Electrical control of optical orientation of neutral and negatively charged excitons in n-type semiconductor quantum well
我们报道了一个巨大的电场引起的n型GaAs/AlGaAs量子阱中激子自旋取向的增加。它与光致发光光谱中带负电荷的激子（trions）的形成密切相关。在中性重空穴激子的共振激发下，激子和trion的极化随着在PL光谱中的窄激子-trion偏置跃迁内的电子的电注入而显著增加，这意味着每伏特200%的极化灵敏度。这种效应是由包含驻留电子的量子阱界面波动（所谓的“自然”量子点）非常有效地捕获中性激子引起的。
2006-09-14 cond-mat.mes-hall
Electrical Investigation of the Oblique Hanle Effect in Ferromagnet/Oxide/Semiconductor Contacts
采用三端测量方案研究了CoFe/MgO/半导体（SC）接触中与自旋方向成斜角（θ）的磁场的电Hanle效应（OHE）.在CoFe/MgO/Si和CoFe/MgO/Ge接触中获得的电倾斜Hanle信号显示出明显不同的线形，这取决于主体SC的自旋寿命。值得注意的是，在中等磁场下，无论偏置电流和温度如何，倾斜Hanle信号（在两个接触中）的渐近值都一致地减小了cos^2（θ）的因子。这些结果与电斜Hanle效应自旋进动和弛豫模型的预测符合得很好。在高磁场的CoFe的磁化是显着倾斜的薄膜平面的磁场方向，我们发现，所观察到的角度依赖性的CoFe/MgO/Si和CoFe/MgO/Ge接触的电压信号很好地解释了OHE，考虑外部磁场和CoFe的磁化之间的错位角。
2013-01-09 cond-mat.mes-hall
Electrical spin injection and detection in a semiconductor. Is it feasible?
自旋极化电子在半导体中的电注入原则上可以通过经由欧姆传导将电流从铁磁金属驱动到半导体中来实现，其中已知电流是显著自旋极化的。为了检测，第二铁磁体可以用作漏极。研究了以高迁移率InAs/AlSb二维电子气（2DEG）为衬底，Ni、Co和坡莫合金为铁磁电极的亚微米横向自旋阀结。在标准几何结构中，很难将真正的自旋注入与其他效应分开，包括局部霍尔效应、来自铁磁电极的异常磁阻（AMR）贡献以及弱局域/反局域校正，这可以紧密地模拟自旋阀效应所期望的信号。尺寸的减小和多端非局部几何的使用使我们能够将不必要的影响降至最低。尽管我们做了所有的努力，我们还没有能够观察到自旋注入。然而，我们发现，在这些系统中的这种“负”的结果实际上是一致的扩散系统中的自旋输运的理论预测。
2000-07-19 cond-mat.mes-hall
Electrical control of ferromagnetism in Mn-doped semiconductor heterostructures
隧道传输和载流子介导的铁磁性在狭窄的半导体多量子阱结构中含有层的GaMnAs的相互作用进行了研究内的自洽格林函数的方法，占在Mn掺杂区和不必要的自旋翻转在异质界面上的唯象地面的无序。我们发现，在GaMnAs层的磁化强度可以控制由一个外部的电偏置。基本机制被确定为自旋选择性空穴隧穿进出Mn掺杂的量子阱，由此施加的偏压决定了这些层中的空穴数量和自旋极化。特别是，我们预测，近共振，铁磁秩序的Mn掺杂量子阱被破坏。磁性和输运性质的相互作用与结构设计相结合，可能会导致几个相互关联的物理现象，如动态自旋过滤，在个别磁性层的磁化的电控制，并在特定的偏置条件下，自持电流和磁化振荡（magneticmulti-stability）。最近的实验结果的相关性进行了讨论。
2011-08-11 cond-mat.mes-hall
Electrical control of near-field energy transfer between quantum dots and 2D semiconductors
我们研究了化学合成量子点（QD）和二维半导体之间的近场能量转移。我们制造的设备中，静电门控半导体单层二硫化钼（MoS 2）被放置在一个均匀的自组装层的核-壳CdSSe量子点。我们证明了从量子点到MoS 2的有效的非辐射Förster共振能量转移（FRET），并证明了MoS 2的激子吸收中适度的门诱导变化导致FRET速率的大（~500%）变化。这又允许QD光致发光强度的高达~75%的电调制。混合QD/MoS 2器件在小电压范围内操作，允许连续修改QD光致发光强度，并且可以用于选择性调谐在可见IR范围内发射的QD。
2015-06-15 cond-mat.mes-hall
All-electrical measurement of spin injection in a magnetic $p$-$n$ junction diode
制备了磁性$p$ - $n$结二极管，用于研究自旋极化电子输运。半导体中自旋极化电子的注入是通过驱动电流从铁磁注入器（Fe）经由肖特基接触进入体半导体（$n$ -GaAs）来实现的。对于检测，使用稀磁半导体（$p$ -GaMnAs）层。只有当在$p$ - $n$结上施加高正向偏压时，才观察到明显的磁阻。
2006-08-21 cond-mat.mes-hall
Tuning the electrical resistivity of semiconductor thin films by nanoscale corrugation
从理论上研究了半导体波纹薄膜的低温电阻率。纳米尺度的电阻率增加了电子-电子散射对电阻率的贡献，导致电阻率随着电阻率幅度的增加而逐步发展。增强的电子散射归因于弯曲引起的势能，该势能影响被限制在薄弯曲膜中的电子的运动。详细讨论了阶跃电阻率产生的几何条件和微观机理。
2009-03-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Electrical and optical conductivities of hole gas in $p$-doped bulk III-V semiconductors
