Bilayer h-BN Barriers for Tunneling Contacts in Fully-Encapsulated Monolayer $\mathbf{MoSe_2}$ Field-Effect Transistors
基于二维半导体（2D SC）的电子和自旋电子器件的性能在很大程度上取决于金属/SC电接触的质量和电阻，以及SC沟道的固有特性的保持。直接金属/SC相互作用的结果在高阻接触，由于形成大的肖特基势垒和显着影响的2D SC的属性。在这项工作中，我们解决这两个重要的问题，在单层$\mathrm{MoSe_2}$场效应晶体管（FET）。我们用六方氮化硼（h-BN）封装$\mathrm{MoSe_2}$通道，在金属/SC界面处使用双层h-BN。双层h-BN消除了金属/$\mathrm{MoSe_2}$的化学相互作用，保留了$\mathrm{MoSe_2}$的电学性质，并通过防止费米能级钉扎来降低接触电阻。我们研究了单层$\mathrm{MoSe_2}$ FET中的电输运，即使在室温下也能产生接近本征电子迁移率（$\approx 26\ \mathrm{cm^2 V^{-1} s^{-1}}$）的电输运。此外，我们实验研究了通过金属/h-BN/$\mathrm{MoSe_2}$隧道接触的电荷传输，我们明确表明，h-BN的介电双层提供了高效的门控（调谐费米能）的$\mathrm{MoSe_2}$沟道在接触区，即使在小的偏压。此外，我们提供了一个理论模型，允许理解和再现的接触的实验$I-V$特性。这些观察给出了对金属/h-BN/2D SC异质结构的电学行为的洞察，并引入双层h-BN作为允许低能量电荷…
2018-06-23 cond-mat.mes-hall
Bilayer graphene encapsulated within monolayers of WS$_2$ or Cr$_2$Ge$_2$Te$_6$: Tunable proximity spin-orbit or exchange coupling
研究了由双层石墨烯（BLG）封装在强自旋轨道半导体WS $_2$或铁磁半导体Cr $_2$ Ge $_2$ Te $_6$（CGT）单层内的范德华（vdW）异质结构。通过执行现实的第一性原理计算，我们捕获的基本BLG能带结构的功能，包括层和亚晶格分辨邻近自旋轨道或交换耦合。对于WS $_2$层的不同相对扭转角（0或60 $^{\circ}$），以及CGT层的磁化强度（平行或反平行），相对于BLG，发现了低能带，并通过一系列模型哈密顿量的拟合参数进行了表征。这些有效的模型，然后调查相关的能量色散的可调谐性的门场。对于WS $_2$ /BLG/WS $_2$封装，我们发现扭转允许关闭远离$K$点的自旋分裂，这是由于BLG的两个片层中相反的邻近诱导的谷塞曼耦合。靠近$K$点的电子自旋被极化出平面。这种极化可以通过施加栅极场来翻转。对于磁性CGT/BLG/CGT结构，我们实现了最近提出的自旋阀效应，从而为CGT层的反平行磁化打开了一个间隙。此外，我们发现，对于反铁磁取向的电子状态远离$K$有消失弱邻近交换，而接近$K$的状态保持自旋极化的存在下的电场。感应磁化可以通过改变栅极场来翻转。这些发现应该是有用的自旋输运，自旋过滤，自旋弛豫各向异性的研究BLG为基础的VDW异质结构。
2021-08-17 cond-mat.mes-hall
Strongly Coupled Exciton--Hyperbolic-phonon-polariton Hybridized States in hBN-encapsulated Biased Bilayer Graphene
本文证明hBN封装偏置双层石墨烯中激子可与双曲声子极化激元调谐共振，形成多个强耦合杂化态，并利用传输线模型揭示对称性决定杂化选择定则，为长波长光-物质相互作用调控提供了可调中红外平台。
2025-06-26 cond-mat.mes-hall physics.optics
Pressure and Proximity Tuned Twisted Bilayer Graphene
Loughborough University（拉夫堡大学）
本研究通过封装和压力调控扭曲双层石墨烯，发现非径向自旋纹理下的纯共线爱德斯坦效应，并利用压力调节费米面与量子几何，为莫尔异质结构的拓扑和自旋-电荷转换提供新途径。
2026-09-21 cond-mat.mes-hall
Electronic and Spin-Orbit Properties of hBN Encapsulated Bilayer Graphene
本文结合第一性原理计算与低能SOC模型，研究hBN封装Bernal双层石墨烯的轨道带隙、自旋劈裂及其受堆叠、电场和扭转角调控的规律。
2023-09-26 cond-mat.mes-hall
Kramers pairs of Majorana corner states in a topological insulator bilayer
我们考虑了一个由两个隧道耦合的二维拓扑绝缘体组成的系统，该绝缘体被一个顶部和底部超导体近似，它们之间的相位差为$π$。我们表明，该系统具有时间反演不变的二阶拓扑超导相，其特征在于在所有四个角的矩形样品的Kramers对马约拉纳角状态的存在。此外，我们研究了弱时间反演对称性破缺微扰的影响，并表明，在平面塞曼场导致一个更丰富的相图，表现出两个非等价的阶段，每个角落有两个马约拉纳角状态，以及一个中间阶段，每个角落只有一个马约拉纳角状态。我们从描述我们系统的连续模型中解析得出我们的结果。此外，我们还提供了独立的数值确认所产生的阶段，使用离散化的晶格表示的模型，这使我们能够证明的鲁棒性的拓扑相位和马约拉纳角状态对参数变化和潜在的混乱。
