Guided modes in graphene waveguides
该研究类比光波导，探究对称量子阱构成的石墨烯波导的导模，基于对应经典运动和克莱因隧穿的两种色散关系，发现两类情形分别缺失三阶模与基模，为石墨烯基量子器件提供潜在应用方向。
2025-01-14 cond-mat.mes-hall
Bipolar electron waveguides in graphene
我们分析表明，狄拉克材料本地化的电子在一个障碍和一个井的能力，可以用来打开一个伪间隙在石墨烯的光谱。通过使用窄顶栅作为引导电势，我们证明了石墨烯双极波导可以沿着电子波导产生非单调的一维色散，其静电可控的伪带隙与窄频率范围内的强太赫兹跃迁相关联。
2020-11-16 cond-mat.mes-hall
Light-induced optomechanical forces in graphene waveguides
我们表明，在石墨烯为基础的光学机械系统中的模式的激发所产生的电磁力是高度可调的，通过改变石墨烯的化学势，和数量级强于通常的非石墨烯为基础的设备，在吸引力和排斥力的制度。我们分析了由两个平行的石墨烯片制成的耦合波导，无论是悬挂还是由电介质板支撑，并研究了光诱导力和Casimir-Lifshitz相互作用之间的相互作用。这些发现为在纳米和微米尺度上控制和快速调制光学机械设备和传感器的先进可能性铺平了道路。
2016-03-21 cond-mat.mes-hall
Electrical plasmon detection in graphene waveguides
我们提出了一个简单的设备架构，允许在石墨烯波导等离子体激元的全电检测。我们的电等离子体激元检测方案的关键原理是描述在室温下和在宽范围的载流子密度下石墨烯中的传输的流体动力学运动方程的非线性性质。这些非线性响应于传播的等离子体激元的振荡场而产生直流电压。为了说明的目的，我们计算的直流电压所产生的传播的最低能量模式在一个完全的分析方式。我们的全电等离子体探测器件架构为石墨烯等离子体波导在电子电路中的集成铺平了道路。
2015-02-05 cond-mat.mes-hall
Conductance quantization and snake states in graphene magnetic waveguides
我们考虑电子波导（量子线）在石墨烯创建适当的非均匀磁场。讨论了单向蛇态的性质。对于特定的磁场分布，形成两个空间上分离的反向传播蛇态，导致电导量化对磁场的杂质或不规则性的反向散射不敏感。
2008-01-07 cond-mat.mes-hall
Hybrid graphene plasmonic waveguide modulators
石墨烯独特的光学和电子性质使人们能够实现有源光学器件。虽然已经证明了几种类型的基于石墨烯的光子调制器，但将石墨烯的多功能性与等离子体/金属结构的亚波长场限制相结合的潜力尚未完全实现。在这里，我们报告的混合石墨烯等离子体调制器的制造和研究。我们考虑了几种类型的调制器，并确定了最有前途的光调制在电信和近红外。我们的概念验证结果为在芯片上实现用于光通信的高效石墨烯基有源等离子体波导器件铺平了道路。
2016-09-15 cond-mat.mes-hall
Waveguide engineering of graphene's nonlinearity
石墨烯最近被证明具有巨大的非线性，然而，这种非线性的效用是有限的，由于高损耗和小的相互作用体积。我们发现，通过对石墨烯的非线性进行波导工程，我们能够显着增加非线性参数，并将开关光功率降低到亚瓦级。我们的设计利用了混合等离子体激元波导，并通过调节其费米能级来仔细操纵石墨烯的折射率。通过费米能级定制石墨烯基波导中的非线性参数的能力提供了待实现的非线性光学器件的范例。
2014-11-18 cond-mat.mes-hall physics.optics
Bends and splitters in graphene nanoribbon waveguides
我们研究了石墨烯纳米波导中的弯曲和分束器的性能。虽然石墨烯波导本身是有损耗的，我们表明，弯曲和分裂器不会引起任何额外的损失，只要纳米宽度是亚波长。我们使用传输线理论来定性地解释在我们的模拟中观察到的行为。我们的研究结果为实现在太赫兹区域工作的超紧凑器件铺平了一条有前途的道路。
2012-12-18 cond-mat.mes-hall physics.optics
High-speed waveguide-coupled graphene-on-graphene optical modulators
提出了一种基于双石墨烯层的电吸收光调制器概念。该器件由绝缘体上硅波导组成，两个石墨烯层位于其上，由薄绝缘区域隔开。下层石墨烯充当可调谐吸收体，而上层充当透明栅电极。基于实际石墨烯材料特性的计算表明，在近红外波段（λ=1.55 μm）和中红外波段（λ=3.5μ m），超过100 GHz（30 GHz）的3 dB带宽是可能的。还量化了背景掺杂和电势波动对带宽、调制深度和插入损耗的影响。
2012-02-21 cond-mat.mes-hall physics.optics
