Magnetotransport in Weyl semimetal nanowires
我们从理论上研究了磁场中Weyl半金属纳米线的能带结构和电子输运，证明了费米弧表面态和体朗道能级的相互作用在磁输运中起着至关重要的作用.我们发现，垂直于表面的磁场会立即将反向传播的表面模杂化成一系列无色散的0阶朗道能级，并导致传播模的显著减少和电导的快速衰减.与此相反，平行于导线的磁场增加了线性分散的0阶朗道能级的旅行模式，并增加电导。
2017-03-10 cond-mat.mes-hall
Electronic transport in double-nanowire superconducting islands with multiple terminals
我们表征原位生长的平行纳米线桥超导岛。磁场和温度依赖性的库仑阻塞峰测量跨不同对的纳米线端部是一致的子带隙状态扩展的混合平行纳米线岛。作为门可调，可通过多个终端和免费的准粒子中毒，这些纳米线显示承诺的实施几个建议，依赖于并行纳米线平台。
2022-03-17 cond-mat.mes-hall
Quantized Fermi-arc-mediated transport in Weyl semimetal nanowires
我们研究了外尔半金属纳米线的纵向输运，无论是在存在和不存在的磁通量线程的纳米线。我们确定了两个定性不同的制度的运输相对于在纳米线的化学势。在“表面制度”，低掺杂，大部分的电导发生通过费米弧表面状态，它上升的步骤，一个量子的电导作为化学势的函数;此外，随着流量的变化，电导的变化步骤的一个量子的电导与特征法布里-珀罗干涉振荡。在“体表面制度”，对于高掺杂的样品，占主导地位的贡献的电导是二次的化学势，主要是由体状态的条件;通量依赖性清楚地表明，表面和体状态的贡献。上述两个制度证明了费米弧表面态的贡献是显着的，因此，理解有限尺寸外尔半金属系统的输运性质的关键。最后但并非最不重要的是，我们证明了这两种制度是强大的混乱。
2019-05-27 cond-mat.mes-hall
Gate-tuned Aharonov-Bohm interference of surface states in a quasi-ballistic Dirac semimetal nanowire
本文报道了在准弹道Cd_3As_2纳米线中观察到的表面载流子的拓扑保护输运，该纳米线足够薄，使得自旋织构的表面载流子形成一维子带，即使没有磁场，也表现出电导随栅极电压的振荡.通过连续调节栅压，可以使Aharonov-Bohm振荡的π相移周期性地出现或消失。这种由Berry相位引起的π相移证明了表面态的拓扑性质，四端非局域测量进一步揭示了表面态的拓扑保护输运.
2017-07-17 cond-mat.mes-hall
Targeted Writing and Deleting of Magnetic Skyrmions in Two-Terminal Nanowire Devices
纳米级磁性skyrmions的可控写入和删除是其用作下一代存储器和计算技术的信息载体的关键要求。虽然已经提出了几种方案，但它们需要复杂的制造技术或精确定制的电输入，这限制了它们的长期可扩展性。在这里，我们展示了一种替代方法，用于写入和删除skyrmions使用传统的电脉冲在一个简单的，两端线几何形状。X射线显微镜实验和微磁模拟建立所观察到的skyrmion创建和湮灭所产生的焦耳加热和奥斯特场效应的电流脉冲，分别。这些写入和删除方案的独特特性，例如空间和时间选择性，以及2端设备架构的简单性，为skyrmions的可行应用提供了灵活且可扩展的路线。
2022-03-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Controllable p$-$n junctions in three$-$dimensional Dirac semimetal Cd$_3$As$_2$ nanowires
我们证明了一个可控的pPDMATHABMM n结的三$-$维狄拉克半金属（DSM）镉$_3$作为$_2$纳米线与两个凹陷的底部栅极。该器件具有四种不同的电导制度与栅极电压，单极（n $-$ n和p $-$ p）制度和双极（n $-$ p和n $-$ p）之一，其中形成p $-$ n结。当垂直于纳米线施加磁场时，p $-$ n结区的电导急剧下降，这是由于克莱因隧穿的抑制。在这种状态下，器件表现出量子点行为。另一方面，在n $-$ n制度可能是由于在高磁场的载流子的回旋运动，观察到明确的电导平台。我们的实验表明，DSM纳米线的双极可调谐性可以实现基于量子点和电子光学的量子器件。
2019-09-10 cond-mat.mes-hall
Weyl points in the multi-terminal Hybrid Superconductor-Semiconductor Nanowire devices
超导体-半导体纳米线器件的技术在过去几年中在拓扑量子计算的探索中已经成熟。这使得制造更复杂和精密的装置成为可能。我们研究了多端超导-半导体线，以获得另一种拓扑现象的可行性：它们的谱中的外尔奇异性。我们已经发现了丰富的外尔奇点的设备与中间尺寸的电极。我们描述了它们的属性和方式的奇点出现和消失时的设置参数的变化。
2020-10-22 cond-mat.mes-hall
Phonon-induced magnetoresistivity of Weyl semimetal nanowires
