Quantum Hall valley splitters and tunable Mach-Zehnder interferometer in graphene
石墨烯是电子量子光学领域非常有前途的实验平台。然而，一个完全可调谐和相干的电子分束器仍然缺失。我们报告了石墨烯中的电子分束器的演示，该电子分束器耦合具有相反谷偏振的量子霍尔边缘通道。我们的分束器的电子透射率可以从零调整到接近1。通过独立地将石墨烯PN结的两个角处的分束器设置为中间传输，我们实现了完全可调谐的电子马赫-曾德尔干涉仪。这种可调谐性使我们能够明确地识别由于马赫-曾德尔干涉仪的量子干涉，并研究它们与分束器传输和干涉仪偏置电压的依赖关系。与传统半导体干涉仪的比较指向了在这两个不同的2D系统中驱动量子退相干的通用过程，其中石墨烯对它们的影响更加鲁棒。
2021-07-19 cond-mat.mes-hall
Transmission spectra and valley processing of graphene and carbon nanotube superlattices with inter-valley coupling
我们数值研究了具有谷间耦合的石墨烯纳米带和碳纳米管的电子输运性质，例如，在\sqrt{3} NPDMATHABMN \sqrt{3} N和3N \times 3N超晶格中。以\sqrt{3} \times \sqrt{3}石墨烯超晶格为例，我们发现通过对石墨烯超晶格的剪裁，可以得到丰富的纳米带和纳米管的结构构型。在研究了相应的扶手椅和锯齿形纳米管几何结构的电子特性后，我们发现碳纳米管的线性能带可以导致类似克莱因隧道的现象，即，电子沿着管传播而没有反向散射，即使在存在势垒的情况下也是如此。由于\sqrt{3} \times \sqrt{3}超级电池在原始石墨烯的K和K'谷之间的耦合，我们提出了一种基于扶手椅型碳纳米管的谷场效应晶体管，其中电流的谷极化可以通过施加栅极电压或改变扶手椅型碳纳米管的长度来调节。
2017-01-03 cond-mat.mes-hall
Disorder-mediated electron valley resonance in carbon nanotube quantum dots
我们提出了一个单电子在碳纳米管量子点中谷区同位旋相干旋转的方案。该计划利用无处不在的原子无序的纳米管晶格，诱导随时间变化的谷混合作为受限的电子被推回和沿纳米管轴向前施加的交流电场。使用实验确定的值的无序强度，我们估计谷拉比振荡周期的纳秒时间尺度上是可行的。在单电子输运机制下，通过双量子点的电流可以检测到谷共振效应。
2010-10-20 cond-mat.mes-hall
Valley coupling in finite-length metallic single-wall carbon nanotubes
有限长金属单壁碳纳米管离散能级的简并性与纳米管类型、边界条件、纳米管长度和自旋轨道相互作用有关。金属-1纳米管，其中两个非等效的谷布里渊区具有不同的轨道角动量相对于管轴，表现出近四倍的简并和小的升降机的简并度的自旋轨道相互作用，反映了在本征函数的两个谷的去耦。在金属-2纳米管中，其中两个谷具有相同的轨道角动量，游标尺度的光谱出现的边界的正交形状的边缘或帽终止反映强烈的谷耦合和狄拉克态的不对称速度。通过宇称分裂的四重简并的提升克服了具有所谓的最小边界的较短纳米管中的自旋轨道相互作用。在纳米管表面曲率引起的能隙中出现缓慢衰减的倏逝模。有效的一维模型揭示了边界对本征函数中谷耦合的作用。
2015-04-21 cond-mat.mes-hall
Microscopic theory of Cooper pair beam splitters based on carbon nanotubes
我们从微观上分析了一个库珀对分裂装置，其中一个中心超导引线通过碳纳米管连接到两个弱耦合的正常引线。我们确定的分裂效率在共振的几何和材料参数，包括自旋轨道散射的影响。虽然在线性政权的效率被限制为50%，并呈指数衰减的超导区域的宽度的函数，我们表明，它可以上升到$\sim 100%$在非线性政权的稳定图的某些区域。
2011-04-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Designing multi-directional energy-splitters and topological valley supernetworks
使用群论和拓扑概念，连同隧道现象，我们几何设计的界面波网络，包含分裂器的分区能量在2，3，4或5个方向。这丰富了迄今为止仅限于2方向分路器的valleytronics文献。此外，我们描述了一个设计范例，给出了更详细的，关于沿传出引线的相对传输，远离一个路口，以前只有可忽略的传输引线是可预测的。我们利用半解析数值模拟，而不是有限元方法，清楚地说明了所有这些功能与高分辨率的边缘状态。作为这个理论的结果，新的网络，与方向性可调的几何形状，理想的应用，如分束器，开关和滤波器创建。耦合这些新的网络，包含多方向的能量分配器，最终在拓扑超网络的第一个实现。
2018-10-28 cond-mat.mes-hall physics.class-ph
Spin-Valley Beam Splitter in Graphene
体石墨烯中的四重自旋谷简并自由度可以支持与多组分量子霍尔效应和线性电导滤波相关联的丰富物理和新颖应用。本文研究了如何在空间上打破电子束的自旋谷简并。我们提出了一个自旋谷分束器在门控铁磁/原始/应变石墨烯结构。结果表明，在全共振隧穿模式下，准驻波的形成可以导致四个与横向束宽相等的巨大横向Goos-Hänchen位移，而两个调制区的相互作用可以导致四种自旋谷类型的共振角或共振能量的不同，表现出有效的自旋谷束分裂效应.发现分束效应是可控的门控和应变。
2016-11-15 cond-mat.mes-hall physics.optics