Floquet engineering of interlayer couplings: Tuning the magic angle of twisted bilayer graphene at the exit of a waveguide
我们介绍了一种新的方法，允许一个完整的控制调制的有效扭转角的变化，在几层范德华异质结构的照射他们与纵波的光在波导的末端。作为一个具体的应用，我们考虑扭曲的双层石墨烯，并表明可以调整魔角更大或更小，允许在原位实验控制的相图和其他相关材料。波导允许人们规避自由空间对不存在光的纵向电场分量的约束。我们建议将扭曲的双层石墨烯放置在波导出口处的特定位置处，使得它受到横向磁模式（TM）波的纯纵向分量的影响。
2020-05-10 cond-mat.mes-hall
Plasmon-mediated Coulomb drag between graphene waveguides
从理论上分析了库仑耦合石墨烯波导中的电荷输运。GWG使用反点晶格定义，并且横向几何形状绕过了早期设计的许多技术挑战。拖曳电阻率$ρ_D$，这是一个衡量的GWG之间的多粒子相互作用，计算的温度和波导分离的范围。它表明，对于$T>0.1T_F$的阻力显着增强，由于等离子体激元，并在低温制度可能会发生一个复杂的行为。在弱耦合区，阻力对波导间距$d$的依赖关系为$ρ_D \sim d^{-n}$，其中$n \simeq 6$。
2014-04-24 cond-mat.mes-hall
Excitation of SPP's in graphene by a waveguide mode
我们提出了一个半解析模型，该模型预测了位于厚金属屏幕中钻出的亚波长狭缝前面的石墨烯片上的表面等离子体激元（SPP）的激发。我们在透射、反射和吸收曲线中识别SPP的签名。根据以前的文献贵金属等离子体激元，我们的特点是在石墨烯计算空间概率密度的SPP的激发效率。该量示出了与费米能量$E_F$分散的等离子体共振的存在，因为$\sqrt{E_F}$是石墨烯等离子体的明确特征。
2019-06-06 cond-mat.mes-hall
Controllable Excitation of Surface Plasmon Polaritons in Graphene-Based Semiconductor Quantum Dot Waveguides
本文研究了外辐射激发下Ag $_2$ Se量子点阵列加载的两片石墨烯等离子体波导中的集体近场效应。本研究旨在发展一种理论方法，以实现可控的激发和平面石墨烯波导中的表面等离子体激元（SPP）的传输。该模型是基于半经典描述，这意味着色散方程的两个耦合的石墨烯片和嵌入的量子点的能谱分析激发的SPP的解决方案。采用时域有限差分法，数值研究了在不同的石墨烯片上外加外加电压和不同的量子点排列方式下，波导中近场分布的变化。研究表明，施加外部电压允许局部改变石墨烯化学势，从而导致电极之间空间中SPP的可控激发。在这些条件下，激发的SPP的传播方向由提供所需SPP路由的金电极的几何配置确定。该系统为近场能量传输和集中提供了新的机会，可用于开发超紧凑的光子器件。
2021-10-06 cond-mat.mes-hall
On-chip ultrafast plasmonic graphene hot electron bolometric photodetector
我们研究了基于热载流子光测热效应的波导集成等离子体石墨烯光电探测器，其特征在于同时具有数百AW-1量级的高响应度和100 GHz量级的高速。我们发展了一个理论的热辐射效应起源于带的非抛物性的石墨烯和估计的响应度由于热辐射效应被证明显着超过响应度的共存的光电导效应，从而令人信服地证明了热辐射效应的主导地位。基于该理论，我们提出了一种新的检测器配置的基础上的混合波导，允许在短距离内的石墨烯的有效吸收，随后的电导率的大的变化。这些结果证明了石墨烯在高速通信系统中的潜力。
2020-02-10 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Transport in armchair graphene nanoribbons and in ordinary waveguides
我们研究直流和交流运输沿扶手椅型石墨烯纳米带使用${\bf k\cdot p}$光谱和本征函数和一般的线性响应表达式的电导率。然后，我们将结果与沿普通波导传输的结果进行了对比。在所有情况下，我们评估杂质的弹性散射的影响，定量描述它与德鲁德型贡献的电流以前没有报道，并评估相应的弛豫时间为长，短程杂质的潜力。我们表明，这种贡献占主导地位的响应在非常低的频率。在这两种情况下，电导率随着电子密度的增加而增加，并且当新的子带开始被占据时显示尖点。作为频率的函数，扶手椅型石墨烯纳米带中的电导率表现出比普通波导中更丰富的峰结构：在前者中允许带内和带间跃迁，而在后者中仅发生带内跃迁。这种差异可以追溯到相应的光谱和本征函数之间的差异。
2019-12-19 cond-mat.mes-hall
Controlled generation of a pn-junction in a waveguide integrated graphene photodetector