我们研究了无无序圆柱形外尔半金属纳米线的纵向磁输运。我们的理论包括一个磁通量$Φ$穿透纳米线和捕获有限曲率的费米弧表面布里渊区通过一个边界角$α$。电子背散射声学声子通过变形势导致有限的电阻率，我们评估通过半经典玻尔兹曼方法。我们发现，低能量的运输是由表面状态，其中运输观测是高度敏感的角度$α$和Aharonov-Bohm相位由于$Φ$。一般的子带色散关系允许一对或两对费米点。在后一种情况下，节点内反向散射是可能的，这意味着比单个费米点对更大的参数电阻率。其结果是，大的和突然的电阻率变化发生在一个给定的子带中的费米点对不同数量的参数区域分离的过渡点。
2021-10-11 cond-mat.mes-hall
Phase controlled multi-terminal Josephson junction in ternary hybrid nanowire
本文在InAsSb-Al混合纳米十字结构中制备了多端约瑟夫森结，通过温度依赖相图阐明三元合并机制，并实验研究了超电流随结密度和外磁场调控端相位的变化。
2025-11-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Crystalline Symmetry-Protected Majorana Mode in Number-Conserving Dirac Semimetal Nanowires
拓扑量子计算的基石之一是Majorana零模，它在分数量子霍尔系统和拓扑超导体中得到了广泛的研究。最近的几项工作表明，即使没有长程超导性，这种奇异模式也可以存在于一维（1D）相互作用双线装置中。在这些建议中，一个值得注意的不稳定性来自通道间的单粒子隧穿，破坏了拓扑基态简并。在这里，我们表明，一维狄拉克半金属（DSM）纳米线是一个理想的数量守恒的平台，实现这样的马约拉纳物理。通过插入磁通量，DSM纳米线被驱动到1D晶体对称性保护的半金属相。相互作用使边界马约拉纳零模式的出现，这是强大的晶体对称性保护的结果。我们还探讨了几个实验结果的马约拉纳信号。
2018-04-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Surface-dominant transport in Weyl semimetal NbAs nanowires for next-generation interconnects
本研究通过热机械纳米成型合成了直径最小40 nm的单晶Weyl半金属NbAs纳米线，其室温电阻率低至9.7 +/- 1.6 microOhm-cm，归因于表面主导导电，展现出高击穿电流密度和热导率，有望成为超越铜基限制的下一代互连材料。
2025-03-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Fermi arcs and DC transport in nanowires of Dirac and Weyl semimetals
研究了Dirac和Weyl半金属圆柱纳米线的输运性质和电子态，特别关注了表面费米弧的结构和性质。后者使纳米线中的电荷和电流密度分布强烈不均匀，因为大部分电荷密度积聚在表面。结果表明，外尔半金属线也支持磁化电流主要集中在表面，因为费米弧的贡献。通过使用久保线性响应方法，直流（DC）电导率的计算，发现它的空间分布是非平凡的。通过明确分离的表面和体状态的贡献，它表明，当电化学势和/或线的半径是小的，电子输运主要由费米弧和电导率是在表面比在体高得多。由于表面-体相转变速率的增加，表面态对总电导率的相对贡献随着化学势的增加而逐渐减小。此外，当费米能级穿过表面态的能量时，表面处的DC电导率表现出明显的峰值。
2020-02-21 cond-mat.mes-hall
Weyl Semimetal from the Honeycomb Array of Topological Insulator Nanowires
我们发现，孤立的Weyl节点可以出现在一个系统中的并行拓扑绝缘体纳米线排列在蜂窝状的方式。这介绍了另一个理论的例子拓扑半金属相与一对以上的外尔节点，由于其简单的形式的哈密顿量，它可以用来研究各种有趣的现象与此相关联。我们的结果强调，根据分离的Weyl节点的拓扑电磁响应可能会出现或可能不会出现，两对可能有整体抵消净异常霍尔电导率的贡献。
2012-11-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
RKKY interaction in Weyl semimetal nanowires
本文在 RKKY 理论框架内研究了外尔半金属纳米线表面局部杂质间的有效耦合，发现手性费米弧表面态介导的相互作用因自旋动量锁定形成不同主导通道，并解析了体态与表面态贡献的标度差异，确立了该体系在模拟自旋模型中的多功能平台地位。
2025-10-12 cond-mat.mes-hall
Multi-terminal Conductance at the Surface of a Weyl Semimetal
外尔半金属是一种新的具有无隙光谱的物质拓扑相。其最显著的特征之一是费米弧表面态的存在。在这里，我们报告原子模拟的直流电导和量子霍尔响应的最小外尔半金属。通过使用散射理论，我们表明，一个量子化的霍尔电导与非零的纵向电导出现相关的费米弧表面状态具有显着的鲁棒性，在系统中的高浓度的缺陷。此外，我们预测，一个板的Weyl半金属与破缺的时间反演对称性承担持续电流完全由系统的大小和晶格参数。
2018-03-08 cond-mat.mes-hall
Gate-tunable anisotropic Josephson diode effect in topological Dirac semimetal Cd$_3$As$_2$ nanowires
