Cooper pair tunneling in junctions of singlet quantum Hall states and superconductors
我们提出了一个霍尔条和超导铅的隧道结，观察到单重分数量子霍尔边缘态的库珀对隧穿。这些隧道结提供了一种自然的手段，提取的自旋极化和状态的填充因子的精确信息。其中一个装置的低能量区由一个新的量子纠缠不动点控制。
2004-12-23 cond-mat.mes-hall
Topological insulator in junction with ferromagnets: quantum Hall effects
铁磁体-拓扑绝缘体-铁磁体（FM-TI-FM）结具有热、电量子霍尔效应。所产生的霍尔电压和横向温度梯度可以通过FM引线中的磁化方向来控制，这激发了FM-TI-FM结作为自旋电子器件中的电开关和热开关的使用。热和电霍尔系数计算的铁磁体和自旋弛豫时间在TI的磁化方向的函数。霍尔电压和横向温度梯度降低，但没有完全抑制，即使在很短的自旋弛豫时间。结果表明，对于对称结构的FM引线，霍尔系数与自旋弛豫时间无关。
2014-12-03 cond-mat.mes-hall
Bilayer graphene Hall bar with a pn-junction
我们研究的霍尔和弯曲电阻的弹道霍尔杆结构包含一个PN结雕刻从双层石墨烯的磁场依赖性。使用台球模型得到的电响应，我们调查的情况下，双层石墨烯带隙和不带隙。两种不同的导电方式是可能的：$i$）结的两侧具有相同的载流子类型，以及$ii$）结的一侧是n型而另一侧是p型。第一种情况显示了霍尔电阻中的霍尔平台状特征，其随着带隙打开而消失。第二种情况下，表现出弯曲电阻，这是不对称的磁场作为一个结果的蛇状态沿pn接口，其中的最大值从零磁场偏移。
2013-12-04 cond-mat.mes-hall
Reply to Comment on "Strongly Correlated Fractional Quantum Hall Line Junctions"
在最近的两篇文章[PRL 90，026802（2003）; PRB 69，085307（2004）]中，我们开发了两个相互作用的分数量子霍尔边缘通道之间的扩展隧道结的输运理论，获得了电导的分析结果。Ponomarenko和Averin（PA）表示不同意我们的理论方法，并质疑我们结果的有效性（cond-mat/0602532）。在这里，我们展示了为什么PA的批评是毫无根据的。
2006-03-20 cond-mat.mes-hall
Quantum Hall $p-n$ Junction Dartboards Using Graphene Annuli
在用Corbino几何形状或量子霍尔电阻飞镖板制造的毫米级石墨烯$p-n$结器件上使用多个电流端子，使得能够测量在$ν=2$平台（$R_H\approx 12906 Ω$）处的量化霍尔电阻的几个分数倍。实验获得的值同意与相应的数值模拟与LTspice电路模拟器进行。模拟量子霍尔电阻靶的更复杂的设计，以建立潜在的参数空间，在该空间内这些Corbino型器件可以输出电阻。最重要的是，这些测量支持更简单的紫外光刻工艺，作为一种更有效的方法，可以扩大石墨烯基器件的尺寸，同时保持足够窄的结。
2022-01-24 cond-mat.mes-hall
Supercurrent in Graphene Josephson Junctions with Narrow Trenches in the Quantum Hall Regime
作为正在进行的非阿贝尔激发研究的一部分，将超导体与量子霍尔边缘态耦合是深入研究的主题。我们的小组先前在量子霍尔机制下的石墨烯约瑟夫森结中观察到了数百皮安的超电流。对这种现象的解释之一涉及到在结的一侧上的电子边缘状态与相对侧上的空穴边缘状态的耦合。在我们之前的样本中，这些状态被分离了几微米。在这里，垂直于接触的窄沟槽产生彼此相距数十纳米的反向传播量子霍尔边缘通道。运输测量表明，在低场夫琅和费干涉图案的沟槽设备的变化，并显示在量子霍尔制度的沟槽和参考结的超导。沟槽结没有表现出量子霍尔超导电流的增强，并且随着外加电场的增加，出现了意想不到的超导电流周期性，这表明需要进一步优化器件参数。
2018-07-31 cond-mat.mes-hall
Line junction in a quantum Hall system with two filling fractions
我们提出了一个微观模型的线结形成的计数器或共同传播的单模量子霍尔边缘对应于不同的填充因子。线结的端部可以由两个可能的电流分裂矩阵来描述，这两个电流分裂矩阵由缺乏耗散和玻色子场之间存在线性关系的条件来决定。线结的两个边缘之间的隧道，然后导致一段时间前介绍的线结的现象学描述的微观理解。考虑了两个边之间的密度-密度相互作用的影响，并利用重整化群的思想研究了隧穿参数随长度尺度的变化。这导致线路结的电导随温度的幂律变化。根据相互作用的强度，线结可以表现出两种完全不同的行为。我们的结果可以在最近制造的弯曲量子霍尔系统中进行检验。
2008-03-10 cond-mat.mes-hall