Current hot spot in the spin-valley blockade in carbon nanotubes
本文从理论上研究了直碳纳米管中双量子点的自旋谷阻塞输运效应。我们发现，由于短程杂质的谷间散射完全解除了自旋谷封锁，并在一定范围内的外部磁场矢量感应出大的漏电流。这种电流热点的出现是由于不同的有效磁场作用于两个量子点的自旋谷量子比特态。我们的预测与最近的测量结果进行了比较[F。Pei等人，国家纳米技术7，630（2012）]。我们讨论了封锁为基础的计划量子位初始化/读出，和运动传感的纳米管为基础的机械谐振器的影响。
2014-01-29 cond-mat.mes-hall
Inter-valley scattering induced by Coulomb interaction and disorder in carbon-nanotube quantum dots
我们发展了半导体碳纳米管量子点的谷间库仑散射理论，考虑了曲率和手征的影响。从单粒子态的有效质量描述出发，充分考虑库仑相互作用、自旋轨道耦合和短程无序，研究了双电子系统。我们发现，与谷间散射相关的能级分裂几乎与手征角无关，虽然小于由于自旋轨道相互作用，大到足以测量。
2013-08-16 cond-mat.mes-hall
Spin-valley blockade in carbon nanotube double quantum dots
本文从理论上研究了半导体碳纳米管中双量子点的泡利效应或自旋谷效应。在我们的模型中，我们考虑了碳纳米管的以下特征：（i）量子点能级的四重（自旋和谷）简并，（ii）由管曲率增强的固有自旋轨道相互作用，以及（iii）由于短程无序引起的谷混合，即，替代原子，吸附原子等，我们发现，自旋谷封锁可以解除存在的短程无序，诱导两个独立的随机（大小和方向）谷塞曼场在两个点，因此类似于超精细相互作用在传统的半导体量子点。在强自旋-轨道相互作用的情况下，我们确定了一个参数制度，其中电流作为施加的轴向磁场的函数，显示了零场倾角的宽度控制的点间隧穿振幅，与最近的实验。
2010-11-01 cond-mat.mes-hall
Valley-spin blockade and spin resonance in carbon nanotubes
在III-V族材料制成的量子点中，自旋量子比特的操纵和读出成功地依赖于泡利封锁，泡利封锁禁止自旋三重态和自旋单重态之间的跃迁。IV族材料中的量子点具有通过仅用零自旋核纯化它们来避免来自超精细相互作用的退相干的优点。IV族材料的复杂性来自电子能带结构中的谷简并。这些导致复杂的多重态，即使是双电子量子点，从而显着削弱泡利封锁的选择规则。直到最近才在硅器件中实现了自旋量子比特，其中谷简并度被应变和空间限制提升。在碳纳米管中，通过无序提升谷简并可以观察到泡利阻断。在干净的纳米管中，量子点必须做得超小，以获得相关多重态之间的大能量差。在这里，我们报告低无序纳米管，并证明泡利封锁的基础上谷和自旋选择规则。我们利用纳米管的带隙来获得大的能级间距，从而获得稳健的封锁。单电子自旋共振检测使用封锁。
2012-10-09 cond-mat.mes-hall
Electrically driven spin resonance in a bent disordered carbon nanotube
从理论上研究了电场对碳纳米管谷自旋量子比特的共振操控。我们开发了一种新的分析电驱动的自旋共振利用固定的物理特性的纳米管：弯曲和不均匀的障碍。模拟的光谱的电子谷自旋量子比特耦合到一个空穴谷自旋量子比特和杂质电子自旋，并确定与最近的测量相吻合的功能。我们表明，相同的机制允许共振控制的全四维自旋谷空间。
2014-08-05 cond-mat.mes-hall
Casimir Interactions Between Scatterers in Metallic Carbon Nanotubes
我们研究了金属碳纳米管上的局域散射体之间的相互作用映射到一个一维的Casimir问题。电子在局部散射势之间的反向散射介导它们之间的长程力。我们模型的空间局部化的散射体的本地和非本地的潜力和治疗同时intravalley和谷间的后向散射的影响。我们发现，散射体之间的长程力表现出普遍的幂律衰减的Casimir力在一个维度上，与控制的符号和相互作用的强度的前因子。这些前因子是非普适的，并且依赖于散射势的对称性和局部化程度。我们发现，当地的潜力不可避免地导致耦合谷散射问题，虽然相比之下，非本地的潜力导致两个解耦的单谷问题在物理实现的制度。由于两个谷散射势的Casimir效应的特点是空间周期调制的力的外观。
2009-09-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
A valley-spin qubit in a carbon nanotube
虽然III-V族半导体量子点中的电子自旋作为量子比特已经显示出很大的前景，但一个主要的挑战是这些材料中不可避免的超精细退相干。在IV族半导体中，主要的核物质是无自旋的，允许量子比特相干时间在金刚石和硅中延长到几秒。碳纳米管是一种特别有吸引力的主体材料，因为与谷自由度的自旋轨道相互作用允许量子位的电操纵。在这项工作中，我们实现了这样一个量子比特的纳米管双量子点。量子比特被编码在两个谷自旋态中，通过由纳米管中的弯曲介导的电驱动自旋共振（EDSR）进行相干操纵。通过测量泡利阻塞中的电流来执行读出。演示了任意量子比特的旋转，并通过哈恩回波测量了相干时间。虽然在我们目前的设备中测得的退相干时间仅为65 ns，但这项工作提供了创建量子位的可能性，可以几乎消除超精细相互作用。
2012-10-10 cond-mat.mes-hall
Spin-valley resolved photon-assisted tunneling in carbon nanotube double quantum dots