我们研究了由Luttinger哈密顿量描述的$p$掺杂的体III-V族半导体中空穴气的电导率和电导率。我们提供了德鲁德电导率的精确解析表达式，反弛豫时间为各种杂质的潜力，德鲁德重量和光学电导率的Luttinger参数$γ_1 $和$γ_2$。由于重、轻空穴态的螺旋度守恒，后向散射被完全抑制。我们发现，对于库仑型和高斯型杂质势，重空穴的弛豫时间的倒数远小于轻空穴的弛豫时间的倒数，而对于短程杂质势，轻空穴的弛豫时间的倒数则小于重空穴的弛豫时间的倒数。Drude电导率随空穴密度的增加呈非线性增加。在超导费米极限下，得到了电导率与密度关系的指数。即使存在自旋-轨道耦合，Drude重量也随密度线性变化。有限频率电导率为$\sqrtω$，其振幅强烈依赖于Luttinger参数。可以从光学电导率测量中提取Luttinger参数。
2016-09-13 cond-mat.mes-hall
Integrated quantized electronics: a semiconductor quantized voltage source
超导体中的约瑟夫森效应将量子化的输出电压f = f \cdot（h/2 e）与电子电荷的自然常数e、普朗克常数h和激发频率f联系起来，在电学量子精密测量中有重要应用。此外，半导体通常应用于利用量子霍尔效应的电量子精密测量中。然而，尽管它们在例如集成电路中有广泛的进一步应用，但从未获得由半导体器件产生的量化电压。在此，我们报告了产生量化电压\cdot（h/e）的半导体量化电压源。它是基于一个集成的量子化电路的一个单一的电子泵工作在泵频率f和量子霍尔器件单片集成串联。预期若干\muV的输出电压可使用本技术按数量级缩放。该设备可能会打开一条通往量子三角形闭合的新途径。此外，它代表了一个通用的电量子参考，允许使用单个设备基于基本常数生成电压、电流和电阻这三个最相关的电单位的量化值。
2011-03-09 cond-mat.mes-hall
Field-effect and frequency dependent transport in semiconductor-enriched single-wall carbon nanotube network device
本文研究了由一个富含氧化物的单壁碳纳米管网络组成的场效应器件的电学和光学响应。场效应在一个器件中得到了证明，该器件使用简单的制造技术以及小离子作为栅极电解质-这是由于管的半导体增强而实现的。器件的光学透明度和电阻随栅极电压调制。时间响应研究的调制的光学透明度和电阻时，施加的栅极电压表明，在网络中的电荷传输。此外，在网络中的交流响应作为频率和温度的函数进行了研究，直到5 K。确定了起振频率与温度之间的经验关系。
2010-09-23 cond-mat.mes-hall
Current induced electron spin polarization in strained semiconductors
利用静态和时间分辨的法拉第旋转，在应变半导体中观察到电流引起的传导电子自旋的极化。电极化自旋的密度、寿命和取向率的特征在于光学和电学方法的组合。此外，利用光电导开关产生的电脉冲研究了电流诱导自旋的动力学。这些结果表明，不使用磁性材料的半导体自旋电子器件的自旋源的可能性。
2004-03-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Coherent spin valve phenomena and electrical spin injection in ferromagnetic/semiconductor/ferromagnetic junctions
在弹道输运的Landauer框架下，对铁磁/半导体/铁磁结中的相干量子输运进行了理论研究.我们表明，量子相干性可以有意想不到的影响自旋注入和一些直观的自旋电子学的概念，建立在半经典物理不再适用：量子自旋阀（QSV）的效果发生，即使在没有净自旋极化电流流过的设备，不像在经典制度。相反的效应也会出现，即对于非零自旋电流，自旋阀信号为零。我们介绍了新的标准，用于分析量子和经典自旋输运现象和它们之间的关系。系统地研究了界面自旋相关电子传输、界面肖特基势垒、Rashba自旋轨道耦合和温度对QSV行为的影响。虽然QSV的签名被发现是敏感的温度，有趣的是，它的逆不是。我们认为，QSV现象可以有重要的意义，在量子自旋电子学实验与自旋阀几何形状的自旋注入的解释。
2002-10-18 cond-mat.mes-hall
Into the Origin of Electrical Conductivity for the Metal-Semiconductor Junction at the Atomic Level
基于金属-半导体（M-S）结的器件通常用于各种电子器件中。它们的电性能由相对于所使用的半导体的金属相性质限定。在这里，我们做了一个深入调查的起源M-S结在原子尺度上通过研究的性质AuIn 2纳米电极形成在InP（001）表面上的原位电学测量结合详细的调查原子分辨结构的支持下，其局部电学性质的第一性原理计算。我们发现，同一金属相相对于半导体结构的不同晶向通过金属费米能级的细微变化和影响界面处带边的移动，强烈地影响M-S结的整流特性。这最终改变了欧姆型和肖特基型之间的导电性状态。在设计基于M-S结的电子器件时，必须考虑晶体取向的影响。
2021-09-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Observation of electrically tunable Feshbach resonances in twisted bilayer semiconductors
扭曲过渡金属双硫族化物双层膜中的莫尔超晶格已经成为利用光学光谱探索强相关性的丰富平台。尽管观察到丰富的莫特-维格纳物理源于周期性势和库仑相互作用之间的相互作用，隧道耦合诱导的电子态杂化的情况下，确保了在这些实验中的经典层自由度。在这里，我们调查的MoSe $_2$ homobilayer结构的层间相干隧穿和层选择性的光学跃迁允许电场控制的操纵和测量的层赝自旋的基态空穴。在这个系统中的定性新现象的一个引人注目的例子是我们观察到的电可调的二维费什巴赫共振激子空穴散射，这使我们能够控制激子和空穴之间的相互作用的强度位于不同的层。我们的研究结果使迄今尚未探索的可能性，光学调查的多体物理，以及实现退化玻色-费米混合物与可调的相互作用，而不直接暴露的巡回费米子光场。
2021-05-09 cond-mat.mes-hall
