Many-body exchange-correlation effects in graphene
我们计算，内领先的顺序动态屏蔽近似，电子自能和光谱函数在零温度下的非本征（或门控/掺杂）石墨烯。我们还计算了热载流子的非弹性散射由于电子-电子相互作用在石墨烯。我们得到的非弹性准粒子的寿命和相关的平均自由程从计算的自能。石墨烯的线性色散和手性性质给出了与抛物线带半导体的寿命有质的不同的能量依赖寿命。
2007-07-31 cond-mat.mes-hall
Magnetotransport signatures of the proximity exchange and spin-orbit couplings in graphene
石墨烯在铁磁绝缘体或铁磁金属上的隧道势垒，有望表现出巨大的邻近交换和自旋轨道耦合。我们使用一个现实的传输模型的电荷无序散射和解决的线性玻尔兹曼方程数值精确的各向异性费米轮廓的修改狄拉克电子找到这些邻近效应的磁输运签名：邻近各向异性磁阻，反自旋电流效应，和平面霍尔电阻率。我们建立了相应的各向异性，由于交换和自旋轨道耦合，相对于磁化方向。我们还提出了参数图，指导观察运输磁各向异性接近石墨烯的最佳制度。
2016-08-12 cond-mat.mes-hall
Graphene-mediated exchange coupling between cobaltocene and magnetic substrates
使用第一性原理计算，我们证明了通过石墨烯层的磁性分子和磁性衬底之间的相当大的交换耦合。作为一个模型系统，我们考虑二茂钴（CoCp $_2$）吸附在石墨烯沉积在Ni（111）。我们发现分子和基底之间的磁耦合是反铁磁的，并且根据分子结构、吸附几何形状以及石墨烯在Ni（111）上的堆叠而变化很大。我们展示了如何通过在石墨烯和Ni（111）之间插入磁性单层（例如Fe或Co）来调节这种耦合。我们确定的主要机制负责耦合的空间和能量匹配的前线轨道的CoCp $_2$和石墨烯接近费米能级，我们证明了石墨烯作为电子去耦层的作用，但允许分子和衬底之间的自旋通信。
2013-04-24 cond-mat.mes-hall
Electrically tunable exchange splitting in bilayer graphene on monolayer Cr$_2$X$_2$Te$_6$ with X=Ge, Si, and Sn
采用第一性原理方法研究了双层石墨烯在铁磁多层膜Cr $_2$ X $_2$ Te $_6$（X=Ge，Si，Sn）上的电子能带结构和邻近交换效应.在每种情况下，异质结构的本征电场在石墨烯双层中诱导约10 meV的轨道间隙。邻近交换是强烈的波段依赖性。例如，在Cr $_2$ Ge $_2$ Te $_6$的情况下，双层石墨烯的低能价带具有8 meV的交换分裂，而低能导带的分裂小30倍（0.3meV）。这种显著的差异源于与铁磁基底的层依赖性杂交。值得注意的是，施加几V/nm的垂直电场可以逆转交换，使我们能够有效地打开和关闭双层石墨烯中的邻近磁性。这样的场效应对于铁磁绝缘体上的范德华双层来说应该是通用的，为基于自旋的设备开辟了新的可能性。
2018-07-09 cond-mat.mes-hall
Towards twisted, topological, and quantum graphene plasmonics
University of Porto（波尔图大学）；University of Minho（米尼奥大学）；International Iberian Nanotechnology Laboratory（国际伊比利亚纳米技术实验室）；University of Southern Denmark（南丹麦大学）
本文研究了基于石墨烯的等离子体系统量子和拓扑性质，探讨了单层石墨烯、扭曲双层石墨烯及其他石墨烯堆叠材料，以及石墨烯基光栅、网格、石墨烯盘链和三角形晶格等结构的等离子体特性。
2026-03-27 cond-mat.mes-hall
Quantum Anomalous Hall Effects in Graphene from Proximity-Induced Uniform and Staggered Spin-Orbit and Exchange Coupling
我们研究了一种时间反演对称性破缺的邻近改性石墨烯（或类石墨烯材料）的有效模型。我们预测的外观量子反常霍尔相位通过计算体带隙和陈数的基准组合的系统参数。在Chern数为$C=1$的平面石墨烯中，引入交错交换场可以实现量子反常霍尔效应.我们明确显示锯齿形和扶手椅纳米带的边缘状态，并探讨其本地化行为。值得注意的是，交错的内在自旋轨道和均匀交换耦合的组合给出了拓扑保护（不像时间反演系统）的伪螺旋状态，其自旋在相对的锯齿形边缘相反。将磁化从平面外旋转到平面内使得系统微不足道，从而允许控制拓扑相变。利用密度泛函理论，我们还提出了一种在Ising反铁磁MnPSe $_3$上的石墨烯作为实现交错交换（赝自旋塞曼）耦合的材料平台.
