵敏度的外部参数，这可能是利用在高频器件应用和灵敏的探测器。
2022-12-07 cond-mat.mes-hall
Topological valley transport at the curved boundary of a folded bilayer graphene
谷电子学的发展要求长距离电子输运保持谷指数，类似于电子自旋的自由度。为此，一种有前途的结构是在特殊的静电条件或特定的堆叠配置下在双层石墨烯（BLG）中形成的拓扑一维（1D）通道，称为畴壁（DW）。在这些1D通道中，谷指数定义了载流子的传播方向，并且手性边缘态（扭结态）在许多种无序下是鲁棒的。然而，DW的制造是具有挑战性的，需要设计复杂的多栅极结构或已在粗糙的衬底上生产，显示出有限的平均自由程。在这里，我们报告了在折叠双层石墨烯（折叠BLG）的弯曲边界处形成的高质量DW。在这样的1D导电通道，我们测量了一个两端电阻接近量子电阻$R = e^2/4h$在零磁场，扭结状态的签名。我们的实验揭示了一个远程弹道输运制度，只发生在DW的折叠BLG，而其他地区的行为像半导体可调带隙。
2019-01-24 cond-mat.mes-hall
Transport through a network of topological states in twisted bilayer graphene
我们探索了一个网络的电子量子谷霍尔（QVH）态的最小扭曲双层石墨烯的莫尔晶体。在我们的传输测量中，我们观察到法布里-珀罗和阿哈拉诺夫-玻姆振荡，这是强大的磁场范围从0到8 T，在强烈对比更传统的2D系统中，在散装的轨迹弯曲的洛伦兹力。磁场的这种持久性和密度的线性间隔表明，本体中的载流子在拓扑保护的一维通道中流动。通过这项工作，我们证明了拓扑保护状态的晶格中的相干电子输运。
2018-10-24 cond-mat.mes-hall quant-ph
Electrode-tunable nonlocal charge to spin conversion in WSe$_2$-intercalated bilayer graphene
Institute of Informatics, Slovak Academy of Sciences（斯洛伐克科学院信息学研究所）；Faculty of Physics, University of Belgrade（贝尔格莱德大学物理学院）；Institute of Physics, Pavol Jozef Šafárik University in Košice（科希策帕维尔·约瑟夫·沙法里克大学物理研究所）；Institute of Experimental Physics, Slovak Academy of Sciences（斯洛伐克科学院实验物理研究所）；New Technologies Research Centre, University of West Bohemia（西波希米亚大学新技术研究中心）
该研究在插层WSe₂的双层石墨烯中发现电极可调的非局域Rashba-Edelstein效应，实现层选择性手性开关，为自旋电子学应用提供了新的物理区域与器件架构。
2026-09-17 cond-mat.mes-hall
Transport and spectral properties of magic angle twisted bilayer graphene junctions based on local orbital models
在扭曲双层石墨烯上静电定义的结的电子性质可以使用晶格模型在理论上解决。最近的工作已经引入了最小的局部轨道模型来描述扭曲的双层石墨烯在魔角（MATBLG）与不同程度的近似和占脆弱的拓扑结构。在目前的工作中，我们使用格林函数的形式主义，以获得基于这些模型的MATBLG结的光谱和传输特性。我们引入不同的对称性破缺微扰来模拟相互作用的影响，并通过分析相应的威尔逊圈来表征体带的拓扑结构。然后，我们分析了不同类型的边缘的光谱特性，并在亚晶格对称性破缺参数的畴壁的情况下。我们进一步考虑了三个区域的结，其中可以独立地控制中心和横向区域的掺杂水平。在中心区域被固定在电荷中性点和横向的重掺杂的限制，光谱和两个终端的传输特性可以理解的手性状态沿结的杂交。这些属性被发现是非常敏感的结沿莫尔晶格的取向。
2021-05-21 cond-mat.mes-hall
Efficient Chebyshev polynomial approach to quantum conductance calculations: Application to twisted bilayer graphene
近年来，紧束缚格林函数的切比雪夫多项式展开式已成功地应用于研究物质的光谱和输运性质。然而，应用切比雪夫方法研究非相互作用介观系统的量子输运性质的铅已受到阻碍，缺乏一个合适的切比雪夫展开的Landaeur的公式或其等价的配方之一，在Keldysh的微扰理论的格林函数。在这里，我们解决这个问题，通过一个混合的方法，结合了切比雪夫展开的效率与复杂的吸收电位的方便计算的电导两端设备在计算上方便和准确的方式。该方法的多功能性被证明为介观扭曲双层石墨烯（TBG）设备高达$2.3\times10^6$原子网站。我们的研究结果突出了莫尔效应，层间散射事件和扭曲角的障碍，在确定的电导曲线在器件附近的TBG魔角$θ_m \approx 1.1^\circ$的小扭曲角的重要性。