Influence of electrical properties on thermal boundary conductance at metal/semiconductor interface
Université de Reims Champagne-Ardennes（兰斯香槟-阿登大学）；INSA de Lyon（里昂国立应用科学学院）；Univ. Lille, CNRS, Univ. Polytechnique Hauts-de-France, Junia（里尔大学、法国国家科学研究中心、上法兰西理工学院、朱尼亚学院）；Université de Technologie de Troyes（特鲁瓦技术大学）；University of Pittsburgh（匹兹堡大学）；Université Claude Bernard Lyon 1-CNRS（里昂第一大学-法国国家科学研究中心）
本研究通过电流调控n型硅/钛界面热边界导纳，发现表面电荷区缩小导致导纳增加40%
2026-02-17 cond-mat.mes-hall physics.class-ph
The mechanism of electrical conduction in glassy semiconductors
本研究提出玻璃态半导体主导载流子为束缚于拓扑缺陷对的类极化子复合粒子，其态密度由电负性调制尺度决定，预测电导率温度依赖在玻璃化转变处有斜率跃变且幅度随熔体脆性增大，结果与实验一致。
2025-05-16 cond-mat.mes-hall
Electrical measurement of a two-electron spin state in a double quantum dot
提出了一种半导体双量子点中双电子自旋态的电学测量方案。我们计算了表面门在时间上调制时的绝热电荷转移。由于半导体中的自旋-轨道耦合，电子的空间位移导致总自旋旋转。因此，转移电荷的期望值反映了所制备的单重态-三重态叠加态的相对相位和总自旋布居。对电荷转移的精确检测用于识别量子叠加。
2009-07-24 cond-mat.mes-hall
Generation and Detection of Spin Currents in Semiconductor Nanostructures with Strong Spin-Orbit Interaction
利用电子自旋存储、传输和操纵信息是自旋电子学的核心。未来自旋电子学应用的基础是在固态系统中控制自旋电流的能力。在迄今为止提出的不同平台中，具有强自旋轨道相互作用的半导体特别有吸引力，因为它们承诺使用全电子协议进行快速和可扩展的自旋控制。在这里，我们演示了半导体纳米结构中纯自旋电流的产生和测量。产生是纯电的，并且由具有强自旋轨道场的材料中的自旋动力学介导。测量是使用自旋-电荷转换技术，基于磁场对称性容易测量的电量。通过量子点接触的电导校准自旋-电荷转换，我们定量测量了多端GaAs点中的介观自旋霍尔效应。我们报告的自旋电流为174 pA，对应于34%的自旋霍尔角。
2015-05-18 cond-mat.mes-hall
Spintronics for electrical measurement of light polarization
圆偏振光束的螺旋度可以由III-V族半导体中的光激发电子的自旋方向确定。我们提出了一个理论论证如何随后的电子自旋极化的方向可以确定由两个铁磁/半导体肖特基势垒的电气手段。所提出的方案允许在小结构中的自旋积累的时间分辨检测，并可能具有设备应用。
2006-03-04 cond-mat.mes-hall
All-electrical manipulation of electron spin by the spin-orbit interaction in a semiconductor nanotube: analytical results
研究了半导体纳米管/圆柱纳米线中的二维电子气在Rashba自旋轨道相互作用下对电子自旋态的控制.我们提出了两种极限情况下的解析解，其中自旋轨道相互作用的结果从（A）径向电场和（B）沿z轴的纳米管施加的电场。在情况（A）中，对应于相反自旋的两个最低能带的叠加导致电子自旋围绕纳米线轴的进动。我们发现，如果注入电子的能量达到与叠加态的两个分量相关的能级交叉对应的值，则自旋进动的方向从顺时针变为逆时针。在情形（B）中，我们得到了z自旋分量的阻尼振荡，其周期随坐标z的变化而变化。我们还表明，阻尼振荡的z自旋分量的平均值的形式拍本地化沿纳米线轴。
2013-12-05 cond-mat.mes-hall
Overcoming contact resistance at metal-2D semiconductor interfaces: atomically clean MoS2/Au ohmic junctions
University of Lodz（罗兹大学）；HUN-REN Centre for Energy Research（匈牙利研究与教育网络能源研究中心）
通过超高真空下剥离的MoS2/Au结实验证明，本征界面是高度导电的欧姆接触，接触电阻高源于界面污染，并提出了力辅助层压恢复欧姆接触的方法。
2026-05-26 cond-mat.mes-hall
Electrical Control of Two-Dimensional Neutral and Charged Excitons in a Monolayer Semiconductor
单层VI族过渡金属二硫属化物最近已经出现作为石墨烯的半导体替代品，其中真正的二维（2D）有望照亮新的半导体物理。在这里，我们调查激子和trions（它们的单电荷对应物），迄今为止，这是具有挑战性的，以产生和控制在最终的二维极限。利用高质量的单层二硒化钼（MoSe 2），我们报告了明确的观察和静电可调性的充电效应，在带正电荷（X+），中性（Xo），和带负电荷（X-）激子场效应晶体管通过光致发光。在低于55 K的温度下，由于强约束和重有效质量的作用，三电子的充电能量很大（30 meV），而线宽很窄（5 meV）。这是比任何已知的准2D系统更大的光谱对比度。我们还发现X+和X-的充电能量几乎相同，这意味着电子和空穴的有效质量相同。
2013-02-15 cond-mat.mes-hall