2020-04-03 cond-mat.mes-hall
Transmission in graphene-topological insulator heterostructures
我们研究了三维时反不变拓扑绝缘体的拓扑表面态在石墨烯沉积于拓扑绝缘体表面时的散射。特别地，我们考虑了$_2$类拓扑绝缘体的（111）表面.我们提出了一个低能量模型的块状石墨烯-拓扑绝缘体异质结构，我们计算的传输概率在锯齿形和扶手椅边缘的沉积石墨烯，和通过石墨烯纳米势垒的电导，并表明其功能可以理解从反共振的传输概率。
2017-01-10 cond-mat.mes-hall
Topological aspect of graphene physics
本文综述了石墨烯的拓扑结构，重点讨论了无质量狄拉克费米子在有/无磁场作用下的拓扑结构。石墨烯的双狄拉克锥在拓扑上受到手征对称性的保护。石墨烯的量子霍尔效应是通过填充朗道能级的多体态的Berry连接来描述的，其自然具有非阿贝尔规范结构。将拓扑非平凡态作为体-边对应的一般原理应用于有/无磁场的石墨烯，解释了石墨烯的一些特征边界现象。
2010-08-27 cond-mat.mes-hall
DFT screened-exchange approach for investigating electronical properties of graphene-related materials
采用密度泛函理论（DFT）框架下的屏蔽交换LDA方法（sX-LDA）对石墨烯和锯齿形石墨烯纳米带的能带结构进行了从头计算.在这种方法中的非局域电子-电子相互作用的结果在重整化的电子能带结构和费米速度相比，局域密度近似（LDA）内的计算给出了良好的协议与实验。类似地，锯齿形纳米带（ZGNR）中的带隙加宽超过200%，与基于准粒子能带结构的过去研究的带隙具有相似的量级。与LDA和GGA-PW 91计算结果相比，我们发现非局域交换对ZGNRs电子基态的自旋极化有明显的影响。
2010-06-17 cond-mat.mes-hall
Theory of proximity-induced exchange coupling in graphene on hBN/(Co, Ni)
我们进行系统的邻近交换耦合的第一性原理计算，诱导钴（Co）和镍（Ni）在石墨烯中，通过几个（多达三个）层的六方氮化硼（hBN）。我们发现，诱导的石墨烯带的自旋分裂的数量级为10毫电子伏的hBN单层，减少的幅度，但交替的符号，通过添加每个新的绝缘层。我们发现，如果在狄拉克点附近存在过渡金属的$d$共振能级，邻近交换可以是巨大的。我们的计算表明，这种效应可能存在于钴异质结构，其中$d$水平强烈杂交与石墨烯的价带轨道。由于这种杂交依赖于自旋，因此邻近自旋分裂异常大，即使对于两层hBN也约为10 meV。外部电场可以改变石墨烯和过渡金属轨道的偏移，并且可以导致交换参数的符号反转。我们预测这将发生在hBN的两个单层的情况下，使得能够在石墨烯/hBN/Co结构中对邻近自旋极化（但也是自旋注入）进行电控制。镍基异质结显示较弱的邻近效应比钴异质结。我们引入两个唯象模型来描述第一性原理数据。极小模型包括石墨烯（有效）$p_z$轨道，可用于研究具有邻近交换的石墨烯中的输运，而$p_z$ - $d$模型还包括与$d$轨道的杂交，这对于捕获巨大的邻近交换很重要。这两个模型的关键是赝自旋相关的交换耦合，需要描述不同的自旋分裂的价带和导带。
2016-10-25 cond-mat.mes-hall
Hanbury Brown and Twiss Exchange Correlations in Graphene Box
线性介观输运系统中的二次检测产生交叉项，交叉项可以被视为反映载流子的统计特性的干涉信号。在电子系统中，这些交叉项干扰是由泡利原理引起的交换效应引起的。在这里，我们证明了费米Hanbury布朗和Twiss（HBT）交换现象，由于载流子在扩散石墨烯系统的不可逆性。这些交换效应进行了验证，结合定期散粒噪声（自相关）实验在微波频率下使用电流-电流互相关。我们的结果可以使用方形金属扩散导体的半经典分析来建模，包括接触透明度的贡献。实验确定的HBT交换因子值位于计算的相干和热电子输运之间。
2019-09-11 cond-mat.mes-hall
Gap-modulated doping effects on indirect exchange interaction between magnetic impurities in graphene
磁性杂质的稀释分布被假定为存在于掺杂的石墨烯中。我们计算了两个磁性杂质之间的相互作用能，这两个磁性杂质通过掺杂的传导电子通过间接交换或Ruderman-Kittel-Kasuva-Yosida（RKKY）相互作用耦合。当前模型是半填充的$AB$晶格结构。我们的计算是基于延迟格点格林函数形式主义的动量-能量空间，这是采用线性响应理论，以确定在坐标空间中的磁化率。当磁性杂质被放置在该结构的$A$和$B$亚晶格位置上时，得到了带隙石墨烯的分析结果。已经发现，由于能隙的存在，这种在确定自旋排序中很重要的相互作用对于掺杂石墨烯中的$AA$和$BB$交换能是显著不同的，并且归因于局部场在$A$和$B$子晶格上不相等的结果。对于掺杂的石墨烯，从铁磁到反铁磁的所有三种RKKY相互作用的振荡随着费米能量的增加而被能隙在幅度和相位上显著修改。另外，$AB$交换能可以通过未掺杂石墨烯的带隙的存在而改变，但由于掺杂的传导电子的主导作用，掺杂的石墨烯不存在带隙。
2012-11-21 cond-mat.mes-hall
Klein tunnelling and Hartman effect in graphene junctions with proximity exchange field