Anomalous and Spin Hall Effects in a Magnetic Tunnel Junction with Rashba Spin-Orbit Coupling
从理论上研究了磁性隧道结中的反常和自旋霍尔效应，在这种结中，外加电压在隧道势垒层中产生Rashba自旋或位耦合。铁磁电极是自旋极化电流的源。隧穿电子由于施加的电场而在势垒内经历自旋-轨道耦合。电荷和自旋霍尔电流的功能内的障碍和电极的磁化之间的角度的位置计算。我们发现电荷和自旋霍尔电流都位于界面附近的势垒内。电流对磁性隧道结的磁性配置的依赖性使得通过电极的磁化的旋转由霍尔电流进行操纵成为可能。
2013-05-15 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
Fabrication of quantum Hall p-n junction checkerboards
通过利用毫米级石墨烯p-n结器件上的多个电流端子，能够测量v =2平台量化霍尔电阻（R_H { \approx } 12906 Ω）的分数倍，所述毫米级石墨烯p-n结器件制造有沿两个横向方向的界面。这些量子霍尔电阻棋盘器件已被证明与LTspice电路模拟器数值计算的量化电阻输出相匹配。从器件的功能性出发，模拟了量子霍尔电阻棋盘的更复杂的实施例，以突出这些器件可以操作的参数空间。此外，这些测量表明，通过使用标准紫外光刻的更有效的工艺，pn结制造在毫米或厘米级上的可扩展性对于石墨烯器件制造是可行的。
2022-03-12 cond-mat.mes-hall
Strongly Correlated Fractional Quantum Hall Line Junctions
我们研究了相互作用的反向传播单分支分数量子霍尔边缘通道之间的干净的有限长线结。当两个边属于具有不同填充因子的量子Hall系统并通过长程库仑相互作用相互作用时，得到了低激发态和输运性质的精确解.由于耦合到外部边缘通道引线的充电效应被充分考虑。隧穿的电流-电压特性中的电导和幂律受到边缘间相关性的强烈影响。
2003-01-13 cond-mat.mes-hall
Snake states and Klein tunneling in a graphene Hall bar with a pn-junction
计算了在弹道状态下含有PN结的石墨烯霍尔条结构的霍尔（RH）和弯曲（RB）电阻。模拟使用台球模型。引入PN结--将霍尔条几何结构分成两个区域--导致表现出非常不同的物理特性的两个不同的区域：1）两个区域都是n型的，以及2）一个区域是n型的，另一个是p型的。在（1）区，RH出现了一个“霍尔平台”--电阻的增强。另一方面，在区域（2）中，我们发现了一个负的RH，对于大的B，它接近于零。弯曲电阻在状态（2）中是高度不对称的，并且电阻在一个方向上随着磁场B的增加而增加，而在另一个方向上减小到零。
2012-04-20 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
Quenching of Spin Hall Effect in Ballistic nano-junctions
我们表明，纳米四探针弹道结可用于检查存在的横向自旋霍尔电流的自旋轨道耦合的Rashba型的系统中，而是由于在平面电场。实际上，自旋霍尔效应是由于存在一个有效的小横向磁场，对应于由限制势产生的自旋轨道耦合。场的强度和结的形状表征淬火霍尔制度，通常采用半经典的方法进行研究。我们讨论了如何在低能系统中观察到量子力学的相对论效应，如自旋轨道效应，并用经典力学方法加以解释。
2006-12-04 cond-mat.mes-hall
Disorder Effects in the Quantum Hall Effect of Graphene p-n Junctions
对石墨烯pn结中的量子霍尔效应进行了数值研究，重点研究了两个相邻区域界面处的无序效应。电导平台被发现是连接到无序的强度，并伴随着普遍的电导波动的双极制度，这是在量子混沌腔的随机矩阵理论的理论预测很好的协议。计算出的Fano因子可用于基础输运特性的实验识别。
2008-10-26 cond-mat.mes-hall
Giant spin rotation in the normal metal/quantum spin Hall junction
本文从理论上研究了正常金属与绝缘体之间的结中的反射问题，绝缘体的参数为$M$，对于$M>0$，它是一种常用的绝缘体，对于$M<0$，它是一种量子自旋霍尔系统。在$M$的平面中获得反射时的自旋旋转角$α$，并且从界面的法线测量入射角$θ$。$α$在量子临界点M=0和$θ=0$周围显示出丰富的结构，即，$α$在量子自旋霍尔情形$M<0$中的入射角下可以与$\sim π$一样大，因为螺旋边缘模式共振地增强了自旋旋转，这可以用于映射螺旋边缘模式的能量色散。作为实验相关系统，我们还研究了量子自旋霍尔/正常金属/量子自旋霍尔三层结中的自旋旋转效应。
2009-01-05 cond-mat.mes-hall
Gate-controlled conductance enhancement from quantum Hall channels along graphene p-n junctions
