Graphene nanoribbons subject to gentle bends
由于石墨烯纳米带薄而脆弱，它们需要支撑。支撑为应用提供了坚实的基础，粘合力使色带保持平坦，尽管不一定是直的：高纵横比的色带容易弯曲。然而，弯曲对带的电子性质的影响是未知的。因此，本文研究了平面和轻微弯曲的石墨烯纳米带的机电学。密度泛函紧束缚和修正的周期性边界条件的模拟表明，扶手椅带的轻微弯曲可以导致显着的能隙变宽或变窄。此外，在锯齿形带中，由于轴对称破缺，即使没有磁性，也可以打开相当大的能隙。这些结果表明，在电子测量的支持带，这样的弯曲必须注意。
2012-05-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Breakdown Current Density of Graphene Nano Ribbons
石墨烯纳米带（GNRs）的宽度低至16 nm的特征在于其载流能力。研究发现，GNR具有令人印象深刻的击穿电流密度，约为10^8 A/cm 2。击穿电流密度被发现有一个倒数关系GNR电阻率和数据拟合点焦耳加热作为击穿的可能机制。GNR的优异载流能力将对其在片上电互连中的应用具有价值。发现亚20 nm石墨烯带的热导率大于1000 W/m-K。
2009-06-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Generating quantizing pseudomagnetic fields by bending graphene ribbons
我们分析了在石墨烯中产生均匀伪磁场所需的机械变形。它表明，如果一个带是弯曲成一个圆弧面内，这可以导致超过10 T，这是足够的伪朗道量子化的观察领域。弧的几何形状比以前建议的更简单，在我们看来，有更好的机会很快在实验中实现。在这种几何形状中，由膨胀引起的标量势的影响可以忽略不计。
2009-10-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Performance limits of graphene-ribbon-based field effect transistors
利用原子模型研究了基于单石墨烯带的场效应晶体管的性能。它示出了这种方案，与传统的基于碳纳米管的晶体管不同，降低了与金属电极的化学键合的细节的重要性，有利于碳基器件的一部分。在这里研究了各种收缩和金属带接触模型的最终性能极限。特别是，我们表明，即使是接触不良的金属，适当泰勒收缩可以给有前途的值的导通电导和亚阈值摆动。
2007-07-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
The screening effects on field enhancement factor of zigzag graphene nanoribbon arrays: A first-principles study
采用第一性原理计算研究了场屏蔽效应对锯齿型石墨烯纳米带（ZGNRs）电子和场发射性质的影响.系统地研究了带间距和带宽度对锯齿型石墨烯纳米带（ZGNRs）的功函数、场增强因子、带隙和边缘磁性的影响。研究发现，ZGNRs的功函数随着带间距离Dx的增加而迅速增加，这是由带边缘的正偶极子引起的。对于给定的Dx，ZGNR的功函数随着带宽度W的增加而减小。带宽越大，带间距对功函数的影响越大。利用一个简单的线性插值模型，我们可以得到任意带宽的ZGNR的功函数。对于Dx < W的情况，场增强因子随着带间距离的增加而迅速增加。当我们进一步增加Dx时，增强因子缓慢增加，然后趋于饱和。ZGNR的带间距离可以调制带隙和边缘磁性的大小。以上这些现象都可以用筛选效应来解释。
2017-12-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Structure, Stability, Edge States and Aromaticity of Graphene Ribbons
我们通过密度泛函理论确定了氢封端的石墨烯纳米带边缘的稳定性、几何形状、电子和磁性结构作为环境中氢含量的函数。反铁磁锯齿形带只有在极低的超真空压力下才是稳定的。在更标准的条件下，最稳定的结构是单-和二-氢化扶手椅边缘和具有一个二-和两个单-氢化位点的锯齿形边缘重构。在高氢浓度下，“大块”石墨烯不稳定，并且自发地断裂形成带，类似于在溶液中实验观察到的石墨烯自发断裂成小宽度纳米带。奇异边缘电子态和/或磁性的稳定性和存在是合理的，从有机化学的简单概念（克拉尔规则）
2008-08-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nanoscale Phase Change Memory with Graphene Ribbon Electrodes
已知相变存储器（PCM）装置随着其电极的位体积和接触面积按比例缩小而降低功率消耗。在这里，我们展示了两种类型的低功率PCM设备与横向石墨烯带电极：一个在其中的石墨烯被图案化成窄的纳米带和其他的相变材料被图案化成纳米带。尖锐的石墨烯“边缘”触点可实现低至约3 V的阈值电压、低编程电流（<1 μA SET，<10 μA SET）和>100的ON/OFF比的开关。通过化学气相沉积生长的石墨烯的大规模制造也使得能够研究这种纳米材料和器件的异质集成和可变性。
2015-08-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Unscreened Coulomb interactions and quantum spin Hall phase in neutral zigzag graphene ribbons