从理论上研究了石墨烯基结中的电子隧穿现象。石墨烯被假定为直接沉积在铁磁绝缘体上或沉积在将石墨烯与金属铁磁衬底分开的氮化硼的几个原子层上。这种结可以通过相应系统的适当外部门控形成。为了描述狄拉克点附近的低能电子态，使用了相关文献中可用的某些有效哈密顿量。这些哈密顿量包括交错势和交换相互作用，由于铁磁衬底。在所考虑的系统中，隧道是自旋相关的。主要重点是克莱因隧道效应，也对群延迟和相关的哈特曼效应。详细分析了在狄拉克点处的光谱中引入的能隙对隧穿的影响。
2018-12-04 cond-mat.mes-hall
Quantum transport in ferromagnetic graphene: Role of Berry curvature
铁磁石墨烯中的磁效应基本上取决于在石墨烯上沉积绝缘层时诱导铁磁的交换相互作用原理。在这里，我们处理的铁磁石墨烯的交换耦合强度的非均匀性的后果。我们讨论了交换矢量场的坐标和动量的不均匀性如何在铁磁石墨烯的电导率分析中提供有趣的结果。我们的分析是基于量子输运的Kubo形式。
2016-02-05 cond-mat.mes-hall
Enhancement of non-local exchange near isolated band-crossings in graphene
在$π$ -轨道紧束缚模型中，采用Hartree-Fock近似和库仑相互作用，研究了石墨烯片中非局域交换相互作用的物理性质，其中库仑相互作用在短距离处由晶格效应修正，在长距离处由介电屏蔽修正.我们用这项研究来评论强非局部性的交换效应在系统中孤立的带交叉在接近费米能量的能量。我们还讨论了有效库仑相互作用的晶格尺度细节的作用，在确定对称性破缺状态是否出现在强相互作用强度，并在确定这些国家的字符时，他们出现。
2011-05-03 cond-mat.mes-hall
Engineering Proximity Exchange by Twisting: Reversal of Ferromagnetic and Emergence of Antiferromagnetic Dirac Bands in Graphene/Cr$_2$Ge$_2$Te$_6$
我们从第一性原理出发研究了单层Cr $_2$ Ge $_2$ Te $_6$上扭曲石墨烯中邻近交换耦合的扭曲角和栅极依赖性。将石墨烯的近似狄拉克带色散拟合到模型哈密顿量，从而对于0 $^{\circ}$和30 $^{\circ}$之间的一系列扭转角产生有效的亚晶格分辨的邻近诱导交换参数（$λ_{\textrm{ex}}^\textrm{A}$和$λ_{\textrm{ex}}^\textrm{B}$）。对于取向层（0 $^{\circ}$扭转角），石墨烯的交换耦合在两个亚晶格上是相同的，$λ_{\textrm{ex}}^\textrm{A} \approx λ_{\textrm{ex}}^\textrm{B} \approx 4$ meV，而耦合在30 $^{\circ}$（具有$λ_{\textrm{ex}}^\textrm{A} \approx λ_{\textrm{ex}}^\textrm{B} \approx -4$ meV）处是相反的。值得注意的是，在19.1 $^{\circ}$时，诱导的交换耦合变为反铁磁：$λ_{\textrm{ex}}^\textrm{A} < 0, λ_{\textrm{ex}}^\textrm{B} > 0$。通过横向电场和层间距离提供进一步的调谐。预测的邻近磁化反转和反铁磁狄拉克色散的出现使得扭曲石墨烯/Cr $_2$ Ge $_2$ Te …
2022-03-18 cond-mat.mes-hall
Exchange splitting and exchange-induced non-reciprocal photonic behavior of graphene in CrI3-graphene vdW heterostructures
采用密度泛函理论和电磁场计算相结合的方法，研究了单层三碘化铬（CrI 3）-石墨烯范德华（vdW）异质结中石墨烯的交换分裂及其电磁响应.虽然有效的交换领域是在数百特斯拉，为平衡分离非互易效应被发现是弱的相比，可比的外部磁偏置。对于非平衡分离，非互易效应可能很大。
2020-06-02 cond-mat.mes-hall physics.optics
Engineering spin exchange in non-bipartite graphene zigzag edges
控制原始石墨烯纳米结构中自旋交换相互作用的规则受到晶格的二分特征的约束，使得交换的符号由磁矩是否在相同的子晶格上确定。最近已经证明了具有完美之字形边缘和具有五边形环的荧蒽基团的石墨烯带的合成，五边形环是破坏蜂窝晶格的二分性质的缺陷。在这里，我们解决如何修改这些结构的电子和自旋性质的缺陷，无论是间接交换相互作用，以及新兴的边缘磁性，研究与DFT和平均场哈伯德模型计算。在所有情况下，我们发现，在缺陷的二分性质的局部故障反转的迹象，否则铁磁相关性沿边缘，引入局部反铁磁内边缘耦合，并为窄的丝带，也恢复反铁磁边缘间的相互作用，通常发现在原始的丝带。我们的研究结果表明，这些五边形缺陷是一种资源，允许工程师的自旋交换相互作用在石墨烯基纳米结构。
2016-09-15 cond-mat.mes-hall
Exchange coupling between two ferromagnetic electrodes separated by a graphene nanoribbon
基于自能方法和总能量计算，研究了由金属石墨烯纳米带（GNRs）分隔的两个半无限铁磁条（FM电极）之间的间接交换耦合.为了形成FM/GNR/FM结，有限长度的石墨区域沿着宽度为$N$的石墨之字形或扶手椅界面耦合到FM电极。数值结果表明，由铁磁耦合和反铁磁耦合中电子总能量之差得到的交换耦合强度具有振荡特性，并依赖于费米能级和中心区长度.