使用各种接触和栅极几何形状的量子霍尔通道内的石墨烯块的形成进行了研究。沿样品的纵向产生pn结，并且在双极掺杂的情况下，由于在体中形成新的导电沟道，观察到增强的电导，所述沟道的位置、传播方向以及在一种几何形状中与电极的耦合由器件两端的栅极控制填充因子确定。这种效应可以用来探测量子霍尔通道的行为和相互作用，以防止边缘处不受控制的散射。
2016-06-26 cond-mat.mes-hall
Interplay between snake and quantum edge states in a graphene Hall bar with a pn-junction
计算了局部栅控十字形石墨烯霍尔棒的磁电阻和霍尔电阻。顶部大门的边缘对角放置在大厅十字架的中心。四探针电阻使用Landauer-Büttiker形式计算，而透射系数使用非平衡格林函数方法获得。由于边缘通道和蛇态之间的相互作用的运输进行了研究。当两个边缘通道被占用时，我们预测霍尔和弯曲电阻的振荡作为磁场的函数，这是被占用的蛇态之间的量子干涉的结果。
2014-09-09 cond-mat.mes-hall
Interedge Phase Coherence in Quantum Hall Line Junctions
Kang等人最近在垂直量子化磁场中观察到了两个二维电子气之间的电子隧穿谱中显著的零偏异常。我们认为，这是一个结果的边缘间的相位相干类似的层间相位相干量子霍尔（QHE）双层系统。通过势垒的弱隧穿的强库仑交换增强，QHE的中断被“治愈”。
2001-01-16 cond-mat.mes-hall
Parity anomaly and spin transmutation in quantum spin Hall Josephson junctions
研究了与局域磁杂质耦合的量子自旋霍尔系统中的约瑟夫森效应。作为费米子宇称异常的结果，当穿过结的超导相位差前进$2π$时，杂质和自旋霍尔边缘的组合系统的自旋在半整数和整数值之间交替。这导致了交换耦合和单离子各向异性在相位差，其中保留时间保留对称性的自旋多重态分裂的特征差异。我们讨论了$8π$周期（或$\mathbb{Z}_4$）的分数约瑟夫森效应的背景下，最近的实验。
2016-12-03 cond-mat.mes-hall
Hopping conduction in strongly insulating states of a diffusive bent quantum Hall junction
在整数填充因子的弯曲量子霍尔结的输运研究表明，在较高的领域强绝缘状态。在本文中，我们分析了作为温度T和直流偏置V的函数的强绝缘行为，为了分类的本地化机制负责的绝缘状态。温度依赖性表明，从激活的最近邻跳跃在较高的T到可变范围的跳跃传导在较低的T的交叉。的基础温度电场的依赖性是一致的一维可变范围跳跃传导。我们观察到几乎相同的行为在填充因子1和2，并讨论如何弯曲量子霍尔结电导似乎是独立的体自旋状态。比较了包含或忽略相互作用的一维变程跳跃的各种模型，它们都与无序耦合反向传播量子霍尔边的基本模型一致.
2008-07-15 cond-mat.mes-hall
Conductance oscillations in strongly correlated fractional quantum Hall line junctions
我们提出了一个详细的理论传输通过线结形成的对向传播的单支分数量子霍尔边缘通道具有不同的填充因子。当两个边缘的电子之间存在很强的库仑相互作用时，会表现出有趣的输运性质。这种强相关的线结可以根据作为偶数的倒数的有效线结填充因子n的值来分类。结果表明，对于n=1/2和n=1/4，相互作用对运输的影响最大。一个特别有趣的情况是n=1/4，例如，分别具有填充因子1和1/5的边缘通道的接合处。我们预测它的微分隧穿电导振荡作为电压的函数。这种行为直接反映了这种类型的线结中存在新颖的马约拉纳费米子准粒子激发。在目前的劈裂边缘过度生长的样品中，这种系统的实验可及性使我们的理论预测能够直接测试。
2004-02-17 cond-mat.mes-hall
Enhancement of the spin Hall voltage in a reverse-biased planar pn-junction
我们报告了一个实验演示的局部放大自旋霍尔电压使用扩展耗尽区在一个PN结在GaAs/AlGaAs霍尔条微器件。结果表明，在低温下施加至少10~（$μ$ m）的反向偏压可以使耗尽区在空间上扩展。在耗尽区，自旋霍尔信号在相同的电流流过微型器件时达到比正常区高一个数量级以上的值。结果表明，pn偏置对探测到的自旋霍尔信号有两种不同的影响。它控制霍尔交叉处的局部漂移场，由于耗尽前沿的移位，霍尔交叉在pn偏置中是高度非线性的。同时，由于霍尔交叉处载流子密度随pn偏压的非线性变化，它产生自旋输运参数的变化。
2016-05-13 cond-mat.mes-hall
The Effect of the Disorder on the Longitudinal Resistance of a Graphene p-n Junction in Quantum Hall Regime
