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
Tunable Supercurrent Through Semiconductor Nanowires
纳米尺度的超导体-半导体混合器件是由InAs半导体纳米线与铝基超导体电极单独接触组装而成的。低于1 K，接触的高透明度引起邻近诱导的超导性。纳米线形成超导弱连接，作为介观约瑟夫森结，具有电可调耦合。超电流可以通过作用于纳米线中的电子密度的栅极电压来接通/关断。栅极电压的变化会引起正常态电导的普遍波动，这与临界电流波动明显相关。交流约瑟夫森效应引起微波辐照下伏安特性的夏皮罗台阶。
2005-08-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Fractional and unquantized dc voltage generation in THz-driven semiconductor superlattices
我们考虑在强耦合半导体超晶格上自发产生直流电压。我们表明，直流电压可以近似成比例的整数倍或半整数倍的频率所施加的交流场，取决于导电电子的特征散射率的比率。对于交流场频率小于特征散射率的情况下，我们证明了一个未量化的直流电压的产生。
2004-12-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech nlin.CD
Voltage switching and domain relocation in semiconductor superlattices
对弱耦合杂质半导体超晶格在其电流-电压特性的第一平台中表现出多稳态畴形成的畴壁在不同斜坡时间的电压开关过程中的重新定位进行了数值研究。在电流-电压特性的稳定稳定分支的末端，发现了稳定的电流自振荡，这些振荡是由于阴极附近的电荷偶极子的周期性运动，这些电荷偶极子在到达接收触点之前消失在SL内部。取决于直流电压阶跃，静态分支之间的多稳态类型和电压切换的持续时间，不寻常的搬迁情况下，发现包括电流的变化，遵循categatically稳定的I-V分支，不同的更快的情节涉及电荷三极和偶极子，甚至小幅度振荡的电流接近静态I-V分支的末端，然后偶极-三极的情况。
2006-03-06 cond-mat.mes-hall
Degenerate states of narrow semiconductor rings in the presence of spin orbit coupling: Role of time-reversal and large gauge transformations
半导体窄环的电子哈密顿量与Rashba和Dresselhaus自旋轨道项下的时间反演操作下，随后的大规范变换是不变的。我们发现，当整数或半整数量子流穿过量子环时，所有的本征态都是双简并的。简并对的波函数通过对称操作相互关联。这些结果是有效的，即使在存在的障碍潜力。当塞曼项存在时，这些简并能级中只有一部分是反交叉的。
2006-08-16 cond-mat.mes-hall
Optical Voltage Profiling of 2D Semiconductors via Proximal Exciton Sensing
University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）；Lawrence Berkeley National Laboratory（劳伦斯伯克利国家实验室）；Kavli Energy NanoScience Institute（卡弗里纳米科学能源研究所）；National Institute for Materials Science（材料科学国立研究所）
本研究提出基于邻近单层MoSe₂激子传感器的光学电压轮廓成像技术，可无创获取二维半导体器件的定量二维电压图，揭示了双层MoSe₂的金属-绝缘体转变及输运异质性。
2026-09-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el physics.optics
Bias voltage controlled magnetization switch in ferromagnetic semiconductor resonant tunneling diodes
我们预测，居里温度的铁磁共振隧穿二极管会突然下降，约2倍，当下游的化学势低于量子阱共振能量。这个属性如下从基本量子输运理论的概念结合了平均场描述的稀磁半导体铁磁性。我们说明了这种效果，通过求解耦合非平衡格林函数，磁平均场，和静电泊松方程自洽预测的偏置电压和温度依赖的模型系统的磁化强度。
2004-10-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Acoustomagnetoelectric effect in a degenerate semiconductor with nonparabolic energy dispersion law
本文研究了具有非抛物型能量色散规律的简并半导体的表面（2D）声磁电效应（EAE）和体（3D）声磁电效应（AME）。得到了弱wt <<1和强（wt >>1）磁场下声磁电场的表达式。结果表明，非抛物性参数h对AME和AME有复杂的依赖关系.与AME E不同，AME E在磁场H被反转时改变符号，当q满足条件p
2010-02-17 cond-mat.mes-hall
Voltage-tunable lateral shifts of ballistic electrons in semiconductor quantum slabs