研究了非屏蔽库仑相互作用对有限宽中性锯齿形石墨烯带量子自旋霍尔（QSH）相的影响。通过求解包含内禀自旋轨道相互作用的紧束缚哈密顿量，得到了能带结构和边态波函数的精确表达式。这些分析结果，紧束缚计算的支持下，表明手征自旋过滤的边缘状态组成的本地化和阻尼振荡波函数，让人想起扶手椅带中获得的。长程库仑相互作用的加入在电荷扇区中打开了一个带隙，并具有无带隙的自旋扇区。与扶手椅终端相反，电荷带隙随带宽呈指数关系消失，其振幅和衰减长度强烈依赖于I-SO耦合。报告从头计算的比较。
2009-02-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin-asymmetric graphene nanoribbons in graphane on silicon dioxide
采用从头计算方法研究了氧化硅衬底上氢化石墨烯（graphane）的结构。发现仅在石墨烯层的一侧上具有氢化的结构是稳定的，并且给出了其氢构型。此外，我们通过从外延石墨烷层选择性地去除氢来形成锯齿形石墨烯纳米带。在这些带中，独立的反铁磁锯齿形带的自旋简并被打破，不同大小的带隙出现相反的自旋物种。这种简并断裂是由于带下方的衬底中的电荷不平衡，其通过衬底原子相对于石墨烯带的边缘的不对称对准而引入。
2011-06-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
Edge states in proximitized graphene ribbons and flakes in a perpendicular magnetic field: emergence of lone pseudohelical pairs and pure spin-current states
我们研究了在垂直磁场$B$作用下，邻近感应valley-Zeeman和Rashba自旋轨道耦合石墨烯带和片中边缘态的形成.在零场费米能级的自旋-轨道能隙中出现两种边缘态：强定域赝螺旋（谷间）态和弱定域谷内态。我们表明，如果磁场是强于交叉场$B_c$，这是几个mT的现实系统，如石墨烯/WSe $_2$，只有伪螺旋边缘状态仍然在锯齿形石墨烯带;谷内状态消失。交叉直接关系到关闭和重新开放的非零朗道能级之间形成的散装差距。值得注意的是，在有限薄片中，如果是$B > B_c$，则假螺旋状态在扶手椅边缘处经历完美反射，在锯齿形边缘处形成驻波。这些驻波包括两个反向传播的伪螺旋状态，因此虽然它们不携带电荷电流，但它们携带（纯）自旋电流。
2021-11-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Effect of edge structures on elastic modulus and fracture of graphene nanoribbons under uniaxial tension
基于原子模拟，预测了单层石墨烯纳米带在准静态单轴拉伸下的非线性弹性性质，强调了边缘结构（扶手椅和锯齿形，无氢钝化和有氢钝化）的影响.原子模拟的结果解释热力学的理论框架内，这使得应变相关的边缘能量和氢吸附能的非线性函数的确定，锯齿形和扶手椅边缘。由于边缘效应的影响，石墨烯纳米带在无限小应变下的初始杨氏模量随边缘手性和带宽的变化而变化。此外，发现扶手椅型石墨烯纳米带的标称断裂应变比锯齿形带低得多。两种不同的断裂机制被确定，与锯齿形带和边缘控制的扶手椅带的非均质形核。氢钝化的边缘被发现有锯齿形石墨烯纳米带的机械性能的影响可以忽略不计，但其效果是更显着的扶手椅带。
2010-07-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Manipulating the fully spin-polarized edge currents in graphene ribbon
在紧束缚模型下，考虑了磁场的轨道分裂效应和塞曼分裂效应，数值研究了非均匀磁场作用下石墨烯中电子的完全自旋极化边缘态.我们表明，完全自旋极化电流可以操纵的栅极电压。为了在自旋相关输运中利用全自旋极化电流，设计了一个三端实验，并期望输出全自旋极化电流。这可能在基于自旋的纳米器件中具有重要应用。
2011-01-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Embedded Ribbons of Graphene Allotropes: An Extended Defect Perspective
四种基本的二聚体操作可以用于在石墨烯中产生各种局部和扩展的缺陷结构。二维模板导致石墨烯同素异形体，在这里被视为扩展的缺陷，其可以表现出金属或半导体的电特性。\emph{Embedded allotropic ribbons} --即新同素异形体的薄带--也可以在石墨烯中产生。我们研究了这些带状物，发现它们保持了它们的母体同素异形体的电特性，即使只有几个原子的宽度。这样的扩展缺陷可以促进单片电子电路的构造。
2010-07-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Crystallogprahically selective nanopatterning of graphene on SiO2