研究了半导体碳纳米管中静电诱导双量子点的光子辅助隧穿（PAT）和Landau-Zener-Stueckelberg（LZS）干涉。本文采用原子紧束缚方法和含时组态相互作用方法，对有限电子和空穴系统进行了描述。我们再现了最近观察到的量子双点描述跨空穴局域态的传输的LZS干涉图案。此外，我们指出，对于电荷配置的基态是泡利阻止PAT可以用于分辨率的过渡，涉及自旋翻转或谷间过渡没有自旋谷保存背景信号。
2017-02-28 cond-mat.mes-hall
Valley-Current Splitter in Minimally Twisted Bilayer Graphene
我们研究了在最小扭曲双层石墨烯中出现的作为基本电流分配节点的三条拓扑零线的交叉点处的电子输运性质。与两条相交零线的分割律不同，我们发现（i）输入电流可以被分割成左右相邻的拓扑通道，（ii）向前传播的电流是非零的。通过将费米能量从电荷中性点调谐到带边缘，分配到三个出射通道的电流变得几乎相等。此外，我们还发现，电流分配节点可以设计成一个完美的谷值滤波器和能量分配器控制的电动门。通过改变相对电场大小，可以将三条拓扑零线的交点平滑地转化为一条零线，从而实现对电流分配的精确控制。通过改变费米能级、能隙大小和中心无带隙区的大小，系统地探索了调制这种器件的可行方法。电流分区还受磁场和系统尺寸的影响。我们的研究结果提供了一个微观描述的电子输运特性周围的最小扭曲双层石墨烯的晶胞，并在电子分束器和干涉仪设备的设计具有深远的影响。
2020-04-23 cond-mat.mes-hall
Hyperfine and spin-orbit coupling effects on decay of spin-valley states in a carbon nanotube
研究了悬浮碳纳米管双量子点中自旋谷态在泡利封锁中的漏电流和量子比特的退相退相干作用下的衰减。从磁场依赖性的漏电流，超精细和自旋轨道的贡献，从阻塞到未阻塞状态的弛豫确定和定量解释通过一个简单的模型。所观察到的量子位退相速率与从该模型提取的超精细耦合强度一致，并且与电荷噪声的退相不一致。然而，量子位相干时间虽然比以前实现的要长，但可能仍然受到设备中电荷噪声的限制。
2017-04-06 cond-mat.mes-hall
Orbital hyperfine interaction and qubit dephasing in carbon nanotube quantum dots
超精细相互作用（HF）对于固态量子信息处理的功能性至关重要，因为它影响量子比特相干性并使核自旋量子存储器成为可能。在这项工作中，我们完成了理论的基本超精细相互作用机制（费米接触，偶极，轨道）在碳纳米管量子点通过提供一个理论描述的轨道HF。我们发现，轨道HF诱导的纳米管晶格的核自旋之间的相互作用和限制在量子点中的电子的谷自由度。我们表明，由此产生的核自旋-电子谷相互作用（i）是大约伊辛型，（ii）基本上是本地的，在这个意义上，可以定义一个半径和点长度无关的原子相互作用强度，和（iii）具有原子相互作用强度，这是相媲美的费米接触和偶极相互作用的组合强度。我们认为，轨道HF提供了一个新的退相干机制的单电子谷量子比特和自旋谷量子比特在一系列的多谷材料。我们明确评估相应的非均匀退相时间$T_2^*$的纳米管为基础的谷量子位。
2014-09-09 cond-mat.mes-hall
Valley current filtering and reversal by parallel side contacted armchair nanotubes
用Landauer公式计算了平行侧面接触的扶手椅型纳米管的管间电导$G$与费米能级$E$的关系。当涂料强度的管间差异足够大时，在$E$ - $G$曲线中出现占优势的共振峰。重叠长度和夹层结构不影响共振能量。谐振峰处的谷间传输起着反向器和谷电流滤波器的作用。
2023-01-31 cond-mat.mes-hall
Tight-binding simulations of electrically driven spin-valley transitions in carbon nanotube quantum dots
我们描述了在半导体碳纳米管（CNT）内静电定义的量子点中由交变电场驱动的自旋和谷跃迁的动力学。我们采用紧束缚方法来描述局域在量子点内的态，考虑了由于s-p杂化和外场引起的圆周自旋轨道相互作用。在量子点中局域化的本征态的基础被用于在自旋、谷和轨道自由度之间存在耦合的情况下由周期性微扰驱动的自旋翻转和谷间跃迁的描述的含时薛定谔方程的解。除了一阶跃迁，我们也发现分数共振。我们讨论的跃迁率的选择规则，解除原子的无序和弯曲的管。我们表明，垂直于CNT的轴的电场分量激活自旋跃迁，否则不存在，并且共振自旋翻转时间与电场的倒数成比例。
2014-09-03 cond-mat.mes-hall
Angular momentum and topology in semiconducting single-wall carbon nanotubes
利用谷态轨道角动量将半导体单壁碳纳米管分为两类，这有助于研究有限长单壁碳纳米管的低能电子性质。通过分析切割线，由整数$d$给出分类，该整数是指定纳米管手性的两个整数$n$和$m$的最大公约数。对于$d$等于或大于4的情况，来自两个谷的两个最低子带相对于纳米管轴具有不同的角动量。反映了两个谷的退耦，在有限长的纳米管的离散能级表现出近四倍的简并和它的自旋轨道相互作用的小电梯。对于$d$小于或等于2的情况，其中来自两个谷的两个最低子带具有相同的角动量，离散能级表现出反映两个谷的耦合的四倍简并的提升。特别地，当手征性接近扶手椅手征性时，两个谷强耦合。通过提取具有相关角动量的态，得到了一个有效的一维晶格模型，揭示了本征态中的谷耦合。体-边对应关系，即边态数与相应体系统中计算的缠绕数之间的关系，通过使用辐角原理解析地示出，这使得我们能够从体性质估计边态数。边缘态的数目不仅与手性有关，还与边界的形状有关。
