凝聚态物理 > 中尺度与纳米尺度物理
[提交于 2025年5月3日
(v1)
,最后修订 2025年7月2日 (此版本, v2)]
标题: 室温下15-13-15椅型石墨烯纳米带异质结构中的泡利自旋阻塞和电流整流
标题: Room-Temperature Pauli Spin Blockade and Current Rectification in 15-13-15 Armchair Graphene Nanoribbon Heterostructures
摘要: 在本研究中,我们使用紧束缚模型研究了13-11-13和15-13-15椅型石墨烯纳米带(AGNR)超晶格(SLs)的电子结构。我们证明,15-13-15 AGNR SLs的导带和价带子带可以通过Su-Schrieffer-Heeger模型准确描述,在15-AGNR和13-AGNR段之间的连接处出现拓扑保护的界面态。这些界面态使得量子点阵列的能级与体态能级分离良好,使其成为高温固态量子处理器的有前途的候选材料。对于15-13-15 AGNRH段,我们在纵向电场下观察到局域的锯齿形边缘态和拓扑保护的界面态,后者提供了高效的隧穿通道,相比之下,边缘态的导电性较差。我们进一步研究了在Pauli自旋阻塞下通过这些界面态的非线性电荷输运,结果表明隧穿电流光谱揭示了电荷稳定性图和库仑阻塞振荡,与其它串联双量子点系统的实验结果一致。此外,我们研究了轨道偏移对隧穿电流整流的影响,并证明当能级展宽优化时,在广泛的温度范围内实现了显著的电流整流。这些结果突显了15-13-15 AGNRH在鲁棒自旋电流转换和量子器件应用中的潜力,由于通过自下而上合成技术可以精确调节关键参数,并且双栅电极集成简便,因此相较于其他提出的结构具有优势。
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