Comment on "Direct Measurement of Auger Electrons Emitted from a Semiconductor Light-Emitting Diode under Electrical Injection: Identification of the Dominant Mechanism for Efficiency Droop" [Phys. Rev. Lett. 110, 177406 (2013)]
在最近的一封信[物理。110，177406（2013）]，提出了从正向偏置InGaN/GAN发光二极管（LED）的GAN p帽发射的电子的光谱研究，作者在电子能量分布曲线（EDC）中观察到至少两个不同的峰，其间隔约1.5eV，并得出结论，对较高能量峰值的唯一可行解释是LED有源区中的俄歇复合。我们提出了全带蒙特卡罗模拟表明，在所测量的内分泌干扰物的较高能量的峰值可能是不相关的载流子分布在有源区。这并不意味着俄歇复合以及可能的俄歇诱导的泄漏在LED下降中起着可忽略的作用，而是俄歇特征不能从在所研究的LED结构上执行的实验中恢复。我们讨论，作为所观察到的内分泌干扰物的另一种解释，载流子加热的电场中的能带弯曲区域。
2013-05-28 cond-mat.mes-hall
Electrical and optical control of single spins integrated in scalable semiconductor devices
碳化硅中的自旋缺陷具有特殊的电子自旋相干性，其与适合现代半导体制造的材料中的近红外自旋-光子界面。利用这些优势，我们成功地将高度相干的单中性双空位自旋集成在市售的p-i-n结构中，并制造二极管来调制缺陷的局部电环境。这些器件能够实现确定性的电荷状态控制和超过850 GHz的宽斯塔克位移调谐。令人惊讶的是，我们发现，电荷耗尽的结果在缩小的光学线宽超过50倍，接近寿命极限。这些结果证明了一种方法，用于减轻普遍存在的问题，在固态发射器的光谱扩散工程的电气环境，同时利用经典的半导体器件来控制可扩展的基于自旋的量子系统。
2019-06-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Electrical Properties of Selective-Area-Grown Superconductor-Semiconductor Hybrid Structures on Silicon
我们提出了一种超导半导体材料系统，这是可扩展的和单片集成在硅衬底上。它使用在平面III-V缓冲层上选择性区域生长Al-InAs混合结构，直接生长在高电阻率硅衬底上。我们的特点是该材料系统在毫开尔文温度下的电性能，并观察到一个高的平均场效应迁移率$μ\approx 3200\,\mathrm{cm^2/Vs}$的InAs通道，和硬诱导超导能隙。约瑟夫森结表现出高界面传输，$\mathcal{T} \approx 0.75 $，栅极电压可调开关电流与临界电流和正常状态电阻，$I_{\mathrm{C}}R_{\mathrm{N}} \approx 83\,\mathrm{μV}$的产品，和多个Andreev反射的签名。这些结果为直接在硅上制造的可扩展和高相干栅极电压可调的transmon器件和其他超导-半导体混合器件铺平了道路。
2021-04-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Electrical suppression of all nonradiative recombination pathways in monolayer semiconductors
传统半导体中的缺陷显著降低了光致发光（PL）量子产率（QY），这是直接决定最大器件效率的光电性能的关键指标。二维（2D）过渡金属二硫属化物（TMDC），如单层MoS2，通常表现出低PL QY的处理样品，这通常归因于一个大的原生缺陷密度。我们表明，PL QY的处理二硫化钼和WS2单层达到接近统一时，它们是由静电掺杂的本征，没有任何化学钝化。令人惊讶的是，中性激子复合是完全辐射的，即使在存在高的原生缺陷密度。这一发现使得TMDC单层能够用于光电子器件应用，因为降低了对低缺陷密度的严格要求。
2019-05-08 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Spin Hall transistor with electrical spin injection
基于电子自旋的可行半导体晶体管和信息处理设备的实现推动了对三个关键要素的深入基础研究：半导体沟道中自旋的注入、检测和操纵。利用逆自旋霍尔效应（iSHE）探测二维GaAs中光学注入的自旋，并通过栅压依赖的内部自旋轨道场来控制自旋，最近已经实现了自旋晶体管逻辑器件的实验验证。这里提出的工作的目的是在一个设备中展示与电自旋注入和操纵相结合的iSHE检测。我们使用一个3D GaAs通道，在以前的工作中已经证明了从Fe肖特基接触有效的电自旋注入。为了在实验上将强的普通霍尔效应信号与半导体沟道中的iSHE分离，我们开发了外延超薄Fe/GaAs接触，允许在施加的面内磁场中进行Hanle自旋进动测量。电注入和检测相结合，在我们的晶体管结构与电操纵的自旋分布和自旋电流，不像以前利用的电操纵的自旋轨道场或弹道自旋渡越时间，是非常适合于扩散的3D GaAs自旋通道。测量信号的幅度和外部场的依赖性进行定量分析，使用同步自旋检测的非本地自旋阀效应和建模通过求解漂移扩散和霍尔交叉响应方程的参数的研究的微结构。
2012-02-04 cond-mat.mes-hall
Basic obstacle for electrical spin-injection from a ferromagnetic metal into a diffusive semiconductor
本文计算了两个铁磁金属接触的二维电子气中电流的自旋极化效应。在纯扩散状态下，电流可能确实是自旋极化的。然而，对于典型的器件几何形状，电流的自旋极化程度仅限于小于0.1%。接触的平行和反平行磁化的器件电阻的变化最多为二次方，因此将难以检测。
2000-07-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Anisotropic Electrical Spin Injection in Ferromagnetic Semiconductor Heterostructures