研究了六端石墨烯pn结在垂直磁场作用下的纵向电阻。由于霍尔边缘态的手性，石墨烯带的顶部边缘和底部边缘上的纵向电阻不相等。在适当的无序存在下，顶部边缘和底部边缘的电阻以及显示在单极和双极制度的平台结构和平台值仅由朗道填充因子决定。这些平台结构与最近的实验非常一致。对于单极结，在没有杂质的情况下出现电阻平台，并且它们被强无序破坏。但是对于双极结，在清洁结中没有平台结构，电阻非常大。由于无序引起的霍尔边缘态的混合，无序可以强烈地降低电阻并导致电阻平台的形成。此外，还研究了结的尺寸效应对电阻的影响，发现在长石墨烯结的情况下会出现一些额外的电阻平台。这是解释的事实，只有部分的边缘状态参与充分混合。
2010-12-14 cond-mat.mes-hall
Realization and transport investigation of a single layer-twisted bilayer graphene junction
我们报道了单层石墨烯（SLG）-扭曲双层石墨烯（tBLG）结器件的低温输运研究。器件中的SLG-tBLG结是通过化学气相沉积生长的，并且器件是在Si/SiO $_2$衬底上以霍尔条结构制造的。测量了霍尔栅两侧SLG-tBLG结的纵向电阻（交叉结电阻）以及器件中SLG和tBLG的霍尔电阻。在量子霍尔制度，测量表明，所测得的交叉结电阻表现出一系列新的量子化平台和这些电阻平台的外观可以归因于沿SLG-tBLG结界面的良好定义的边缘通道输运的存在。测量结果还表明，在霍尔条两侧测量的交叉结电阻之间的差异提供了对构成SLG-tBLG结的两个石墨烯层中的边缘沟道传输特性以及tBLG层中朗道能级的简并提升的灵敏测量。还进行了量子霍尔制度中的交叉结电阻的温度依赖性测量，并提取了沿SLG-tBLG结界面的边缘沟道输运的体朗道能级的横向输运的影响。这些结果丰富了对石墨烯混合结构中跨界面电荷输运的理解，并为探测石墨烯器件中的奇异量子现象开辟了新的机会。
2020-04-16 cond-mat.mes-hall
Investigation of Supercurrent in the Quantum Hall Regime in Graphene Josephson Junctions
在这项研究中，我们研究了多个封装的石墨烯约瑟夫森结，以确定哪些机制可能是负责在量子霍尔（QH）制度中观察到的超电流。研究了不同宽度和长度的矩形结，以确定哪些参数影响QH超电流的发生。我们还研究了其他样品，其中石墨烯区域延伸到一侧的接触之外，使台面的边缘明显长于相对的边缘。这样做是为了区分两种潜在的机制：a）沿着石墨烯台面的两个非接触边缘独立流动的超电流，以及b）台面的相对侧通过沿着超导体/石墨烯边界流动的混合电子-空穴模式耦合。超电流出现抑制在延长路口，这表明后者的机制。
2018-01-04 cond-mat.mes-hall
Nonequilibrium edge transport in quantum Hall based Josephson junctions
研究了BCS超导引线通过量子霍尔样品边缘耦合的电压偏置约瑟夫森结的输运性质。在这种情况下，平衡约瑟夫森电流的发展，这是数值研究内的Floquet-Keldysh格林函数形式主义。我们特别关注的时间平均电流作为偏置电压和磁通量线程的样品的函数，并分析共振多重Andreev反射过程，导致增强的准粒子传输。我们发现，一个完整的断层扫描的直流电流在电压通量平面允许一个完整的光谱的单向边缘模式，并可用作这些混合器件中的手性边缘介导的运输的标志。
2021-01-28 cond-mat.mes-hall
Edge-channel interferometer at the graphene quantum Hall pn junction
我们在高质量的石墨烯PN结中实现了高磁场下的量子霍尔边缘沟道干涉仪。沿着pn界面传播的p和n量子霍尔边缘通道充当内置的Aharanov-Bohm型干涉仪，其中的干涉对外部磁场和载流子浓度都敏感。我们的数值计算，假设磁通量量子化的共同传播的边缘通道所包围的区域中观察到的电阻振荡的峰值和下降的轨迹被很好地再现。在直流偏置和磁场依赖的电阻振荡的棋盘状图案确认的共同传播的边缘通道的相干性。
2015-03-29 cond-mat.mes-hall
Ballistic-Ohmic quantum Hall plateau transition in graphene pn junction
最近在无序石墨烯PN结上进行的量子霍尔实验提供了证据，表明结电阻可以由n和p介质电阻的简单欧姆和来描述。然而，在弹道极限，理论预测的存在手性依赖的量子霍尔平台的PN结。我们发现，两个截然不同的过程是需要这种弹道欧姆平台过渡，即（i）空穴/电子朗道态平衡和（ii）谷的入射朗道边缘状态的同位旋稀释。这些结论是通过简单的散射理论得到的，并通过紧束缚模型下对0. 1 μ m宽的无序石墨烯PN结的量子磁输运计算得到了证实。前一个过程是通过pn界面粗糙度实现的，在典型的实验条件下，发现具有10 nm的均方根粗糙度的pn界面无序是足够的。后一个过程是介导的外在边缘粗糙度扶手椅边缘丝带和内在本地化的谷间散射中心的pn界面的边缘为锯齿形丝带。根据这些结果，我们还研究了为什么更高的欧姆型平台不太可能在实验中观察到。