研究了弹道电子通过半导体量子板时的横向位移可以是正的也可以是负的，这类似于透射光束通过介质板时的反常横向位移。提出了位移为负的必要条件。结果表明，横向位移不仅与半导体量子板的结构参数有关，还与入射角和入射能量有关。数值计算进一步表明，外加电场可以将横向位移从负向正调谐。这种电压可调的横向位移在量子电子器件中具有潜在的应用前景。
2009-03-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Resonance fluorescence revival in a voltage-controlled semiconductor quantum dot
我们展示了系统的共振荧光恢复与近单位的发射效率在单个量子点嵌入在一个波导几何形状的电荷可调设备。量子点电荷状态由栅极电压控制，通过载流子从靠近的费米海隧穿，稳定共振光生电子-空穴对。电场抵消了从附近的陷阱向量子点的充电/放电机制，这是通常观察到的共振荧光抑制的原因。傅里叶变换光谱作为所施加的电压的函数示出了强烈的增加的相干时间，虽然没有达到辐射极限。这些电荷控制量子点充当准完美确定性单光子发射器，其中一个激光脉冲转换成一个发射的单光子。
2017-10-26 cond-mat.mes-hall
Holstein polaron in a valley-degenerate two-dimensional semiconductor
二维（2D）晶体已经成为具有可调载流子密度的一类材料。二维半导体的载流子掺杂可以用来调节多体相互作用和探索新的复合粒子。Holstein极化子是一种携带自诱导晶格变形云（或声子）的电子的小复合粒子，已被提出在高温超导性和器件中的载流子迁移率中发挥关键作用。在这里，我们报告的Holstein极化子在表面掺杂的层状半导体，MoS 2，最近发现了一个令人费解的二维超导圆顶与临界温度为12 K的发现。使用高分辨率的带映射的载流子，我们发现了强烈的带重正化集体确定为一个迄今为止未观察到的光谱函数的荷斯坦极化子。电子-声子（e-ph）耦合在MoS 2中的意外的短程性质可以通过其谷简并性来解释，该谷简并性使得能够通过声学声子介导的强烈谷间耦合。耦合强度被发现逐渐增加沿超导圆顶的中间制度，这表明在二维超导双极化配对。
2018-05-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Rectification of THz-radiation in semiconductor superlattices in the absence of domains
本文从理论上研究了太赫兹交流电场的动态整流。强耦合半导体超晶格中的直流电流和电压对入射辐射的响应。我们解决的问题，对电场域的稳定性：一个自发的直流电压是已知的，正好出现一个空间均匀的电子分布是不稳定的参数。我们表明，通过施加一个弱的直流偏置整流器可以从零直流电压状态切换到一个有限的电压在完全没有域。开关发生在无偏半导体超晶格的动力学对称性破缺条件附近。因此，我们的方案允许产生直流电压，否则将无法达到由于域不稳定性。此外，对于在室温下的实际的、高掺杂的宽迷你带超晶格，所产生的DC场可以近似量子化，即，近似与hω/2πea的整数倍成比例，其中a是超晶格周期，ω是AC场频率。
2012-01-30 cond-mat.mes-hall
Could two degenerate energy states be observed for a superconducting ring at $Φ_{0}$/2?
观察到的非对称超导铝环电阻的Little-Parks振荡和整流电压的量子振荡给出了磁通量$Φ_{0}$ /2处两种简并能态的实验证据。还测量了临界电流随磁场变化的量子振荡。一方面，这些振荡证实了整流电压的量子振荡是电流-电压曲线的不对称性的周期依赖性的结果，另一方面，振荡与Little-Parks测量结果的比较是矛盾的。
2006-03-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Self-consistent model of spin accumulation magnetoresistance in ferromagnet-insulator-semiconductor tunnel junctions
在实验中，由于偏置电流从极化铁磁体隧穿而导致的顺磁半导体中的自旋积累表现为小的附加自旋相关电阻。我们描述了一个严格的模型，将电化学势分裂，自旋相关的注入电流，和施加的电压，可以用来模拟这个所谓的“3 T”信号作为温度，掺杂，铁磁体体自旋极化，隧道势垒功能和传导非线性，和结电压偏置的函数之间的必要的自洽性。
2014-10-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Voltage control of magnetocrystalline anisotropy in ferromagnetic - semiconductor/piezoelectric hybrid structures
我们展示了动态电压控制的磁各向异性的（Ga，Mn）As器件键合到压电换能器。单轴应变的应用导致通过测量纵向和横向各向异性磁阻系数检测到的磁易轴的大的重新取向。平均场动力学交换模型的基础上的计算（Ga，Mn）As的测量效果提供微观的理解。电诱导磁化切换和非常规的各向异性磁电阻的晶体组件的检测，说明了通用的压电电压控制，以提供新的设备功能，并在稀磁半导体的微磁和磁输运现象的研究。
2008-01-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electron transport in the single-layer semiconductor