2008-11-06 cond-mat.mes-hall
Exchange interactions from a nonorthogonal basis set: from bulk ferromagnets to the magnetism in low-dimensional graphene systems
提出了一种计算各向同性自旋模型中交换常数的方法。该方法使用的哈密顿和重叠矩阵计算的密度泛函计划的基础上非正交基组。我们证明，新的方法实现的SIESTA代码再现海森堡相互作用的简单的金属块体铁磁体从以前完善的计算方法。然后，我们解决$sp$磁性的石墨烯纳米结构。对于氟化石墨烯，我们得到的交换相互作用与以前的计算结果相当吻合，使用最大局域化的Wannier函数，我们证实了120 $^\circ$ Néel状态的理论预测。与锯齿形石墨烯纳米颗粒的磁性边缘状态相关联，我们发现快速衰减的交换相互作用，然而，具有非常规的距离依赖性$\exp(-\sqrt{r/δ})$。我们发现，从交换相互作用中得到的刚度常数与以前基于扭曲自旋组态的总能量差的估计是一致的。我们强调，我们的方法是一种有效的工具，用于分析新的混合纳米结构，其中金属和有机成分被整合，形成异国情调的磁性图案。
2019-02-02 cond-mat.mes-hall
Indirect Exchange and Ruderman-Kittel-Kasuya-Yosida (RKKY) Interactions in Magnetically-Doped Graphene
磁掺杂石墨烯系统是应用于未来自旋电子器件的潜在候选者。关键的一步是了解嵌入石墨烯中的磁性杂质之间的成对相互作用，这些相互作用是由石墨烯传导电子介导的。已经进行了大量的研究来调查石墨烯中的间接交换或RKKY相互作用。这些研究中的许多报告的衰减速率比预期的2维材料和通常的距离依赖振荡的情况下。在这篇综述中，我们总结了用于计算相互作用的技术，并提出了迄今为止获得的主要结果。更详细的磁性杂质和石墨烯主机参数化的影响被认为是从头计算得到的结果。由于相互作用的快速衰减对自旋电子学应用提出了障碍，我们特别关注通过一些方法包括掺杂、自旋进动和应变的应用来增加相互作用范围的可能性。
2013-02-01 cond-mat.mes-hall
Coulomb drag in graphene - boron nitride heterostructures: the effect of virtual phonon exchange
对于两个空间分离的单原子石墨烯层封装在六方氮化硼中的系统，我们考虑了费米液体区域中载流子之间的拖曳效应。通常，这种现象被描述为层间库仑相互作用。我们表明，如果一个额外的电子-电子相互作用，通过交换虚拟衬底声子包括在模型中，预测的拖曳电阻率在150 K以上的温度有很大的修改。氮化硼的各向异性晶体结构，具有较强的层内和相对较弱的层间键，被发现在这种效果中起着重要的作用。
2012-09-28 cond-mat.mes-hall
On topological aspects of 2D graphene like materials
我们研究了具有曲率效应的石墨烯晶格。在弯曲时空中刻画了石墨烯多层膜的作用，有效狄拉克方程反映了曲率效应。磁场是导致几何变化的原因，这些变化被识别为石墨烯中的拓扑方面。通过改变石墨烯的几何形状，可以创建拓扑上不同的表面，其可以被标记为环面或球体。2D六边形曲面细分引起曲率效应，并且曲面细分平面被简化为具有亏格g=1的2-环面。
2014-09-10 cond-mat.mes-hall
Topological design of graphene
拓扑缺陷（例如五边形、七边形和五边形-七边形对）已经在大规模石墨烯中被广泛观察到，并且已经被认识到在定制二维材料的机械和物理性质中通常起重要作用。经过近几年的深入研究，通过拓扑结构设计优化石墨烯的性能已经成为一个新的、有前途的研究方向。在本章中，我们回顾了一些最新的进展，在实验，计算和理论研究的拓扑缺陷对石墨烯的机械和物理性能的影响和拓扑设计的石墨烯的应用。讨论涵盖了平面外效应，设计拓扑缺陷分布的逆问题，使石墨烯片符合目标三维表面，石墨烯强度的晶界工程，用于韧性增强的弯曲石墨烯以及在工程能源材料，多功能材料和与生物系统的相互作用中的应用。尽管在实验和模拟的快速发展，我们对石墨烯和其他二维材料的拓扑缺陷和机械和物理性能之间的关系的理解仍然处于起步阶段。这里的目的是提请研究界注意在这一领域的一些开放的问题。
2018-03-01 cond-mat.mes-hall
Polarization as a topological quantum number in graphene
石墨烯，其量子霍尔拓扑（陈）数反映了无质量狄拉克粒子，被证明具有另一个拓扑量子数。这是通过将Streda的与用于Hofstadter问题的丢番图方程中的第二拓扑数相关联的极化的一般公式和绝热连续性（早先由Hatsugai等人证明存在于正方形和蜂窝晶格之间）相结合来获得的。具体地说，我们可以从绝热连续性将石墨烯视为每单位晶胞具有半通量量子的正方形晶格的"模拟器”，这意味着在弱磁场中石墨烯的极化拓扑数对于van Hove奇点之间的能量区域是每个Dirac锥的1/2，这意味着表征石墨烯的新量子数。
2014-03-07 cond-mat.mes-hall
