A simple method to produce almost perfect graphene on highly oriented pyrolytic graphite
提出了一种简单有效的分步去除高取向热解石墨顶层缺陷的方法。使用臭氧暴露和适度高温的组合，我们已经表明，可以对富含缺陷的石墨表面进行改性，以产生含有可忽略不计的量的氧、氢和sp3碳的石墨烯样表面。我们报告确定的X射线光电子和X射线吸收光谱分析后，该过程的每个阶段，提出了一种机制，通过该机制发生的修改，并提出它作为一种路线，对原始石墨烯样品的制备或操作。
2011-03-31 cond-mat.mtrl-sci
Magnetically Controlling the Explosion of Dirac Fermions during the Oxidation of Graphene
多层石墨烯或石墨相对于单层石墨烯的不同物理性质由石墨烯中的狄拉克自旋对称性和石墨中的泡利自旋对称性引起。多层石墨烯（石墨）中的狄拉克对称性受到层间相互作用的阻碍。石墨和石墨烯的不同磁化、电子学和化学是由于石墨烯中不存在层间相互作用。采用Hummer方法研究了弱磁场作用下石墨和石墨烯的氧化动力学。石墨在弱磁场中表现出增强的泡利自旋的非爆炸性氧化，背景顺磁氧减慢了磁加速。石墨烯和氧化石墨在20 ℃以下的弱磁场中表现出狄拉克自旋的爆炸氧化和磁减速爆炸氧化。石墨烯在弱磁场中的爆炸氧化和减速是由化学反应中石墨烯的巨非局域性和自旋霍尔效应引起的。这是第一次识别，分析和解释的狄拉克自旋的化学和相对论性电子的磁化学。
2011-10-27 cond-mat.mtrl-sci
Separation and Electrical Properties of Self-Organized Graphene/Graphite Layers
石墨的本征层状结构是获得低成本和有前途的石墨薄层的方法的持续和扩大的研究的来源。本文报道了一种以水溶性氯化钠为基体的摩擦石墨片的分离方法。通过电流-电压测量来表征片材的电行为。发现了一种依赖于摩擦方向的面内电各向异性。光学显微镜观察结合所发现的非线性电行为显示，摩擦导致形成含有自组织少层石墨烯的光学透明薄层的片构成。
2014-11-27 cond-mat.mtrl-sci
Graphite vs graphene: scientific background
2010年诺贝尔物理学奖授予“关于二维材料石墨烯的开创性实验”。“事实上，在石墨烯从石墨中提取并测量之前，它的一些基本物理性质已经在块状石墨中被实验发现。在这封致诺贝尔委员会的信中，我们建议将这些发现纳入科学背景
2010-11-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
The Electrical Property of Large Few Layer Graphene Flakes Obtained by Microwaves Assisted Exfoliation of Expanded Graphite
采用$μ$ -波辅助膨胀石墨在甲苯中的剥离反应合成了少层石墨烯（FLG）。7%到20%。膨胀石墨和甲苯对$μ$ -波的吸收有显著差异，可快速加热介质。FLG片的数量从3到12变化，而片的横向尺寸超过几个$μ$ ms。所获得的FLG表现出非常低的电阻，平均值为1.6 k $Ω$（最小值为500 $Ω$），这与通过CVD方法合成的高质量石墨烯的电阻相当，并且低于剥离的石墨烯的数量。
2022-10-14 cond-mat.mtrl-sci
Landau Level optical Hall effect spectroscopy on two- and three-dimensional layered materials with graphene and graphite as examples
我们提出了一个全面的研究的能带结构的二维和三维六方层状材料，使用朗道能级光学霍尔效应光谱调查，采用石墨烯和石墨作为模型系统。我们研究了高取向热解石墨和C面6 \textit{H} -SiC上的多层石墨烯叠层的朗道能级间跃迁，使用来自反射型光学霍尔效应测量的数据，在样品温度为$T=1.5$ ~K和磁场高达$B=8$ ~T的中红外光谱范围内。我们描述了一个全面的介电极化率模型间朗道能级跃迁，它允许分析的光学霍尔效应数据。根据它们的磁场依赖性，我们确定了石墨中的H点和K点朗道能级间跃迁的集合，以及多层石墨烯堆叠的去耦石墨烯单层和耦合石墨烯双层、三层和四层的朗道能级间跃迁的集合。对于去耦石墨烯单层中的朗道能级间跃迁和石墨中的H点跃迁，我们观察到偏振模式保持行为，需要对相应的介电张量的对称磁光贡献。耦合石墨烯层中的朗道能级间跃迁以及石墨中的K点跃迁表现出偏振模式混合行为，需要对相应介电张量的反对称磁光贡献。从圆极化平均的朗道能级间跃迁能量和左右手圆极化朗道能级间跃迁的能量分裂，我们确定了二维和三维六方层状材料的Slonczewski-Weiss-McClure能带结构近似的模型参数，以石墨烯和石墨为例。
2017-05-23 cond-mat.mtrl-sci
Evolving properties of two dimensional materials, from graphene to graphite