2020-11-12 cond-mat.mes-hall
Electronic Spin Transport in Dual-Gated Bilayer Graphene
消除非本征自旋弛豫源是实现石墨烯优异的本征自旋输运性能的关键。为此，我们研究电荷和自旋输运在双层石墨烯为基础的自旋阀器件制造的一个新的设备架构，使我们能够进行比较研究，分别调查衬底和聚合物残基的自旋弛豫的作用。首先，在SiO2和BN衬底上制造的自旋阀之间的比较表明，衬底相关的带电杂质，声子和粗糙度不限制当前设备中的自旋输运。接下来，在封装器件中自旋弛豫时间增加5倍的观察结果突出了聚合物残留物对自旋弛豫的重要性。我们观察到的自旋弛豫长度约10 μ m的封装双层与24000 cm 2/Vs的电荷迁移率。自旋弛豫时间的载流子密度依赖性有两个不同的制度; n<4 × 1012 cm-2，其中自旋弛豫时间单调减少载流子浓度的增加，和n>4 × 1012 cm-2，其中自旋弛豫时间表现出突然增加。自旋弛豫时间的突然增加，在电荷输运中没有相应的签名，这表明在电荷中性点附近存在磁共振。我们还展示了，第一次，在我们的双栅极器件架构，完全集成了一系列的封装区域在其设计中的双极pn结的自旋输运。在低温下，观察到自旋信号的强烈抑制，同时诱导的传输间隙，这被解释为自旋通道内的阻抗失配的一种新的表现。
2016-07-21 cond-mat.mes-hall
Electric field-tunable layer polarization in graphene/boron nitride twisted quadrilayer superlattices
最近观察到的非常规铁电性的AB双层石墨烯夹在六方氮化硼（hBN）提供了一个新的平台，以操纵多层范德华异质结构中的相关相。我们提出了一个低能量的连续介质模型的AB双层石墨烯封装的顶部和底部层的hBN或石墨烯，有两个独立的扭曲角。对于石墨烯/hBN异质结构，我们表明，扭转角的不对称性导致层极化的价带和导带。我们还表明，出平面位移场不仅调谐层偏振，但也使低能量带。我们扩展的模型表明，由AB双层石墨烯封装的顶部和底部的石墨烯层的四层石墨烯异质结构的电子结构可以类似地通过外部电场调谐。
2022-09-21 cond-mat.mes-hall
Majorana and parafermion corner states from two coupled sheets of bilayer graphene
我们考虑一个由两个双层石墨烯耦合片组成的强自旋轨道相互作用机制，其中静电约束用于创建一个有效的量子线阵列。我们发现，对于合适的线间耦合系统支持一个拓扑绝缘体阶段表现出Kramers合作伙伴的无间隙螺旋边缘状态，而额外存在的一个小的平面内磁场和弱邻近诱导的超导性导致出现的零能量马约拉纳角状态在所有四个角落的矩形样品，表明过渡到一个二阶拓扑超导相。强的电子-电子相互作用的存在下，以促进上述阶段，其异国情调的分数对应物。特别地，我们发现该系统支持分数拓扑绝缘体相呈现分数带电无隙边缘态和分数二阶拓扑超导相呈现零能量$\mathbb{Z}_{2m}$ parafermion角态，其中$m$是由化学势的位置确定的奇数。
2020-03-19 cond-mat.mes-hall
Electric-field independent spin-orbit coupling gap in hBN-encapsulated bilayer graphene
本研究通过实验与第一性原理计算，证明hBN封装双层石墨烯中自旋轨道耦合能隙与电场位移场无关，且由固有Kane-Mele机制主导，为SOC工程和自旋操控提供新见解。
2025-04-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Impact of thermal annealing on graphene devices encapsulated in hexagonal boron nitride
我们提出了一个热退火研究单层和双层（BLG）石墨烯封装在六方氮化硼。在每个退火步骤之前和之后，通过电子输运和拉曼光谱测量来表征样品。虽然诸如载流子迁移率、总掺杂和应变的提取的材料性质不受退火影响，但是初始退火步骤降低了掺杂和应变变化，从而导致更均匀的样品。此外，BLG拉曼光谱的窄2D亚峰宽度允许我们从2D峰和G峰位置的相关性中提取关于应变和掺杂值的信息。
2018-05-04 cond-mat.mes-hall
Majorana current induced by charge current in Kitaev magnet/graphene bilayers
Institute of Science Tokyo（东京科学大学）
该研究探究Kitaev磁体/石墨烯双层中电荷电流诱导马约拉纳电流的机制，通过微扰计算得到马约拉纳电流解析表达式，还讨论了马约拉纳热电流并估计其大小，为马约拉纳费米子的电子调控提供了理论依据。
2026-07-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Electronic properties of twisted bilayer graphene suspended and encapsulated with hexagonal boron nitride
本研究采用原子紧束缚模型分析hBN衬底对转角双层石墨烯能带结构的影响，发现悬浮与封装态的TBG电子性质差异显著，且其对外电场的响应受对称性影响，相关结果可为石墨烯莫尔超晶格的实验调控提供依据。