石墨烯具有电可调的光吸收和超快的光响应，是高速芯片集成光子学的一个有前途的候选者。石墨烯光电探测器中光信号的产生机制在过去的几年中得到了广泛的研究。然而，关于石墨烯pn结的高效光转换的知识尚未转化为高性能器件。在这里，我们提出了一个石墨烯光电探测器集成在硅槽波导，作为一个双栅极创建一个PN结的光吸收区的设备。而在零偏压的光电效应是占主导地位的转换过程中，一个额外的光电导的贡献被确定在偏置配置。在零偏压和300 mV偏压下，外特性响应度分别为35 mA/W和3.5 V/W，76 mA/W。该器件具有65 GHz的3 dB带宽，这是石墨烯光电探测器的最高值。
2016-10-18 cond-mat.mes-hall
Interaction-induced conductance from zero modes in a clean magnetic graphene waveguide
我们考虑在一个干净的石墨烯单层中通过空间不均匀的磁场形成的波导。该波导的单粒子色散关系表现出零能量朗道式平带，而有限能带具有色散，特别是对应于蛇轨道。对于零模态，电流算符的所有矩阵元素都消失了，有限电导只能由到有限能带的虚跃迁引起。我们表明，库仑相互作用产生这样的过程。与有限能带形成鲜明对比的是，电导没有量化，并且显示出对零模填充的特性依赖性。因此，传输实验提供了一种新的和高度灵敏的探针的电子-电子相互作用在干净的石墨烯样品。我们认为，这种相互作用驱动的零模导体也可能出现在其他物理设置，并没有被传统的Tomonaga-Luttinger液体描述。
2015-08-20 cond-mat.mes-hall
Mid-infrared Active Graphene Nanoribbon Plasmonic Waveguide Devices
掺杂石墨烯由于其多功能的外部控制功能以及其高度压缩的石墨烯表面等离子体（GSP）波长而成为中红外波长的活性等离子体材料的强有力竞争者。在本文中，我们设计了基于电压门控非均匀介质层上掺杂石墨烯纳米带（GNRs）的电调制的有源等离子体波导器件。我们首先开发了品质因数（FoM）公式来表征无源和有源石墨烯纳米波导的性能。基于FoM，我们选择最佳GNR来构建等离子体快门，其由放置在由Si纳米柱支撑的非均匀SiO $_2$衬底上的GNR组成。模拟研究表明，对于一个简单的50 nm长的等离子体快门，调制对比度可以超过30 dB。等离子体快门被进一步扩展以构建4端口有源功率分配器和8端口有源网络，两者都基于GNR交叉结波导。对于有源功率分配器，每个波导臂处的GSP功率传输可以由所施加的栅极电压独立地控制，具有高调制对比度和几乎相等的功率分配比例。从8端口有源网络的构造中，我们看到可以将GNR交叉结波导放大为大型复杂的有源波导网络，在中红外石墨烯等离子体集成纳米电路的令人兴奋的新领域中显示出巨大的潜力。
2013-12-30 cond-mat.mes-hall physics.optics
A new coupling mechanism between two graphene electron waveguides for ultrafast switching
我们提出了一种基于双石墨烯电子波导的新型超快电子开关器件，类似于光学双通道波导器件。该设计利用了两个石墨烯电子波导之间拉比振荡的相干量子力学隧穿原理。基于修正的耦合模理论，我们建立了一个理论模型来分析器件的特性，并预测开关速度大于1ps。由于室温下石墨烯中电子的平均自由程较长，所提出的设计避免了常规半导体量子阱结构中所需的低温操作的限制。我们的设计布局类似于一个标准的CMOS晶体管，应该很容易制造与当前最先进的纳米技术。
2019-03-26 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Terahertz lasers based on optically pumped multiple graphene structures with slot-line and dielectric waveguides
提出并评价了基于光泵多层石墨烯结构的太赫兹（THz）激光器。所开发的设备模型占的带间和带内跃迁的简并电子空穴等离子体中产生的光辐射在MGL结构和槽或介质波导中的损失。给出了太赫兹激光增益和产生太赫兹激光的条件，表明所研究的激光器在室温下可以工作在大于1THz的频率。
2009-11-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Coherent Transport in Y-Junction Graphene Waveguide
我们对嵌入在中等尺寸扶手椅型石墨烯纳米带（AGNRs）中的Y分支电子波导进行了一系列理论输运研究。采用不同紧束缚（TB）哈密顿量近似的非平衡格林函数（NEGF）。使用第一最近的跳跃近似，我们观察到非常明显的电导量子化，其结构取决于几何设计，并显示了间距$4e^2/h$，表明存在谷自由度。此外，通过将第三最近的近似，我们观察到精液平台偏离$4e^2/h$电导的倍数，这表明谷简并的升降机。最后，通过准一维能带结构计算，研究了能量通道的可用性以及主要几何参数对输运的影响。
2018-11-05 cond-mat.mes-hall