MESA+ Institute for Nanotechnology, University of Twente（特温特大学介观纳米技术研究所）；State Key Laboratory for Mesoscopic Physics and Frontiers Science Center for Nano-optoelectronics, School of Physics, Peking University（北京大学物理学院介观物理国家重点实验室与前沿纳米光电科学中心）
本研究通过Cd₃As₂纳米线约瑟夫森结观察到可调谐且各向异性的约瑟夫森二极管效应，揭示了拓扑超导态的存在。
2026-03-10 cond-mat.mes-hall
Large zero bias peaks and dips in a four-terminal thin InAs-Al nanowire device
我们报道了一种四端设计的InAs-Al混合超导体-超导体纳米线器件的电子输运研究。与以前的工作相比，更薄的InAs纳米线（直径小于40 nm），预计将达到更少的子带制度。四端器件设计不包括电极接触电阻，这是一个未知值，不可避免地影响以前报道的器件电导。使用隧道光谱，我们发现大的零偏置峰（ZBP）的微分电导的顺序为$2e^2/h$。通过扫描不同的栅极电压和磁场来研究ZBP的演变，我们发现零偏置峰和零偏置谷之间的转变，而零偏置电导接近$2e^2/h$。我们讨论了一个拓扑平凡的解释，涉及无序，光滑的潜在变化和准马约拉纳零模式。
2021-07-17 cond-mat.mes-hall
Robust non-integer conductance in disordered 2D Dirac semimetals
研究了二维Dirac半金属纳米线在无序情况下的电导$G$。对于一个均匀的纳米线长度$L$由单位细胞的数量，我们发现非整数值的$G$是独立的$L$和持续弱无序，由消失的波动$G$。该效应是由引线和纳米线之间的接触（界面）处的散射效应、纳米线中存在的用于偶$L$的能隙以及2D狄拉克半金属的拓扑性质的组合产生的。与传统材料不同，由于在界面处的散射而减少的$G$在纳米线内部稳定在非整数值，导致弱无序的拓扑相。对于强无序的系统离开拓扑相和$G$的波动增加，因为系统经历了过渡/交叉向安德森本地化（绝缘）相，通过一个非标准的无序相。我们研究了$G$在这些阶段的标度和统计。此外，我们已经发现，稳健的非整数$G$的效果对于奇数$L$消失，这导致整数$G$，其由纳米线中的开放通道的数目确定，由于共振散射。
2022-05-10 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall quant-ph
Low energy anomalies in electron tunneling through strongly asymmetric Majorana nanowire
研究了电子输运在具有强非对称耦合的Majorana纳米线中的输运。在三个终端的几何形状（电接地的纳米线），它示出了无偏置电极的存在下恢复零偏置异常，即使强马约拉纳能量分裂。对于有效的两个终端的几何形状，我们表明，通过非对称马约拉纳结的电流是定性的不同，从类似的电流通过一个谐振（布赖特-维格纳）的水平。
2016-02-05 cond-mat.mes-hall
Evidence for $π$-shifted Cooper quartets and few-mode transport in PbTe nanowire three-terminal Josephson junctions
本研究在PbTe纳米线三端约瑟夫森结中观测到π移相约瑟夫森效应和少模输运，证实了库珀四重态介导的端间耦合，为多端拓扑量子器件提供了实验基础。
2024-11-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Radio-Frequency Detection of Fabry-Pérot Interference and Quantum Capacitance in Long-Channel Three-Dimensional Dirac Semimetal Cd3As2 Nanowires
本文通过直流输运与片上超导 LC 谐振器射频反射测量，在长沟道 Cd3As2 纳米线中观测到法布里-珀罗干涉和量子电容振荡，证明弹道输运并展示射频方法在拓扑量子器件中的应用潜力。
2025-09-21 cond-mat.mes-hall
Parametric exploration of zero-energy modes in three-terminal InSb-Al nanowire devices
利用射频反射技术对三端InSb-Al纳米线器件进行了系统的研究。在系统地改变化学势、磁场和结的介电常数的同时，对混合纳米线的两端进行了Tunneling光谱测量。识别最低能量状态允许构建最低和零能量状态图，其显示状态如何作为上述参数的函数而演变。重要的是，比较的图表采取的每一端的混合动力车，使不同时共存的状态的识别，排除了大量的参数空间作为候选人的拓扑相。此外，改变结双折射率过滤掉对局部栅极电位敏感的零能态。这样的测量策略显着减少了必要的时间，以确定一个潜在的拓扑相位，并最大限度地减少错误地识别平凡的束缚态马约拉纳零模式的风险。