2022-11-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Topological Larkin-Ovchinnikov phase and Majorana zero mode chain in bilayer superconducting topological insulator films
我们从理论上研究了双层超导拓扑绝缘体薄膜，其中顶面态和底面态都具有超导电性。我们发现，一个平面内的磁场可以驱动系统进入拉金Ovchinnikov（LO）相，在那里的电子与有限的动量配对。LO相位是拓扑非平凡的，其特征在于由Z2拓扑不变量，导致沿垂直于面内磁场的边缘的马约拉纳零模式链。
2017-08-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Chiral Majorana Modes via Proximity to a Twisted Cuprate Bilayer
我们提出了一种新的异质结构，以实现二维手性拓扑超导。将具有大的Rashba自旋轨道耦合能量的衬底靠近从高温铜酸盐超导体剥离的薄膜的扭曲双层。然后将组合系统暴露于面外磁场。罕见的$d + id$配对对称性预计会发生在这样的系统中，允许非平凡的拓扑结构，具体地说，在隔离的扭曲双层的情况下，基板诱导一个奇数陈数。由此产生的相位的特点是存在的马约拉纳零模式在每个漩涡。
2022-09-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Fast pick up technique for high quality heterostructures of bilayer graphene and hexagonal boron nitride
提出了一种通过拾取任意尺寸的晶体来快速制备高质量异质结器件的方法。双层石墨烯被六方氮化硼封装以证明这种方法，显示出良好的电子质量，迁移率范围从室温下的17 000 cm^2/V/s到4.2 K下的49 000 cm^2/V/s，并在0.5 T以下进入量子霍尔区。该方法为未来高质量层状晶体器件的制备提供了一种强有力的工具。
2014-03-03 cond-mat.mes-hall
Low B Field Magneto-Phonon Resonances in Single-Layer and Bilayer Graphene
由强电子-电子和电子-声子相互作用引起的多体效应在石墨烯物理中起着重要作用。我们报告了它们在低B场磁-声子共振中的表现，这些表现在高质量剥离的单层和双层石墨烯中，这些石墨烯封装在六方氮化硼中。这些共振使我们能够提取特征的有效费米速度，高达$1.20 \times 10^6$ m/s，为观察到的“修饰”朗道能级跃迁，以及共振的加宽，这增加朗道能级指数。
2015-04-16 cond-mat.mes-hall
Interplay of quantum spin Hall effect and spontaneous time-reversal symmetry breaking in electron-hole bilayers II: Zero-field topological superconductivity
已经提出，带反转的电子-空穴双层支持从具有自发破缺的时间反转对称性的绝缘相到量子自旋霍尔绝缘体相的相变，作为增加的电子和空穴密度的函数。在这里，我们表明，在邻近感生超导的存在下，它是可能的实现马约拉纳零模式的时间反演对称性破缺相在没有磁场。我们发展了一个有效的低能理论的存在下的时间反演对称性破缺序参量的系统，以获得解析的Majorana零模，我们发现一个很好的协议之间的数值和解析结果的限制弱破缺的时间反演对称性。通过测量$4π$约瑟夫森电流，我们证明了在超导体/时间反演对称破缺绝缘体/超导体约瑟夫森结中可以检测到Majorana零模.最后，我们证明了马约拉纳融合规则检测是可行的，利用自发时间反演对称破缺序参量的门电压依赖性。
2022-05-26 cond-mat.mes-hall
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
Exploring room temperature spin transport under band gap opening in bilayer graphene
本研究探讨了hBN封装的双层石墨烯中室温电荷与自旋输运的电学控制，发现通过垂直位移场开启带隙可调制自旋输运参数，并展示了自旋场效应晶体管的基本运作。
2023-05-17 cond-mat.mes-hall
Equilibration of Quantum hall edges in symmetry broken bilayer graphene
研究了高质量双栅双层石墨烯器件中，当零能朗道能级的简并完全解除时，量子霍尔边在单极和双极区的平衡.我们发现，在单极制度时，在顶栅区的填充因子高于背栅填充因子，平衡是部分基于它们的自旋极化。然而，在双极区观察到边缘态的完全混合，而不考虑它们的自旋配置，这是由于在我们的薄hBN（~ 15 nm）封装器件中的尖锐PN结处的朗道能级崩塌，与现有理论一致。
2018-07-19 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
Scanning Gate Microscopy of Localized States in a gate-defined Bilayer Graphene Channel