Tomonaga-Luttinger liquid parameters of magnetic waveguides in graphene
在适当的非均匀磁场中通过反向传播蛇态形成的石墨烯中的电子波导被示出构成Tomonaga-Luttinger液体的实现。由于左右移动蛇态的空间分离，这种由电子-电子相互作用引起的非费米液态基本上不受无序的影响。我们计算的相互作用参数占在这个系统中的伽利略不变性的情况下，从而表明，非费米液体效应是显着的，在现实的几何形状可调。
2008-10-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Resistively loaded coplanar waveguide for microwave measurements of induced carriers
本研究提出用填充电阻膜的电阻加载共面波导（RLCPW）测量二维电子系统，其可作栅极调控面电荷密度，经Si MOSFET实验验证能将微波传输系数转换为耦合二维电子系统的电导率，还介绍了所需高阻膜的制备工艺。
2022-01-13 cond-mat.mes-hall
Measuring the transmission matrix for microwave radiation propagating through random waveguides: fundamentals and applications
本论文描述了微波辐射在多通道随机波导中传输到安德森局域化的传输矩阵的测量和分析。通过奇异值分解的TM的传输矩阵和相关的本征信道的特征值。透射本征值之和产生透射率$\it T$，其是无量纲电导$\textsl g$的经典模拟。无量纲电导$\textsl g$是以量子电导$G/(e^2/h)$为单位的电子电导。
2014-02-14 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall
Quantum oscillations observed in graphene at microwave frequencies
我们已经测量了机械剥离的石墨烯在高达8.5 GHz的频率下的微波电导。在4.2 K的电导表现出量子振荡，是独立的频率。
2010-07-28 cond-mat.mes-hall
Radiative Thermal Diode Mediated by Nonreciprocal Graphene Plasmons Waveguides
提出了一种基于非互易石墨烯等离子体波导辅助纳米颗粒间非对称辐射传热的热二极管。热二极管系统由两个粒子和一个漂移偏置的悬浮石墨烯片在他们附近。非互易石墨烯等离子体激元由石墨烯片中的漂移电流引起，然后耦合到由近场机制中的粒子发射的波。基于石墨烯等离子体激元传播方向的不对称性，观察到两个粒子之间的热整流。辐射热二极管的性能可以通过调节石墨烯片中的化学势或改变漂移电流来主动调节。在大的漂移速度和小的化学势下，可以在从近场到远场的很宽的粒子间距范围内获得整流系数非常接近1的理想辐射热二极管。采用石墨烯等离子体激元的色散关系来分析整流效应的潜在物理。此外，由于非互易石墨烯等离子体激元的宽带特性，漂移偏置的石墨烯可以作为粒子之间的热整流的通用平台。更优选具有较大粒子共振频率的粒子以产生更好的热二极管。该技术在纳米热管理领域有着广泛的应用前景
2020-01-05 cond-mat.mes-hall
Landau levels, edge states, and strained magnetic waveguides in graphene monolayers with enhanced spin-orbit interaction
研究了石墨烯单层在磁场和应变诱导的伪磁场中的电子性质，其中存在人为增强的自旋轨道相互作用（SOI），例如，通过合适的吸附原子沉积。对于均匀的情况下，我们提供的朗道能级本征态的任意本征和Rashba SOI，包括塞曼场的分析结果。研究了半无限几何中的边缘态，在没有Rashba项的情况下。对于临界磁场值，我们发现在狄拉克点的量子相变分离两个阶段与自旋过滤的螺旋边缘状态。这些相位具有相反的自旋电流方向。我们还讨论了应变磁波导与不均匀的字段配置文件，使手征蛇轨道。这种波导实际上不受无序诱导的背散射的影响，并且SOI为这些模式提供了非平凡的自旋纹理。
2011-10-13 cond-mat.mes-hall
Nanowrinkle Waveguide in Graphene for Enabling Secure Dirac Fermion Transport
本研究提出通过单层石墨烯纳米褶皱交替排列赝磁场构建一维导电通道，实现无泄漏的弹道Dirac费米子输运，为长距离安全量子信息传输和应变工程控制提供了新方法。
2024-07-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Design and Experimental Observation of Valley-Hall Edge States in Diatomic-Graphene-like Elastic Waveguides