2016-03-21 cond-mat.mes-hall
Pseudomagnetic lens as a valley and chirality splitter in Dirac and Weyl materials
提出了狄拉克和外尔材料中的应变感生赝磁场可以作为外尔准粒子束的谷值和手征敏感透镜。本文用程函近似描述了Weyl准粒子在磁场和应变诱导赝磁场中的传播，研究了赝磁透镜。在近轴近似下，得到了透镜内部有效磁场均匀和非均匀模型中主焦点位置和焦距的解析表达式。结果表明，在外加磁场和赝磁场的情况下，左右手准粒子可以聚焦在不同的空间位置。这表明，使用磁透镜和赝磁透镜可以开辟新的方法来产生和操纵手征外尔准粒子束。
2017-07-18 cond-mat.mes-hall hep-ph nucl-th
Kondo effect in a carbon nanotube with spin-orbit interaction and valley mixing: A DM-NRG study
研究了自旋轨道相互作用（SOI）和谷混合效应对近藤区碳纳米管（CNT）量子点输运和动力学性质的影响。由于这些微扰破坏了CNT光谱中的赝自旋对称性，但保留了时间反演对称性，因此它们在以前简并的Kramers对之间引起了有限的分裂$Δ$。相应地，当这些对称破缺参数的强度变化时，会发生从SU（4）到SU（2）-近藤效应的交叉。明确的签名的交叉进行了讨论，无论是在水平上的频谱功能，以及电导。特别是，我们证明了数值和支持与缩放参数，近藤温度规模与分裂$Δ$的交叉制度。在有限磁场的存在下，时间反演对称性也被破坏。我们调查的影响，平行和垂直的领域（相对于管的轴），并讨论的条件下，近藤复兴可能实现。
2015-07-20 cond-mat.mes-hall
Quantum transport in carbon nanotubes
碳纳米管是一种多功能材料，其中凝聚态物理的许多方面都结合在一起。最近的发现，使先进的制造，揭示了新的现象，完全改变了我们的理解，在这些设备中的运输，特别是自旋和谷自由度的作用。本文介绍了现代的理解，通过纳米管器件的运输。与传统的半导体不同，纳米管中的电子有两个角动量量子数，分别来自自旋和谷自由度。我们专注于两者之间的相互作用。在短长度纳米管中定义的单量子点中，通过库仑阻塞光谱揭示了与每个自由度相关的能级以及它们之间的自旋轨道耦合。在双量子点中，量子数的组合改变了泡利阻塞的选择规则。这可以用来读出自旋和谷量子比特，并通过耦合到核自旋和声子来测量这些状态的衰变。碳纳米管的第二个独特性质是，一维中的谷自由度和电子-电子相互作用的组合强烈地改变了它们的输运行为。量子点内外电子之间的相互作用表现为SU（4）Kondo行为和能级重整化。点内的相互作用导致维格纳分子和更复杂的相关态。这篇评论需要一个实验的角度，最新的理论进展。除了众所周知的总体情况外，我们还明确提出了该领域的开放性问题。这些进展使纳米管成为一维自旋和谷物理研究的领先系统，在一维中，电子无序和超精细相互作用都可以降低到非常低的水平。
2015-07-09 cond-mat.mes-hall
Carbon nanotubes in electric and magnetic fields
我们推导出一个有效的低能量理论的金属（扶手椅和非扶手椅）单壁纳米管在存在一个电场垂直于纳米管轴，并在存在磁场，考虑到自旋轨道相互作用和屏蔽效应的基础上的微观紧束缚模型。电场和自旋轨道相互作用之间的相互作用使我们能够在两个狄拉克谷中将扶手椅式纳米管调谐成螺旋导体。金属非扶手椅型纳米管的表面曲率是有间隙的，但螺旋导电模式可以通过沿纳米管轴向的磁场在其中一个谷中恢复。此外，我们讨论了碳纳米管中的电偶极自旋共振，发现拉比频率显示出明显的依赖于沿纳米管的动量。
2011-06-16 cond-mat.mes-hall
Electronic transport in bent carbon nanotubes
本文研究均匀弯曲碳纳米管的电子输运，结合紧束缚模型、NEGF和弯曲空间Dirac方程解析求解，发现扶手椅型纳米管在1%弯曲下即可实现谷分离，而锯齿型纳米管几乎不受影响，为谷电子学应用提供新思路。
2023-05-24 cond-mat.mes-hall
Spin-valley dynamics of electrically driven ambipolar carbon-nanotube quantum dots
考虑了由半导体碳纳米管上的电势变化定义的双极性$n$ - $p$双量子点。我们专注于（1 e，1h）电荷配置与一个多余的电子在导带状态限制在$n$型点和一个单一的丢失的电子在价带状态的$p$点，解除泡利封锁的电流被观察到在电偶极子自旋共振[E. A. Laird等人，Nat. Nanotech. 8，565（2013）]。利用Floquet理论和含时组态相互作用方法研究了周期电场驱动下系统的动力学行为，确定了原子紧束缚哈密顿量的单电子自旋谷轨道.我们发现，解除泡利封锁的过渡强烈的影响耦合到真空状态与一个空的$n$点和一个充满$p$点。这种耦合移动了跃迁能，并强烈地改变了轴向磁场的有效$g$因子。耦合是由点之间的偏置调制，但它似乎有效的（1 e，1h）基态和真空（0 e，0 h）状态之间的惊人的大能量分裂。多光子跃迁和高次谐波产生效应也进行了讨论。
2016-11-07 cond-mat.mes-hall
Transports of Disordered Carbon Nanotubes with Long Range Coulomb Interaction
在考虑长程库仑相互作用的情况下，研究了无序碳纳米管的输运性质。用记忆泛函方法计算了电阻率和电导率。此外，利用重整化群分析方法考虑了局域化的影响，结果表明，在局域化区域，谷内和谷间的后向散射不能共存.