石墨烯具有许多有利的性质，但其缺乏电子带隙使得这种二维材料对于许多纳米电子应用（例如场效应晶体管）来说是不切实际的。通过将石墨烯图案化成具有几纳米宽度的带，打开限制诱导的间隙，可以避免这个问题。这种带状物的电子性质取决于它们的尺寸和带状物边缘的晶体学取向。因此，高度寻求能够区分石墨烯的锯齿形和扶手椅型边缘终端的蚀刻工艺。在这方面的贡献，我们表明，这种各向异性，干法蚀刻反应是可能的，我们用它来获得锯齿形边缘的石墨烯带。我们证明，碳去除反应的起始位置可以精确地定制。
2009-12-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Raman spectroscopy on mechanically exfoliated pristine graphene ribbons
我们提出了非蚀刻的石墨烯纳米带的拉曼光谱测量，宽度范围从15到160 nm，其中D线强度强烈依赖于入射光的偏振方向。所提取的边缘无序相关长度比先前报道的通过反应离子蚀刻技术制造的石墨烯带大大约一个数量级。这表明这里呈现的非蚀刻石墨烯带的更规则的晶体取向。我们进一步报告了所研究的石墨烯带的长波长光学声子模式（G线）和2D线的线宽和频率的带宽度依赖性。
2014-11-10 cond-mat.mes-hall
Electron enrichment of zigzag edges of armchair-oriented graphene nano-ribbons increases their stability and induces pinning of Fermi level
中性扶手椅取向的石墨烯纳米带的锯齿形边缘显示出在这些边缘处强烈局域化的状态。它们表现为自由基，可以在加工过程中捕获电子，增加色带的稳定性。利用自旋极化密度泛函理论计算了有限长带的总能量，结果表明带的带电是可行的。Pariser-Parr-Pople（PPP）模型哈密顿量的能量与DFT兼容，允许研究更大的系统。中性带的结果表明：i）自旋极化（非极化）溶液的基本能隙比实验值大（小），ii）基态是自旋极化的，这一特性在实验上还没有观察到. GNRs的总能量随着捕获电子的数量而减小，达到最小值，其数量主要取决于锯齿形边缘的大小。注意到关于中性GNR的以下变化：i）基态不是自旋极化的，ii）基本带隙介于中性带的自旋极化和非极化解决方案之间，iii）而在中性带中，价带和导带起始相对于基本带隙，线性且对称地接近中间带隙，斜率为0.5，充电诱导费米能级钉扎，即，价带和导带的斜率约为0.1和0.9，与实验一致。
2019-07-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Interlayer Conductance in the Armchair Nanotube -- Zigzag Graphene Ribbon Parallel Contact: Theoretical Proposal of Detection of Wavefunction Growing from the Edge to the Center in the Graphene Ribbon
本文提出利用扶手椅型纳米管与锯齿形石墨烯带的平行接触，通过层间电导选择性地检测ZGR波函数从边缘向中心的指数增长，并揭示了波函数相位对倾斜层间键贡献的抑制作用。
2023-10-30 cond-mat.mes-hall
Spin orbit in curved graphene ribbons
我们使用紧束缚模型在斯莱特-科斯特近似下研究了平面和弯曲锯齿形石墨烯带中电子的电子性质。我们发现，曲率显着增强了石墨烯带中的自旋轨道效应的作用，并对边缘状态的自旋取向有很强的影响：而自旋是垂直于表面的情况下，平坦的带，这不再是在弯曲的带的情况下。我们发现，对于边缘态，自旋密度始终位于垂直于带轴的平面内，并且强烈偏离带的法线，即使对于非常小的曲率和小的自旋轨道耦合的碳。我们发现，曲率的结果也在一个有效的第二邻居跳跃，修改锯齿形石墨烯带的电子性质。我们讨论了我们的发现在弯曲的石墨烯带的自旋霍尔相的影响。
2010-12-01 cond-mat.mes-hall
Electronic Structure of gated graphene and graphene ribbons
我们研究了门控石墨烯片的电子结构。我们考虑无限的石墨烯和有限宽度的带。在Hartree近似下，自洽地计算了电注入载流子之间的库仑相互作用以及与外部栅极的耦合。我们计算额外的载流子的平均密度，$n_{2D}$，被占用的子带的数量和密度分布作为门电位$V_g$的函数。我们讨论了量子校正的经典电容，我们计算的阈值$V_g$以上的半导体扶手椅带进行。我们发现，理想的宽带的理想电导是成正比的栅电压的平方根。
2007-02-20 cond-mat.mes-hall
Modeling of inter-ribbon tunneling in graphene
采用经验赝势近似和Barnes-transfer哈密顿方法描述了两个交叉石墨烯带之间的隧穿电流。结果表明，态密度是决定小（nm）带之间隧穿电流的最重要因素。石墨烯纳米带的准一维性质被示出导致共振隧穿。
2015-09-30 cond-mat.mes-hall
A new type of optical biosensor from DNA wrapped semiconductor graphene ribbons
基于在单壁碳纳米管（SWCNT）表面包裹一段双链DNA的光学生物传感器模型（Science 311，508（2006）），我们提出了一种新的传感器设计模型，其中SWCNT被半导体石墨烯带（SGR）取代。利用一个简单的SGRs激子理论，我们研究了DNA二级结构从天然的右手B型到交替的左手Z型的转变。DNA的这种结构相变是这种光学生物传感器在亚细胞水平上从DNA和半导体石墨烯带的工作原理。