2022-03-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Three-terminal nonlocal conductance in Majorana nanowires: Distinguishing topological and trivial in realistic systems with disorder and inhomogeneous potential
我们开发了一个理论的三端非局域电导在马约拉纳纳米线中存在的超导体-半导体混合结构中存在的超导接近，自旋轨道耦合，塞曼分裂。解决的关键问题是，这种非局部电导是否可以决定性地区分平凡和拓扑马约拉纳的情况下，存在的化学势的不均匀性和随机杂质无序。我们计算了原始纳米线（良好的零偏压电导峰），纳米线中存在的量子点和不均匀的电位（坏的零偏压电导峰），以及纳米线中存在的大的无序（丑陋的零偏压电导峰）的局部电导以及非局部电导和热导。局部电导本身是无法区分的平凡状态的拓扑状态，因为零偏置电导峰是通用的存在下的无序和不均匀的潜力。的非局域电导，这在原则上是能够提供的散装间隙关闭和重新打开的信息在拓扑量子相变，被发现是太弱的幅度是特别有用的存在下的无序和不均匀的潜力。因此，我们专注于本地，非本地的电，热传导的组合是否可以分离的好，坏，和丑陋的零偏置电导峰在有限长度的导线的问题。我们的论文旨在为未来的实验提供指导，我们得出结论，所有三种测量的组合将是必要的拓扑马约拉纳零模式在纳米线的决定性演示-对应于只有一种测量的正信号很可能是假阳性所产生的混乱和不均匀的潜力。
2021-01-24 cond-mat.mes-hall
Delocalized states in three-terminal superconductor-semiconductor nanowire devices
本文通过三端混合器件同时测量纳米线两侧隧穿谱，区分离域态与局域态，并结合一维模型模拟揭示离域态源于低子带、局域态源于高子带，指出降低无序度对实现马约拉纳零模的必要性。
2023-01-30 cond-mat.mes-hall
Giant superconducting diode effect in ion-beam patterned Sn-based superconductor nanowire / topological Dirac semimetal planar heterostructures
通过聚焦离子束在拓扑狄拉克半金属α-Sn薄膜中直接绘制超导β-Sn图案，制备了平面异质结构，实现了电流方向反转时临界电流变化69%的巨型超导二极管效应，为拓扑超导器件提供了通用平台。
2023-08-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Intertwined topological phases in TaAs2 nanowires with giant magnetoresistance and quantum coherent surface transport
Weizmann Institute of Science（魏茨曼科学研究所）
TaAs2纳米线中交织的拓扑相通过巨磁阻抗和量子相干表面传输揭示了拓扑非平凡输运特性。
2024-11-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin-orbit control of Dirac points and end states in inverted gap nanowires
本文通过自洽 k.p 方法和改进的 BHZ 模型，预测并解释了 InAs/GaSb 反转带隙纳米线中横向电场诱导的杂化带隙坍缩、半金属相、狄拉克点形成及端态消失所对应的自旋轨道拓扑转变。
2024-08-30 cond-mat.mes-hall
Quantized Conductance through Surface States in High Quality Three-Dimensional Dirac Semimetal Cd$_3$As$_2$ Nanowire/Nanoribbon p-n Junctions
DGIST Research Institute, DGIST（大邱科学技术院研究学院）；Electrical and Computer Engineering, National University of Singapore（新加坡国立大学电气与计算机工程系）；Department of Physics, KTH Royal Institute of Technology（皇家理工学院物理系）；Industrial AX Innovation Research Institute and Sensor Technology Support Center, DGIST（大邱科学技术院工业AX创新研究所及传感器技术支持中心）；Department of Advanced Materials Chemistry, Korea University（韩国大学先进材料化学系）；Department of Physics and Chemistry, DGIST（大邱科学技术院物理化学系）；Department of Interdisciplinary Engineering, DGIST（大邱科学技术院交叉工程学系）；Institute of next generation semiconductor technology (INST), DGIST（大邱科学技术院下一代半导体技术研究所）