我们使用扫描门显微镜来证明存在的局部状态所产生的潜在的不均匀性，在一个50 nm宽的，栅极定义的导电沟道封装的双层石墨烯。当成像的影响下的局部尖端诱导电位的通道电导，我们观察到椭圆的尖端位置的函数的增强电导。这些椭圆使我们能够推断出局域态的位置，并研究它们对位移场的依赖性。对于大的位移场，我们观察到，本地化状态往往会发生中途进入通道。我们所有的观察都可以在随机库仑阻塞的框架内得到很好的解释。
2020-06-17 cond-mat.mes-hall
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
Landau Levels of Bilayer Graphene in a WSe$_2$/Bilayer Graphene van der Waals Heterostructure
在两种不同的范德华材料之间形成的异质结构使每个组分中不存在的相互作用和功能成为可能。在这项工作中，我们表明，附近的一个原子薄的WSe $_2$片显着影响的能量的双分子层石墨烯的低朗道能级的破坏，可能是由于筛选。我们提出了一个系统的研究磁场和电位移场的朗道能级间隙的填充因子$ν$ = 1，2，3，并比较BN封装的原始双层石墨烯。在WSe $_2$ /双层石墨烯异质结构中，N = 0和1轨道波函数之间的交换主导的能量分裂显著增强，这导致在填充因子$ν$ = 0处的修改的相图和在$ν$ = 1和3处的更大的能隙。另一方面，在$ν$ = 2处的交换增强的自旋能隙减小了大约两倍。我们的研究结果表明，一种可能的方式来工程量子霍尔现象通过范德华异质结构。
2019-11-04 cond-mat.mes-hall
Unexpected Zero Bias Conductance Peak on the Topological Semimetal Sb(111) with a Broken Bilayer
长期以来寻求的马约拉纳费米子有望在拓扑超导体异质结构中表现为零偏压电导峰（ZBCP）。作为这种异质结构的一个有前途的平台，我们研究了拓扑半金属Sb（111）的解理表面，使用扫描隧道显微镜和光谱。值得注意的是，我们发现一个强大的ZBCP的解理表面的一些梯田，虽然没有超导体。利用准粒子干涉成像、朗道能级谱和密度泛函理论，我们证明了ZBCP起源于由次表面层错推高到费米能级的van Hove奇点。在对新的马约拉纳费米子系统提出要求的冲刺中，我们的发现强调了使用本地探针和详细建模来彻底检查晶体缺陷的重要性，这些缺陷可能会导致与马约拉纳物理学无关的微不足道的ZBCP。
2018-10-31 cond-mat.mes-hall
Band gap engineering in AA-stacked bilayer graphene
我们证明，AA-堆叠双层石墨烯（AA-BLG）的介电材料封装可以拥有一个能隙由于诱导质量项。使用四带连续模型，我们评估传输和反射概率以及各自的电导。考虑层间质量项的差异，在能谱中打开了一个缺口，也耦合了两个狄拉克锥。这种锥耦合诱导的锥间传输是不对称的，在存在不对称的质量项的情况下，相对于法向入射。的能谱的间隙AA-BLG表现出电子-空穴的不对称性，这是反映在相关的内和锥间通道。我们还发现，即使克莱因隧穿存在于门控和偏置的AA-BLG，它是由层间质量项的差异，而不是Febry-Pérot共振出现排除。
2018-08-27 cond-mat.mes-hall
Layered Opposite Rashba Spin-Orbit Coupling in Bilayer Graphene: Loss of Spin Chirality, Symmetry Breaking and Topological Transition
双层石墨烯中的反转对称性允许分层相反的Rashba自旋轨道耦合（LO-RSOC）-当RSOC在两个耦合的空间分离层中具有相同的幅度但相反的符号时的情况。我们发现，LO-RSOC的结果在动量空间中的自旋手征的损失，在对比常见的均匀RSOC。这种手征损失使得它很难实验确定是否LO-RSOC（在10 meV的规模）存在，因为能带结构是不敏感的，为了解决这个问题，我们建议通过门控来确定LO-RSOC打破反转对称性或磁场打破时间反演对称性。值得注意的是，我们观察到平凡和非平凡的带拓扑结构之间的过渡，系统偏离LO Rashba状态。从头计算表明，由两个单层Au封装的双层石墨烯是LO Rashba系统的候选者。
2022-05-26 cond-mat.mes-hall
Electrostatically induced quantum point contact in bilayer graphene
我们报道了在封装的双层石墨烯中制造静电限定的纳米结构，其漏电阻低于高达$R \sim 10~$ G $Ω$的耗尽栅。这超过了先前报告的值$R =~$ 10 - 100 k $Ω$。\cite{Zou2010,Yan2010,Zhu2016a}我们将这种改进归因于石墨背栅的使用。我们实现了两个分裂栅器件，它们定义了费米波长尺度上的电子通道。覆盖分裂栅极之间的间隙的沟道栅极改变沟道中的载流子密度。我们观察到$ΔG = 2~e^2/h$和$ΔG = 4~e^2/h$的器件依赖电导量子化。在量子化垂直于样品平面的磁场时，我们恢复了双层石墨烯的四倍朗道能级简并度。在零磁场和量子霍尔区之间的交叉处出现了意想不到的模式交叉。
2018-01-16 cond-mat.mes-hall
Probing charge noise in bilayer graphene quantum dots by Landau-Zener-Stückelberg-Majorana spectroscopy