二维（2D）材料是一类新的材料，具有有趣的物理性质和应用范围从纳米电子学到传感和光子学。除了石墨烯，研究最多的2D材料，其他层状材料的单层，如半导体二硫属化物MoS2或WSe2作为场效应晶体管（FET）和光电晶体管的有前途的沟道材料越来越重要。但是，电子输运的具体过程是如何受温度影响的还不清楚。因此，目前单层半导体的电子动力学还不能从根本上理解。在这里，我们开发了一个分析理论区别于传统的能带理论，支持蒙特卡罗模拟，预测的过程中的电子输运和温度的影响，电子输运在单层半导体。本文建立了一个新的单层半导体电子输运模型。在单层半导体中，电阻的大小不是由电子散射决定的，而是由势垒决定的宏观量子效应。研究了不同介质结构场效应晶体管在不同温度下的电子输运特性，并引入了一个由顶栅电压或底栅电压决定的控制因子来描述栅电压对二维半导体中电子输运的影响。模拟结果表明，漏极电流主要由温度、顶栅电压、底栅电压和源漏电压等因素决定。
2022-04-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nonlinear voltage dependence of the shot noise in mesoscopic degenerate conductors with strong electron-electron scattering
结果表明，由于强相互作用导致金属线中散粒噪声的非线性电压依赖性，零频率散粒噪声的测量可以提供电子-电子相互作用的信息。这是因为在电子-电子相互作用相当大的情况下，维德曼-弗朗兹定律不再有效。偏离这一定律会增加噪声功率，并使其强烈依赖于电子-电子和电子-杂质散射率的比值。
2000-09-03 cond-mat.mes-hall
Shot-noise in non-degenerate semiconductors with energy-dependent elastic scattering
我们研究非简并半导体中的电流波动，在弹性和非弹性平均自由路径之间的长度尺度。通过载流子的库仑排斥，散粒噪声功率P被抑制在泊松值P_{\rm Poisson} = 2 e \bar I以下（在平均电流\bar I下）。考虑了弹性散射时间τ \propto ε^α与动能ε的幂律关系，给出了空间电荷限制传导下非线性动力学方程的精确解.在-1/2 < α< 1的范围内，P/ P_{\rm Poisson}的比值从0.38降低到0。
1999-07-02 cond-mat.mes-hall
Probing molecule-semiconductor interfaces through Metal Molecule Semiconductor transport characteristics
在分子-半导体界面的电子转移过程涉及电子、隧穿和跳跃事件的复杂混合。传统上，这些过程都是以零碎的方式建模的，依赖于现象学的处理，如西蒙斯和理查森方程，这些方程在原子系统中没有经过审查，也没有无缝地相互流动。我们提出了一个统一的建模方法，基于非平衡格林函数（NEGF）的形式主义，使我们能够整合不同的运输制度，建立一个全面的定量理论。通过将我们的模拟与金属-分子-半导体结（不同分子长度~1- 3 nm）的实验进行比较，我们确定了分子单层在调节半导体能带弯曲中的作用，从而确定了整体器件的电导率。我们发现，分子的主要作用是作为一个分压器，改变肖特基势垒，从而调制电流水平，电压不对称性和交叉从肖特基隧穿运输。虽然这为我们观察到的实验趋势提供了一个非常简单的解释，但计算出的交叉电压变化不足以定量解释实验。与实验定量对应需要调用一个额外的分压器所产生的分子偶极子，进一步调谐半导体带弯曲。提取的偶极矩合理化，使用从头计算每个分子，以及与最短的分子长度的填充分数的稀释。本文所述的方法可用于更好地理解和预测这种连接的传输特性。
2009-12-09 cond-mat.mes-hall
Nonlinear stochastic discrete drift-diffusion theory of charge fluctuations and domain relocation times in semiconductor superlattices
提出了一种随机离散漂移扩散模型来解释弱耦合、高杂质半导体超晶格中散粒噪声的影响。它们的电流-电压特性由多个稳定的多稳态分支组成，对应于显示由畴壁分隔的两个畴的电场分布。如果初始状态对应于稳定分支中间的电压，并且突然电压被切换，使得最终电压对应于下一个分支，则畴在一定延迟时间之后重新定位。当最终电压接近第一电流分支末端的电压时，散粒噪声使延迟时间的分布从高斯分布变为第一通过时间分布。这些结果与Rogozia { \it et al}（Phys. Rev. B { \bf 64}，041308（R）（2001））的实验定性一致。
2002-01-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quantum Wigner solid in two-dimensional electron systems in semiconductors
Institute of Solid State Physics, Chernogolovka, Moscow District 142432, Russia（俄罗斯固体物理研究所）；Physics Department, Northeastern University, Boston, MA 02115, USA（东北大学）
本研究通过实验和模型验证，发现低电子密度下二维半导体中存在量子电子固态，但未在量子霍尔效应中观察到类似现象。