2009-11-26 cond-mat.mes-hall
Equilibration of quantum hall edge states and its conductance fluctuations in graphene p-n junctions
本文报道了在石墨烯（p-n-p/n-p-n）器件中量子霍尔（QH）平台的双极区中的电导突变（CF）的观测结果。在双极制度的CF示出，以减少与增加的偏压和温度。在高温下（高于7 K）的CFs完全消失和平坦的量子化平台恢复在双极制度。基于pn结处手性通道的完全平衡，QH平台的值在理论上是一致的。不同填充因子的CF的振幅遵循随机矩阵理论预测的趋势。虽然实验值和理论值之间存在着不匹配，但在较高的填充因子下，实验值变得更接近理论预测。CFs的抑制及其依赖性已被理解为存在于pn结的时间依赖性障碍。
2017-11-22 cond-mat.mes-hall
Spin transport in a graphene normal-superconductor junction in the quantum Hall regime
石墨烯的量子霍尔机制具有许多不寻常的特性。特别地，塞曼场的存在打开了零朗道能级内的能量区域，其中自旋向上和自旋向下的状态定位在单个边缘以相反的方向传播。我们表明，当这些边缘态耦合到一个s波超导体，载流子的运输是自旋过滤。这种自旋滤波效应可以追溯到塞曼场存在下镜面Andreev反射和Andreev逆反射的相互作用。
2018-11-16 cond-mat.mes-hall
Perfect crossed Andreev reflection in Dirac hybrid junctions in the quantum Hall regime
完美交叉安德烈耶夫反射（CAR）因其高效的库珀对分裂而引人注目，在量子通信中具有广阔的应用前景。最近的实验进展揭示了在超强磁场作用下狄拉克费米子系统中探索CAR的途径。我们发展了一种散射方法来研究由二维时间反演对称狄拉克半金属形成的量子霍尔-超导体-量子霍尔结。我们提出了两种不同的设置的混合结中的量子极限，只有零朗道能级参与运输，利用完美的CAR。在这两种设置中，CAR概率可以在不施加偏置电压的情况下达到1，并且可以通过超导体的磁场强度、结宽度、长度和掺杂来控制。CAR在非局域输运中占主导地位，可以通过微分电导直接测量。我们还确定了一个量化的自旋注入每CAR事件中的两个设置之一。我们的方案在实验上是可行的，将有助于探索狄拉克材料中的高效库珀对分裂和自旋注入。
2021-07-23 cond-mat.mes-hall
Spin-triplet supercurrent carried by quantum Hall edge states through a Josephson junction
我们证明了二维电子气中自旋极化的朗道能级可以在两个自旋单重态超导体之间携带自旋三重态超导电流。超导电流的产生是由于正常超导体（NS）界面处的Andreev反射和Rashba自旋轨道耦合的相互作用。我们对比了最低朗道能级下自旋三重态和自旋单重态约瑟夫森效应的电流相位关系和夫琅和费振荡，发现了质的差异。
2011-03-04 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
Lateral p-n Junction in an Inverted InAs/GaSb Double Quantum Well
我们在零和非零垂直磁场下对倒置InAs/GaSb双量子阱中的横向pn结进行了输运测量。在零磁场下，由于杂化间隙的存在，该结表现出类似二极管的行为。随着磁场的增加，我们探讨了量子霍尔制度，自旋极化的边缘状态具有相同的手征要么反射或传输的结，而相反的手征经历一个混合过程，导致完全平衡沿宽度的结独立的自旋。这些结果为利用InAs/GaSb双量子阱中的pn结探测拓扑量子自旋霍尔态与量子霍尔态之间的跃迁奠定了基础。
2017-05-21 cond-mat.mes-hall
Graphene Hall bar with an asymmetric pn-junction
我们研究了含有PN结的单层石墨烯霍尔条结构在弹道机制下的霍尔和弯曲电阻的磁场依赖性。当两个区域都是n型时，霍尔电阻占主导地位，并形成霍尔型平台。这些平台的出现是由于斯涅耳定律对角度的限制，只允许具有一定初始角度的电子通过电势阶跃。平台的大小及其位置由电势界面的位置以及所施加电势的值确定。当第二区域是p型时，弯曲电阻占主导地位，由于蛇态的存在，弯曲电阻在场中是不对称的。改变霍尔条中pn界面的位置会强烈影响这些状态，因此弯曲电阻也会改变。改变施加的电势，我们观察到弯曲电阻在电荷中性点（CNP）附近表现出与pn界面的位置无关的峰值，而霍尔电阻在CNP交叉时表现出符号反转，这与最近的实验非常一致[J. R. Williams等人，物理修订版信函107，046602（2011）]。
2013-12-04 cond-mat.mes-hall