RWTH Aachen University（亚琛工业大学）；JARA-FIT；nd Institute of Physics, RWTH Aachen University（亚琛工业大学第二物理研究所）；Peter Grünberg Institute (PGI-9), Forschungszentrum Jülich（于利希研究中心彼得·格林伯格研究所（PGI-9））；Forschungszentrum Jülich（于利希研究中心）；CST - Compound Semiconductor Technology, RWTH Aachen University（亚琛工业大学化合物半导体技术）；University of Vienna, Faculty of Physics（维也纳大学物理系）；National Institute for Materials Science（国立材料研究所）
本文利用LZSM干涉谱学研究双层石墨烯量子点中高频电荷噪声，提取出约0.5-0.9 neV/√Hz的噪声谱密度，表明热噪声或电子-声子耦合主导电荷退相干过程。
2026-05-12 cond-mat.mes-hall quant-ph
Gate-defined wires in twisted bilayer graphene: from electrical detection of inter-valley coherence to internally engineered Majorana modes
扭曲双层石墨烯（TBG）实现了一个高度可调的，强相互作用的系统，具有超导性和各种相关的绝缘状态。我们在TBG中建立了具有邻近诱导自旋轨道耦合的门定义线，作为揭示相关绝缘体性质的工具$(i)$和基于Majorana的拓扑量子位的平台$(ii)$。特别是，我们表明，能带结构的栅极定义的线沉浸在一个“谷间相干”相关绝缘体继承电可检测指纹的对称性破缺本地后者。在导线的一侧由超导TBG区域包围，在另一侧由谷间相干相关绝缘体包围，进一步使得能够形成马约拉纳零模式-甚至可能在零磁场下，这取决于存在的精确的破磁顺序。我们的方案不仅引入了一种依赖于内部产生的邻近效应的高度门可调拓扑量子比特介质，而且还可以揭示TBG中的库珀配对机制。
2021-06-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Bias dependent spin injection into graphene on YIG through bilayer hBN tunnel barriers
我们研究了自旋注入到铁磁绝缘体钇铁石榴石（YIG）上的单层和双层石墨烯通过剥离的双层六方氮化硼（hBN）隧道势垒的效率。两个样品的接触产生5和30 k $Ωμ$ m $^2$之间的电阻-面积积。取决于所施加的DC偏置电流，非局部自旋信号的幅度可以被增加或抑制到噪声水平以下。自旋注入效率达到-60%~+25%。自旋阀和自旋进动测量结果证实了这一点。发现样品A中的邻近感应交换场为（85 $\pm$ 30）mT，样品B中的邻近感应交换场接近检测极限。我们的研究结果表明，Gurram等人报道的双层hBN隧道势垒的特殊自旋注入特性不仅限于完全封装的石墨烯系统，而且在石墨烯/YIG器件中也有效。这进一步强调了双层hBN作为石墨烯自旋电子学的有效且可靠的隧道势垒的多功能性。
2018-07-23 cond-mat.mes-hall
Moire-enabled topological superconductivity in twisted bilayer graphene
本文提出在邻近诱导Rashba自旋轨道耦合、s波超导和交换场的扭转双层石墨烯中，利用莫尔微带实现可调拓扑超导，且无需超平坦能带或精细调角。
2024-06-17 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
Emergent fractals in hBN-encapsulated graphene based supermoiré structures and their experimental signatures
本研究证明hBN封装石墨烯基超莫尔结构在特定条件下可形成涌现分形，并利用有效哈密顿量计算低能能带数，提出通过ARPES和STM实验验证并提取分形维数的方法。
2025-02-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Helical States in Curved Bilayer Graphene
研究了静电约束下双层石墨烯中量子线的自旋效应。适当选择约束方向，我们表明，在存在的磁场，自旋轨道相互作用引起的曲率，和谷间散射，束缚态出现的螺旋。这些螺旋态的局域长度可以通过栅极电压来调制，这使得能够控制两个平行导线之间的隧道耦合。通过s波超导体的邻近效应，我们表明，螺旋模式引起的双层石墨烯中的马约拉纳费米子。
2012-08-13 cond-mat.mes-hall
Strong gate-tunability of flat bands in bilayer graphene due to moiré encapsulation between hBN monolayers
当使用六方氮化硼（hBN）作为石墨烯的衬底时，所产生的莫尔图案产生次级狄拉克点。通过将多层石墨烯封装在对齐的hBN片内，受控的莫尔堆叠可以提供甚至更丰富的益处。使用先进的紧束缚模拟原子松弛的异质结构，在这里，我们表明，在第二狄拉克点的间隙可以打开在选定的莫尔堆叠配置，是独立的异质结构的任何额外的垂直门控。另一方面，选通可以广泛地调谐主狄拉克点处的间隙，并且由此可以相对于次狄拉克点处的莫尔条纹引起的间隙在宽度上强烈地压缩第一莫尔条纹迷你带。我们发现，在hBN封装的双层石墨烯中，这种新的机制可以在适度的门控下导致平坦于10 meV的孤立带，从而为电子控制的强相关态提供了一条方便的途径。