2025-11-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Effects of gate-induced electric fields on semiconductor Majorana nanowires
我们研究了栅感应电场对超导体-超导体混合纳米线性质的影响，这种混合纳米线是实现拓扑超导性和Majorana零模的一个有前途的平台。使用自洽的薛定谔-泊松方法，描述了半导体和超导体在平等的基础上，我们能够访问强隧穿制度，并确定施加的栅极电压对半导体和超导体之间的耦合的影响。我们讨论了如何修改的物理参数，如诱导的超导能隙和Landé g因子的半导体中的状态密度的重新分布后，施加外部栅极电压的接口。最后，我们绘制了InAs/Al纳米线的拓扑相图作为磁场和栅极电压的函数。
2018-08-13 cond-mat.mes-hall
Theory of a field effect transistor based on semiconductor nanocrystal array
研究了由球形半导体纳米晶体（NC）周期性阵列构成的场效应晶体管（FET）的表面电导率。我们发现，电子引入到NC的栅极电压占据一个或两个层的阵列。计算机模拟和分析理论被用来研究阵列屏蔽和相应的第一和第二层的电子浓度随栅极电压的增长的演变。当第一层NC每个NC具有两个电子时，其1S和1P能级之间的量子化能隙引起第二层NC的1S能级的占据。只有在较大的栅极电压下，电子才开始离开第二层NC的1S能级并填充第一层NC的1P能级。通过实质上更大的栅极电压，所有电子空出第二层并移动到第一层NC的1P能级。由于两层浓度的这种非平凡的演变，FET的表面电导率非单调地取决于栅极电压。电子浓度的相同演变导致微分电容的非单调行为。
2014-03-20 cond-mat.mes-hall
Nonadiabatic quantum dynamics of tribovoltaic effects at sliding metal-semiconductor interfaces
最近的实验观察到电流产生在滑动的金属-半导体界面。在这里，我们提出了一个详细的理论研究如何在这样的滑动界面上产生电压。我们的研究是基于一个两带Anderson-Holstein模型，并使用表面跳跃方法求解耦合的电子-声子动力学。我们发现，在界面处的机械运动引起的高的局部温度可以导致电子-空穴对通过电子-声子耦合产生。我们量化的电子空穴产生的效率，以及作为局部温度和半导体带隙的函数的电压。我们发现，提高局部温度可以导致更高的电子空穴产生和电压。此外，我们发现，有一个营业额的电压作为带隙的函数。这种观察与实验结果是一致的。我们的研究提供了一个理论框架，从量子力学的角度来理解摩擦伏打效应，我们的方法可以用来定量模拟现实的滑动金属-半导体结。
2021-12-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Signatures of Majorana fermions in hybrid superconductor-semiconductor nanowire devices
马约拉纳费米子是与它们自己的反粒子相同的粒子。理论上预测它们存在于拓扑超导体中。我们报告的电气测量InSb纳米线接触一个正常的（金）和一个超导电极（NbTiN）。栅极电压改变电子密度，并在正常和超导接触之间限定隧道势垒。在存在的磁场的顺序为100 mT，我们观察绑定，中间的间隙状态在零偏置电压。即使当磁场和栅极电压在相当大的范围内变化时，这些束缚态仍然固定为零偏置。我们的观察结果支持Majorana费米子在纳米线耦合到超导体的假设。
2012-04-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Local Manipulation of Nuclear Spin in a Semiconductor Quantum Well
利用外加的栅电压，在抛物量子阱中观察到了核自旋极化曲线的形成和核共振的诱导。电子和空穴波函数的电压控制导致沿着阱的生长方向定位的极化核的纳米级片。跨栅极的RF电压引起所选同位素的共振自旋跃迁。这种去极化效应强烈地依赖于电子和空穴的分离，这表明高度局域化的机制解释了所观察到的行为。
2003-06-03 cond-mat.mes-hall
Periodicity of resonant tunneling current induced by the Stark resonances in semiconductor nanowire
研究了双势垒结构半导体纳米线斯塔克共振对电子流的影响。基于计算的电流-电压特性，我们已经表明，共振隧穿电流是间隔层的宽度的周期函数。我们还表明，源极-漏极电压和施加到位于纳米线附近的栅极的电压的同时变化导致作为源极-漏极和栅极电压的函数的共振隧穿电流的几乎周期性变化。共振隧穿电流的周期性是由斯塔克共振态的形成引起的。如果我们改变作用在纳米线中的电场，斯塔克态周期性地从输运窗口获得能量，并以周期性的方式增强隧穿电流。我们已经发现，源漏电压标度上的谐振电流峰之间的分离可以通过斯塔克态量子数的缓慢增加的线性函数来描述。这使我们能够识别负责增强共振隧穿的量子态。本文提出了一种半导体双势垒异质结构斯塔克共振的实验观测方法。
2013-05-10 cond-mat.mes-hall
Quantum optimal control robust to $1/f^α$ noises using fractional calculus: voltage-controlled exchange in semiconductor spin qubits
