論文の概要: Quantum Transport Straintronics and Mechanical Aharonov-Bohm Effect in Quasi-metallic SWCNTs
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2408.10355v2
- Date: Wed, 23 Oct 2024 18:37:31 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-11-08 06:44:48.788933
- Title: Quantum Transport Straintronics and Mechanical Aharonov-Bohm Effect in Quasi-metallic SWCNTs
- Title（参考訳）: 準金属SWCNTにおける量子輸送ストレイントロニクスとメカニカルアハロノフ・ボーム効果
- Authors: L. Huang, G. Wei, A. R. Champagne,
- Abstract要約: 単層カーボンナノチューブ(SWCNT)は、原子的に精密なエッジを持つ2次元材料の効果的に狭いリボンである。
それらの大きなサブバンドエネルギー間隔は、単一の量子輸送チャネルを持つトランジスタに繋がる。
準金属-SWCNTトランジスタにおけるQTSの研究に応用モデルを適用した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Single-wall carbon nanotubes (SWCNTs) are effectively narrow ribbons of 2D materials with atomically precise edges. They are ideal systems to harness quantum transport straintronics (QTS), i.e. using mechanical strain to control quantum transport. Their large subband energy spacing ($\sim$ 0.8 eV) leads to transistors with a single quantum transport channel. We adapt an applied model to study QTS in uniaxially-strained quasi-metallic-SWCNT transistors. The device parameters are based on an existing experimental platform, with channel lengths of $L=$ 50 nm, diameters $d\approx$ 1.5 nm, and strains up to $\varepsilon_{\text{tot}}\approx$ 7 $\%$. We demonstrate that the charge carrier's propagation angle $\Theta$ is fully tunable with $\varepsilon_{\text{tot}}$. When $\Theta$ reaches 90$^o$, the conductance $G$ is completely suppressed. A strain-generated band gap can be tuned up to $\approx$ 400 meV. Mechanical strain adds both scalar $\phi_{\varepsilon}$ and vector $\textbf{A}$ gauge potentials to the transistor's Hamiltonian. These potentials create a rich spectrum of quantum interferences in $G$, which can be described as a mechanical Aharonov-Bohm effect. The charge carriers' quantum phase can be controlled by purely mechanical means. For instance, a full 2$\pi$ phase shift can be induced in a (12,9) tube by a 0.7 $\%$ strain change. This work opens opportunities to add quantitative quantum transport strain effects to the tools box of quantum technologies based on 2D materials and their nanotubes.
- Abstract（参考訳）: 単層カーボンナノチューブ(SWCNT)は、原子的に精密なエッジを持つ2次元材料の効果的に狭いリボンである。
量子輸送ストレトロニクス(QTS)、すなわち量子輸送を制御するための機械的ひずみを利用するのに理想的なシステムである。
彼らの大きなサブバンドエネルギー間隔($ 0.8 eV)は、単一の量子輸送チャネルを持つトランジスタにつながる。
一軸拘束された準金属-SWCNTトランジスタにおけるQTSの研究に応用モデルを適用した。
デバイスパラメータは既存の実験プラットフォームに基づいており、チャネル長は$L=$50 nm、直径は$d\approx$1.5 nm、歪は$\varepsilon_{\text{tot}}\approx$7$\%である。
電荷キャリアの伝搬角 $\Theta$ が $\varepsilon_{\text{tot}}$ で完全に調整可能であることを示す。
$\Theta$が90$^o$に達すると、コンダクタンス$G$は完全に抑制される。
ひずみ発生バンドギャップは、$\approx$400 meVまで調整できる。
機械ひずみはスカラー$\phi_{\varepsilon}$とベクトル$\textbf{A}$ゲージポテンシャルをトランジスタのハミルトニアンに付加する。
これらのポテンシャルは、メカニカルなアハロノフ・ボーム効果として記述できる、$G$の量子干渉のスペクトルを豊富に生成する。
電荷キャリアの量子相は純粋に機械的な手段で制御できる。
例えば、フル2$\pi$の位相シフトは(12,9)チューブで0.7$\%のひずみ変化によって引き起こされる。
この研究は、2D材料とそのナノチューブに基づく量子技術のツールボックスに定量的な量子輸送ひずみ効果を加える機会を開く。
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