2023-02-02 cond-mat.mes-hall
Observation of even denominator fractional quantum Hall effect in suspended bilayer graphene
我们研究了最近开发的高质量多端悬浮双层石墨烯器件的低温磁输运，使纵向和横向电阻的独立测量成为可能。我们观察到清晰的分数量子霍尔效应的签名，与不同的状态，要么是充分发展，并表现出一个明确的平台，在横向电阻与纵向电阻的同时下降，或初期，并表现出只有纵向电阻最小值。所有观察到的状态的规模作为填充因子nu的函数，如预期的那样。在空穴一侧的nu = -1/2处观察到一个前所未有的偶分母分数态，在Rxy中呈现出一个清晰的平台，其量子化的期望值为2 h/e^2，精度约为0.5%。我们的许多观察结果，以及最近在六方氮化硼（hBN）衬底上的石墨烯双层中进行的电子压缩性测量，与最近的一个理论相一致，该理论解释了分数量子霍尔效应中N=0和N=1朗道能级之间的简并效应，并预测了摩尔-里德型nu = -1/2态的发生。由于双层石墨烯的实验灵活性-它具有依赖于栅极的能带结构，可以很容易地通过扫描探针访问，并且可以与超导体等材料接触-我们的研究结果为探索偶数分母分数量子霍尔效应的微观本质提供了新的可能性。
2014-03-10 cond-mat.mes-hall
Breakdown of counterflow superfluidity in a disordered quantum Hall bilayer
我们提出了一个理论的制度的相干层间隧穿在无序量子霍尔双层在总填充因子1，允许静态涡旋的影响。我们发现该系统由极化超流相区域组成。注入电流在被无序钉扎的极化畴之间引入相位滑移。我们提出了一个模型的饱和隧穿域预测的临界电流的击穿相干隧穿是广泛的系统大小。这一理论得到了二维无序相模型数值结果的支持。我们还讨论了我们的图片可能被用来解释实验中的逆流几何形状和两端测量。
2010-11-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
A Phenomenological Model for the Quantum Capacitance of Monolayer and Bilayer Graphene Devices
石墨烯纳米结构表现出与三端器件中的栅极延迟相关的固有优势，并且当在量子电容极限下操作时提供额外的益处。在本文中，我们开发了一个简单的模型，捕捉费米能量和温度依赖性的量子电容的单层和双层石墨烯器件。考虑到电子-空穴水坑和通过高斯加宽分布的电子态的可能有限寿命，从加宽的态密度计算量子电容。所获得的结果与最近在门控单层和双层石墨烯器件上的量子电容测量中观察到的许多特征一致。研究了电荷中性点附近的最小量子电容随温度的变化关系。
2011-05-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Molecular Memory with Atomically-Smooth Graphene Contacts
我们报告使用双层石墨烯作为纳米级器件的原子级光滑接触。采用双层石墨烯作为多晶镍电极上的接触层，制作了一种基于双端Bucky球（C60）的分子存储器。石墨烯在粗糙的金属表面上提供原子级光滑的覆盖。石墨烯的使用另外阻止镍原子电迁移到C60层中。器件在第一个扫描周期中呈现低阻态，在0.8-1.2 V偏压下不可逆地切换到高阻态。反向扫描也具有滞后行为。在随后的周期中，器件保持高电阻状态，从而使其成为一次写入多次读取存储器（WORM）。对于具有优良保持特性的各种器件，低阻态与高阻态的电流比在20-40的范围内。没有双层石墨烯的对照样品显示出随机滞后和切换。
2013-03-26 cond-mat.mes-hall
Multiple quantum spin Hall states and topological current divider in Twisted Bilayer WSe$_2$
本研究在扭转双层WSe$_2$中发现多重量子自旋霍尔态及莫尔边缘态，提出五端拓扑电流分配器，为无耗散自旋电子学提供支持。
2025-08-07 cond-mat.mes-hall
Electron-hole collision limited transport in charge-neutral bilayer graphene