利用分数阶微积分设计电压控制脉冲，针对半导体自旋量子比特中的$1/f^α$电荷噪声，实现高保真度交换门，并推导最优脉冲形状为对称贝塔分布，适用于多种电压控制量子比特架构。
2024-05-22 cond-mat.mes-hall math.OC quant-ph
Proximity effect in planar Superconductor/Semiconductor junction
我们测量了氮化钛（超导体，Tc = 4.6K）/高掺杂硅（半导体）SIN结（绝缘层代表肖特基势垒）的超低温（低至30 mK）亚带电阻。随着温度的降低，如预期的那样，SIN结的电阻增加。在300 mK附近，电阻出现最大值，温度越低，电阻越小.这种观察到的行为是由于硅中的无序（“无反射隧穿”）导致的朝向界面的相干背散射。在低温（T<300 mK）下的电阻的电压依赖性（零偏置异常）中也观察到这种效应。的整体电阻行为（在其温度和电压依赖性）进行比较，现有的理论和值的损伤率，势垒电阻和有效的载流子温度被提取。
1999-07-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Degenerately Doped Transition Metal Dichalcogenides as Ohmic Homojunction Contacts to Transition Metal Dichalcogenide Semiconductors
在寻找一种改进的策略，以形成低电阻接触到MoS 2和相关的半导体过渡金属二硫属化物，我们使用从头算密度泛函电子结构计算，以确定的平衡几何形状和电子结构的MoO 3/MoS 2和MoO 2/MoS 2双层。我们的研究结果表明，除了与电荷转移相关的刚性能带位移，氧化钼的存在下修改的电子结构的二硫化钼非常少。我们发现，在双层中的电荷转移提供了足够程度的空穴掺杂到二硫化钼，导致在一个高度透明的接触区。
2019-05-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Self Assembled II-VI Magnetic Quantum Dot as a Voltage-Controlled Spin-Filter
全自旋电子学技术出现的一个关键因素是电压控制自旋过滤器的发展，以选择性地将所需自旋的载流子注入半导体。我们先前展示了这样的设备的原型使用II-VI稀磁半导体量子阱，然而，仍然需要一个外部磁场来产生的水平分裂。最近的理论表明，自旋选择可以在没有外部磁场的情况下通过局部载流子介导的铁磁相互作用在II-VI顺磁性半导体中实现。我们提出的第一个实验观察到这样的效果，使用非磁性的CdSe自组装量子点在顺磁性（Zn，Be，Mn）Se屏障。
2005-01-25 cond-mat.mes-hall
Magnetoswitching of current oscillations in diluted magnetic semiconductor nanostructures
在稀磁半导体多量子阱中，由于禁闭、库仑和交换作用的相互作用，产生了强非线性输运。非线性效应包括自旋极化稳态和自持电流振荡的外观作为可能的稳定状态的纳米结构，这取决于其配置和控制参数，如电压偏置和水平分裂由于外部磁场。振荡区的大小随着阱数和能级分裂而增大。本文系统地分析了II-VI族稀磁半导体多量子阱的电荷和自旋对电压和磁场开关的响应。由于基于这些纳米结构的自旋电子器件的潜在实现，静态和时间周期性自旋极化状态的描述、它们之间的跃迁以及对电压或磁场切换的响应具有非常重要的意义。
2009-09-23 cond-mat.mes-hall
Large-area, low-voltage, anti-ambipolar heterojunctions from solution-processed semiconductors
具有惰性或悬挂无键表面的半导体材料的出现为形成范德华异质结构创造了机会，而没有传统外延生长的限制。例如，分层的二维（2D）半导体已经被结合到具有栅极可调电子和光学功能的异质结构器件中。然而，2D材料提出了处理挑战，这些挑战已经阻止了这些异质结构以足够的可扩展性和/或均匀性来生产，以使其能够并入大面积集成电路中。在这里，我们扩展了范德华异质结的概念，半导体p型单壁碳纳米管（s-SWCNT）和n型非晶铟镓锌氧化物（a-IGZO）薄膜，可以在晶圆级的高空间均匀性的溶液处理或溅射。所得到的大面积、低电压p-n异质结表现出具有高开/关比的反双极转移特性，非常适合于电子、光电和电信技术。
2014-12-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Voltage tunable quantum dot array by patterned Ge-nanowire based metal-oxide-semiconductor (MOS) devices
半导体量子点（QD）被认为是广泛的先进和新兴技术的主要单元，包括电子学、光电子学、光电子学和生物传感应用以及基于q比特的量子信息处理领域。这种量子点适合于几种新的器件应用，因为它们具有独特的性质，即限制载流子三维地产生离散的量子态。然而，在实践中实现这样的量子点表现出严重的挑战，关于其在阵列中的制造具有所需的可扩展性和可重复性以及在室温下对量子态的控制。在这种情况下，目前的工作报告的高度缩放的Ge纳米线（半径~25 nm）的垂直金属氧化物半导体器件，可以在室温下作为电压可调量子点的阵列的制造。这种纳米线中的电子在径向方向上经历几何限制，然而，它们可以通过调节所施加的偏压而被轴向限制，以便操纵量子态。这种电子的量子限制已经从在相对低的频率（200 kHz）下的室温电容-电压（C-V）特性中的阶跃状响应中得到证实。已经观察到每个这样的步骤包括占据~6个电子电荷的量化态的卷积。这种载流子限制的细节进行了分析，在目前的工作中，通过理论建模的非平衡格林函数（NEGF）形式主义的基础上的设备的输运特性。