2023-02-02 cond-mat.mes-hall
Gate-defined electron interferometer in bilayer graphene
本文提出一种在封装双层石墨烯中完全由静电栅极定义的电子干涉仪，避免了传统刻蚀导致的样品退化，实现了载流子类型和 AB 振荡的栅极调控，并展现出数微米的相干长度，为探索扭曲双层石墨烯中的关联量子态提供了平台。
2022-05-09 cond-mat.mes-hall
Critical Majorana fermion at a topological quantum Hall bilayer transition
School of Physics and Astronomy, University of Leeds（利兹大学物理与天文学学院）；Institute of Natural Sciences, Westlake Institute for Advanced Study（西湖高等研究院自然科学研究院）；Department of Physics, School of Science, Westlake University（西湖大学理学院物理系）；Center for Computational Quantum Physics, Flatiron Institute（西蒙斯平坦研究所计算量子物理中心）；Department of Physics, Princeton University（普林斯顿大学物理系）；Laboratoire de Physique de l’Ecole normale supérieure, ENS, Université PSL, CNRS, Sorbonne Université, Université Paris-Diderot, Sorbonne Paris Cité（巴黎高等师范学校物理实验室，ENS，PSL大学，法国国家科学研究中心，索邦大学，巴黎第七大学，索邦巴黎城）
研究通过模糊球正则化确定双层量子霍尔临界点的低能谱，揭示中性费米子能隙关闭驱动临界行为，并首次在模糊球上实现费米子理论。
2026-03-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el
High-temperature Majorana corner modes in a $d+id'$ superconductor heterostructure: Application to twisted bilayer cuprate superconductors
本研究提出利用邻近$d+id'$配对超导体（如扭曲双层铜基超导体）与面内磁场的作用，在二维拓扑绝缘体中实现高温无体态节点的马约拉纳角模，为其高温实验观测提供可行方案。
2023-06-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Twist-Angle-Controlled Anomalous Gating in Bilayer Graphene/BN Heterostructures
Université Paris-Saclay, CNRS, Centre de Nanosciences et de Nanotechnologies (C2N)（巴黎萨克雷大学）；National Institute for Materials Science（物质材料研究所）
通过控制双层石墨烯/氮化硼异质结构的扭角，实现了异常门效应的开关控制，揭示了角度对齐对门效应的关键作用。
2025-06-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Topological Valley Currents in Bilayer Graphene/Hexagonal Boron Nitride Superlattices
石墨烯超晶格作为一种新兴的量子超材料，最近引起了人们越来越多的兴趣。本文报道了在双层石墨烯（BLG）超晶格中观察到的非局域输运，这种超晶格被两层六方氮化硼（hBN）层包裹，形成hBN/BLG/hBN莫尔超晶格。然后，我们采用这些超晶格检测使用全电方法的长程电荷中性谷电流。反转对称性破缺的云纹超晶格导致在电荷中性点（CNP）处积累具有Berry曲率的热点，并且它包含CNP的卫星。我们观察到非局部电阻的顺序为1 $\text{k}Ω$，它服从一个标度关系。这种非局域电阻是从量子霍尔效应演化而来的，但没有磁场/时间反演对称性破缺，这与热点诱导的拓扑谷电流有关。这项研究将为发展一种贝里相敏探针探测具有反转对称性破缺的带隙狄拉克材料中的热点铺平道路。
2019-06-23 cond-mat.mes-hall
Floquet Majorana fermions in driven hexagonal lattice systems
我们提出了Floquet手征拓扑超导系统托管Floquet马约拉纳费米子，其中包括六角晶格在超导体附近的闪亮的圆偏振光。特别是对于双层石墨烯系统，我们证明了存在三个拓扑相，这三个拓扑相由一定的参数决定，即诱导光的振幅和频率。通过对Chern数的解析计算和带状几何中的能谱分析，确定了手性Floquet Majorana边态的个数。此外，这一建议被推广到其他六方晶格系统，如单层石墨烯和硅烯。值得注意的是，实现手性Floquet Majorana边缘态的诱导光的参数范围在实验上是可行的，并且可以使用扫描隧道光谱基于微分电导来探测相应的Floquet Majorana费米子。
2014-07-18 cond-mat.mes-hall