当电子在没有碰撞的情况下传播时，就会发生弹道输运。通常在低温下，在杂质浓度可以忽略不计的导体中观察到，以避免电子-声子散射。在这里，我们使用悬浮双层石墨烯器件来揭示一种新的机制，其中弹道输运不受声子或杂质散射的限制，而是受电子-空穴碰撞的限制。这种现象表现在负的四端电阻中，当空穴（电子）的密度通过使导（价）带中的费米能级在热能之上发生栅极移位而被抑制时，该负的四端电阻变得可见。对于较小的密度运输是扩散的，和测量的电导率定量再现，没有拟合参数，包括电子空穴散射作为唯一的过程引起速度弛豫。在三层器件上的实验表明，这种现象是鲁棒的，并且电荷中性处的输运由相同的物理机制控制。我们的研究结果提供了一个教科书的说明，以前没有观察到的运输制度，并澄清通过电荷中性石墨烯的条件下，载流子密度不均匀性是不重要的传导的性质。他们还证明，传输可以受到完全电子机制的限制，这种机制源于控制类狄拉克等离子体物理学的相同微观过程。
2018-04-24 cond-mat.mes-hall
Bulk and Edge Properties of Twisted Double-Bilayer Graphene
可控二维莫尔材料的出现为研究拓扑物理学提供了一个新的平台。扭曲双层石墨烯（TDBG）已被预测为主机的拓扑非平凡的间隙相与Chern数等于2的电荷中性，当一半的平带被填充。然而，使用单个测量来诊断拓扑状态可能是困难的，因为同时探测体积和边缘性质是理想的。在这里，我们报告了化学势测量，传输测量和理论计算的组合，表明扭曲的双层石墨烯可以托管金属边缘传输，同时在体中绝缘。对多终端样品的测量的Landauer-Buttiker分析使我们能够定量评估边缘状态散射。我们将这些结果解释为预测的拓扑相在电荷中性的签名。
2021-10-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Physical Origin of Current Partition at a Topological Trifurcation
在门控双层石墨烯中，拓扑零线模式（ZLM）沿着具有相反谷霍尔拓扑的分离区域的线出现。尽管由于极其具有挑战性的技术，在实验上难以设计电栅极以实现ZLM，但扭曲双层石墨烯提供了在均匀电场存在下产生ZLM的天然平台。在这封信中，我们开发了一套波包动力学，它可以用来表征各种无隙边缘模式，并可以定量再现拓扑交叉点的电子输运性质。令我们惊讶的是，在拓扑三分叉交叉自然出现的最小扭曲双层石墨烯中，我们表明违反直觉的电流分区（即，直接输运传播）起源于微观机制“旁路跳跃”。该方法可用于理解各种拓扑态电子输运特性的微观图像。
2021-04-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Voltage-tunable Majorana bound states in time-reversal symmetric bilayer quantum spin Hall hybrid systems
我们研究的混合结构的基础上的双层量子自旋霍尔系统在接近的s波超导体作为一个平台，以模仿时间反转对称拓扑超导体。在这种双层设置中，诱导的配对可以是层内或层间类型的，并且那些不同类型的配对电位的域壁具有马约拉纳束缚态的Kramers伙伴（时间反演共轭对）。有趣的是，我们发现，这样的拓扑接口提供马约拉纳束缚态也可以实现在一个空间依赖的层间栅电压，否则均匀的系统。该栅电压导致两层的相对电子密度相应变化，从而抑制了栅电压强的区域中的层间配对。我们确定特定的运输签名（零偏置异常），在五个终端设置，是唯一相关的Kramers对马约拉纳束缚态的存在。
2019-11-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Feedback Lock-in: A versatile multi-terminal measurement system for electrical transport devices
我们提出了一种测量系统的设计和实现，该测量系统能够并行驱动和检测多端子电气设备的众多电触点处的小电流和电压。该系统将数字控制环路反馈与软件定义的锁定测量相结合，以动态提供电流并测量前置放大的小电位。每个电流/电压探头的有效输入阻抗可以通过软件设置，允许任何给定的触点作为开路电压引线或作为虚拟接地电流源/汇。这使得能够编程切换测量配置，并允许在不使用电流前置放大器的情况下测量多个漏极触点处的电流。我们的32通道实现依赖于商用数字输入/输出板、自制电压前置放大器和定制开源软件。与我们的反馈锁定，我们展示了差分测量灵敏度相媲美的广泛使用的商业上可用的锁定放大器，并执行有效的多终端电输运测量扭曲双层石墨烯和$SrTiO_3$量子点接触。反馈锁定还实现了一种新型的电流偏置测量，我们在弹道石墨烯设备上演示了这种测量。
2022-02-23 cond-mat.mes-hall physics.ins-det
Large unidirectional spin Hall and Rashba-Edelstein magnetoresistance in topological insulator/magnetic insulator heterostructures