1999-03-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Intra- and inter-shell Kondo effects in carbon nanotube quantum dots
讨论了碳纳米管量子点在强关联区的线性响应输运性质。本文采用有限U平均场从玻色子方法研究多体效应。磁场可以重建被自旋轨道相互作用或谷混合破坏的近藤关联。除了场诱导的SU（2）近藤效应的不同类型的复苏：自旋，谷或自旋谷，也出现了更多的奇异现象，如SU（3）近藤效应。三重简并是由于库仑相互作用的短程部分引起的有效谷间交换或由于壳层间混合而发生的。在窄间隙纳米管中，在没有磁场的情况下，完全的自旋轨道简并度可以恢复，从而为SU（4）Kondo共振的形成创造了条件。
2017-05-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Synthetic electric fields and phonon damping in carbon nanotubes and graphene
石墨烯中平滑变化的晶格应变通过合成规范场影响狄拉克载流子。当晶格应变与时间有关时，如与声子激发有关时，规范场变得与时间有关，合成矢量势也与电场有关。我们表明，这种合成电场具有可观察到的后果。当包括无序和库仑相互作用的影响时，与由合成电场驱动的电流相关联的焦耳加热主导石墨烯和金属碳纳米管的许多声学声子模式的由电子-声子相互作用引起的固有阻尼。根据时间反演对称性，与矢势相关的合成电场在两个谷处具有相反的符号。首先，这意味着合成电场驱动电荷中性谷电流，因此不受屏蔽的影响。这常常使得合成矢量势的效应比标量形变势的竞争效应更相关，标量形变势具有大得多的裸耦合常数。第二，谷电流衰减的电子-电子散射（谷库仑阻力），这导致有趣的阻尼率的温度依赖性。虽然我们的理论首先适用于金属系统，如掺杂的石墨烯和金属碳纳米管，但当它们被掺杂时，潜在的机制也应该与半导体碳纳米管相关。
2009-04-29 cond-mat.mes-hall
Dephasing and Hyperfine Interaction in Carbon Nanotubes Double Quantum Dots: Disordered Case
本文从理论上研究了半导体碳纳米管（CNTs）中双量子点（DQD）中的\emph{return probability experiment}，用于测量退相时间$T_2^*$.退相是由于与${}^{13}$ C核自旋的超精细相互作用。由于谷自由度和自旋自由度，对于量子点中的任何给定纵模，存在四个束缚态。在零磁场下，自旋-轨道耦合和谷混合将这四个态分裂成两个Kramers双峰。对于一个给定的点的谷混合项是由点内无序，因此在属于不同的点的Kramers双重态是不同的。我们展示了如何非零的单粒子interdot隧穿振幅属于不同的双峰状态之间产生新的避免交叉，作为失谐的函数，在相关的两个粒子的光谱，交叉从两个电子在一个点的状态配置，$(0,2)$，在每个点的配置，$(1,1)$的一个电子。与清洁系统相比，多个朗道-齐纳过程影响每个单次测量的分离和连接阶段，并且它们以强烈依赖于初始状态的方式影响测量结果。我们发现，一个定义明确的返回概率实验实现时，在每个单激发周期，（0，2）基态的准备。在这种情况下，谷混合增加了测量的返回概率的饱和值，而返回到（0，2）基态的概率保持不变。最后，我们研究了高磁场极限下的谷混合效应;对于平行的磁场，预测结果与干净的纳米管一致，而无序效应总是与垂直于纳米管轴的磁场相关。
2012-05-19 cond-mat.mes-hall
Single Carbon Nanotube--Superconductor Entangler: noise correlations and EPR states
我们提出了一种实现固态纳米结构电子纠缠器的设备。它由一个单壁碳纳米管组成，两端连接到正常状态的电极，中间部分耦合到超导纳米线。这样的装置作为电子分束器，用于来自超导体的相关电子。我们首先表明，它可以用来检测积极的（玻色子-类）噪声相关的费米子系统。此外，它还为分裂器的两个臂中的纠缠电子提供了一个源。为了产生纠缠电子态，我们提出了两种基于自旋和能量滤波器的方案。它分别由铁磁垫和定义量子点的静电门系统组成。该装置的制造需要最先进的纳米纤维技术、碳纳米管合成和集成，以及原子力显微镜成像和操作。
2002-10-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Carbon nanoelectronics: unzipping tubes into graphene ribbons
我们报道了由部分解链的碳纳米管制成的新型碳纳米结构的输运性质，该碳纳米结构可以被视为管和纳米管的无缝连接。我们发现，石墨烯纳米带在一定的能量范围内作为一个完美的谷过滤器的碳纳米管，具有最大可能的电导。我们的研究结果表明，部分解压缩的碳纳米管是一个磁阻器件，具有非常大的磁阻值。我们探讨了几种结构相结合的纳米管和石墨烯纳米带的性能，证明它们表现为最佳的接触，为彼此的混合石墨烯/纳米管器件的设计开辟了一条新的途径。
2009-04-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Excitons in Carbon Nanotubes with Broken Time-Reversal Symmetry
单壁碳纳米管的近红外磁光光谱揭示了在高磁场（$>$ 55 T）下具有相等强度的两个吸收峰。我们发现，峰分离是由Aharonov-Bohm相位由于穿管磁通量，打破了时间反演对称性，并解除了谷简并。因此，这种场诱导的对称性破缺克服了库仑诱导的谷间混合，这被预测为使最低的激子态光学不活跃（或“暗”）。