2020-11-11 cond-mat.mes-hall quant-ph
Double quantum dot with tunable coupling in an enhancement-mode silicon metal-oxide semiconductor device with lateral geometry
我们提出了一个可调的硅金属氧化物半导体双量子点器件的横向几何形状的输运测量。实验提取的栅极到点电容表明，该设备在很大程度上是对称的栅极电压下施加。有趣的是，这些栅极电压本身并不对称。与数值模拟的比较表明，所施加的栅极电压用于抵消物理器件中的固有不对称性。我们还展示了从一个大的单点到两个隔离良好的耦合点的过渡，其中该设备的中心栅极用于可控地调谐点间耦合。
2010-10-29 cond-mat.mes-hall
Two-dimensional currents at semiconductor surfaces as resonances within the classical current equation
对数电压分布特性的二维电流已被报道的几个半导体表面。我们在一个简单的积累和反转层模型中分析这种现象。通过对几种电导率曲线的数值分析，我们指出了在三维样本的情况下对数电压降可能出现的情况。它可能会或可能不会被观察到的积累和反型层。此外，数值数据表明，在大距离的表面电导率是由非常少的参数。
2015-12-21 cond-mat.mes-hall
Rectification in mesoscopic AC-gated semiconductor devices
我们测量的整流直流电流时产生的3端半导体器件与栅极相关的电导与交流栅极电压驱动。当直流源极-漏极偏置电压、直流栅极电压和交流栅极电压的幅度变化时，整流电流表现出令人惊讶的复杂行为。我们得到很好的协议，我们的数据和模型的基础上简单的假设，在很宽的频率范围内的杂散阻抗的样品芯片。这种方法适用于许多类型的实验，其中涉及交流门控的非线性器件，并在一个不可取的整流贡献的测量信号存在。最后，我们评估了小整流电流流动的可调势垒电子泵夹断制度。对于100 pA的泵浦电流，这些电流至多是泵浦电流的$10^{-12}$。这一结果是令人鼓舞的可调屏障泵的发展，作为当前的标准。
2018-09-27 cond-mat.mes-hall
Superconductor-semiconductor hybrid capacitance with a nonlinear charge-voltage profile
本研究提出一种由纳米线与共面电容器构成的超导体-半导体混合电容器件，其因低温下纳米线有限态密度产生电荷相关的非线性有效电容，且非线性可外场调控，适用于量子计算与电路量子电动力学。
2023-06-15 cond-mat.mes-hall
Strain enhanced electron cooling in a degenerately doped semiconductor
增强的电子冷却在体积为40 μ m^3的应变硅/超导体隧道结制冷机中得到了证实。的电子温度从300 mK降低到174 mK，与非应变硅控制（300 mK至258 mK）的增强归因于在应变的情况下较小的电子-声子耦合。硅基冷却器性能的建模和由此产生的预测。如果可以减少结子间隙泄漏和隧道电阻，则预计最低温度将进一步降低。然而，如果只减少隧道电阻，焦耳加热预计占主导地位。
2011-11-18 cond-mat.mes-hall
Designing hyperchaos and intermittency in semiconductor superlattices
在直流偏压下的弱耦合半导体超晶格是具有多个自由度的可激发系统，在室温下可以表现出自发混沌，并且可以作为快速的物理随机数发生器器件。具有相同周期的超晶格由于电荷偶极波的动力学而表现出电流自振荡，但混沌振荡存在于窄的电压区间。由于结构生长参数的变化，它们很容易消失。基于数值模拟，我们预测，插入两个相同的充分分离的较宽的井，通过允许波成核在修改后的井和更复杂的动力学增加超晶格的激发性。该系统在扩展的直流电压范围内表现出超混沌和各种阵发混沌。与理想超晶格不同，我们的混沌吸引子对噪声和由于生长波动引起的受控随机无序具有鲁棒性和弹性。
2021-08-26 cond-mat.mes-hall nlin.CD
Theory of charge fluctuations and domain relocation times in semiconductor superlattices
散粒噪声对半导体超晶格中非线性电子输运的影响取决于超晶格量子阱之间的耦合强度。强耦合超晶格可以用能带Boltzmann-Langevin方程来描述，并利用自洽的Chapman-Enskog方法导出了随机漂移扩散方程。类似地，弱耦合、高杂质半导体超晶格中的散粒噪声由随机离散漂移扩散模型描述。相应的确定性模型的电流-电压特性由多个稳定分支组成，这些稳定分支对应于显示由畴壁分隔的两个畴的电场分布。如果初始状态对应于稳定分支中间的电压，并且突然切换到对应于下一个分支的最终电压，则畴在一定延迟时间（称为重定位时间）之后重定位。利用分支理论和布朗粒子从势阱中逃逸的经典结果讨论了这个平均迁移时间的可能标度。
2004-12-07 cond-mat.mes-hall
Can dc voltage proportional to the persistent current be observed on segment of asymmetric mesoscopic ring?