在垂直偏置的（Ga，Mn）As基自旋偏振光发光二极管中观察到平行于和垂直于电荷输运的自旋输运效率的14倍各向异性。自旋极化是通过测量电致发光的极化从（In，Ga）As量子阱放置在距离d（20至420 nm）低于p型铁磁（Ga，Mn）As接触。此外，随着d减小，平行于生长方向的收集，测量到偏振从0.5%单调增加到7%，而垂直方向的面内偏振（~0.5%）保持不变。
2002-01-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Coherence of a dynamically decoupled quantum-dot hole spin
在InGaAs量子点中引入重空穴，可以保证稳定的自旋和光学相干性的结合，从而形成近乎完美的高带宽自旋光子界面。尽管有理论预测和令人鼓舞的初步测量，但决定空穴自旋相干性的动力学过程还有待了解。在这里，我们建立的制度，允许在这些系统中的高度相干的孔自旋，恢复从超精细到电噪声为主的退相干与几特斯拉的外部磁场的交叉。动态去耦使我们能够达到最长的基态相干时间，T2，4.4 $μ$ s，在这个系统中观察到。我们测量的相干性的改善定量地支持一个独立的分析，当地的电气环境。
2017-11-24 cond-mat.mes-hall quant-ph
Dynamic detection of electron spin accumulation in ferromagnet-semiconductor devices by ferromagnetic resonance
铁磁半导体器件中自旋累积的一个显著特征是半导体在磁场中的非平衡自旋布居的进动。这是检测技术的基础，如汉勒效应，但随着半导体中自旋寿命的降低，这些方法变得不那么有效。由于这个原因，没有电汉勒测量已被证明在GaAs在室温下。我们在这里表明，通过迫使铁磁体（自旋注入器和检测器）的磁化在铁磁共振频率进动，电产生的自旋积累可以检测到从30至300 K。在低温下，半导体中自旋积累的明显拉莫尔旋进可以通过斜场铁磁共振检测到。我们验证了这种新的自旋检测技术的有效性，通过比较注入偏置和温度依赖性的测量自旋信号使用传统的方法得到的结果。我们进一步表明，这种新方法可以测量短自旋寿命（< 100 psec），这是使用传统Hanle技术在半导体中无法实现的。
2015-08-09 cond-mat.mes-hall
Avalanche amplification of a single exciton in a semiconductor nanowire
连接单光子和电子是远程固态量子比特之间共享量子信息的关键因素。半导体纳米线提供了将光量子点与雪崩光电二极管相结合的独特可能性，从而能够将入射的单光子转换为宏观电流，以进行有效的电检测。目前，需要数百万个激发事件来执行激子量子位状态的电读出。在这里，我们演示了载流子的倍增，从一个量子点中产生的单个激子隧穿到纳米线雪崩光电二极管。由于电子和空穴的放大率都很大（> 10 ^4），我们将电学检测量子点中产生的单个激子所需的激发事件数量减少了四个数量级。这项工作代表了一个重要的一步，单次电读出，并提供了一个新的功能，片上量子信息电路。
2012-04-18 cond-mat.mes-hall physics.optics
Electrical conductivity of collapsed multilayer graphene tubes
报道了用化学气相沉积法在铜线上制备多层石墨烯。在铜蚀刻之后，多层管塌陷形成石墨膜的条带，它们的电导作为温度的函数指示类似超导体的行为。使用多层石墨烯条带，建立交叉结，并且由于其电学行为，我们提出在器件中存在隧穿过程。
2012-02-29 cond-mat.mes-hall
All electrical measurement of the density of states in (Ga,Mn)As
本文报道了铁磁半导体材料（Ga，Mn）As有效态密度的电学测量。通过分析由于增强的电子-电子相互作用而引起的电导率校正，提取了不同维数的（Ga，Mn）As样品的电扩散常数。使用爱因斯坦关系允许推导出在费米能量下的（Ga，Mn）As的有效态密度。
2009-02-16 cond-mat.mes-hall
Full loss compensation in hybrid plasmonic waveguides under electrical pumping
表面等离子体激元（SPP）为突破衍射极限和设计纳米级光学元件提供了机会，但其实际应用受到金属中高欧姆损耗的阻碍。在这里，我们提出了一种新的方法，在深亚波长金属-绝缘体-半导体波导几何结构的电泵浦下的有效SPP放大，并在非常低的泵浦电流密度为0.8 kA/cm $^2$的情况下，在红外线中的SPP传播损耗的数字证明充分补偿。该值比先前的研究低一个数量级，这是由于金属和半导体之间的薄绝缘体层，其允许少数载流子的注入并阻止多数载流子，从而将漏电流降低到接近零。所提出的结果提供洞察无损SPP引导和未来高密度纳米光子和光电电路的发展。
2015-01-15 cond-mat.mes-hall
Electrical Detection of Spin Transport in Lateral Ferromagnet-Semiconductor Devices
半导体自旋电子学研究的一个长期目标是在单个器件中注入、调制和检测电子自旋的能力。一个简单的原型由一个横向半导体通道和两个铁磁接触组成，其中一个作为自旋极化电子的源，另一个作为检测器。基于在类似金属系统中的工作，出现了两个重要的标准来证明自旋输运的电检测。第一个是使用非本地铁磁检测器的非平衡自旋布居的测量，其中没有电荷电流流过。检测电极处的电势应当对检测器和源电极的相对磁化敏感，这一特性被称为自旋阀效应。第二个和更严格的测试是Hanle效应的存在，Hanle效应是由于横向磁场中的进动和失相而引起的自旋阀信号的调制和抑制。在这里，我们报告的观察自旋阀和汉勒效应的横向器件组成的外延铁肖特基隧道势垒接触的n-掺杂GaAs沟道。横向磁场，温度和接触分离的依赖性是在良好的协议与模型，将自旋漂移和扩散。自旋输运检测的两个方向的电流通过源电极。发现电检测信号的符号随注入电流而变化，并且与通过光学测量确定的GaAs通道中的自旋极化相关。因此，这些结果证明了在横向半导体器件中用于自旋注入、输运和检测的全电方案。