2005-09-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
First-principles study on the electronic and transport properties of periodically nitrogen-doped graphene and carbon nanotube superlattices
基于最近关于$\sqrt{3} \times \sqrt{3}$石墨烯超晶格中存在谷间相互作用的报道，我们利用第一性原理计算研究了周期性氮掺杂石墨烯和碳纳米管纳米结构的电子性质.在这些结构中，氮原子以精确的周期性取代原始六方晶格中六分之一的碳原子，形成石墨烯和碳纳米管的完美$\sqrt{3} \times \sqrt{3}$超晶格。探索了$\sqrt{3} \times \sqrt{3}$石墨烯带和碳纳米管的多种纳米结构，并且所有配置都显示出金属和金属行为。利用非平衡格林函数方法结合密度泛函理论计算了$\sqrt{3} \times \sqrt{3}$石墨烯和碳纳米管超晶格的输运性质。在一定条件下，原始和$\sqrt{3} \times \sqrt{3}$扶手椅型碳纳米管异质结构的透射光谱表现出量子化行为。
2017-01-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Photon-assisted tunneling and charge dephasing in a carbon nanotube double quantum dot
我们报道了微波驱动的悬浮碳纳米管双量子点中的光子辅助隧穿。从13 mK温度下的共振线宽，电荷退相时间被确定为280 ± 30 ps。线宽与驱动频率无关，但随温度的升高而增大。温和的温度依赖性是不一致的期望从电子-声子耦合单独，但一致的电荷噪声中产生的设备。提取的电荷噪声水平与先前谷自旋量子位的测量所预期的水平相当，其中它被假设为量子位退相干的主要原因。我们的研究结果提出了一种改进谷自旋量子比特的可能途径。
2016-07-01 cond-mat.mes-hall
Few-electron physics in a nanotube quantum dot with spin-orbit coupling
研究了自旋轨道耦合下纳米管量子点的少电子本征谱。作为点的长度和所施加的平行磁场的函数的双电子相图示出了自旋轨道耦合和电子-电子相互作用的清楚的特征。在某一临界长度以下，基态跃迁可以通过单粒子图像正确预测，并且尽管存在强相关性，但主要与点的长度无关。然而，对于较长的量子点，临界磁场随着长度的增加而强烈减小，这是一种纯粹的相互作用效应。事实上，新的基态是自旋和谷极化的，这意味着更高的纵向模式的强烈占领。
2009-04-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Correlated Electrons in Carbon Nanotubes
单壁碳纳米管是研究一维电子非费米液体行为引起的奇异多体效应的理想体系。最近的理论和实验结果进行了审查，重点是电子关联。从微观晶格模型出发，导出了具有任意手性的导电单壁纳米管的有效相位哈密顿量。哈密顿量的参数对手征角的依赖性很弱，这使得导电纳米管的低能物理具有普遍性。在类Luttinger模型下，计算了含杂质纳米管的电阻率随温度的变化和电导率随频率的变化。研究了局部化效应。特别是，我们发现，谷内和谷间的电子散射不能共存，在低能量。在Luttinger液体近似下研究了清洁纳米管的低能性质。最强的Mott类电子不稳定性发生在半填充。在Mott绝缘阶段，不同原子亚晶格上的电子形成特征束缚态。$0.01-0.1$ eV的能隙出现在所有的元激发模式中。最后讨论了输运实验中Mott绝缘相的可观测性。重点是从外部电极的电荷转移，这导致从半填充的电子密度的偏差。
1999-11-27 cond-mat.mes-hall
Conductance and thermoelectric power in carbon nanotubes with magnetic impurities
在Anderson模型和Landauer公式的基础上，通过引入一个法向自能来考虑磁性杂质的影响，研究了单壁金属碳纳米管中的近藤效应.磁性杂质诱导近藤共振，在费米能级附近产生电导谷。在低温范围内，纳米管的电导率随温度的升高而增大。利用Mott关系式计算了磁性杂质的热电势，计算结果表明磁性杂质的热电势随温度的变化关系能很好地解释实验结果。
2007-03-14 cond-mat.mes-hall
The two classes of low energy spectra in finite carbon nanotubes
碳纳米管中的电子具有自旋和轨道自由度。后者是从具有两个不等价狄拉克点的二分石墨烯晶格继承的。在平行磁场中对碳纳米管量子点的几个输运实验中获得的电子光谱经常显示出分配给相反狄拉克谷的谱线的反交叉。到目前为止，这种谷混合已被归因于无序，杂质诱导散射。我们表明，这种效果也可以出现在扶手椅类的超净碳纳米管，它可以完全由边界的存在。相反，在锯齿形类的CNT中，它不发生。这两个根本不同的类的光谱出现，因为不同的对称性的低能量本征态的两种类型的碳纳米管。能级分裂的大小以非单调的方式依赖于所涉及的能级到电荷中性点的距离。
2014-12-23 cond-mat.mes-hall
Switchable Coupling of Vibrations to Two-Electron Carbon-Nanotube Quantum Dot States
我们报道了部分悬浮碳纳米管中量子点的输运测量。静电调谐允许我们修改，甚至切换“开”和“关”的耦合到几个电荷状态的量子化拉伸振动。磁场的依赖性表明，只有两个电子的自旋三重态的激发态耦合到机械运动，表示与标准模型相反的谷自由度和交换相互作用的机械耦合。