本文在高质量三维狄拉克半金属Cd$_3$As$_2$纳米线和纳米带p-n结中观测到量子化电导，通过悬浮双局域栅极器件实现弹道输运，并发现宽纳米带中电导平台为$2e^2/h$的整数倍，窄纳米带/纳米线中为$1e^2/h$，提取出有效朗德$g$因子约43，为容错量子电子学提供平台。
2026-06-01 cond-mat.mes-hall
Development of nanowire devices with quantum functionalities
硅在过去的50年里一直主导着微电子工业。由于其零核自旋同位素（28 Si）和低自旋轨道耦合，人们认为硅可以成为在量子力学定律下操作的全新一代器件的优良主体材料[1}。然而，半导体纳米线由于其一维结构和性质而提供了作为纳米器件的下一个构建块的巨大潜力[2]。我们描述了一种制备掺杂的气-液-固（VLS）生长的硅纳米线样品的制造工艺，在2端和4端测量装置中进行电特性分析。
2015-03-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Majorana bound states and subgap states in three-terminal topological superconducting nanowire-quantum dot hybrid devices
研究了三端拓扑超导纳米线（TSNW）-量子点（QD）混合结器件。基于Bogoliubov-de Gennes紧束缚哈密顿量，计算了亚能隙态的能谱和波函数随TSNW之间超导相位差和量子点能级能量的变化.结果表明，当量子点能级位于超导能隙附近或内部时，可以存在八个亚能隙态。其中，四个低能（两个正的和两个负的）亚能隙态基本上是由位于三个TSNW末端的六个Majorana束缚态（MBS）的线性组合形成的。其余四个高能亚能隙态主要由QD态和与QD相邻的TSNW的三个MBS的线性组合构成。当超导能隙附近或内部没有量子点能级时，系统中只能存在由三个TSNW的六个MBS的线性组合构建的六个亚能隙态。研究还表明，TSNW之间的超导相位差在参数空间中存在唯一的一个点，在该点上，六个低能次带隙态的能量相互接近，能量接近于零.简单但通用的有效模型哈密顿量的三端TSNW-QD混合装置也已开发。基于有效模型哈密顿量，研究了三端TSNW量子点混合器件在三个无限长TSNW极限下的亚带隙态。计算结果和有效模型哈密顿量可以作为一个出发点，构建和研究的编织方案的多束层在TSNW结器件。
2018-01-26 cond-mat.mes-hall
Magnetotransport properties of Cd3As2 nanostructures
三维拓扑狄拉克半金属是一种在三维动量空间中具有线性能量色散的新型材料，可以看作是石墨烯的类似物。人们已经付出了大量的努力来理解块体材料，但它仍然是一个挑战，探索有趣的物理低维狄拉克半金属。在这里，我们报告的Cd 3As 2纳米线和纳米带的合成和它们的磁输运性质的系统调查。温度依赖的双极行为明显证明，表明在纳米线的有限尺寸的带隙的存在。然而，Cd 3As 2纳米带表现出金属特性，具有超过32，000 cm 2 V-1 s-1的高载流子迁移率和显著的反常双周期Shubnikov-de Haas（SdH）振荡。与大块对应物不同，Cd 3As 2纳米带揭示了由于维度的抑制而导致费米球异常变化的可能性。更重要的是，它们的SdH振荡可以通过栅极电压有效地调谐。Cd 3As 2纳米结构的成功合成及其丰富的物理性质为三维狄拉克半金属的纳米电子应用开辟了新的前景。
2015-03-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quantum size effects in a one-dimensional semimetal
从玻尔兹曼输运方程出发，研究了一维半金属中的量子尺寸效应。我们推导出了纳米线的电导率、霍尔系数、磁电阻和热电势的解析表达式。半金属的输运系数随样品尺寸的减小而振荡。在一定尺寸之下，半金属演变成半导体。定量地讨论了半金属-半导体转变。这些结果为更好地理解低维半金属中的输运现象提供了理论基础。它们也可以在一般研究低维半导体时提供有用的信息。
2006-11-17 cond-mat.mes-hall
Fermi arcs mediated transport in inversion symmetry-broken Weyl semimetal nanowire and its hybrid junctions
本文研究反演对称性破缺 WSM 纳米线及 WSM/WSC 混合结中 Fermi 弧介导的输运，揭示其量子化电导与 Andreev 反射特征，并证明结果对无序鲁棒。
2024-06-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Conductance of a proximitized nanowire in the Coulomb blockade regime
我们确定了领先的电子输运过程跨越有限长度段的邻近纳米线，并建立了一个定量的理论，其两端电导。在存在自旋轨道相互作用的情况下，纳米线可以通过施加的磁场在拓扑转变点上被调谐。由于链段长度有限，电子输运受库仑阻塞控制。随着电场的增加，线性电导中的库仑阻塞峰的形状和大小分别由Andreev反射、单电子隧穿和拓扑转变后出现的Majorana模的共振隧穿决定.我们的理论提供了一个框架，用于分析与邻近纳米线的实验，如在Albrecht等人，Nature 531，206-209（2016），并识别了两端电导中拓扑转变的特征。
2016-06-27 cond-mat.mes-hall