我们报告的设计和实验验证的二维声子弹性波导表现出拓扑谷霍尔边缘状态。波导的晶格结构受到双原子石墨烯的启发，并且通过几何压痕将其压印在最初的平板中。压痕分布根据一个六角形的晶格结构，保证了狄拉克色散的存在，在布里渊区的边界。从该基本材料开始，能够支持边缘状态的畴壁可以通过对比具有通过使用局部谐振元件实现的空间反演对称性（SIS）破缺的波导来获得。我们的理论研究表明，这种材料映射到声学模拟的量子谷霍尔效应（QVHE），而数值和实验结果证实存在的保护边缘状态沿壁的拓扑结构不同的域。
2017-12-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Graphene-based plasmonic switches at near infrared frequencies
介绍了石墨烯条形等离子体激元波导近红外波段串联开关的概念、分析和设计。通过使用石墨烯的场效应来选择性地启用或禁止石墨烯条形波导的一部分上的传播来实现切换，从而分别允许良好的传输或高隔离。使用全波模拟和传输线模型与矩阵传输方法相结合，该方法考虑到由设备的不同石墨烯条形波导部分支持的等离子体激元的特性，来执行所提出的结构的电磁建模。开关的性能进行评估与不同的参数的结构，包括周围的介电介质，静电门控和波导尺寸。
2013-09-02 cond-mat.mes-hall physics.optics
Characterizing the attenuation of coaxial and rectangular microwave-frequency waveguides at cryogenic temperatures
对于任何低温固态实现的量子信息处理器，在超过芯片级的距离上进行量子通信都需要低损耗波导。我们测量和分析市售微波频率波导的衰减常数下降到毫开尔文温度和单光子水平。更具体地说，我们的特点的范围内的同轴和矩形微波波导下降到$0.005\,\rm{dB}/\rm{m}$使用谐振腔技术的频率相关的损失。通过测量介质波导材料的内部品质因数，并与已建立的损耗模型进行比较，研究了常用介质波导材料的损耗角正切和相对介电常数。我们的表征的结果是相关的准确预测的信号水平在输入的低温设备，减少任何检测链中的损失，并估计在低温系统中的信号耗散引起的热负荷。
2016-12-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Electrochemically-gated Graphene Broadband Microwave Waveguides for Ultrasensitive Biosensing
本文提出电化学门控石墨烯共面波导微流控传感器，结合宽带微波散射参数与机器学习，在1 aM浓度下区分完全匹配、单碱基错配和不相关DNA，分类准确率超过97%。
2023-01-14 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.bio-ph
1.5 GHz Pulse Generation From a Monolithic Waveguide Laser With a Graphene-Film Saturable Output Coupler
我们在输出耦合镜上镀上石墨烯薄膜，制成可饱和吸收镜。然后，这是用来获得Q开关锁模从二极管泵浦的线性腔波导激光器刻在掺镱铋酸盐玻璃，具有高的斜率和光转换效率。该激光器产生了1039nm的锁模脉冲，重复频率为1.5GHz，平均输出功率为202mW。这种性能是由于石墨烯可饱和吸收体与高质量激光玻璃的组合。
2012-12-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Multifunctional graphene optical modulator and photodetector integrated on silicon waveguides
对于光通信，信息以高速率在光信号域和电信号域之间转换。实现这种转换的设备是各种类型的电光调制器和光电探测器。同样重要的这两种类型的光电子器件需要不同的材料，因此使用单一材料组合来实现这两种类型的光电子器件是具有挑战性的，特别是以可以集成在无处不在的硅平台上的方式。石墨烯具有无间隙的能带结构，是一种独特的光电材料，可以实现光电探测和光学调制。在这里，我们展示了一个基于石墨烯的设备，同时提供有效的光学调制和光电探测。石墨烯器件集成在硅波导上，并可通过另一层石墨烯制成的栅极进行调谐，以实现57 mA/W的近红外光电探测响应度和64%的调制深度。这种新颖的多功能器件可能会导致许多前所未有的光电应用。
2014-02-28 cond-mat.mes-hall physics.optics
Engineering symmetry-selective couplings of a superconducting artificial molecule to microwave waveguides