为了澄清在正常金属和半导体介观回路中直流电压与持续电流成正比的可能性问题，本文研究了在超导回路中观察到的这一现象的内在原因。
2007-07-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
A Semiconductor Nanowire-Based Superconducting Qubit
我们介绍了一种基于半导体纳米线和外延生长的超导层的混合量子比特。类transmon器件（“gatemon”）的约瑟夫森能量由耗尽半导体弱连接区中的载流子的静电栅极控制。在这些第一代器件中，证明了与片上微波腔的强耦合和通过栅极电压脉冲的相干量子比特控制，产生了相当长的弛豫时间（0.8 μs）和失相时间（1 μs），超过栅极操作时间两个数量级。因为量子位控制依赖于电压而不是通量，所以电阻控制线中的耗散减少，屏蔽减少串扰，并且通量控制的缺乏允许在磁场中操作，这与拓扑量子信息相关。
2015-03-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Tightly-bound and room-temperature-stable excitons in van der Waals degenerate-semiconductor Bi4O4SeCl2 with high charge-carrier density
本研究通过红外光谱、电输运、从头计算和角分辨光电子能谱等手段，在范德华简并半导体Bi4O4SeCl2中发现了室温稳定的紧束缚激子，其结合能约375 meV，载流子浓度高于Mott密度，为高掺杂体系中的激子光电器件开发奠定了基础。
2023-08-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Absolute Negative Conductivity and Spontaneous Current Generation in Semiconductor Superlattices with Hot Electrons
研究了在平行于生长轴的电场和垂直于生长轴的磁场作用下半导体超晶格中的电子输运。使用一个单一的迷你带，半经典平衡方程模型的弹性和非弹性散射，我们发现（1）的电流-电压特性变得多稳态在一个大的磁场;和（2）“热”电子显示新的功能，在其电流-电压特性，包括绝对负电导率（ANC），并为足够强的磁场，在零偏置的自发直流电流。我们讨论了可能的实验情况，提供必要的热电子观察预测ANC和自发直流电流的产生。
1999-10-04 cond-mat.mes-hall
Shot noise of large charge quanta in superconductor/semiconductor/superconductor junctions
我们在实验上发现，在超导体/半导体/超导体结中，弹道电子输运的噪声相对于一般关系式S_V= 2 eIR ^2coth（eV/2kT）给出的值有所增强，在两个电压区域中，该表达式降低到其热噪声和散粒噪声极限。噪声增强的原因是大电荷量子的存在，有效电荷q*=（1+2Delta/eV）e，产生的噪声谱S_V= 2 q * IR ^2，正如物理评论Lett. 76，3814（1996）。这些电荷量子的结果从多个Andreev反射在每个结界面，这也是负责的次谐波间隙结构中观察到的结的电导的电压依赖性。
2004-07-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Quantum dynamics of semiconductor quantum dot Josephson junctions
本文采用路径积分方法自洽求解半导体量子点Josephson结的相位量子动力学，突破了小量子涨落限制，预测了电容栅压重整化与不对称结电荷偏移等新效应，为设计新型量子器件奠定理论基础。
2025-06-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
The dc voltage proportional to the persistent current observed on system of asymmetric mesoscopic loops
在非零电阻的非对称超导体回路系统上观察到直流电压正比于持续电流，这就提出了一个关于这种量子现象的性质及其在半导体和正常金属介观回路中的可能性的问题。
2009-10-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Quantum Coherence in a One-Electron Semiconductor Charge Qubit
研究了由GaAs双量子点构成的半导体电荷量子比特中的量子相干性，在耗尽栅上施加电压脉冲驱动量子比特旋转，并利用量子点接触电荷探测器实现了非侵入状态读出.我们在电荷简并点测量到~7 ns的最大相干时间，其中量子比特能级分裂对栅极电压波动是一阶不敏感的。我们比较测量的相干时间作为一个函数的失谐与预测从1/f噪声模型。