A superconducting-nanowire 3-terminal electronic device
在现有的超导电子系统中，约瑟夫森结在处理和传输小幅度电信号方面起着核心作用。然而，基于约瑟夫逊结的器件具有许多限制，包括：（1）对磁场敏感，（2）有限的增益，（3）不能驱动大阻抗，以及（4）难以控制结临界电流（其敏感地取决于隧穿势垒的亚埃尺度厚度变化）。在这里，我们提出了一种基于硅的超导电子器件，我们称之为nanocryotron（nTron），它不依赖于约瑟夫森结，可以从一个单一的超导材料薄膜与传统的电子束光刻图案。nTron是一款3端子T形平面器件，增益约为20，能够驱动大于100 kΩ的阻抗，并在4.2 K温度下的典型环境磁场中工作。该设备使用一个局部的，焦耳加热的热点形成在栅极调制电流在垂直超导通道。我们的nTron的特点，匹配它的理论框架，并应用它作为一个数字逻辑元件在半加法器电路，并作为一个数字放大器的超导纳米线单光子探测器脉冲。nTron在经典和量子通信、光子传感和天文学中有着直接的应用，其性能特性使其与现有的超导技术兼容。此外，由于热点效应发生在所有已知的超导体中，我们希望该设计可以扩展到其他材料，为高温超导体中的数字逻辑、开关和放大提供一条途径。
2014-03-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Topological Floquet Phases in Driven Coupled Rashba Nanowires
我们考虑的弱耦合导线与传导和价带的Rashba型的驱动阵列，并研究由此产生的Floquet状态。这种非平衡系统可以被调谐到非平凡的阶段，如拓扑绝缘体，外尔半金属，和无色散的零能量边缘模式制度。在强的电子-电子相互作用的存在下，我们推广这些制度的分数的情况下，其中基本激发具有分数电荷$e/m$与$m$是一个奇数。
2015-10-13 cond-mat.mes-hall
Staircase Quantum Dots Configuration in Nanowires for Optimized Thermoelectric Power
利用非弹性传输过程的纳米结构可以提高热电能量采集器的性能。一个原型是三端跳跃热电器件，其中量子点之间的电子跳跃是由热声子驱动的。这种三端跳跃热电器件具有通过非弹性传输实现高效率或功率的潜力，而不依赖于重元素或有毒化合物。在这项工作中，我们展示了如何通过调整嵌入在平行纳米线中的量子点的数量和能量配置来优化器件的输出功率。我们发现，在单对量子点串联的情况下，具有恒定能量阶跃的阶梯能量结构可以提高功率因数。此外，对于一个固定的能量阶跃，有一个最佳的长度的纳米线。同样，对于固定数量的量子点，输出功率也存在一个最优的能量阶跃。我们的研究结果是重要的高性能纳米结构热电器件的未来发展。
2016-08-24 cond-mat.mes-hall
Topological Metal MoP Nanowire for Interconnect
随着尺寸的减小，Cu互连的电阻不断增加，这是集成电路在7 nm技术节点之后继续缩小规模的主要挑战，因为它导致计算中不可接受的信号延迟和功耗。铜的电阻率增加，由于在纳米尺度下的互连的表面和晶界处的电子散射。拓扑半金属，由于其拓扑保护的表面状态和抑制电子背散射，是有前途的材料候选人，有可能取代目前的铜互连作为低电阻互连。在这里，我们报告有吸引力的拓扑金属钼磷纳米线的电阻率缩放，并表明电阻率值低于500 nm $^2$横截面面积的铜互连。更重要的是，我们证明了MoP纳米线的尺寸缩放，在线路电阻与总横截面积方面，优于有效的Cu和无阻挡层的Ru互连，这表明MoP是一个有吸引力的解决方案，目前的缩放挑战的Cu互连。
2022-08-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
Confinement effects and surface-induced charge carriers in Bi Quantum Wires
我们目前的测量舒布尼科夫德哈斯振荡的铋纳米线阵列的直径可比的费米波长。对于80纳米线的空穴浓度小于30%的散装铋，符合目前的量子限制效应的模型。然而，30纳米线纳米线，预计是一个半导体显示出近各向同性的短周期为0.025 T-1，符合重载流子浓度的五倍，散装铋。这些结果进行了讨论的表面诱导的载流子在一个球形的费米表面口袋中，均匀分布在30 nm的纳米线体积，并抑制半金属到半导体的过渡。
2003-11-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Multiterminal Quantized Conductance in InSb Nanocrosses
通过研究InSb纳米线的轴向和径向生长随时间的变化规律，确定了分子束外延生长单晶InSb纳米交叉的条件。低温电气测量的InSb nanocross器件与本地栅极控制的个别终端表现出量化的电导，并用于探测的空间分布的导电通道。调谐到的情况下，nanocross结连接在连接纳米线终端的几个通道的量子点接触，我们表明，通过该结的运输是弹道除了接近夹断。结合一个新的概念，阴影外延的图案化超导体的纳米交叉，这里报道的结构显示出实现非平凡的拓扑状态在多终端约瑟夫森结的承诺。
2021-01-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Rashba coupling and spin switching through surface states of Dirac semimetals