2015-06-16 cond-mat.mes-hall
Magnetoresistance in Spin-Polarized Transport through a Carbon Nanotube
本文报道了我们对有限长碳纳米管中自旋极化输运的磁电阻效应的理论研究。通过改变碳纳米管的费米能级和碳纳米管与两个铁磁电极的耦合强度，研究了碳纳米管的电导和磁电阻。由于通过有限CNT中的离散能级的共振输运，电导和MR作为CNT费米能的函数振荡。MR在电导谷处达到峰值，并在电导峰附近下降。当耦合到两个FM电极是不对称的，MR下降成为负的下一个相当强的不对称性。当耦合或多或少对称时，除了非常强的耦合情况之外，MR骤降保持为正。在强耦合情况下，谱线展宽显著，通过CNT中相邻能级的输运通道相互干扰，导致负MR。
2008-10-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Interplay between Kondo physics and spin-orbit coupling in carbon nanotube quantum dots
利用数值重整化群方法研究了自旋轨道耦合对碳纳米管量子点中近藤效应的影响。足够大的自旋轨道耦合被证明在零磁场下破坏了SU（4）近藤效应，在单电子和三电子库仑阻塞谷中只留下两个SU（2）近藤效应。在施加有限磁场时，在三电子谷和二电子谷中产生两个额外的自旋轨道诱导SU（2）近藤效应。使用物理上现实的模型参数，我们计算的差分电导在一定范围内的栅极电压，温度和字段。结果与文献中两个不同实验装置的测量结果吻合良好，并解释了SU（4）Anderson杂质模型标准框架内未描述的一些观察结果。
2009-11-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Symmetry of boundary conditions of the Dirac equation for electrons in carbon nanotubes
我们考虑了单壁碳纳米管中无自旋电子的有效质量模型，它等价于无质量费米子的狄拉克方程。在这个框架内，我们推导出所有可能的能量独立的硬壁边界条件，适用于金属管。边界条件的对称性进行了分类，我们证明，使用不同的边界条件将导致不同程度的谷简并打破单粒子能谱。
2004-02-13 cond-mat.mes-hall
Microwave spectroscopy of a carbon nanotube charge qubit
碳纳米管量子点允许精确控制材料中的电子电荷、自旋和谷自由度，该材料是原子上完美的并且可以以同位素纯生长。这些特性是碳纳米管在量子信息处理中的独特潜力的基础，但是开发纳米管电荷、自旋或自旋谷量子位需要有效的读出技术以及理解和扩展这些器件中的量子相干性。在这里，我们报告了碳纳米管电荷量子比特的微波光谱，其中量子信息被编码在电子的空间位置中。我们将射频反射测量设备的量子电容与微波操纵相结合，以驱动量子比特状态之间的跃迁。这种方法简化了电荷状态读出，并允许我们在量子位对电荷噪声一阶不敏感的最佳点操作器件。从这些测量中，我们能够量化量子比特所经历的电荷噪声的程度，并获得5 ns的非均匀电荷相干性。我们使用一个斩波的微波信号，其占空比周期是不同的，以测量量子比特状态的衰减，产生48 ns的电荷弛豫时间。
2017-06-04 cond-mat.mes-hall quant-ph
Dephasing and Hyperfine Interaction in Carbon Nanotubes Double Quantum Dots: The Clean Limit
本文从理论上研究了碳纳米管双量子点中${}^{13}$ C-超精细相互作用引起的退相效应。对于最初占据一个点的两个电子，我们计算了分离成两个点后的平均返回概率，这两个点具有随机的核自旋配置。我们关注的是收益概率的长时间饱和值$P_\infty$。由于自由度的谷，分析比例如GaAs量子点中的分析更复杂，GaAs量子点具有取决于磁场的两个不同的$P_\infty$值。在这里，准备状态和测量状态是不唯一的，因为同一个点中的两个电子可以处于六种不同的状态。此外，对于每个点中的一个电子，存在16种状态，因此可以通过超精细场进行混合。返回概率实验被发现是强烈依赖于准备状态，外部磁场--塞曼和轨道效应-和自旋轨道分裂。对于自旋-轨道耦合的纳米管，初始态为基态，在零磁场下，饱和度最低，为$P_\infty$ = 1/3，这种情况相当于没有谷自由度的双点。总之，我们报告了9个动态不同的情况下，给$P_\infty$ = 1/3，3/8，2/5，1/2和谷反对称准备状态在轴向磁场中，$P_\infty$ = 1。当制备基态时，由于垂直磁场导致的自旋轨道分裂和塞曼能量之间的比率可以将有效超精细场从三维连续调谐到二维，从而给出从$P_\infty$ = 1/3到3/8的饱和值。
2011-07-23 cond-mat.mes-hall
Degeneracy breaking and intervalley scattering due to short-ranged impurities in finite single-wall carbon nanotubes
我们提出了一个理论研究的简并打破由于短程杂质在有限的，单壁，金属碳纳米管。本文采用有效质量模型，根据无质量费米子的四分量Dirac方程，描述了费米能级附近两个不等价谷（K点）处无自旋电子的慢变空间包络波函数，自旋的作用由亚晶格原子（"A“和" B”）上波函数的相对振幅决定。使用边界条件在两端的管，既不打破谷简并，也不混合赝自旋本征向量，我们使用简并微扰理论表明，杂质的存在有两个效果。首先，杂质相对于包络驻波的空间变化的位置导致作为能量的函数的能级偏移的正弦振荡。其次，杂质在六边形石墨晶胞内的位置产生相应有效哈密顿量的特定4 × 4矩阵结构。这个哈密顿量相对于赝自旋翻转的对称性与简并破缺有关，并且对于扶手椅管，相对于纳米管轴中的镜面反射的对称性与赝自旋混合有关。