将结构化量子发射体的衰变率调整到它们的环境中为非线性量子光学、集体现象和量子通信开辟了新的途径。在这里，我们展示了一种新的人工分子之间的耦合方案，包括两个相同的，强耦合transmon量子比特，和两个微波波导。在我们的方案中，耦合被设计成使得相对于置换算子具有相同（相反）对称性的状态之间的转换主要耦合到一个（另一个）波导。基于耦合的选择性，量化的耦合强度的比率，超过了30倍的波导在我们的设备。此外，我们实现了一个双光子拉曼过程中同时驱动两个波导激活，并表明它可以用来相干耦合不同对称性的单激发流形的分子状态。使用该过程，我们实现了由分子介导的波导频率转换，效率约为95%。最后，我们表明，这种耦合安排使得它可以直接产生空间分离的贝尔态传播的波导。我们设想进一步的应用量子热力学，微波光电探测，光子光子门。
2022-02-24 cond-mat.mes-hall quant-ph
Nonlinear behavior of vibrating molecules on suspended graphene waveguides
悬浮的石墨烯波导沉积在微米级周期性金属（等离子体）结构上。测试分子的拉曼散射（B.沉积在波导表面上的纳米粒子（例如纳米粒子）在旋转时表现出方位角周期：在这些微米尺度下，自发拉曼应该与相位匹配条件无关。此外，我们观察到的角度选择性的二次强度依赖性相反的典型的线性行为的自发拉曼。在非常适度的泵浦激光强度（在样品表面<10 MW/cm 2，通常用于拉曼实验）下观察到这种效应。我们把这些现象归因于振动分子和表面等离子体激元（SPP）模式在分子振动频率下的非线性耦合。据评估，极化激元模式传播通过相当长的距离（超过100微米）。
2012-06-18 cond-mat.mes-hall physics.chem-ph physics.optics
Klein-tunneling-enhanced directional coupler for Dirac electron wave in graphene
利用导波波动光学和电子学中的耦合模理论，研究了一种在体石墨烯中通过分裂栅技术静电诱导的由两个平行波导组成的定向耦合结构。我们的结果表明，克莱因隧穿可以大大提高耦合强度的结构。通过调节栅极电压，可以将最初在一个波导中的狄拉克电子波函数的概率密度在几百纳米内完全转移到另一个波导中。我们的研究结果不仅可以导致功能相干耦合器件的量子电子信号处理和片上器件集成在石墨烯，但也缩小了设备的尺寸，以促进石墨烯为基础的大规模集成逻辑电路的制造。
2011-03-28 cond-mat.mes-hall
Electric and magnetic waveguides in graphene: quantum and classical
本文在石墨烯等狄拉克材料中解析研究了电波导与磁波导的量子及经典行为，通过对称性分析揭示了二者的异同，并以方形势波导为例展示了关键特征。
2024-05-29 cond-mat.mes-hall math-ph math.MP
Microwave and millimeterwave electrical permittivity of graphene monolayer
实验研究了石墨烯单层在5-40 GHz范围内的有效介电常数，该范围包括微波和毫米波频谱的较低部分。使用放置在沉积在Si/SiO2上的石墨烯单层薄片上的耦合共面波导进行测量。与一些初始预测相反，石墨烯单层的有效介电常数在上述频率范围内略有下降，平均值为3.3。
2013-09-04 cond-mat.mes-hall
Waveguide cavity optomagnonics for broadband multimode microwave-to-optics conversion
腔光磁学已经成为研究相干光子-自旋相互作用以及可调谐微波-光转换的一个很有前途的平台。然而，当前在亚铁磁晶体中实现的腔光磁器件在体积上仍然比现有技术的腔光机械器件大几个数量级，导致非常有限的磁光相互作用强度。在这里，我们展示了一种基于集成波导的腔体光磁器件及其在微波-光转换中的应用。通过设计一个亚铁磁脊形波导，以支持多个磁振子模式与最大模式重叠的光场，我们实现了高的磁光协同性，这是三个数量级以上的抛光YIG球上获得的先前记录相比。此外，我们实现了可调谐转换的微波光子在8.45 GHz左右的1550 nm的光与宽转换带宽高达16.1 MHz。该系统的独特功能在量子光学和磁振子之间的交叉点的新应用。
2020-05-13 cond-mat.mes-hall physics.optics
Microwave transmissions through superconducting coplanar waveguide resonators with different coupling configurations
在高纯硅衬底上设计并制作了两种不同耦合电容的超导铌共面波导微波谐振器。在20 mK的温度下测量它们的微波传输。结果表明，这两种谐振器具有明显不同的加载品质因数，一种是$5.6\times{10}^{3}$，另一种是$4.0\times{10}^{4}$。用经典的ABCD矩阵法对实测数据进行了拟合。我们发现，透射峰偏离标准洛仑兹的频率加宽。