2012-08-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Electronic, Magnetic and Transport Properties of Graphene Ribbons Terminated by Nanotubes
通过密度泛函和大尺度紧束缚输运计算，研究了最近提出的石墨烯带的电子结构、磁性和输运性质，这些石墨烯带的边缘被卷起形成纳米管。扶手椅型纳米管的边缘呈现磁矩，其位于管或带中，并具有金属或半金属特征，这取决于结的对称性。这些性质具有潜在的自旋阀和自旋过滤器设备的优势，比其他提出的系统。锯齿形纳米管的边缘是金属的或半导体的，而不影响带的本征迁移率。通过改变纳米管和带的类型和尺寸，提供了定制磁性和传输特性的可能性，使这些系统非常有应用前景。
2012-10-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Disorder-induced gap behavior in graphene nanoribbons
我们研究了标准化的30 nm宽度和不同长度的石墨烯纳米带的输运性质。我们发现，在运输中观察到的间隙的范围作为费米能量的函数在这些带（“运输间隙”）没有强烈的依赖于带的长度，而作为源漏电压的函数的间隙的范围（“源漏间隙”）随着带的长度增加。我们退火的带，以减少无序势的振幅，并发现，运输的差距都收缩，并移动到接近零栅电压。相反，退火不会系统地影响源极-漏极间隙。我们的结论是，运输间隙反映了整体实力的背景无序势，而源漏间隙是敏感地依赖于它的细节。我们的研究结果支持的模型，在石墨烯纳米带中的传输发生通过量子点形成沿带由于带电杂质诱导的无序势。
2010-01-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ripple edge engineering of graphene nanoribbons
现在可以生产具有原子定义宽度的石墨烯纳米带（GNR）。GNR为电子器件和复合材料提供了许多机会，如果有可能建立边缘结构和功能化之间的联系，以及由此产生的GNR性能。将氢边缘终止切换为更大的更复杂的官能团，例如羟基或硫醇，在带边缘处诱导应变。然而，我们表明，这种应变，然后通过形成静态的平面外的波纹缓解。所得到的带具有显著降低的杨氏模量，其作为带宽度、修改的带隙以及沿边缘的异质化学反应性的函数而变化。并非例外，这种静态边缘波纹可能在大多数官能化石墨烯带边缘上。
2011-10-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Four ribbons of double-layer graphene suspending masses for NEMS applications
本文研究了三种由石墨烯带和悬浮硅质量块组成的纳米机械器件，发现四带器件具有更高的谐振频率和弹簧常数，并测得双层石墨烯的杨氏模量为0.34 TPa、断裂应变为1.13%，为NEMS应用奠定基础。
2024-10-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Decomposition into Propagating and Evanescent Modes of Graphene Ribbons
体模（BM）是薛定谔方程的基本解，它们在许多物理问题中是有用的。在目前的工作中，我们建立了一套完整的BM在任意能量的石墨烯带。我们推导了这些模式的解析表达式，并系统地将它们分为传播模式和倏逝模式。我们还展示了它们在模式匹配方法和格林函数框架内的石墨烯基电子器件的有效电子输运模拟中的用途。给出了无限和半无限石墨烯带的格林函数的显式构造。
2014-12-09 cond-mat.mes-hall
Mechanical Manipulation of Graphene Auto-Kirigami with an AFM tip
提出一种基于AFM的压痕与硬敲击方法，实现石墨烯自折纸带的成核、操控和动态成像，适用于常规AFM，有望用于NEMS器件。
2026-06-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quantum Conductance of Achiral Graphene Ribbons and Carbon Nanotubes
基于石墨烯的紧束缚大分子模型，推导了扶手椅型和锯齿型石墨烯带以及碳纳米管在中性点附近的能带谱的显式表达式。得到的色散关系被用来确定和比较这些结构的电导梯，并为许多其他应用是有益的。我们的研究结果在许多方面与以前报道的数据不同。这一新的信息为评估石墨烯纳米电子器件的潜力奠定了坚实可靠的基础。
2009-01-26 cond-mat.mes-hall
Pseudo chiral anomaly in zigzag graphene ribbons
作为石墨烯的三维类似物，外尔半金属显示出手性异常的特征，这是由于在平行电场和磁场存在下外尔节点的最低手性朗道能级之间的电荷泵浦引起的。本文研究了锯齿形边缘石墨烯带中的赝手征反常及其输运特征。这里的“伪”是指锯齿形石墨烯带的宽度的倒数在三维Weyl半金属中起到与磁场相同的作用的情况。锯齿形石墨烯带中的谷手性带可以由边缘电势引入，从而引起手性电流的不守恒，即，伪手性异常，在纵向电场的存在下。进一步的数值计算结果表明，锯齿形石墨烯带的赝导率为正，且与赝场近似呈二次函数关系，这被认为是赝手征异常的输运特征.