2005-03-29 cond-mat.mes-hall
Double Quantum Dots in Carbon Nanotubes
研究了自旋轨道耦合下碳纳米管双量子点的双电子本征谱。精确的计算与简单的模型相结合，提供了一个直观和准确的描述单粒子和相互作用的影响。对于对称点和弱磁场，双电子基态在自旋谷自由度上是反对称的，不是纯自旋单重态。当通过增加量子点间的失谐量来实现量子点的双占据时，库仑相互作用导致了通过高轨道能级混合实现的强关联效应。双点构型的变化影响电子-电子相互作用的相对强度，并且可以导致不同的基态跃迁。特别是，它们可以有利于铁磁基态的自旋和谷自由度。能隙的强抑制可以导致传输实验中泡利阻塞的消失，从而也可以限制量子信息提议中自旋量子比特的稳定性。我们的分析是广义的耦合点，预计将表现出丰富的多体行为的阵列。
2010-08-30 cond-mat.mes-hall
g-Tensor Control in Bent Carbon Nanotube Quantum Dots
我们演示了栅极控制的电子g张量在单和双量子点沿弯曲的碳纳米管形成。从单点激发谱对磁场大小和方向的依赖关系中，我们提取了自旋轨道耦合、谷耦合、自旋和轨道磁矩。用电导中近藤峰的分裂作为塞曼能量的灵敏探针来测量g张量的门控。在双量子点体系中，利用二维电荷稳定性图中共隧穿线的位置与磁场的关系来推断两个量子点沿纳米管的位置。
2012-10-28 cond-mat.mes-hall
Hyperfine-induced valley mixing and the spin-valley blockade in carbon-based quantum dots
碳纳米管和石墨烯量子点中的超精细相互作用（HFI）是由于13 C原子的存在。我们从理论上表明，在这些结构中的短程性质的HFI引起的谷自由度的电子和核自旋之间的耦合，除了通常的电子自旋核自旋耦合。我们预测HFI的这种性质会影响碳基双量子点中的泡利阻塞输运。特别地，我们表明，只有当量子点能级的自旋和谷简并都被提升时，输运才被阻止，例如，通过适当定向的磁场。阻断是由（1，1）电荷组态中的四个“超三重态”引起的。
2009-11-27 cond-mat.mes-hall
Peculiar Width Dependence of the Electronic Property of Carbon Nanoribbons
纳米带（纳米石墨带）是类似于碳纳米管的碳系统。我们通过一组两个整数$<p,q>$来表征宽类纳米带，然后根据$p$和$q$来定义宽度$w$。电子性质探索这类纳米带。锯齿形（扶手椅型）纳米带具有与扶手椅型（锯齿形）纳米管类似的电子性质。纳米带的带隙结构表现出与金属或几乎金属纳米带的流状序列的谷结构。这些序列对应于由$w$索引的等宽曲线。我们揭示了纳米带的电子性质对宽度$w$的特殊依赖性。
2006-02-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Broken SU(4) symmetry in a Kondo-correlated carbon nanotube
了解多体现象和纠缠自旋和轨道自由度系统中的非平衡之间的相互作用是纳米电子学的一个中心目标。我们证明了库仑相互作用，自旋轨道耦合和谷混合的组合导致在一个特定的选择的非弹性虚拟过程中的近藤共振在碳纳米管在低温下。这种效应是由下面的碳纳米管光谱在零和有限磁场的共轭性质决定的。我们对一个干净的碳纳米管的测量是补充计算的基础上的一种新的方法，很好地再现了丰富的实验观测近藤运输的非平衡近藤问题。
2015-03-02 cond-mat.mes-hall
Transverse profile and 3D spin canting of a Majorana state in carbon nanotubes
讨论了以半导体碳纳米管为中心的类宝石结构中Majorana束缚态的全空间3D分布。通过精确的紧束缚计算，我们表明，手性性质的CNT晶格中的MBS波函数，它具有螺旋结构，在横向上各向异性的印记。局部自旋倾斜角显示出类似的螺旋图案，围绕CNT圆周变化。我们重建的MBS波函数分析的复杂的3D配置文件，使用有效的低能量哈密顿占电子自旋和谷自由度的CNT。我们发现，四个组件的马约拉纳旋量相关的三个对称性，我们的Bogoliubov-de Gennes（BdG）的哈密顿量，减少了独立组件的数量。傅立叶变换分析揭示了MBS的三个贡献的存在，一个来自$Γ$点，一个来自每个费米点，在每个贡献中存在两个谷态，进一步增加了复杂性。
2019-04-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Non-equilibrium Green's function treatment of phonon scattering in carbon nanotube transistors
本文利用非平衡格林函数方法详细研究了碳纳米管场效应晶体管中的耗散量子输运。声子散射对CNTF器件特性的影响进行了广泛的数值模拟研究。谷内和谷间散射介导的声学（AP），光学（OP）和径向呼吸模式（RBM）声子的治疗。现实的声子色散计算使用力常数的方法进行，并通过微观理论确定的电子-声子耦合。具体的模拟结果，（16，0），（19，0）和（22，0）锯齿形CNTF的实验有用的直径范围内。我们发现声子散射对器件性能的影响具有明显的偏压依赖性。直到适度的栅极偏置，高能量OP散射的影响被抑制，并且器件电流由于AP和低能量RBM声子的弹性背散射而降低。在大的栅极偏置电流退化主要是由于高能量OP散射。对于较大直径的管，AP和高能量OP散射的影响减小。然而，RBM模式的效果，几乎是独立的管的直径在这里研究。
2007-02-21 cond-mat.mes-hall