Induced exchange and spin-orbit effects by proximity in graphene on Ni and Co
通过分析紧束缚的Slater-Koster方法的方法，在AC堆叠配置的Ni（111）和Co（0001）衬底上的石墨烯层的近相称的晶格结构的诱导邻近效应的解决。通过考虑Ni（Co）原子的磁性$3d$ -轨道与石墨烯的$p_z$ -轨道的杂化，以及Ni（Co）原子的自旋-轨道耦合和磁化强度，构造了一个最小哈密顿量.推导了石墨烯/Ni（Co）体系中Dirac点附近受扰动的$π$ -带的低能有效哈密顿量，进一步揭示了石墨烯层诱导有效耦合的物理本质.结果表明，磁自旋轨道型效应可能出现通过两个竞争机制同时存在，即邻近诱导交换和Rashba自旋轨道相互作用。这种效应导致巨大的交换分裂和强大的Rashba自旋轨道耦合转移到石墨烯层，与最近的密度泛函理论计算和实验观察一致。我们进一步分析了物理条件的外观完整的狄拉克锥在少数自旋带所观察到的最近的光电发射测量与自旋分辨率。
2019-03-16 cond-mat.mes-hall
Topologically Protected Zero Modes in Twisted Bilayer Graphene
我们发现，扭曲的石墨烯双层可以揭示不寻常的拓扑性质在低能量下，作为一个结果的狄拉克点分裂。这些功能依赖于两层石墨烯之间的电子跳跃的对称性分析，我们推导出一个简化的有效的低能量哈密顿量，它捕获了扭曲的双层石墨烯的基本拓扑性质。相应的朗道能级显示出一种简并的零能模，这种模不能被强磁场提升。
2011-07-20 cond-mat.mes-hall
Marginal topological properties of graphene: a comparison with topological insulators
石墨烯体系和拓扑绝缘体的电子结构具有密切相关的特征，如量子化的Berry相和零能边缘态。这些类比的原因是，在这两个系统中有两个相关的轨道带，它们产生伪自旋自由度，并且，不太明显的是，石墨烯中的谷自由度与拓扑绝缘体中的电子自旋之间存在对应关系。尽管有相似之处，也有几个重要的区别，无论是体积拓扑性质和它们的影响的边缘状态-主要是由于谷和自旋之间的根本区别。考虑到它们独特的能带结构特征，带隙石墨烯系统应该被适当地表征为边缘拓扑绝缘体，区别于普通绝缘体或真正的拓扑绝缘体。
2012-08-20 cond-mat.mes-hall
Proximity induced room-temperature ferromagnetism in graphene probed with spin currents
在石墨烯中引入和控制铁磁性为基础和应用研究开辟了一系列新的方向。到目前为止，已经采用了几种方法，例如引入缺陷，用吸附原子官能化，以及将石墨烯成形为具有明确定义的锯齿形边缘的纳米带。一种更鲁棒且侵入性更小的方法利用通过与石墨烯接近的铁磁绝缘体引入交换相互作用。在这里，我们提出了一个直接测量的交换相互作用在室温下的铁磁石墨烯。我们研究了在钇铁石榴石衬底上剥离的石墨烯中的自旋输运，其中观察到的自旋进动清楚地表明了交换场的存在和强度，这是诱导铁磁性的明确证据。我们用一个修正的Bloch扩散方程描述了结果，并提取了一个0.2T量级的平均交换场。此外，我们证明了邻近感应的2D铁磁体可以有效地调制自旋电流通过控制交换场的方向。这些结果可以为单原子厚自旋电子器件中的磁栅可调自旋输运提供基础。
2016-01-05 cond-mat.mes-hall
Engineering of Chern number of topological bands in bilayer graphene by in-plane magnetic field and electrical bias
本研究基于双层石墨烯完整哈密顿量，证明通过面内磁场与电偏压可实现相变并调控四个能带的陈数，为二维材料拓扑现象研究提供新思路。
2024-05-17 cond-mat.mes-hall
Direct-exchange duality of the Coulomb interaction and collective excitations in graphene in a magnetic field
在磁场中，二维电子系统具有猝灭的动能，可以产生多种多体关联现象，如相互作用驱动的新态和伴随的集体激发。在磁场中，与二维库仑相互作用有关的两体算符服从交叉关系，由此库仑相互作用也被转换为显性交换相互作用的形式。它示出，积极使用这种直接/交换对偶的相互作用允许一个开发，在单模近似的框架内，一个新的有效的算法处理广泛的一类集体激发。我们的算法的实用性证明了通过研究间和内朗道级集体激发在石墨烯和传统的电子系统的一些例子。
2017-06-17 cond-mat.mes-hall
Cross correlations in disordered, four-terminal graphene-ribbon conductor: Hanbury-Brown and Twiss exchange as a sign of non-universality of noise