2019-10-17 cond-mat.mes-hall
Ballistic to diffusive crossover of heat flow in graphene ribbons
纳米材料中的热流是一个重要的研究领域，具有基础和技术意义。然而，很少有人知道在二维（2D）设备或互连的尺寸相当于声子平均自由程（MFP）的热流。在这里，我们发现短的四分之一微米的石墨烯样品在室温下达到了弹道热导极限的35%，这是由衬底支撑的石墨烯中相对较大的声子mfp（~100 nm）实现的。相比之下，将类似的样品图案化成纳米带（GNRs）导致由带宽度和边缘无序控制的扩散热流状态。在边缘控制状态下，GNR热导率随宽度的变化近似为~W^{1.8+/-0.3}，在室温下，在65 nm宽的GNR中约为100 W/m/K。在声子mfp的尺度上操纵器件尺寸可以用来实现对它们的载热性质的完全控制，接近基本上有限的上限或下限。
2013-04-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Transport through quantum spin Hall insulator/metal junctions in graphene ribbons
量子自旋霍尔绝缘体/金属界面形成在石墨烯带与内在的自旋轨道耦合通过选择性掺杂两个区域创建一个潜在的步骤。对于干净的石墨烯带，由于进入和离开边缘通道的正交性，拓扑边缘状态通过n-n或p-p结的传输是完美的，与带终止、宽度和电势阶跃参数无关。这是一个任意的晶体取向的带状和证明分析锯齿形和金属扶手椅边界条件的数值。在无序带中，左和右运动者之间的正交性通常被破坏，并发生后向散射。然而，通过增加带的宽度，即使在存在强边缘粗糙度的情况下，透射率也接近1。
2012-12-07 cond-mat.mes-hall
Band Gap of Atomically Precise Graphene Nanoribbons as a Function of Ribbon Length and Termination
利用扫描隧道显微镜/光谱结合密度泛函理论计算，研究了Au（111）衬底上有限长$N_A=7$扶手椅型石墨烯纳米带（7-AGNR）的带隙. 7-AGNRs的带隙与长度为6 nm和更大的收敛到0.1 eV内的体积值为2.3 eV，而带隙打开几百毫电子伏在很短的7-AGNRs。终端上的带隙有显着的影响，双氢化终端产生较低的带隙比单氢化的。
2019-10-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Transport signatures of pseudo-magnetic Landau levels in strained graphene ribbons
在非均匀应变的石墨烯中，低能电子经历谷反对称伪磁场，这导致在价带和导带之间的边缘处形成局域态，根据奇特的n=0伪磁性朗道能级来理解。在这里，我们表明，这样的状态可以表现为一个孤立的四重态的低能量电导共振在一个悬浮的拉伸石墨烯带，其中夹持的金属接触导致在带端附近的应变的强烈不均匀性。
2013-03-13 cond-mat.mes-hall
Origin of conductance quantization in disordered graphene ribbons
我们提出了在石墨烯纳米带与不同类型的无序导电的数值研究。我们发现，即使当缺陷散射将电导降低到比2e^2/h低两个数量级时，如果带中存在体空位，由于子带边缘能量附近的电子背散射增强，在中等低温下也会出现等间距的电导平台。这项工作定量地解释了Lin等人[Phys.Rev.B78，161409（2008）]在具有如此低电导的带中观察到的令人惊讶的电导量化。
2009-09-20 cond-mat.mes-hall
Exceptional ballistic transport in epitaxial graphene nanoribbons
在过去的十年里，石墨烯电子学推动了石墨烯科学的发展。主要目标是开发具有足够大的带隙的高迁移率半导体石墨烯以用于高性能应用。石墨烯带被认为是具有这些特性的半导体，然而，生产具有有用的带隙和高迁移率的带的努力取得了有限的成功。我们在这里表明，高质量的外延石墨烯纳米带40纳米宽，退火的边缘，侧壁SiC上生长的不是半导体，但单通道室温弹道导体的长度高达至少16微米。已经观察到对应于低于1欧姆的薄层电阻的超过一百万的迁移率，从而超过二维石墨烯3个数量级，并且超过完美石墨烯的理论预测10倍以上。石墨烯带表现为电子波导或量子点。我们发现，在这些带中的运输是由两个组件的基态横向波导模式，一个是弹道和温度无关，和第二热激活组件，似乎是弹道在室温下和绝缘在低温下。在室温下，两种组分的电阻随着长度的增加而突然增加，一种在160 nm的长度处，另一种在16微米处。这些性质似乎与电荷中性带中的最低能量量子态有关。由于外延石墨烯纳米带易于以数千计生产，因此它们的室温弹道输运性质也可用于先进的纳米电子学中。