2013-04-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Tunable electronic transport and unidirectional quantum wires in graphene subjected to electric and magnetic fields
石墨烯中的磁势垒不容易调节。然而，引入电场和磁场两者在石墨烯中提供了可调谐的且更可控的电子状态。在这里，我们研究这样的系统。可以使用垂直的电场和磁场在石墨烯中形成一维通道。该通道（量子线）支持局域化的电子-空穴态，其参数可以由电场控制。这种量子线提供了特殊的导电特性，如单向导电性和对无序的鲁棒性。两个分离的量子线包括具有两种类型的本征模的波导：一种类型类似于传统波导，另一种类型由沿着波导的边界传播的耦合表面波形成。
2010-02-08 cond-mat.mes-hall
Manipulating electron waves in graphene using carbon nanotube gating
石墨烯的色散关系类似于光子的色散关系，为电子光学的应用提供了充足的机会。通过外部栅极的载流子密度的空间变化可以用于产生电子波导，类似于光纤，其中载流子在双极结中的附加限制导致形成很少的横向引导模式。我们表明，通过门控石墨烯与碳纳米管（CNT）创建的波导允许获得尖锐的电导平台，并提出在Aharonov-Bohm和双路干涉仪中的应用，以及用于在石墨烯中注入载流子的点状源。其他应用可以扩展到Bernal堆叠或扭曲的双层石墨烯或二维电子气。由于其多功能性，CNT诱导的波导为石墨烯基器件中的电子操纵开辟了各种可能性。
2022-05-17 cond-mat.mes-hall
A ballistic graphene superconducting microwave circuit
约瑟夫森结（JJ）是微波量子线路的基本元件，如可调谐腔、量子比特和参量放大器。最近开发的封装的石墨烯JJ，具有在微米距离尺度上延伸的超电流，作为量子线路的新构建块具有令人兴奋的潜在应用。尽管如此，该技术的微波性能尚未被探索。在这里，我们展示了一个微波电路的基础上弹道石墨烯JJ嵌入在超导腔。我们直接观察到一个门可调约瑟夫森电感通过设备的谐振频率，并使用一个详细的RF模型，我们提取这个电感定量。我们还观察到器件的微波损耗，并将其转化为μeV能量尺度下结的子隙电阻，这在DC测量中是不可访问的。我们在这里观察到的微波性能表明，石墨烯约瑟夫森结是实现相干量子线路的可行平台。
2018-10-05 cond-mat.mes-hall
Graphene optomechanics realized at microwave frequencies
腔光学力学已经成为研究光与微机械运动通过辐射压力相互作用的平台。在这里，我们观察到这种现象与石墨烯机械谐振器耦合到电磁模式。我们测量热运动和反作用冷却耦合到一个微波片上腔的双层石墨烯谐振器。我们在24 MHz下检测到最低的弯曲模式，低至50 mK，对应于大约40个机械量子，代表了比石墨烯谐振器迄今为止记录的声子占用低近三个数量级。
2014-03-12 cond-mat.mes-hall
Commensurability oscillations in the rf conductivity of unidirectional lateral superlattices: measurement of anisotropic conductivity by coplanar waveguide
通过在单向横向超晶格（ULSL）表面放置一个共面波导来测量微波的衰减，从而测量了ULSL的射频磁导率。ULSL样品的调制主轴垂直（S_perp）和平行（S_||）对微波电场的影响。对于低微波功率，我们观察到预期的各向异性行为的可伸缩性振荡（CO），与CO在样品S_perp和S_||分别由扩散和碰撞贡献主导。在样品S_（1-x）中观察到Shubnikov-de Haas振荡的振幅调制更为显著。||.随着微波功率的增加，两种样品之间的差异被洗掉，让扩散贡献支配两种样品中的CO。用大角度电子-声子散射解释了用高微波功率测量的电导率中预期的方向选择性的失败。
2012-08-25 cond-mat.mes-hall
Probing the current-phase relation of graphene Josephson junctions using microwave measurements
我们对嵌入微波电路中的石墨烯约瑟夫森结进行了广泛的分析。通过比较一个扩散结在15 mK的弹道在15 mK和1 K，我们能够重建的电流相位关系。
2020-07-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Hierarchy of Electronic Properties of Chemically Derived and Pristine Graphene Probed by Microwave Imaging
使用微波阻抗显微镜进行局部电成像石墨烯在不同的模态，产生丰富的层次结构的局部电导率。低电导率氧化石墨及其衍生物显示出显著的电子不均匀性。对于导电化学石墨烯，残余缺陷导致微波信号的系统性降低。相比之下，原始石墨烯上的信号与集总元件电路模型吻合得很好。局部阻抗信息还可以用于验证重叠的石墨烯片之间的电接触。