我们研究了由石墨烯带制成的十字形导体中的电流-电流相关性。我们测量了自相关和互相关，并将它们与理想扩散导体的理论预测进行了比较。我们的数据偏离这些预测和协议，可以通过添加贡献，从占领数噪声在连接十字架的武器的中心区域。此外，我们确定了该系统中的Hanbury-Brown和Twiss（HBT）交换相关。相反的预期，一个十字形的扩散系统，我们发现有限的HBT交换效应，由于在交叉口的占用数噪声。发现这些HBT交换相关的强度随栅电压而变化，并且在狄拉克点附近观察到非常明显的具有大波动的HBT效应。
2016-01-31 cond-mat.mes-hall
Topological Zero-Line Modes in Folded Bilayer Graphene
我们从理论上研究了一个折叠的双层石墨烯结构作为一个实验上可实现的平台，以产生一维拓扑零线模式。我们证明了折叠的双层石墨烯下的外部栅极电位，使可调的拓扑导电沟道中形成的折叠区域，和垂直的磁场可以用来提高外部杂质存在时的导电。我们还通过实验表明，我们提出的折叠双层石墨烯结构可以以可控的方式制造。我们提出的系统通过考虑平面双层石墨烯（即，精确操纵双层石墨烯上的垂直和横向栅极之间的对准），通过利用栅极诱导的拓扑导电沟道，在设计实际低功率电子器件中提出了新的策略。
2018-09-11 cond-mat.mes-hall
Dynamic response of exchange bias in graphene nanoribbons
实验研究了交换耦合钾分裂石墨烯纳米带（GNRs）的磁滞动力学，包括交换偏置的训练效应和场扫描速率依赖性.我们发现，在低场扫描速率，显着的绝对训练效果是目前在大量的周期。这反映在交换偏置随着顺序场循环而逐渐减小。但是，在高于0.5T/min的高场扫描速率下，训练效果不显著。随着场扫描速率的增加，交换偏置场的平均值增大，并遵循幂律行为。交换偏置场对场扫描速率变化的响应与执行磁滞回线测量所花费的时间与反铁磁对准自旋的弛豫时间相比的差异有关。本文的结果将拓宽我们对GNRs磁性的理解，并将有助于GNRs自旋电子器件的研制。
2012-09-27 cond-mat.mes-hall
Induced fractional valley number in graphene with topological defects
我们报告的可能性谷数分形在石墨烯的拓扑缺陷，占在狄拉克方程的伪磁场。谷数分数化是由于两个狄拉克点中的一个点相对于另一个点中的一个粒子态的数量不平衡，并且它与赝磁场的通量有关。我们还讨论了拓扑缺陷对石墨烯中载流子诱导自旋极化的类似效应。
2014-11-03 cond-mat.mes-hall
Proximity induced topological state in graphene
在普通绝缘体的表面出现拓扑保护态是一种罕见的现象，迄今为止，只有少数材料具有这种性质。一个有趣的问题是关于在不同材料之间形成拓扑保护界面的可能性。在这里，我们提出，拓扑相可以通过与三维拓扑绝缘体Bi $_2$ Se $_3$接近而转移到石墨烯。利用密度泛函和输运理论，我们证明了在石墨烯/Bi $_2$ Se $_3$界面处，在化学键形成的边缘，形成了杂化态.该态在$Γ$点处具有Dirac-cone-like色散，并具有明确的螺旋自旋织构，表明其拓扑保护性质。这表明邻近性可以将拓扑相从Bi $_2$ Se $_3$转移到石墨烯。
2014-07-15 cond-mat.mes-hall
Potential and spin-exchange interaction between Anderson impurities in graphene
研究了石墨烯中由传导电子介导的共振磁性安德森杂质之间的有效相互作用，该相互作用是杂质的现场能级强度和与传导电子耦合的幅度的函数。相互作用的符号和性质取决于杂质是否位于相同或相反的子晶格上。对于相同的（相反的）子晶格，潜在的相互作用是吸引（排斥）在弱耦合限制与$1/R^3$依赖于距离;相互作用反转的符号，并成为排斥（吸引）在强耦合限制，并显示$1/R$行为。自旋交换耦合在大距离和小距离都是铁磁（反铁磁）的，但在中等距离时会反转符号并变成反铁磁（铁磁）。对于相反的亚晶格，有效的自旋交换耦合共振增强的距离处的能级交叉的狄拉克点。
2018-02-17 cond-mat.mes-hall
Bound States and Supercriticality in Graphene-Based Topological Insulators
我们研究的束缚态光谱和进入超临界状态的条件下，在拓扑绝缘体相内具有较强的内在和Rashba自旋轨道相互作用的石墨烯。给出了盘形势阱和库仑中心问题的显式结果
2013-01-13 cond-mat.mes-hall
Giant Edelstein effect in Topological-Insulator--Graphene heterostructures
仅通过电流控制铁磁体的磁化需要有效地产生电流驱动的自旋扭矩。在基于拓扑绝缘体（TI）的磁结构中，可以产生电流诱导的自旋轨道力矩。在这里，我们表明，添加石墨烯，或双层石墨烯，以TI为基础的磁性结构，大大增强了电流诱导的自旋密度积累，并显着降低了功耗量。我们发现，这种增强可以高达100倍，从而产生巨大的Edelstein效应。这种大的增强是由于石墨烯（双层石墨烯）的高迁移率以及石墨烯（双层石墨烯）片非常有效地屏蔽电荷杂质（拓扑绝缘体中无序的主要来源）的事实。我们的研究结果表明，石墨烯在自旋电子器件中的集成可以大大提高其性能和功能。