2013-08-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nonlinear conductance quantization in graphene ribbons
我们目前的非线性导电的石墨烯纳米带的源极和漏极之间施加偏压时的数值研究。我们发现，电导量子化平台之间的电子和空穴分支的不对称性，如果在带中的电位等于源极或漏极的电位和强烈的电子（空穴）散射发生。散射可以是在连接石墨烯的较宽区域的均匀弹道带的端部处，或者可以是由于带中的缺陷。我们认为，在具有强缺陷散射的带中，带电位被固定到漏极（源极）的电位，以进行电子（空穴）传输。在这种情况下，恢复了电子和空穴传输之间的对称性，并且我们的计算解释了Lin等人[Phys.Rev.B78，161409（2008）]在实验上观察到的电导平台随着偏压的增加而向上移动。
2011-03-01 cond-mat.mes-hall
Electric gating induced bandgaps and enhanced Seebeck effect in zigzag bilayer graphene ribbons
我们从理论上研究了边栅产生的横向电场和顶、背栅产生的纵向电场对锯齿形双层石墨烯带（Bernal堆叠）能带和输运性质的影响。使用原子紧束缚计算和格林函数的形式主义，我们证明了带隙打开时，任何一个领域的应用，甚至扩大的同时影响下的两个领域。有趣的是，尽管垂直电场被广泛用于控制双层石墨烯中的带隙，但在这里，我们表明，横向场在调制更大范围的带隙和保持良好的电导方面表现出更积极的作用。对于具有16条链线的锯齿形双层石墨烯带，Seebeck效应也被证明强烈增强了约13倍。这些结果可能会激发新的设计的双层石墨烯带使用电子门的设备。
2016-02-02 cond-mat.mes-hall
Dislocation induced energy dissipation in a tunable trilayer graphene resonator
在晶体材料中，位错的产生和调制通常与塑性形变和能量耗散有关。在这里，我们报告的能量耗散的三层石墨烯带谐振器的研究。带的振动对石墨烯带产生循环机械负载，在此期间机械能作为热耗散。测量石墨烯谐振器的品质因数提供了评估能量耗散的方式。石墨烯带与硅微致动器集成在一起，使其面内张力得到微调。当我们逐渐增加张力时，我们观察到，除了众所周知的共振频率增加之外，能量耗散也有很大的变化。我们提出，占主导地位的能量耗散机制转移到三个区域。在较小的张力下，石墨烯处于弹性区，主要的能量耗散是通过石墨烯边缘折叠;随着张力的增加，位错开始在样品中发展，逐渐主导能量耗散;最后，在足够大的张力下，石墨烯层变得解耦，开始滑动并引起摩擦，这导致更严重的能量耗散。通过分子动力学计算模拟了位错的产生和调制过程，提出了计算能量损失的方法，并与实验结果进行了比较。
2021-08-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Graphene nano ribbons subjected to axial stress
采用原子模拟方法研究了矩形石墨烯纳米带在轴向应力作用下自由边界和有支撑边界条件下的弯曲问题。对于小的应力值，屈曲的石墨烯纳米带的变形的形状是正弦波，其中节线的数量取决于系统的纵向尺寸和施加的边界条件。支撑边界条件下的屈曲应变与纵向尺寸无关，估计为0.86 $%$。通过对有限温度下自由能的计算，我们发现石墨烯纳米带的平衡投影二维面积小于平板的面积。在最佳长度处，支撑边界条件的边界应变为0.48 $%$。
2011-04-09 cond-mat.mes-hall
Anisotropy of the Stone-Wales Defect and Warping of Graphene Nano-ribbons: A First-principles Analysis
与晶体中的位错类似，Stone-Wales（SW）缺陷在$sp^2$键合碳基材料的力学行为中起着重要作用。在这里，我们使用第一性原理计算表明，当这种缺陷存在于石墨烯纳米带的边缘附近时，SW缺陷之间的相互作用中的显著各向异性具有有趣的后果：取决于它们相对于边缘的取向，它们导致压缩或拉伸应力，并且前者负责石墨烯纳米带的凹陷或翘曲。这种弯曲导致缺陷态中电子的离域。
2010-03-01 cond-mat.mes-hall
Modulation of bandgap in bilayer armchair graphene ribbons by tuning vertical and transverse electric fields