2011-05-07 cond-mat.mes-hall quant-ph
Current-Voltage Characteristics of Graphane p-n Junctions
与作为无隙半导体的石墨烯相反，石墨烯烷（氢化石墨烯）是具有能隙的半导体。与二维几何形状、石墨烯的独特传输特征以及掺杂石墨烷的可能性一起，可以限定p和n区域，使得2D pn结在小的反向电流下变得可行。本文介绍了一个基本的分析，以获得这种二维pn结的电流-电压特性的石墨。正如我们所表明的，在肖克利结定律的近似下，这种pn结的I-V特性是理想的。
2009-06-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Higher-order contributions and non-perturbative effects in the non-degenerate nonlinear optical absorption of direct-gap semiconductors
本文利用包含带内和带间激发的两带模型的半导体Bloch方程，研究了直接带隙半导体对单个和多个光脉冲的非线性吸收。对于一个一致的分析的贡献，吸收起源于带间极化和带内电流需要包括在内。在布洛赫方程方法中，这些贡献以及不同的激发途径在带间和带内激发的序列方面可以分别进行评估，这允许进行透明的分析，识别主导项，并分析它们对激发条件的依赖性。在微扰制度下，我们获得了连续波激发下的多光子吸收系数的解析表达式。这些结果表明，同意短脉冲和/或有限的退相和弛豫时间的数值结果，我们证实了先前预测的强增强的双光子吸收的非简并条件脉冲激发。我们讨论了光的频率，初始带人口，和脉冲之间的时间延迟的依赖关系。非简并激发的双光子吸收系数的频率依赖性在三阶微扰评估。高阶贡献的光吸收包括三光子和四光子吸收，并显示出丰富的频率依赖性，包括负区域和色散线形。布洛赫方程的非微扰解表明，在泵浦-探测装置中，对于单个入射脉冲，强度依赖的光吸收具有强烈的非单调行为。
2018-12-21 cond-mat.mes-hall physics.optics
Compressed Optimization of Device Architectures (CODA) for semiconductor quantum devices
纳米技术的最新进展使研究人员能够以前所未有的精度操纵量子力学物体的小集合。在半导体量子点量子比特中，这种操作需要控制量子点轨道能量、隧道耦合和电子占据。这些特性都取决于施加在限定设备的金属电极上的电压，一旦设备制造完成，金属电极的位置就固定了。虽然在小数量的点的情况下已经取得了很大的成功，但是随着点的数量的增长，用尽可能少的电极电压变化来控制这些系统将变得越来越有用。在这里，我们介绍了一种协议，我们称之为设备架构的压缩优化（CODA），以便有效地识别控制量子系统的电压变化的稀疏集，并引入可用于比较设备设计的度量。作为前者的一个例子，我们将这种方法应用于模拟设备多达100个量子点，并表明CODA自动调谐设备比其他常见的非线性优化器更有效。为了证明后者，我们确定了三重量子点的最佳横向尺度，产生了一个模拟的设备，可以调整有限数量的电极上的小电压变化。
2019-01-13 cond-mat.mes-hall
Control of many electron states in semiconductor quantum dots by non-Abelian vector potentials
量子系统的简并本征态的绝热时间演化提供了用于控制电子态的手段，因为简并能级之间的混合产生矩阵Berry相位。在存在自旋轨道耦合的n型半导体量子点中，电子的哈密顿量在时间反转操作下保持不变，多体基态可能是双简并的.当电子数为奇数时，这种双重简并性可以产生非阿贝尔矢量势。我们发现许多电子波函数的反对称性对矩阵Berry相位没有影响。我们推导出的方程，允许一个调查的电子关联的影响，通过表示非阿贝尔矢量势的单电子非阿贝尔矢量势的多电子系统。
2007-06-07 cond-mat.mes-hall quant-ph
Large-scale on-chip integration of gate-voltage addressable hybrid superconductor-semiconductor quantum wells field effect nano-switch arrays
本文提出并实验验证了一种大规模可扩展的栅极电压可寻址混合超导体-半导体场效应纳米开关阵列芯片，实现了144个Nb-In0.75Ga0.25As量子线结的片上集成与独立控制，为容错量子技术中的低温纳米电子电路发展提供了关键基础。
2023-07-10 cond-mat.mes-hall quant-ph