研究了Rashba自旋轨道耦合对拓扑Dirac半金属费米弧的影响。Rashba耦合是通过破坏表面的反演对称性引起的。值得注意的是，这种耦合可以通过与衬底的相互作用来增强，并通过外部电场来控制。我们研究了解析和数值旋转的表面态的电子的动量和耦合强度的函数。此外，自旋相关的两端电导的详细分析，提出了在清洁的限制，并添加了随机分布的杂质。取决于哈密顿量中的二次项的大小，自旋翻转电导可能会成为主导，从而显示了自旋电子应用系统的潜力，因为即使在存在无序的情况下，该效果也是鲁棒的。
2021-02-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Evaluation of spin diffusion length and spin Hall angle of antiferromagnetic Weyl semimetal Mn$_3$Sn
反铁磁Weyl半金属Mn $_3$ Sn在室温下产生强烈的本征反常霍尔效应（AHE），这是由于Kagome平面的时间反演对称性破缺电子带产生的大的动量-空间Berry曲率。这促使我们研究内禀自旋霍尔效应，这是一种与内禀自旋霍尔效应起源相同的横向现象。我们报道了在室温下用自旋吸收方法在纳米晶Mn $_3$ Sn纳米线中进行的逆自旋霍尔效应实验，该方法使我们能够定量地导出同一器件中的自旋扩散长度和自旋霍尔角。我们观察到明确的吸收的自旋电流在Mn $_3$ Sn纳米线时，保持与横向自旋阀器件的自旋输运通道接触。我们估计自旋扩散长度$λ_{s(Mn_3Sn)}$ $\sim$ 0.75 $\pm$ 0.67 nm从没有Mn $_3$ Sn纳米线的相同参考横向自旋阀的自旋信号的比较。从逆自旋霍尔测量，我们评估自旋霍尔角$θ_{SH}$ $\sim$ 5.3 $\pm$ 2.4 $\%$和自旋霍尔电导率$σ_{SH}$ $\sim$ 46.9 $\pm$ 3.4（$\hbar/e$）（$Ω$ cm）$^{-1}$。估计的自旋霍尔电导率在符号和幅度上与理论预测的本征$σ_{SH}^{int}$ $\sim$ 36-96（$\hbar/e$）（$Ω$ cm）$^{-1}$一致。在与自旋霍尔器件同时制备的纳米霍尔棒中，我们也观察到了室温下的反常霍尔效应。大的异常霍尔电导率以及足够的自旋霍尔电导率使M…
2019-02-18 cond-mat.mes-hall
Fabry-Perot Interference, g-factor Anisotropy, and Gate-Tunable Quantum dot in Chiral Tellurium Nanowires
University of Arkansas（阿肯色大学）；Agency for Science Technology and Research (A*STAR)（科学技术研究局）；University of Southampton（南安普顿大学）
通过水热生长碲纳米线实现准弹道输运、各向异性塞曼谱和栅极可调量子点，揭示自旋轨道能隙和巨g因子，为自旋量子比特和Majorana零模提供平台。
2026-06-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Thermoelectric prospects of nanomaterials with spin-orbit surface bands
传统热电材料如Bi、Bi（1-x）Sb（x）和Bi（2）Te（3）的纳米结构复合材料和纳米线阵列具有金属Rashba表面自旋轨道带，其特征在于高迁移率，可与已经提出的拓扑绝缘体行为相媲美。近纯表面电子输运已被观察到在低温下在Bi纳米线的直径约为临界直径，50 nm，半金属到半导体的过渡。表面对热电势有很大贡献，实际上在这些纳米线中温度T < 100 K时占主导地位。表面热电势为-1 T微伏/（K^2），这个值与理论相符。我们表明，表面电子输运与边界声子散射导致增强的热电性能在低温下的Bi纳米线阵列。我们与体n-BiSb合金，优化CsBi（4）Te（6）和优化Bi（2）Te（3）进行了比较。在其他传统热电材料中，可以预期表面主导的电子输运。
2011-08-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quantum oscillation and nontrivial transport in the Dirac Semimetal Cd3As2 nanodevice
在这里，我们证明了舒布尼科夫德哈斯振荡高品质的Cd 3As 2纳米线生长的化学气相沉积方法。拓扑狄拉克费米子的主导输运可以通过朗道扇图中的非平凡Berry相来证明。量子振荡在2特斯拉的小磁场下上升，并保持到100 K，揭示了相当大的朗道能级隙和超过2000 cm 2/V-1 s-1的迁移率。变角振荡表明体狄拉克输运的各向同性。大的估计平均自由程呼吁狄拉克半金属的一维输运。
2016-02-09 cond-mat.mes-hall
Signatures of hydrodynamic flow of topological carriers in SnTe multi-terminal nanowires
本文在SnTe多端纳米线中通过低温非局域输运测量观察到微分电阻随直流电流先增后减并出现最小值的特征关系，表明狭窄量子通道中存在由拓扑边缘态形成的费米子液体流体动力学流动。
2025-03-10 cond-mat.mes-hall