研究了外加电场对双层扶手椅型石墨烯纳米带电子性质的影响。使用紧束缚计算和非平衡格林函数形式的原子模拟，我们证明：（i）在半金属结构中，垂直场比横向场在打开更大的带隙方面的影响更有效，显示出与之前的研究相反的现象在双层锯齿形石墨烯纳米带中;（ii）在一些半导体结构中，如果横向场仅显示出如在单层扶手椅型石墨烯纳米带中的通常效应，其中当改变所施加的电势时带隙被抑制，则垂直场表现出带隙可以被扩大的异常现象，即，对于宽度为16个二聚体线的结构，当施加等于0.96 V的垂直偏压时，带隙从0.255 eV增加到最大值0.40 eV。虽然两个场的组合效应不像在双层锯齿形石墨烯纳米带中发现的那样扩大带隙，但它表明相互效应可以用于更快地减小半导体双层扶手椅型石墨烯纳米带中的带隙。这些结果对于充分理解电场对双层石墨烯纳米带（AB堆叠）的影响是重要的，并且还建议适当使用具有不同边缘取向的电栅极。
2016-11-22 cond-mat.mes-hall
Low-energy Landau levels of AB-stacked zigzag graphene ribbons
采用Peierls耦合紧束缚模型研究了均匀垂直磁场（\textbf{B}）作用下AB叠层锯齿形石墨烯带的低能朗道能级.状态能量和相关的波函数主要由\textbf{B}场强度和$k_z$依赖的带间相互作用。占据的价带与未占据的导带关于费米能级是不对称的。在$k_x$和$k_z$方向上分别存在多个双简并朗道能级和单重弯曲能带。这些特征直接反映在态密度上，由于一维弯曲的能带，态密度呈现出许多不对称的主峰。与$k_z$相关的带间相互作用显著地改变了能带结构，如双简并度提升、态能量改变以及两组弯曲能带的产生。它们还改变了波函数的特性，并引起载流子密度的重新分布。进一步利用依赖于$k_z$的波函数预测了光学跃迁的选择规则。
2009-02-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Energy Controlled Edge Formation for Graphene Nano Ribbons
在第一性原理计算的基础上，我们估算了将石墨烯片切割成扶手椅型和锯齿型纳米带所需的能量。我们的计算表明，所需的能量切割成锯齿形配置的石墨烯片是由0.174 eV的数量级高于扶手椅配置。因此，对阈值能量的控制可能有助于设计用于将石墨烯片切割成光滑边缘的扶手椅或锯齿形配置的实验。
2013-09-11 cond-mat.mes-hall
High Chern number quantum anomalous Hall phases in graphene ribbons with Haldane orbital coupling
研究了交换场作用下锯齿形石墨烯带中不同量子反常霍尔相之间可能的相变。石墨烯的有效紧束缚哈密顿量由跳跃项、Kane-Mele和Rashba自旋-轨道耦合以及Halfenge轨道项组成。我们发现交换场的变化导致了石墨烯体系的体隙闭合现象和相变的发生。如果不存在Haltron轨道耦合，则发生手征（反手征）边缘状态$ν=+2$（$ν=-2$）和伪量子自旋霍尔状态（$ν=0$）之间的相变。令人惊讶的是，当考虑到Haldom轨道耦合时，在相位$ν=+2$和$ν=-2$之间出现了具有两个附加边缘模式的中间QSH相位。因此，当交换场的方向相反时，该中间相是高陈数$ν=+4$的超手征边缘态或$ν=-4$的反超手征边缘态。我们给出了系统中不同QAH相的能带结构、边缘态波函数和电流分布。我们还报告了QAH相变的临界交换场值。
2011-03-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Design of Magnetic Graphene-ribbon for 100 Tera-bit/inch2 Information Storage Media
磁性石墨烯带是实现未来超高密度100兆比特/英寸2级数据存储介质的候选者。基于密度泛函理论对多自旋态进行了分析。一个典型的模型是超级电池[C80 H7]，其在一侧锯齿形边缘上具有裸露的（自由基）碳，而在另一侧上具有单氢化。通过优化原子构型，自洽计算表明，最高自旋态的总能量比低自旋态的总能量更稳定，这是由于碳原子之间的交换耦合作用。该分析表明了利用这种化学边缘改性的石墨烯带设计磁性数据轨道的能力。为了提高面磁化强度，分析了双层和四层石墨烯带模型。详细的计算结果表明，自旋最高的态也是最稳定的态。增加层数是实现和增强强磁性的有效途径。
2012-08-13 cond-mat.mes-hall
Electron transmission through step- and barrier-like potentials in graphene ribbons
教科书的隧道公式的列表中延伸推导出精确的表达式的传输系数在石墨烯带扶手椅边缘和阶梯状和障碍状的配置文件的网站能量沿带。这些表达式是通过在准粒子具有恒定但不同势能的区域之间的界面处匹配波函数而获得的。它示出，对于$U_0$高势垒和低能量的电子和空穴，在这种类型的带中的电荷载流子的模式传输所描述的教科书公式，其中恒定的势垒被替换为一个有效的，能量相关的障碍，$U_0\to U(E)$。对于最低/最高电子/空穴模式，$U(E)$分别在金属和半导体带中变为零和非零值。通过势垒/步骤传输在石墨烯的这一点和其他特点进行了讨论，并与相关的早期结果进行比较。