Two-dimensional arrays of low capacitance tunnel junctions: general properties, phase transitions and Hall effect
我们描述了二维阵列的低电容隧道结的输运性质，如电流-电压特性及其对外部磁场和温度的依赖关系。我们讨论了几个实验中，小电容的结起着重要的作用。在结具有相对大的充电能量（即当它们具有低电容时）和高正常状态电阻的阵列中，低偏置电阻随着温度的降低而增加，并且最终在非常低的温度下，阵列变得绝缘，即使电极在阵列中是超导的。这种向绝缘状态的转变可以通过热活化来描述。在结电阻为量子电阻量级且充电能量为约瑟夫森耦合能量量级的中间区域中，可以利用磁场在超导状态和绝缘状态之间调谐阵列。我们描述了这种磁场调谐的超导体绝缘体过渡的测量，我们表明，电阻数据可以扩展到几个数量级。四个数组遵循相同的通用函数。在过渡的横向（霍尔）电阻被发现是非常小的纵向电阻相比。然而，对于大于临界值的磁场值，我们观察到大量的霍尔电阻。这些阵列的霍尔电阻随所施加的磁场振荡。霍尔电阻的磁场依赖性的特征可以定性地与纵向电阻的导数的特征相关，类似于在量子霍尔效应中发现的特征。
1998-05-11 cond-mat.mes-hall
Zero-Bias Anomalies in Narrow Tunnel Junctions in the Quantum Hall Regime
我们报告的研究解理边缘过度生长线结与一个偶然创造的狭窄的开口，否则薄，精确的线障碍。观察到两组零偏置异常，其中填充因子$ν> 1$的电导增强，而$ν< 1$的电导强烈抑制。在$ν\approx 1$附近发现了两种行为之间的过渡。零偏异常（ZBA）线的形状找到解释在量子霍尔边缘状态之间的隧道Luttinger液体模型。$ν< 1$的ZBA发生在$n = 0$朗道能级的边缘通道之间的准粒子隧穿抑制引起的强背散射。$ν> 1$的ZBA产生于准粒子在$n = 1$边缘通道之间的弱隧穿。
2011-01-28 cond-mat.mes-hall
Spin Hall conductance in a Y-shaped junction device in presence of tunable spin-orbit coupling
利用Landauer-Büttiker方法研究了三端Y型器件中存在可调自旋轨道相互作用时的自旋霍尔效应.我们已经发展了一种制造技术，用于在Y形器件的两个臂之间创建不同的角间距，以便研究角宽度对自旋霍尔电导（SHC）的影响。较小的角间距产生较大的电导。自旋量子化轴的任意取向也产生对应于Y形装置的不同角分离的SHC的有趣的三维等高线图。结果清楚地表明了自旋旋转对称性的破缺。进一步进行了系统的研究，比较和对比不同的SO项，如Rashba和Dresselhaus SO相互作用和角分离的相互作用。
2016-07-12 cond-mat.mes-hall
Nonconventional Quantized Hall Resistances Obtained with $ν= 2$ Equilibration in Epitaxial Graphene $p-n$ Junctions
我们已经证明了单层外延石墨烯$p-n$结器件的毫米级制造使用简单的紫外光刻，从而显着减少设备的处理时间相比，通常用于获得尖锐的结的电子束光刻。这项工作提出的测量产生非常规的，分数倍的典型的量化霍尔电阻在$ν=2$（$R_H\approx 12906 Ω$），采取的形式：$\frac{a}{b}R_H$。这里，已经观察到$a$和$b$取诸如1、2、3和5的值以形成$R_H$的各种系数。此外，我们提供了一个框架，用于探索未来的设备配置使用LTspice电路模拟器作为指导，以了解丰富的可用分数之一，可以测量。这些结果支持了大幅简化器件处理时间的潜力，并可用于许多其他二维材料。
2022-01-24 cond-mat.mes-hall
Interplay of chiral and helical states in a Quantum Spin Hall Insulator lateral junction
我们研究了在有和没有外加磁场的情况下，碲化汞量子阱（一种规范的二维拓扑绝缘体）中的静电门控横向结的电子输运。我们独立地控制结区域内部和外部的载流子密度，从而调整在这些区域中的每个区域中传播的1D边缘模式的数量和性质。在二维带隙外，磁场驱动系统进入量子霍尔区，手征态在边缘传播。在这个制度中，我们观察到分数高原，反映了1D手性模式之间的平衡跨越交界处。随着载流子密度在中心区域和中等场接近于零，我们观察到电阻的振荡，我们归因于法布里-珀罗干涉的螺旋状态，使时间反演对称性破缺。在更高的领域，这些振荡消失，与预期的螺旋状态时，带反转解除协议。
2017-12-13 cond-mat.mes-hall
Transport through quantum spin Hall insulator/metal junctions in graphene ribbons