Energetics of complex phase diagram in a tunable bilayer graphene probed by quantum capacitance
双层石墨烯为探索量子霍尔效应中丰富的物理提供了一个独特的平台。自旋、谷和轨道简并度的不寻常组合导致了有趣的对称性破缺态与电场和磁场。传统的输运测量，如电阻测量已被执行，以探测双层石墨烯中的不同有序态。然而，还没有做太多的工作来直接映射双层石墨烯中这些状态的能量学。在这里，我们进行了磁电容测量与电场和磁场在六方氮化硼封装的双栅极双层石墨烯器件。在零磁场下，利用量子电容技术测量了电荷中性点周围的间隙随垂直电场的变化，所得间隙值与理论值吻合较好。在有垂直磁场存在的情况下，我们在有电场的磁电容测量中观察到朗道能级交叉。电场和磁场作用下最低朗道能级的能隙关闭和重新打开表明了从一种有序态到另一种有序态的转变。在较高的电场（$\bar D > 0.5$ V/nm）下，我们观察到了带边附近朗道能级的崩塌，这是理论上预测的。在我们的实验中，具有电场和磁场的双层石墨烯的朗道能级的完整能量学为解开系统的基态的性质铺平了道路。
2018-10-25 cond-mat.mes-hall
Observation of spin-valley coupling induced large spin lifetime anisotropy in bilayer graphene
我们报告的第一个观察到的大自旋寿命各向异性的双层石墨烯（BLG）完全封装在六方氮化硼之间。我们用倾斜Hanle自旋进动表征了平面外（$τ_\perp$）和平面内（$τ_\parallel$）自旋寿命。在75 K和电荷中性点（CNP），我们观察到$τ_\perp/τ_\parallel$ = 8 $\pm$ 2的强各向异性.该值与石墨烯/TMD异质结构相当，而我们的高质量BLG提供高达9 ns的$τ_\perp$，大于两个数量级的自旋寿命。在n = $6\times 10^{11}~$ cm $^{-2}$的载流子密度下，各向异性降低到3.5 $\pm$-1。温度相关的测量表明，高于75 K的$τ_\perp/τ_\parallel$随着温度的升高而降低，达到接近室温的各向同性情况。我们解释了我们的研究结果与电场诱导的自旋谷耦合所产生的小的内在自旋轨道场在12~ $μ$ eV的BLG在CNP。
2018-05-31 cond-mat.mes-hall
Supercurrent mediated by helical edge modes in bilayer graphene
本研究将二硒化钨封装的双层石墨烯螺旋边缘态与超导体耦合，发现零位移场下体带隙反转导致临界电流抑制及夫琅禾费干涉奇偶效应，从理论和实验上证明了超导与零场拓扑态的耦合。
2023-05-17 cond-mat.mes-hall
Gap Opening in Twisted Double Bilayer Graphene by Crystal fields
由于化学性质不同的原子种类之间的电势差而产生晶体场。在范德华异质结构中，这样的场自然地垂直于平面存在。最近人们已经意识到，扭曲的石墨烯多层膜提供了强大的游乐场，通过层数，扭曲角，施加的电偏压，电子相互作用和弹性弛豫来设计电子特性，但晶体场没有得到应有的关注。在这里，我们表明，大角度扭曲的双层双层石墨烯的能带结构强烈修改的晶场。特别是，我们的实验表明，扭曲的双层石墨烯，hBN层之间封装，表现出固有的带隙。通过施加外部场，可以闭合各个双层中的间隙，从而允许确定晶体场。我们发现晶体场从外层指向内层，在底部（顶部）双层的强度为-0.13 V/nm（0.12 V/nm）。通过第一性原理计算和低能模型，我们证明了晶体场在基态打开了一个带隙。我们的研究结果提出了一个物理方案，其中碳中的晶体场效应显著影响扭曲双层石墨烯的低能性质，这表明在其他制度中必须考虑到这种贡献，以忠实地预测扭曲石墨烯多层膜的电子性质。
2019-11-04 cond-mat.mes-hall
Electron transport in bilayer graphene nano constrictions patterned using AFM nanolithography
本研究采用无电极AFM局部阳极氧化纳米光刻制备窄至20nm的双层石墨烯纳米收缩结构，观测到输运带隙与附加能超100meV的单量子点，揭示其输运由边缘无序与量子限域效应主导，为碳基量子器件制备提供了灵活新方法。
2024-12-11 cond-mat.mes-hall
30$^\circ$-twisted bilayer graphene quasicrystals from chemical vapor deposition
原子级薄晶体的人工堆叠在剥离薄片的相对取向的控制和再现性方面受到固有的限制。当系统的性质严重依赖于扭转角时，这个缺点尤其严重，例如由两个石墨烯层旋转30 ° $^\circ$形成的十二方准晶的情况。在这里，我们表明，大面积的30 $^\circ$旋转双层石墨烯可以确定性地通过化学气相沉积在铜上生长，消除了人工组装的需要。准晶很容易转移到任意衬底上，并集成在高质量的hBN封装的异质结构中，我们将其加工成双栅极器件，其载流子迁移率高达$10^5$ cm $^2$ /Vs。从低温磁输运中，我们发现石墨烯准晶有效地表现为非耦合石墨烯层，显示出8倍简并量子霍尔态：该结果表明，由先前的光电发射实验检测到的狄拉克锥复制品对电输运没有贡献。
2020-04-24 cond-mat.mes-hall
98% directional guiding of spin currents with 90 micrometer relaxation length in bilayer graphene using carrier drift