2006-12-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin transport of electrons and holes in a metal and in a semiconductor
利用玻尔兹曼输运方程研究了金属和半导体中电子和空穴的自旋和电荷输运特性。结果表明，电子和空穴在电流中以相反的方向携带自旋。结果，金属中电流的自旋极化基本上小于电子气的自旋极化。结果表明，电子气的自旋性质是金属和半导体中存在“电子”和“空穴”概念的原因。
2017-03-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electrical expression of spin accumulation in ferromagnet/semiconductor structures
我们将通过铁磁金属/半导体肖特基势垒的自旋注入和提取视为量子散射问题。这使得该理论能够解释一些涉及通过肖特基势垒的自旋相关电流的现象，特别是由于最近实验中看到的电流提取而导致的半导体中的反直觉自旋极化方向。这种现象的一个可能的解释涉及到考虑到自旋相关的非弹性散射通过界面区域中的束缚态。通过界面的自旋输运的量子力学处理耦合在相邻介质中的半经典描述的运输，在其中，我们考虑到在实验中使用的平面几何中沿界面的面内自旋扩散。该理论形成了计算多终端系统中自旋相关电流的基础，该系统由具有许多铁磁接触的半导体沟道组成，其中由自旋注入/提取产生的自旋累积可以通过电气手段有效地感测。三端系统可以用作磁存储器单元，其中信息位编码在其中一个触点的磁化中。使用五个端子，我们构建了一个可重新编程的逻辑门，其中逻辑输入和功能被编码在四个端子的磁化中，而第五个端子的电流给出了操作的结果。
2007-09-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electrical Spin-Flip Current Switching in Layered Diluted Magnetic Semiconductors for Ultralow-Power Spintronics
本文在V掺杂WSe2层状稀磁半导体中实现室温电驱动自旋翻转开关，临界电流密度低至10^-1 A cm^-2且功耗达皮瓦级，为超低功耗自旋电子器件提供新平台。
2025-03-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electrical control of phonon mediated spin relaxation rate in semiconductor quantum dots: the Rashba vs the Dresselhaus spin-orbit couplings
在对称量子点（QD）中，众所周知，自旋热点（即，尖点状结构，由于在能级或反交叉点附近存在简并性）对于纯Rashba情况存在，但对于纯Dresselhaus情况不存在[Phys.Rev.Lett. 95，076805（2005）]。由于Dresselhaus自旋轨道耦合在GaAs和GaSb量子点中占主导地位，因此即使对于纯Dresselhaus情况，也必须找到自旋热点或尖点结构的确切位置。在本文中，第一次，我们提出的分析和数值计算结果表明，自旋热点也可以看到纯Dresselhaus自旋轨道耦合的情况下，通过外部栅极诱导大的各向异性。在自旋热点处或附近，自旋跃迁速率提高，退相干时间比没有自旋热点的情况减少了几个数量级。因此，当设计用于量子逻辑门、固态量子计算和量子信息处理中的可能实现的基于QD自旋的晶体管时，应当避免这样的位置。也可以提取精确的实验数据（Phys. Rev. Lett. 100，046803（2008））从我们开发的理论模型中获得声子介导的自旋翻转速率。
2013-06-13 cond-mat.mes-hall
Nonequilibrium electrical, thermal and spin transport in open quantum systems of topological superconductors, semiconductors and metals
我们研究各种开放量子系统中的非平衡输运，这些系统和引线/浴由拓扑超导体（TS）、半导体和金属制成。使用量子朗之万方程和格林函数方法，我们推导出精确的表达式为稳态的电，热，和自旋电流在一个系统和引线之间的交界处。我们验证这些电流表达式进行比较，从直接的时间演化模拟的结果。然后，我们展示了如何电流注入TS线分为两部分进行单电子激发和库珀对。我们进一步显示弹道热输运在一个开放的TS线在拓扑阶段下的温度或电压偏置。热流值在拓扑相变附近显著增长，其中热导显示如先前预测的尖锐的量化峰。我们与量子化的热导开放TS线的零频率热电传输系数。我们还观察到一个大的热电电流附近的TS线的拓扑转变。我们引入了一个微分自旋电导，它显示了一个量子化的零偏置峰在零温度的自旋TS线的拓扑阶段。超导浴在运输中的作用是通过彻底检查的零温差电导和热导在开放系统与TS浴的功能。我们的新的热电和自旋输运的发现，在各种双端几何是有益的，目前的挑战，在实验中探测马约拉纳准粒子的出现。
2022-04-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Triggering phase-coherent spin packets by pulsed electrical spin injection across an Fe/GaAs Schottky barrier
半导体自旋电子器件中自旋的精确控制需要用于产生具有明确定义的初始相位的自旋包的电装置。我们展示了一个脉冲电方案，触发自旋系综相位以类似的方式作为圆偏振光脉冲产生相位相干自旋包。在这里，我们使用快速电流脉冲初始化相位相干自旋包，这是注入到$n$ -GaAs的Fe/GaAs肖特基势垒。通过时间分辨的法拉第旋转，我们证明了相位相干的观察多个拉莫尔进动周期的电流脉冲宽度下降到500 ps在17 K。我们发现，电流脉冲展宽的肖特基势垒的充电和放电时间。在高频率下，可观察到的自旋相干性仅受电流脉冲的有限带宽的限制，该带宽大约为2GHz。因此，这些结果表明，在微波频率下的电子自旋包的全电注入和相位控制的金属铁磁体/半导体异质结构是可能的。