量子自旋霍尔绝缘体/金属界面形成在石墨烯带与内在的自旋轨道耦合通过选择性掺杂两个区域创建一个潜在的步骤。对于干净的石墨烯带，由于进入和离开边缘通道的正交性，拓扑边缘状态通过n-n或p-p结的传输是完美的，与带终止、宽度和电势阶跃参数无关。这是一个任意的晶体取向的带状和证明分析锯齿形和金属扶手椅边界条件的数值。在无序带中，左和右运动者之间的正交性通常被破坏，并发生后向散射。然而，通过增加带的宽度，即使在存在强边缘粗糙度的情况下，透射率也接近1。
2012-12-07 cond-mat.mes-hall
Interference induced thermoelectric switching and heat rectification in quantum Hall junctions
干涉是量子物理在低维系统中最引人注目的表现之一。尽管量子干涉在电荷传输中的证据已经知道了很长一段时间，但直到最近才报道了干涉引起的热性质的签名，为介观器件中的热的相位相干操纵铺平了道路。在这项工作中，我们表明，反常的热电性能和有效的热整流可以通过利用量子霍尔系统的相位相干边缘状态。通过考虑具有多个量子点接触的隧穿几何形状，我们证明了干涉路径有效地打破了电子-空穴对称性，允许热电电荷电流从热到冷或反之亦然，这取决于隧道结的细节。相应地，干扰引起的热流的预测，我们能够解释这些结果的一个直观的物理图像。此外，我们表明，热整流可以实现通过耦合两个量子霍尔系统具有不同的填充因子，这种效果可以通过利用隧道结的干涉特性来增强。
2015-07-24 cond-mat.mes-hall
Quantum Hall effect in n-p-n and n-2D Topological Insulator-n junctions
我们研究了HgTe阱中的量子化输运，该阱具有对应于局部控制密度的二维拓扑绝缘体相（2D TI）的反转能带结构，允许n-p-n和n-2D TI-n结。电阻揭示了在强垂直磁场存在下n-p-n区域中的分数平台$2h/e^{2}$。我们发现，在n-2D TI-n区域，电阻的平台并不普遍，而是由手征边缘模和螺旋边缘模之间的界面处的边缘态平衡引起的。给出了描述n-2D TI-n区电阻量子化的简单模型。
2013-02-14 cond-mat.mes-hall
Topological Insulator Magnetic Tunnel Junctions: Quantum Hall Effect and Fractional Charge via Folding
我们提供了一个铁磁层的影响下，在二维和三维耦合拓扑绝缘体之间的隧穿特性。我们探索这样的系统表现出整数量子霍尔物理和局部分数电荷的条件，也考虑到2D的情况下的相互作用的影响。我们表明，隧道效应的拓扑等价于一定的变形或折叠的样品的几何形状。我们的关键进展是实现量子霍尔或分数电荷物理可以出现在只有一个\emph{single}磁铁的存在下，而不是像以前的建议，涉及磁畴壁的表面或边缘的拓扑绝缘体分别。我们给出了说明性的拓扑折叠参数来证明我们的结果，并表明，对于2D的情况下，我们的结果是强大的，即使在存在相互作用。
2012-02-23 cond-mat.mes-hall
AC conductivity of a quantum Hall line junction
我们提出了一个微观模型，用于计算有限长的线结的交流电导率的两个计数器或共同传播的单模量子霍尔边缘可能不同的填充分数。考虑了密度-密度相互作用和隧穿电导（σ）的影响，导出了交流电导率随频率（ω）、线结长度和系统其它参数的精确表达式.我们在DC极限（ω \to 0）下重现了Phys.Rev.B78，085430（2008）的结果，并将这些结果推广到相互作用系统。作为ω的函数，如果σ较小，则AC电导率显示出显著的振荡;随着σ增加，振荡变得不那么显著。重整化群分析表明，该系统可能处于金属相或绝缘相，具体取决于相互作用的强度。我们讨论了实验的影响，这在低温下的AC电导率的行为。
2009-08-14 cond-mat.mes-hall
Transport signatures of a quantum spin Hall - chiral topological superconductor junction
我们研究了由具有螺旋边缘态的量子自旋Hall（QSH）系统和具有手征Majorana边缘模的二维（2D）手征拓扑超导体（TSC）构成的正常超导体（NS）结的输运。我们采用一个二维扩展的四带模型的HgTe基量子阱中的磁场（塞曼）和受s波超导。我们使用Bogoliubov-de Gennes散射形式主义，这种结构提供了一个惊人的二维TSC的传输信号。作为样品宽度（或费米能量）的函数，电导共振经历一系列$2e^2/h$（非平凡相位）和$4e^2/h$高原（平凡相位），当样品宽度变大时，这些高原落在非零陈氏数（2D极限）的区域内。这些特征是QSH效应和TSC的拓扑性质的表现。
2020-07-01 cond-mat.mes-hall
Spatial coupling of quantum-anomalous-Hall and chiral-Majorana modes
我们计算了一个正常的QAH接触和超导QAH区域托管传播（手征）马约拉纳模式之间的二维模型结的密度和电流的空间分布。我们使用一个简化的哈密顿描述的空间耦合的模式上的每一侧的结，以及相关的结电导。我们研究了这种耦合是如何受到外部磁场引起的轨道效应的影响。