2017-12-15 cond-mat.mes-hall
Topological matter: graphene and superfluid 3He
石墨烯物理学和3He超流相物理学有许多共同的特征。这两个系统都是拓扑材料，其中准粒子表现为相对论性无质量（Weyl，Majorana或Dirac）费米子。我们用公式表示这些特征重叠的点。这将使我们能够使用石墨烯来研究超流3He的性质，使用超流3He来研究石墨烯的性质，并使用它们的组合来研究拓扑量子真空的物理学。我们还建议使用石墨烯作为He原子无法穿透的原子薄膜，但允许自旋，动量和能量转移的超流3He的一些特定实验。
2014-01-14 cond-mat.mes-hall
Proximity effect in graphene-topological insulator heterostructures
我们制定了一个连续介质模型来研究由石墨烯形成的异质结构的低能电子结构的强三维拓扑绝缘体（TI）的情况下，公度和非公度堆叠。不可逆性可能是由于石墨烯和TI表面之间的扭转角或两个系统之间的晶格失配。我们发现，在石墨烯中的TI的接近诱导的自旋轨道耦合，可以通过扭转角调谐的强烈增强。
2014-03-17 cond-mat.mes-hall
Dirac fermions in graphene and analogues: magnetic field and topological properties
这是一个简短的回顾二维狄拉克费米子在石墨烯和类似的系统，如氮化硼，准二维有机盐$α$ -（BEDT-TTF）$_2$ I $_3$、光晶格中有冷原子的人造石墨烯等，重点是磁场性质（回旋轨道的半经典量子化、朗道能级、量子霍尔效应、磁等离子体、磁声子共振、磁输运等）以及拓扑性质（Berry相位、缠绕数、带间效应、Dirac点的合并跃迁等）。
2013-06-03 cond-mat.mes-hall
Spintronics and Pseudospintronics in Graphene and Topological Insulators
用无质量Dirac方程描述了石墨烯和拓扑绝缘体中的二维电子系统。虽然这两个系统具有相似的哈密顿量，但它们在自旋轨道耦合强度方面是极性相反的。我们简要回顾了在石墨烯中实现长自旋弛豫时间的努力，其弱自旋轨道耦合，并实现大电流诱导的自旋极化的拓扑绝缘体表面状态，具有强自旋轨道耦合的状态。我们还评论了两个系统的磁响应和稀矩耦合特性之间的差异，以及双层石墨烯中巨磁电阻的赝自旋模拟。
2013-08-15 cond-mat.mes-hall
Topological crystalline insulator phase in graphene multilayers
虽然三维拓扑绝缘体的实验进展迅速，但二维拓扑绝缘体的发展相对缓慢，尽管它们具有技术前景。主要原因是迄今为止仅在半导体量子阱中实现二维拓扑绝缘体的材料挑战。在这里，我们确定了一种二维拓扑绝缘体的材料，不面临类似的挑战，这是目前最广泛的和良好的表征：石墨烯。对于某些相称的层间扭曲，石墨烯多层膜是具有相当大带隙的绝缘体。我们表明，他们是此外，在拓扑相保护晶体对称性。作为其基本特征，这种拓扑状态支持一维边界模式。它们形成低耗散的量子线，可以纯粹用静电来定义。
2013-09-06 cond-mat.mes-hall
Higher-order topology in monolayer graphene
我们发现，单层石墨烯本质上主机高阶拓扑角态，其中电子在原子大小的拓扑本地化。石墨烯中拓扑角态的出现是由于两个独立方向的Zak相的非平凡乘积，这可以通过使用体波函数以图形方式方便地计算。我们给出了一个明确的表达式，表明存在的拓扑角状态的各种几何边和角。我们还证明了非平凡的本地化性质的拓扑角状态的石墨烯，把一个假想的现场潜在的掩模。
2020-09-17 cond-mat.mes-hall
Proximity spin-orbit and exchange coupling in ABA and ABC trilayer graphene van der Waals heterostructures
我们研究了封装在半导体过渡金属二硫属化合物单层和铁磁半导体Cr $_2$ Ge $_2$ Te $_6$中的ABA和ABC三层石墨烯中的邻近自旋轨道和交换耦合。采用第一性原理计算，我们得到的多层堆叠的电子结构和提取相关的邻近诱导的轨道和自旋相互作用参数通过拟合的低能带模型哈密顿量。我们还证明了横向电场的邻近效应的可调谐性。使用模型哈密顿，我们还研究了混合自旋轨道/交换耦合封装，这使得定制的自旋相互作用非常有效地由所施加的字段。我们还总结了裸ABA，ABC和ABB三层的自旋轨道物理，并提供，随着电子能带结构的第一原理结果，态密度，自旋分裂，和电场的可调性的带，定性的了解所观察到的行为和现实的模型参数作为资源的模型模拟的三层石墨烯的传输和相关物理。
2022-02-24 cond-mat.mes-hall
Higher-Order Topological Insulator in Twisted Bilayer Graphene