2009-08-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Piezoelectric transduction of a wavelength-scale mechanical waveguide
我们提出了一个压电式传感器在薄膜锂离子电池，将1.7 GHz的微波信号转换为机械波在1微米宽的波导的单模。我们测量了-12 dB的转换效率，这受到材料损耗的限制。我们采用的设计方法是广泛适用于新兴的声子电路中使用的波长尺度的结构，如在许多光机械微波光量子转换器的心脏的转导。
2019-07-30 cond-mat.mes-hall physics.app-ph quant-ph
Graphene microwave transistors on sapphire substrates
我们已经开发了在微波频率下工作的蓝宝石衬底上的金属氧化物石墨烯场效应晶体管（MOGFET）。对于单层膜，我们得到的渡越频率高达~ 80 GHz的栅极长度为200 nm，和功率增益的最大频率约为3 GHz的这个特定的样品。鉴于蓝宝石上纳米结构的电荷噪声大幅降低，以及这种材料在低温下的高稳定性和高性能，我们的蓝宝石MOGFET非常适合低温宽带低噪声放大器。
2011-06-27 cond-mat.mes-hall
Disordered graphene and boron nitride in a microwave tight-binding analog
介绍了利用微波测量技术对六方结构石墨烯进行测量的实验。夹在两块金属板之间的耦合介质盘的最低横向电共振建立了紧束缚配置。研究了具有少量圆盘的系统的最近邻耦合近似。利用高灵活性的磁盘的位置，在狄拉克点上的石墨烯晶格中引入的无序的后果进行了研究。使用两种不同类型的磁盘，氮化硼类结构（具有两个原子基础的六边形晶格）被实现，显示出带隙的外观。
2013-01-03 cond-mat.mes-hall
Microwave band gap and cavity mode in spoof-insulator-spoof waveguide with multiscale structured surface
我们提出了一种多尺度欺骗绝缘体欺骗（SIS）波导，通过引入周期性的几何调制的波长尺度的SIS波导制成的完美的电导体。MSIS由多个SIS子单元组成。在小间隙近似下，解析地研究了欺骗表面等离子体激元（SSPP）基导模的色散关系。结果表明，由于布拉格散射，多尺度SIS具有微波带隙（MBG）。提供了设计参数空间中的“间隙图”。我们证明了子单元的几何形状可以有效地调节单元SIS的有效折射率，从而进一步控制MBG的宽度和位置。计算结果与有限元数值计算结果吻合较好。对于给定几何尺寸的有限尺寸MSIS，在毫米尺度下，有限元计算表明，一阶对称SSPP模式在MBG中在4.29 GHz至5.1 GHz的频率范围内具有零传输。在4.58 GHz处的间隙内观察到腔模，其来自多尺度SIS波导中的设计者“点缺陷”。此外，EMPMSIS波导示出具有对称和反对称模式与自己的MBG，分别。这种结构的深亚波长限制和对SSPP传播的极大控制，使其在小型化微波器件中具有潜在的应用前景。
2015-04-22 cond-mat.mes-hall physics.optics
Smooth electron waveguides in graphene
我们给出了完全限制在光滑一维势V（x）= - α/cosh（βx）中的二维无质量狄拉克费米子零能模的精确解析解，这为现有顶栅石墨烯结构的势分布提供了很好的拟合.结果表明，与非相对论情形相比，第一模出现的特征势强度α/β存在一个阈值。发现了特征强度与势中模数之间的简单关系，并提出了观测这些模的实验装置。所提出的几何形状可以用于未来具有高开/关电流比的石墨烯基器件中。
2010-06-29 cond-mat.mes-hall math-ph math.MP
Optomechanical coupling between a multilayer graphene mechanical resonator and a superconducting microwave cavity
由诸如石墨烯的二维晶体制成的机械谐振器的低质量密度、高频率和高品质因数的组合使得它们对于力感测/质量感测中的应用以及探索机械运动的量子机制具有吸引力。具有超导腔的微波光力学提供了精确的位置灵敏度，并且能够在量子基态中制备和检测机械系统。在这里，我们展示了一个多层石墨烯谐振器与高$\textit{Q}$超导腔之间的耦合，其品质因数高达220，000。利用热机械噪声作为校准，我们实现了17 fm/ $\sqrt{\text{Hz}}$的位移灵敏度。光机械耦合表现为光机械诱导反射（OMIR）和吸收（OMIA）的微波光子。我们观察到17分贝的机械微波放大和强大的光机械反作用的签名。我们提取的协同$C$，耦合强度的表征，定量地从测量没有自由参数，并找到$C=8$，有希望的石墨烯运动的量子制度。
2015-03-30 cond-mat.mes-hall