2018-04-16 cond-mat.mes-hall
Nanosecond magnetization dynamics during spin Hall switching of in-plane magnetic tunnel junctions
本文研究了面内磁化的三端纳米磁性隧道结（3 T-MTJ）中由自旋霍尔效应驱动的纳秒级磁开关的磁动力学。利用快速脉冲测量在各种材料堆栈和详细的微磁模拟，我们证明，这种意想不到的快速和可靠的磁反转是由自生奥斯特场促进，和短脉冲的能量效率可以大大提高微磁曲率的磁性自由层。奥斯特场的符号对于这种增强是必不可少的-在模拟中，我们人为地施加了一个与奥斯特场的效果相反的符号的类场扭矩，结果是一个慢得多的随机切换过程，这让人想起传统的2端自旋扭矩切换MTJ中的所谓孵化延迟。
2017-02-01 cond-mat.mes-hall
Electronic transport and quantum Hall effect in bipolar graphene p-n-p junction
我们开发了一种器件制造工艺，将石墨烯图案化为任意形状的纳米结构，并使用局部静电门控制其电子特性。电子输运测量已被用于表征局部门控双极石墨烯$p$ - $n$ - $p$结。我们观察到一系列的分数量子霍尔电导平台在高磁场的局部电荷密度是不同的$p$和$n$地区。这些分数平台，起源于手性边缘状态平衡在$p$ - $n$接口，表现出边缘间的背散射被发现是强的一些平台和其他平台弱得多的敏感性。我们使用这种效应来探索背散射的作用，并估计我们的石墨烯器件中的无序强度。
2007-09-11 cond-mat.mes-hall
Tunable $φ$-Josephson junction with a quantum anomalous Hall insulator
本文用晶格格林函数方法研究了超导体/量子反常霍尔绝缘体/超导体结中的约瑟夫森电流。当向量子反常霍尔绝缘体施加面内外部塞曼场时，约瑟夫森电流$J$在没有相位差的情况下流过结$θ$。在电流-相位关系中吸引人的相移$φ$（$J\propto \sin(θ-φ$）与塞曼场的振幅成正比，并取决于塞曼场的方向。Andreev反射过程的现象学分析解释了$φ$的物理起源。量子反常霍尔绝缘体同时打破了时间反演对称性和镜面反射对称性。然而，它保持磁镜反射对称性。这种特征的对称性使我们能够得到一个带有量子霍尔绝缘体的可调谐$φ$结。
2017-12-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Equal-Spin Andreev Reflection in Junctions of Spin-Resolved Quantum Hall Bulk State and Spin-Singlet Superconductor
本文实验观测了InAs量子阱自旋分辨量子霍尔态与NbTi超导体结中的安德烈夫反射，通过自旋翻转介导的等自旋与常规安德烈夫反射双通道解释电导特征，证明在QH体态中诱导超导邻近能隙并发展半导体超导自旋电子学的可行性。
2017-03-09 cond-mat.mes-hall
Topological $π$-junctions from crossed Andreev reflection in the Quantum Hall regime
我们考虑了二维电子气在量子霍尔制度中的塞曼场的存在下，与费米能级调谐到填充因子$ν=1$。我们表明，在存在自旋轨道耦合，接触的二维电子气的s波超导体的一个狭窄的带产生的拓扑超导能隙沿接触作为结果的交叉Andreev反射（CAR）过程的整个带。拓扑间隙的符号由CAR振幅控制，周期性地依赖于费米波长和带宽度，并且可以外部调谐。具有相反符号的拓扑间隙的长条的两个半部之间的接口实现了鲁棒的$π$结，托管一对尽管重叠但不分裂的马约拉纳零模式。我们表明，这样的情况下，可以利用执行保护非阿贝尔隧道编织操作，而无需任何微调。
2018-03-20 cond-mat.mes-hall
Observation of quantum Hall plateau-plateau transition and scaling behavior of the zeroth Landau level in graphene p-n-p junctions
我们报道了通过金属接触的受控扩散制备的石墨烯p-n-p结的独特磁输运性质。在大多数情况下，沉积在石墨烯表面上的材料引入大量载流子散射，这大大降低了本征石墨烯的高迁移率。然而，我们发现，氧化物层仅微弱地干扰载流子输运，这使得能够通过一步和无抗蚀剂的方法制造高质量的石墨烯p-n-p结。测量的电导-栅压$(G-V_G)$曲线可以用金属接触模型很好地描述，这证实了由于氧化层的电荷密度脱钉。石墨烯p-n-p结样品表现出明显的量子霍尔效应、零朗道能级（LL）的明确跃迁点和标度行为。从作为温度的函数的第零LL宽度的演变获得的标度指数表现出相对较低的值$κ=0.21\pm0.01$。此外，我们还根据坪-坪跃迁点的分布计算了LL的能级，进一步验证了QH坪-坪跃迁的LL指数的赋值。
2016-01-06 cond-mat.mes-hall