2008-06-13 cond-mat.mes-hall
Giant tunable magnetoresistance of electrically gated graphene ribbon with lateral interface under magnetic field
研究了磁场作用下具有横向n-p结和e-n-p结的电选通石墨烯带的量子动力学和动力学。结果表明，准粒子沿n-p界面跳跃的蛇形态在带电导的主要半经典部分不出现。预测和解析计算了n-pn结带电导的巨振荡。根据带内结的数量，通过磁场或栅极电压的极小变化，其磁阻可以可控地改变50% - 90%。
2016-09-21 cond-mat.mes-hall
Anomalous Doping Effects on Charge Transport in Graphene Nanoribbons
我们提出了第一性原理计算的量子输运在化学掺杂的石墨烯纳米带的宽度高达4 nm。硼和氮杂质的存在下示出产生共振背散射，其功能是强烈依赖于的对称性和宽度的带，以及掺杂剂的位置。当杂质保持扶手椅带的镜像对称性时，在π-π * 平台上获得对后向散射的完全抑制。此外，观察到一个不寻常的受体-施主过渡在锯齿形带。这些非常规的掺杂效应可以用来设计新型的开关器件。
2009-02-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Effects of the contacts on shot noise in graphene nano-ribbons
我们研究了无杂质石墨烯薄片的散粒噪声作为化学势的函数。对于大的宽长比，这种噪声已被预测和观察到狄拉克点表现出普遍的特点。此外，散粒噪声随载流子密度的增加而急剧下降。在实验中也观察到这种下降，但斜率比预测的小得多。我们调和理论和实验之间的这种差异，包括接触的石墨烯带的影响。
2014-07-15 cond-mat.mes-hall
First-principles study of heat transport properties of graphene nanoribbons
结合密度泛函理论和非平衡格林函数方法，研究了扶手椅型和锯齿型石墨烯纳米带的热导率。由于石墨烯纳米带的声子色散的各向异性，锯齿形带具有比宽度相当的扶手椅带更高的热导率：锯齿形带中的低频带比扶手椅带中的低频带更分散。有和没有氢钝化的边缘修改的原子结构，并最终影响声子的热输运不同的两种带类型。
2011-08-04 cond-mat.mes-hall
Ferromagnetism in graphene nanoribbons: split versus oxidative unzipped ribbons
采用静态磁化强度和电子自旋共振测量相结合的方法研究了两种类型的石墨烯纳米带：（a）钾分裂石墨烯纳米带（GNRs）和（b）氧化解链和化学转化的石墨烯纳米带（CCGNRs）的磁性。这两种类型的薄带具有明显不同的磁性。虽然在这两种类型的带中观察到低温铁磁体样特征，但这种室温特征仅在钾分裂带中存在。GNRs表现出负的交换偏差，但CCGNRs表现出“正的交换偏差”。电子自旋共振测量推断，碳相关的缺陷可能负责在这两种类型的带中观察到的磁行为。此外，质子超精细耦合强度已获得的超精细子能级关联实验上的GNRs。电子自旋共振没有提供钾（簇）相关信号的存在下，强调了固有的磁性本质的丝带的迹象。我们的综合实验结果可能推断铁磁团簇与反铁磁区共存导致无序磁相。我们讨论了这两种类型的带状物的磁性行为中所观察到的对比的起源。
2012-04-19 cond-mat.mes-hall
Selective self-excitation of higher vibrational modes of graphene nano-ribbons and carbon nanotubes through magnetomotive instability
我们从理论上证明了石墨烯纳米带和碳纳米管的高模弯曲振动的选择性自激发的磁动不稳定性的手段的可行性。除机械谐振器外，该器件仅由恒压源、电感、电容、栅电极和恒定磁场组成。对石墨烯和碳纳米管进行了数值模拟，显示出总体相似的行为，但主要由于非线性机械弯曲力而产生一些差异。两种材料的优点和缺点进行了讨论。
2011-12-05 cond-mat.mes-hall
Gate-controlled conductance through bilayer graphene ribbons
我们研究了单层纳米接触的偏压双层石墨烯片的电导。我们发现，通过双层带的传输强烈地依赖于两层之间施加的偏压和单层接触的相对位置。除了双层上的能隙的打开之外，偏压允许调节双层薄片上的电子密度，使得通过外部参数控制电子传输成为可能。
2010-08-19 cond-mat.mes-hall