2021-11-17 cond-mat.mes-hall
Thermal transport in semiconductor nanostructures, graphene and related two-dimensional materials
我们回顾了半导体纳米结构（多层薄膜，核/壳和分段纳米线），单层和少层石墨烯，六方氮化硼，二硫化钼和黑磷的热输运的实验和理论结果。声子工程优化的电和热传导的不同可能性进行了讨论。揭示了声子能谱修正对半导体纳米结构热导率的影响。分析了石墨烯及相关二维材料的热导率与温度、薄片尺寸、缺陷浓度、边缘粗糙度和应变的关系。
2018-03-14 cond-mat.mes-hall
Electromodulation of the Magnetoresistance in Diluted Magnetic Semiconductors Based Heterostructures
研究了由两层稀磁半导体和一层半导体层构成的异质结构的性质。我们发现，有一个RKKY型交换耦合之间的磁性层之间的铁磁和反铁磁振荡的不同参数的函数的问题。这些相的不同输运性质使得这种异质结构呈现出强的磁阻效应。也可以通过电场来改变耦合。我们提出，它是可能的，通过施加一个电场显着改变异质结构的电阻。我们的结果表明，在一个单一的门控样品的磁电阻可以调制与电偏置电压。
2002-07-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Coherence of a driven electron spin qubit actively decoupled from quasi-static noise
半导体量子点中电子自旋量子比特的相干性主要受到低频噪声的影响。在过去的十年中，人们一直致力于通过材料工程来减轻这种噪声，从而大大提高了空闲量子位的自旋退相时间。然而，在尾旋操纵过程中，环境噪声的作用，它决定了控制保真度，是不太了解。我们展示了一个电子自旋量子比特，其在驱动演化中的相干性受到高频电荷噪声的限制，而不是任何半导体器件所固有的准静态噪声。我们采用了反馈控制技术来主动抑制后者，证明了在砷化镓量子点中的$π$ -翻转栅保真度与$99.04\pm 0.23\,\%$一样高。我们表明，驱动演化相干性是有限的拉比频率，其频谱类似于同位素纯化硅量子比特中观察到的$1/f$噪声的纵向噪声。
2020-03-13 cond-mat.mes-hall quant-ph
Simple model for electrical hole spin manipulation in semiconductor quantum dots: Impact of dot material and orientation
我们分析了一个典型的粒子在一个盒子模型的空穴自旋量子比特。该量子点受到静磁场和电场以及射频电场的作用，射频电场由于自旋轨道耦合而驱动拉比振荡。我们推导了拉比频率的方程，在这种情况下，拉比振荡主要是由量子比特态和附近单个激发态之间的耦合引起的。这一制度已被证明占主导地位，例如，薄绝缘体上硅纳米线中空穴自旋量子比特拉比频率的方程突出了控制拉比振荡的参数。特别是，我们表明，（001）衬底上的[110]取向的点比[001]取向的点表现得更好，因为它们最好地利用了主体材料的价带的各向异性。我们还得出结论，硅提供了最好的机会，快速拉比振荡在这个制度，尽管小的自旋轨道耦合。
2019-04-01 cond-mat.mes-hall quant-ph
Vertical Strain-Induced Modification of the Electrical and Spin Properties of Monolayer MoSi2X4 (X= N, P, As and Sb)
在这项工作中，单层MoSi_2X_4（X= N，P，As和Sb）在垂直应变下的电学和自旋性质进行了研究。能带结构表明MoSi2N4是间接半导体，而其他化合物是直接半导体。选择垂直应变来改变电性能。带隙显示出最大值和减少拉伸和压缩应变。K点处的价带显示出较大的自旋分裂，而导带的自旋分裂可以忽略不计。另一方面，第二导带具有大的自旋分裂，并且在垂直应变下向下移动，这导致导带和价带边缘都有大的自旋分裂。投影态密度以及投影能带结构阐明了这些大自旋分裂的起源。这三种自旋劈裂可以通过垂直应变来控制。
2021-06-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electrical Control of Second-Harmonic Generation in a WSe2 Monolayer Transistor
非线性光学频率转换是光场与非线性介质相互作用产生新的光场频率，在现代光子系统中普遍存在。然而，引起这种现象的非线性电致伸缩性通常很难在给定的材料中进行调谐，到目前为止，光学非线性的动态控制仍然局限于研究实验室作为光谱工具。在这里，我们报告了一种机制，以电控制二阶光学非线性在单层WSe 2，一个原子级薄的半导体。我们表明，在A-激子共振的二次谐波产生的强度是可调的，在低温下超过一个数量级，在室温下通过静电掺杂的场效应晶体管的近4倍。这种可调谐性产生于单层半导体中的强激子充电效应，其允许对激子和trion共振处的振子强度进行异常控制。激子增强的二次谐波产生与激发激光相反的圆偏振，这是由在单层中具有相反螺旋度的双光子和单光子谷选择规则的组合引起的。我们的研究为基于二维半导体的芯片级电可调非线性光学器件的新平台铺平了道路。
2015-04-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electrical tuning of exciton-plasmon polariton coupling in monolayer MoS2 integrated with plasmonic nanoantenna lattice