由于其独特的对称性，单向自旋霍尔和Rashba-Edelstein磁阻（USRMR）是非常重要的基本和实际的利益，特别是在读取磁化状态的两端自旋轨道转矩开关存储器和逻辑器件的上下文中。最近的研究表明，拓扑绝缘体可以提高USRMR幅度。然而，迄今为止在此上下文中研究的拓扑绝缘体器件配置，即铁磁金属/拓扑绝缘体双层和磁性掺杂的拓扑绝缘体，分别受到金属层的电流分流和低居里温度的影响。在这里，我们报告了一种新的材料类别-磁性绝缘体/拓扑绝缘体双层异质结构中的大USRMR。这样的结构表现出USRMR是大约一个数量级大于迄今为止在全金属Ta/Co双层中报道的最高值。我们还演示了电流诱导的磁化切换辅助的奥斯特场，和电读出的USRMR，作为一个原型存储器设备。
2018-06-24 cond-mat.mes-hall
Interplay between topological protected valley and quantum Hall edge transport
在二维电子气中实现拓扑保护态的一种既定方法是通过施加垂直磁场，从而产生量子霍尔边缘通道。有趣的是，在静电间隙的双层石墨烯中，即使在没有磁场的情况下，拓扑保护的电子态也可以出现在自然发生的堆叠畴壁处。虽然这两种类型的拓扑保护状态都被单独研究过，但它们之间有趣的相互作用仍然知之甚少。在这里，我们专注于拓扑畴壁态和量子霍尔边缘输运的八重简并零朗道水平的高品质悬浮双层石墨烯之间的相互作用。我们发现，两端电导保持近似恒定的低磁场在整个不同的量子霍尔态，因为导电通道之间的畴壁和设备的边缘。然而，对于高磁场，我们观察到的证据，运输抑制在畴壁，这可以归因于出现的频谱迷你间隙。这表明堆叠畴壁确实潜在地不对应于序参量中的拓扑畴壁。
2021-11-10 cond-mat.mes-hall
Spin torque switching with the giant spin Hall effect of tantalum
我们报道了β-Ta中的巨大自旋霍尔效应（SHE），其产生的自旋电流足够强，以诱导铁磁体的有效自旋转移矩切换，从而提供了一种新的控制磁性器件的方法，该方法可以优于现有技术。我们量化这SHE由三个独立的方法，并证明自旋扭矩（ST）开关的面外和面内磁化层。我们实现了一个三端设备，利用电流通过一个低阻抗Ta-铁磁体双层的纳米磁体的效果切换，具有较高的阻抗的磁性隧道结读出。这种器件的效率和可靠性，以及其制造的简单性，表明这种三端SHE-ST设计可以消除目前阻碍磁存储器和非易失性自旋逻辑技术发展的主要障碍。
2012-03-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Observation of Time-Reversal Invariant Helical Edge-Modes in Bilayer Graphene/WSe$_2$ Heterostructure
拓扑绝缘体与陈氏绝缘体和量子霍尔绝缘体相一起被认为是对称性保护的物质拓扑相的范例。本文报道了双层石墨烯/单层WSe $_2$基异质结构中时间反演不变螺旋边缘模式的实验实现-这一阶段通常被认为是通用拓扑绝缘体领域的先驱。我们对这种难以捉摸的相的观察，关键取决于我们创造介观器件的能力，这些器件既包含莫尔超晶格势，又包含强自旋轨道耦合;这导致了材料的电子能带结构可以通过外部位移场从平凡调谐到拓扑结构。我们发现，拓扑相的特点是由一个整体的带隙和螺旋边缘模式的电导量子化正好$2e^2/h$在零外磁场。我们把螺旋边缘模式的坚实的基础上，通过支持实验，包括验证的Landauer-B $\mathrm{\ddot{u}}$ ttiker模型的预测在多终端介观器件的量子输运。我们的非局域输运性质的测量表明，螺旋边缘模式是无耗散的，并在接触探针平衡。我们实现了不同的拓扑相位与电场和磁场的可调性，这使我们能够实现平凡和多个，不同的拓扑相位之间的拓扑相变。我们还提出了一个现实的模型，除了复制我们的实验结果的理论研究的结果，解释了拓扑绝缘体和螺旋边缘模式的起源。我们的实验和理论结果为实现物质的时间反演不变的$\mathbb{Z}_2$拓扑相建立了一条可行的路线。
2020-12-31 cond-mat.mes-hall quant-ph
Electrical characterization of fully encapsulated ultra thin black phosphorus-based heterostructures with graphene contacts
半导体少层黑磷具有有限的禁带宽度和高的迁移率，这为该材料在未来的二维电子器件中的应用提供了诱人的前景。在这里，我们展示了第一次完全封装的双（双层）黑磷场效应晶体管在范德华异质结，以排除其稳定性和退化的问题，限制了他们的应用潜力。在我们的器件架构中引入单层石墨烯用于单原子厚的共形源极-漏极电极，使得化学惰性的氮化硼电介质能够紧密密封黑磷表面。这种架构，一般适用于其他敏感的二维晶体，结果在高真空和环境条件下，在稳定的传输特性是无滞后和相同的。值得注意的是，我们的石墨烯电极导致接触不受电子发射的支配，解决了技术相关的双端场效应晶体管几何结构中肖特基势垒限制传输的问题。
2014-12-03 cond-mat.mes-hall