自旋信号的电控制和长距离自旋输运是自旋电子学领域的主要要求。在这里，我们报告了在室温下使用载流子漂移在高迁移率六方氮化硼封装的双层石墨烯中有效引导自旋电流。我们的实验，连同建模，表明自旋弛豫长度可以调谐从2到88微米时，分别施加$\mp$ 40 μ A的直流电流。我们的模型预测，扩展到$\mathrm{I_{dc}}=\mp$ 150 μ A的范围内，自旋弛豫长度可以分别从0.6到320 μ m，这表明在不久的将来，在适当的电流密度范围内的自旋弛豫长度在毫米范围内。我们的结果还表明，我们能够直接自旋注入接触的任何一侧的自旋电流。当$\mathrm{I_{dc}}$ = -40 uA时，98%的注入自旋流向左侧，当漂移电流反向时，65%流向右侧。我们的模型表明，对于$\mathrm{I_{dc}}=\mp$ 150 μ A，数字分别达到99.8%和95%，这表明基于自旋的逻辑操作和器件的载流子漂移的潜力。
2016-03-08 cond-mat.mes-hall
Electron binding by charge disorder surrounding gapped bilayer graphene
National Graphene Institute, University of Manchester（国家石墨烯研究所，曼彻斯特大学）；Department of Physics & Astronomy, University of Manchester（曼彻斯特大学物理与天文系）；Institut für Theoretische Physik, Universität Regensburg（雷根斯堡大学理论物理研究所）；Research Institute of Electrical Communication, Tohoku University（东北大学电气通信研究所）
本文研究带隙双层石墨烯周围电荷无序对带边态的影响，建立考虑介电响应的框架，发现两种工况下电荷无序均不产生深带隙中态，束缚态靠近带边。
2026-10-12 cond-mat.mes-hall
Enhanced electron-phonon coupling in doubly aligned hexagonal boron nitride bilayer graphene heterostructure
具有相似晶格常数的二维材料的异质结构中的相对扭转角导致电子性质的显著改变。在这里，我们调查的电气和磁输运性质的双层石墨烯（BLG）封装在两个六方氮化硼（hBN）晶体，其中顶部和底部的hBN旋转排列与双层石墨烯的扭转角$θ_t\sim 0^{\circ} \text{and}~ θ_b < 1^{\circ}$，分别。这导致形成两个莫尔超晶格，在空穴和电子掺杂区中，在载流子密度$n_{s1}$和$n_{s2}$处出现卫星电阻率峰值，以及在零载流子密度处出现电阻率峰值。此外，我们测量了电阻率（$ρ$）的温度（T）依赖性。在10 ~ 50 K范围内，$n_{s1} <n<n_{s2}$密度区的电阻率随温度呈线性增加，斜率d $ρ$ /dT $\sim$为8.5~ $Ω$ /K。d $ρ$ /dT的大斜率归因于最近在具有顶部和底部hBN的双排列石墨烯中由于重构的能带中的费米速度的抑制而产生的增强的电子-声子耦合，这是理论上预测的。我们的结果建立了双排列莫尔系统的独特性，以调整电子-声子耦合的强度和修改多层异质结构的电子性质。
2021-05-30 cond-mat.mes-hall
High mobility dry-transferred CVD bilayer graphene
我们报道了高质量化学气相沉积（CVD）双层石墨烯（BLG）的制备和表征。特别是，我们表明，CVD生长的BLG可以机械地从铜箔分离的六方氮化硼（hBN）晶体后，铜BLG接口的氧化。共焦拉曼光谱揭示了AB-堆叠顺序的BLG晶体和高的结构质量。从对完全封装的hBN/BLG/hBN霍尔棒器件的传输测量中，我们提取了在2 K下高达180，000 cm $^2$ /（Vs）和在300 K下高达40，000 cm $^2$ /（Vs）的电荷载流子迁移率，优于最先进的CVD双层石墨烯器件。此外，我们显示了一个开关比超过10,000和带隙开口的值高达15毫电子伏的位移场为0.2 V/nm，在这样的CVD生长的BLG。
2018-05-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Anomalous sequence of quantum Hall liquids revealing tunable Lifshitz transition in bilayer graphene
费米面拓扑在决定金属的电子性质方面起着重要的作用。在块体金属中，费米能在达到Lifshitz跃迁条件所需的能量尺度上是不容易调节的，Lifshitz跃迁是能带结构中的一个奇点，费米表面的连接性在此发生变化。双层石墨烯是一种独特的系统，其中费米能和低能电子色散都可以使用三角形翘曲和由横向电场打开的带隙之间的相互作用来调节。在这里，我们驱动的Lifshitz过渡到实验可控的载流子密度通过施加大的横向电场通过h-BN封装的双层石墨烯结构，并检测它通过测量朗道能级的简并。在低磁场下空穴的填充因子-3和-6量子霍尔效应态揭示了这些简并性，反映了在价带色散的顶部存在三个极大值。在高磁场下，观察到所有整数量子霍尔态，表明在价带更深处，恒定能量轮廓是单连接的。事实上，我们观察到铁磁量子霍尔态在奇数填充因子证明了我们的样品的高品质，这使我们能够确定几个相变之间的相关量子霍尔态在中间磁场，在协议的朗道能级谱的计算演变。
2014-09-30 cond-mat.mes-hall