半导体中的光-物质相互作用的主动控制对于实现下一代光电子器件是至关重要的，通过外场可调谐地控制系统的光学性质。操纵通过几何参数耦合到腔体的活性物质中的光学相互作用的能力，所述几何参数与利用施加的场的动态控制一起固定，开辟了控制激子寿命、振子强度及其弛豫性质的可能性。在这里，我们展示了电控制激子等离子体激元耦合强度的二维半导体集成与等离子体激元纳米谐振器组装在场效应晶体管器件之间的强耦合和弱耦合限制静电掺杂。因此，激子-等离子体激元极化子色散可以动态地改变所施加的电场通过调制的激子性质的单层二硫化钼所产生的多体效应与载流子浓度。此外，强耦合带电激子等离子体激元也观察到后增加载流子注入。利用等离子体纳米谐振器和电场动态控制超薄半导体的光学特性的能力证明了耦合系统的多功能性，并为具有精确定制响应的光电子器件的设计提供了新的平台。
2016-08-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Structural and Electrical Properties of Bilayer SiX (X= N, P, As and Sb)
本文采用密度泛函理论（DFT）研究了双层SiX（X= N，P，As，Sb）的结构、电学和光学性质。五个不同的堆积顺序被认为是每个化合物和它们的结构特性。这些材料的能带结构表明它们是间接半导体。面外应变已被应用于调整带隙和其电性能。带隙随着拉伸应变而增大，而压缩应变导致超导体向金属的转变。带隙对压力的敏感性进行了研究，双层SiSb表现出最高的带隙的压力敏感性。这些结构表现出墨西哥帽状的价带色散，可以通过一个奇异的状态密度的批准。墨西哥帽系数可以通过面外应变来调节。这些化合物的光学吸收表明，由于高的态密度，第二和较低的价带对光学跃迁的贡献更大。
2021-02-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Improving Electric Contacts to Two-Dimensional Semiconductors
二维（2D）半导体（例如单层MoS_{2}）的电接触电阻是缩小2D场效应晶体管（FET）的关键瓶颈。与三维金属接触的2D半导体产生独特的电流拥挤，导致接触电阻增加。我们开发了一个模型，以分离的电流拥挤的贡献从本征接触电阻率。我们发现，可以通过掺杂和接触图案化来缓解电流拥挤。使用Landauer-Büttiker形式主义，我们表明，范德华力（vdW）间隙在接口将最终限制接触电阻。我们比较我们的模型与掺杂和未掺杂的MoS_{2} FET的实验数据。即使使用> 2x 10 ^{13} cm^{-2}的重电荷转移掺杂，我们也表明最先进的接触电阻比弹道极限大100倍。我们的研究强调需要开发有效的接口，以实现< 10 Ω.μm的接触电阻，这将是极端缩放设备的理想选择。
2021-05-22 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Thickness Scaling Effect on Interfacial Barrier and Electrical Contact to Two-Dimensional MoS2 Layers
了解金属电极和低维半导体之间的界面电性质对于基础科学和实际应用都是必不可少的。在这里，我们报告的观察厚度减少引起的电接触在Au/MoS 2接口的交叉。对于厚于5层的MoS 2，接触电阻率随着MoS 2厚度的减小而略微减小。相比之下，接触电阻率急剧增加，减少二硫化钼厚度低于5层，主要是由量子限制效应。据发现，界面势垒可以精细地定制从0.3到0.6 eV，仅通过改变二硫化钼的厚度。绘制了完整的能级排列演化图，阐明了厚度标度效应。剪裁界面特性与沟道厚度的发现代表了一种有用的方法控制金属/半导体界面，这可能会导致概念上的创新功能。
2015-02-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Graphether: A Two-Dimensional Oxocarbon as a Direct Wide-Gap Semiconductor with High Mechanical and Electrical Performances
尽管许多石墨烯衍生物具有相当大的带隙，但由于低的π-共辄程度，它们的电或机械性能显著降低。除了π-π共轭作用外，还存在由σ电子离域引起的超共轭作用。受超共轭分子二甲醚结构特点的启发，我们通过二甲醚分子的组装设计了一种二维含氧碳化合物（命名为graphether）。第一性原理计算结果表明：（1）单层石墨醚具有良好的动力学和热稳定性，表现在它具有良好的内聚能、不存在软声子模和高熔点。(2)它具有2.39 eV的直接宽带隙，表明它在紫外光电子器件中具有潜在的应用。有趣的是，直接带隙特征对外部应变（~ 10%至10%）和堆叠配置相当稳健。(3)由于超共轭效应，石墨醚具有高的本征电子迁移率。更重要的是，它的面内刚度（459.8 N m-1）甚至比石墨烯更大。(4)Pt（100）表面对二甲醚脱氢反应具有很高的催化活性。静电斥力是两个脱氢前体旋转和聚结的驱动力，有利于石墨烯醚自下而上的生长。(5)用等电子B-N键取代C-C键可以生成稳定的Pmn 21-BNO单分子膜。与单层六方氮化硼相比，Pmn 21-BNO具有适中的直接带隙（3.32 eV）和更好的扶手椅方向力学性能。
2019-12-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electrical manipulation of semiconductor spin qubits within the g-matrix formalism
我们讨论了线性响应机制中自旋量子比特的电操纵模型，其中拉比频率与磁场和射频电场激发成正比。我们表明，拉比频率可以从一个广义的g-张量磁共振公式具有g-矩阵和其衍生物g'相对于电场（或栅极电压）作为输入。这些矩阵可以很容易地从零磁场下量子比特的波函数计算出来。因此，g-矩阵形式以非常低的计算成本提供了拉莫尔和拉比频率对磁场取向的完全依赖性。它还提供了一个紧凑的模型控制的量子位，和一个简单的框架分析对称性的影响的各向异性的拉莫尔和拉比频率。g-矩阵形式主义适用于各种各样的电子和空穴量子比特，我们专注于绝缘体上硅纳米线中的空穴量子比特作为说明。我们表明，拉比频率的量子位显示出复杂的依赖于磁场的方向，并控制孔的波函数的对称性的栅极电压。我们指出，量子位可以有利地在两个偏置点之间切换，一个是可以有效地操纵的，另一个是与门场解耦但可能寿命更长的。我们还讨论了残余应变在这些设备中的作用，在最近的实验。
2018-10-24 cond-mat.mes-hall quant-ph