Phason-driven temperature-dependent transport in moiré graphene
Istituto Italiano di Tecnologia（意大利理工学院）；Columbia University（哥伦比亚大学）；National Institute for Materials Science（物质材料研究机构）；NEST, Istituto Nanoscienze-CNR and Scuola Normale Superiore（纳米科学研究所-国家研究委员会奈斯特中心及比萨高等师范学院）；Department of Physics and Anthony J. Leggett Institute for Condensed Matter Theory, The Grainger College of Engineering, University of Illinois Urbana-Champaign（伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校格陵尔工程学院物理系与安东尼·J·莱格特凝聚态理论研究所）
本文研究了最小扭曲双层石墨烯中由相位子介导的温度依赖电输运，发现纵向相位子散射主导了电阻率。
2025-11-03 cond-mat.mes-hall
Technical Review: Imaging weak magnetic field patterns on the nanometer-scale and its application to 2D materials
磁化和电流密度的纳米级成像是破译各种新的和知之甚少的凝聚态现象背后的机制的关键。最近发现的原子分层材料中的相关态，如扭曲的双层石墨烯或范德华异质结构是值得注意的例子。这些状态的表现形式从超导性到高度绝缘状态，再到磁性。它们的脆弱性和对空间不均匀性的敏感性限制了它们的宏观表现，并使传统的运输或磁化测量复杂化，这些测量在整个样品上进行积分。相反，用于以高空间分辨率成像弱磁场图案的技术通过测量由磁化和电流密度产生的局部场来克服不均匀性。这种成像技术已经显示了扭曲双层石墨烯中相关态对扭曲角无序的脆弱性，并揭示了量子霍尔边缘态中复杂的电流流动。在这里，我们回顾了最适合于此类系统的调查的最先进的技术，因为它们结合了最高的磁场灵敏度与最高的空间分辨率和微创：磁力显微镜，扫描超导量子干涉器件显微镜，扫描氮空位中心显微镜。我们比较这些技术的能力，他们所需的操作条件，并评估其适用性不同类型的源对比度，特别是磁化和电流密度。最后，我们重点介绍了改进每种技术的前景，并推测其潜在的影响，特别是在快速增长的二维（2D）材料领域。
2021-03-18 cond-mat.mes-hall quant-ph
Conductance Spectroscopy of Majorana Zero Modes in Superconductor-Magnetic Insulating Nanowire Hybrid Systems
最近，人们对超导体-磁绝缘体混合Rashba纳米线装置产生了兴趣，该装置可能在较小的外部塞曼场处承载马约拉纳零模式。使用非平衡格林函数技术，我们开发了一个量子输运模型，占准粒子动力学之间的相互作用，在超导体-磁性绝缘体双层结构和通过Rashba纳米线的运输过程。我们提供了一个三端设置的分析，以探测清洁和无序纳米线的本地和非本地电导。我们揭示了能隙的闭合和重新打开，随后出现了近零能态，这可以归因于清洁极限中的拓扑零模。在无序势的存在下，平凡的Andreev束缚态可能会形成让人想起拓扑零模式的签名。我们的研究结果提供了基于运输的制度，支持在这些混合系统中形成的马约拉纳模式的分析，同时调查设备上的混乱的影响。
2023-01-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
One-dimensional proximity superconductivity in the quantum Hall regime
研究通过微小扭转双层石墨烯畴壁在量子霍尔区实现稳健的一维近邻超导，使约瑟夫森结在接近上临界磁场下工作，临界电流不随磁场振荡且受限于一维电子通道量子电导，支持Andreev束缚态。
2024-04-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Visualizing moiré ferroelectricity via plasmons and nano-photocurrent in graphene/twisted-WSe2 structures
本研究利用近场红外纳米成像与纳米光电流技术，通过相邻石墨烯的等离激元响应可视化极小转角WSe₂的莫尔铁电畴，证实铁电极化对石墨烯等离激元及光电特性的调制作用，为莫尔铁电性研究及光电器件发展提供新路径。
2023-09-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
