准金属性单壁碳纳米管中的量子输运应变电子学与机械阿哈罗诺夫-玻姆效应
介观与纳米尺度物理
2025-01-22 v2 材料科学
量子物理
摘要
单壁碳纳米管（SWCNT）是具有原子级精确边缘的二维材料窄带。它们是利用量子输运应变电子学（QTS）的理想系统，即利用机械应变控制量子输运。其较大的子带能隙（~0.8 eV）使其具有单量子输运通道的晶体管。我们采用一个应用模型来研究单轴应变下类金属性SWCNT晶体管中的QTS。器件参数基于现有的实验平台，通道长度为L=50 nm，直径d≈1.5 nm，应变高达ε_tot≈7%。我们证明电荷载流子的传播角度Θ可通过ε_tot完全调控。当Θ达到90°时，电导G被完全抑制。应变产生的带隙可调控至约400 meV。机械应变为晶体管哈密顿量同时添加了标量φ_ε和矢量A规范势。这些势在G中产生了丰富的量子干涉谱，可描述为机械阿哈罗诺夫-玻姆效应。电荷载流子的量子相位可通过纯力学手段控制。例如，在(12,9)管中，0.7%的应变变化即可诱导完整的2π相位偏移。这项工作为将定量量子输运应变效应添加到基于二维材料及其纳米管的量子技术工具箱中开辟了机遇。
引用
@article{arxiv.2408.10355,
title = {Quantum Transport Straintronics and Mechanical Aharonov-Bohm Effect in Quasi-metallic SWCNTs},
author = {L. Huang and G. Wei and A. R. Champagne},
journal= {arXiv preprint arXiv:2408.10355},
year = {2025}
}