高阶拓扑绝缘体是新近提出的一种物质拓扑相，其体拓扑表现为二维或高维下边界的局域模。在这项工作中，我们提出了扭曲的双层石墨烯与大角度作为高阶拓扑绝缘体，托管拓扑角电荷。在大的相称角，谷间散射打开了体隙和角状态发生在半填充。基于第一性原理计算和解析分析，我们得到了一个惊人的结果：只要基本对称性保持不变，角态的出现并不依赖于特定角的选择.我们的研究结果表明，扭曲双层石墨烯可以作为一个强大的候选材料的二维高阶拓扑绝缘体。
2019-07-05 cond-mat.mes-hall
Efficient nonlinear generation of THz plasmons in graphene and topological insulators
石墨烯中的表面等离子体可以提供贵金属等离子体的有吸引力的替代方案，这是由于其更紧密的限制、特有的色散和更长的传播距离。我们目前的理论研究的非线性差频产生的太赫兹表面等离激元模式支持的二维层的无质量狄拉克电子，其中包括石墨烯和表面态的拓扑绝缘体。我们的研究结果表明，在等离子体共振附近的DFG效率的强烈增强和相位匹配的非线性产生的等离子体激元在很宽的频率范围内的可行性。
2013-12-01 cond-mat.mes-hall
Measurement of Topological Berry Phase in Highly Disordered Graphene
我们在磁场高达65 T的条件下观察到了高度无序石墨烯的量子霍尔效应（QHE）和Shubnikov-de Haas（SdH）振荡。通过氢化石墨烯直至H/C $\approx 0.1\%$比率引入无序。SdH振荡和QHE的分析表明，Berry相的拓扑部分，与伪自旋缠绕数成比例，对大规模石墨烯中氢化引入的无序是稳健的。
2015-10-13 cond-mat.mes-hall
Probing divacancy defects in a zigzag graphene nanoribbon through RKKY exchange interaction
利用紧束缚哈密顿量和格林函数方法研究了空位缺陷对锯齿形石墨烯纳米带（zGNRs）的电磁性质的影响.间接交换耦合的演变，称为Ruderman-Kittel-Kasuya-Yosida（RKKY）相互作用，包括单，双，和多个5-8-5双空位缺陷的解释。我们的数值计算表明，zGNRs的电子结构和交换耦合的变化取决于显着的双空位缺陷相对于带边缘的位置和双空位缺陷的数量。在两种杂质都位于边缘上的情况下，交换耦合的大小是当它们被放置在纳米晶体内部时产生的几个数量级的强度。此外，周期性的双空位导致带的磁性基态的急剧变化。在高空位势的极限下，RKKY相互作用的强度与费米能近似无关。
2020-06-02 cond-mat.mes-hall
Topological zero-line mode of bilayer graphene with Rashba spin-orbital coupling and staggered sublattice potentials
研究了具有Rashba自旋-轨道耦合和交错亚晶格势的双层石墨烯中，在不同栅压下两畴界面处的畴壁。识别了不同类型的零线模，包括具有纯自旋滤波效应的零线模。提出了三个不同畴结处的Y形电流分配。
2018-05-11 cond-mat.mes-hall
Photo-electrons unveil topological transitions in graphene-like systems
周期势中粒子波函数的拓扑结构由Berry曲率$Ω_{kn}$表征，其在布里渊区的积分是拓扑不变量，称为陈数。体边界对应关系表明，这些数字定义了边缘或表面拓扑保护状态的数量。然后，它是主要的兴趣，找到实验技术能够测量的贝里曲率。然而，到目前为止，还没有光谱实验证明能够获得关于$Ω_{kn}$的信息，以区分半导体材料的$\it{bulk}$波函数的不同拓扑结构。基于石墨烯偶极矩阵元的实验结果，在这里，我们表明，ARPES实验与适当的X射线能量和偏振可以明确地检测动态驱动的石墨烯和石墨烯类材料的陈数的变化开辟了新的路线走向凝聚态系统的拓扑性质的实验研究。
2016-08-19 cond-mat.mes-hall
Experimental Observation of Two Massless Dirac-Fermion Gases in Graphene-Topological Insulator Heterostructure
石墨烯和拓扑绝缘体（TI）具有不同物理性质的二维狄拉克费米子。将这两种狄拉克材料集成在一个设备中，为探索相互作用的无质量狄拉克费米子的新物理学创造了有趣的机会。在这里，我们报告了一个实际的路线，实验制造的石墨烯Sb 2 Te 3异质结构。石墨烯-TI异质结构通过使用化学气相沉积生长的石墨烯膜的干法转移来制备。ARPES测量证实了石墨烯的Sb 2 Te 3和Dirac π带的拓扑表面态的共存，并确定了石墨烯-TI异质结构中的扭曲角。结果表明，一个潜在的可调电子平台，其中两个不同的狄拉克低能态主导的输运行为。
2015-11-08 cond-mat.mes-hall
Quantized heat flow in graphene quantum Hall phases: Probing the topological order
本文回顾了利用石墨烯范德瓦尔斯异质结构中的量子化热流探测整数和分数量子霍尔态拓扑序的研究进展。
2024-07-08 cond-mat.mes-hall