Magnetic Field Induced Superconductivity in Out-of-Equilibrium Nanowires
四端电阻测量已进行了使用电子束光刻形成的Zn纳米线。当由电流驱动电阻时，这些线在施加小磁场时重新进入超导状态。这些数据与以前的超导纳米线实验有质的不同，这些实验揭示了T_{c}附近的负磁阻或磁场增强的临界电流。我们认为，我们的观察结果与阻尼的相位滑移过程的增强耗散的准粒子电导通道产生的应用程序的磁场。
2009-01-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Nonlocal conductance spectroscopy of Andreev bound states in gate-defined InAs/Al nanowires
利用局域和非局域隧穿谱测量了三端超导体-超导体混合纳米线中Andreev束缚态的电荷特性。该器件是使用外延InAs/Al二维异质结构与几个栅极定义的侧探针。ABSs被发现振荡在零附近作为栅极电压的函数，其电荷的修改与ABSs的总Bardeen-Cooper- Schrieffer（BCS）电荷的理论预期一致。
2022-04-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Voltage controlled propagating spin waves on a perpendicularly magnetized nanowire
通过数值计算和解析方法研究了在外加电场的情况下，电压控制的自旋波在具有局部操纵垂直磁各向异性（PMA）的纳米线中的传播。结果表明，传播SW的速度和波长是定制的修改PMA，这可以通过外部电场局部控制。首先，我们观察到一个相移时，传播SW通过该地区的局部修改PMA。通过引入SW的相位控制，我们最后提出了一种三端SW器件。通过电压控制相移，在检测区域处控制两个传播SW的相长/相消干涉。
2014-01-27 cond-mat.mes-hall
Transport signature of fractional Fermions in Rashba nanowires
我们从理论上研究了Rashba自旋轨道相互作用、均匀磁场和空间调制磁场作用下半导体纳米线的输运。该系统是完全带隙的，并且自旋轨道相互作用和磁场之间的相互作用导致在纳米线的每一端处的Jackiw-Rebbi类型的分数带电费米子（FF）束缚态。我们研究了N/NW/N系统的传输和噪声行为，其中导线由两个正常的引线（N）接触，我们寻找可能的签名，可以帮助在实验中检测这种状态。我们发现，微分电导和散粒噪声表现出一个子能隙结构，充分揭示了FF态的存在。我们的预测可以通过InSb/InAs纳米线在标准的两端测量进行测试。
2013-09-15 cond-mat.mes-hall
Majorana-Weyl crossings in topological multi-terminal junctions
本文分析了一维D类拓扑超导体之间的四端约瑟夫森结中的Andreev谱。我们发现，在空间中的三个超导相位差的拓扑保护交叉可以发生在两个最低的Andreev束缚态。该交叉可以通过两个电压偏置端子之间的以$2e^2/h$为单位的双稳态量化来检测。我们的预测提供了另一个多终端约瑟夫森结的拓扑结构的例子。我们讨论了可能实现这种结与半导体交叉纳米线和量子自旋霍尔绝缘体。
2018-10-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Anomalous spin Nernst effect in Weyl semimetals
自旋能斯特效应描述了自旋轨道耦合系统中由纵向热梯度引起的横向自旋流。本文研究了垂直磁场作用下介观四端横杆Weyl半金属器件中的自旋能斯特效应。利用紧束缚哈密顿量结合非平衡格林函数方法，得到了横引线中自旋流的三个分量，进而得到自旋能斯特系数。结果表明，外尔半金属中的自旋能斯特效应与传统的自旋能斯特效应有本质的区别：在没有磁场的情况下，z方向自旋电流为零，而在磁场的情况下，两个横向引线中的x和y方向自旋电流一起流出或流入，与传统的自旋能斯特效应相反，其中自旋电流由自旋-轨道耦合引起，并从一个引线流出而在另一个引线上流入。所以我们称之为反常自旋能斯特效应。此外，我们还证明了Weyl半金属具有中心反转型对称性、镜像反转型对称性和电子空穴型对称性，这导致自旋能斯特系数是费米能级、磁场和横端的奇函数或偶函数.此外，外尔半金属中的自旋能斯特效应具有很强的各向异性，其系数强烈地依赖于热梯度的方向和横向引线连接的方向。详细研究了三种非等效连接模式（x-z，z-x和x-y模式），三种模式的自旋能斯特系数表现出非常不同的行为。自旋能斯特效应的这些强各向异性行为可以作为磁性Weyl半金属的表征。
2019-03-12 cond-mat.mes-hall
Non-local Supercurrent of Quartets in a Three-Terminal Josephson Junction
我们报告了一个新的，非耗散和非本地的超电流，进行四重态，每个由四个纠缠的电子。超导电流是一种新的Andreev束缚态（ABS）的结果，在三个超导终端之间形成。虽然在二端约瑟夫森结中，通常的ABS以及因此DC约瑟夫森电流仅存在于平衡中，但在本实现中，ABS也存在于强非线性状态（偏置端）中。通过进行非局部电导和互相关的电流波动测量，在不同的设备制成的铝-InAs纳米线结的存在下，由四重态进行的超电流。广泛而详细的理论研究与实验结果交织在一起。
2017-08-29 cond-mat.mes-hall