我们使用密度泛函理论从理论上研究了从石墨烯中的一个C层到两个和三个石墨烯层以及石墨时的几种材料性质。我们关注的性质是弹性常数，电子结构（能带和态密度），和介电性质。对于我们已经研究的任何性质，由于石墨烯层数量的增加而引起的改性都在百分之几以内。我们的结果与Kopelevich和Esquinazi（未发表）最近提出的分析一致。
2009-03-13 cond-mat.mtrl-sci
Mild sonochemical exfoliation of bromine-intercalated graphite: a new route towards graphene
提出了一种通过结合基于溶液的溴插层和温和的声化学剥离来制备石墨烯片的悬浮液的方法。石墨在水中的超声波处理导致石墨薄片的悬浮液的形成。通过在超声处理之前将溴插入石墨中，分层得到显著改善。通过拉曼光谱和X射线光电子能谱学（XPS）验证了溴的嵌入，并且密度泛函理论（DFT）计算表明，将Br 2引入石墨后，层间结合能降低了近十倍。通过透射和扫描电子显微镜（TEM和SEM）对悬浮材料的分析揭示了显著含量的尺寸高达30 $mu$ μ m的少层石墨烯，其对应于起始材料的晶粒尺寸。
2009-05-27 cond-mat.mtrl-sci
High-energy excitonic effects in graphite and graphene
采用从头计算方法对石墨、石墨烯和石墨烯双层膜的光吸收进行了研究。电子-空穴相互作用包括在GW准粒子电子结构之上求解Bethe-Salpeter方程。对于所有三个系统，我们观察到强激子效应在高能量，远远超出连续的π-> π* 跃迁。在石墨中，这些影响σ-> σ* 转变的开始。在石墨烯中，我们预测在8.3 eV的激子共振所产生的背景连续的偶极禁戒跃迁。在石墨烯双层中，共振移动到9.6eV。我们对石墨的计算结果与实验符合得很好。
2010-09-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Bromination of Graphene and Graphite
我们提出了一个密度泛函理论研究石墨烯和石墨的低密度溴化，发现在这两种材料显着不同的行为。在石墨烯上，我们发现了一种新的Br 2形式，其中分子垂直于石墨烯片，具有极强的分子偶极。所得到的Br+-Br-具有位于石墨烯电子π云中的空pz轨道。溴化打开了一个小的（86 meV）带隙，并强烈掺杂的石墨烯。相比之下，在石墨中，我们发现Br 2是最稳定的平行于碳层，具有稍弱的相关电荷转移，没有分子偶极子。我们确定了一个最低的稳定溴在石墨中的浓度，发现低密度溴化是吸热的。石墨烯可以是用于稳定通常不稳定的瞬态分子状态的有用的衬底。
2011-03-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Self-Organized Graphene/Graphite Structures Obtained Directly on Paper
我们实验研究了石墨层的性质，通过一种简单的和非常规的方法，反复摩擦传统的随机堆叠的石墨块对绝缘和半导体衬底。由擦除层和转移层组成的图案化结构表现出固态材料的特性，其载流子迁移率的全厚度各向异性在表面达到~10^3 cm^2/V*sec。该结构的表面表现出由摩擦引起的自组织过程形成的更加有序且光学取向的单层或多层石墨烯的质量。增强的光电导性源于由4个石墨烯层之间的相互作用引起的连续和线性价带和导带的改性，使得在976 nm的近红外激发波长处获得拉曼光谱成为可能。
2014-02-17 cond-mat.mtrl-sci
Beyond double-resonant Raman scattering: UV Raman spectroscopy on graphene, graphite and carbon nanotubes
我们提出了深紫外拉曼测量石墨，石墨烯和碳纳米管的分析。对于高于布里渊区$M$点（$\approx 4.7\,\text{eV}$）强光吸收峰的激发能，我们部分抑制了双共振散射过程，观察到了碳纳米材料的双声子态密度.所测量的峰被分配到从LO，TO和LA声子分支的贡献，支持声子色散的计算。此外，我们获得了石墨中红外活性$E_{1u}$模式。通过降低激发能，从而允许双共振散射过程中，我们证明了\textit{2D}模式在石墨与超短声子波矢的上升。
2015-07-31 cond-mat.mtrl-sci
Synthesis of High-Quality Graphene through Electrochemical Exfoliation of Graphite in Alkaline Electrolyte
由于石墨烯的广泛应用，非常需要高质量和经济的合成石墨烯的方法。在这项研究中，我们报告了一种生产高质量石墨烯的成本效益和简单方法。这里的合成路线是基于石墨的电化学剥离。代替使用强酸（其氧化并破坏石墨烯的几何拓扑结构），我们使用碱性溶液（溶解在水中的KOH）作为电解质。TEM分析表明，所制备的石墨烯具有1-4层和大的横向尺寸（高达~18微米）。拉曼光谱分析显示了一个独特的特征。在石墨烯中总是存在的D峰在这里不存在。这表明通过本方法合成的石墨烯片中几乎不存在无序。对碱性电解液中的电化学剥离机理进行了初步探讨。
2013-10-28 cond-mat.mtrl-sci
Phonon-assisted indirect transitions in angle-resolved photoemission spectra of graphite and graphene
利用角分辨光电子能谱（ARPES）研究了不同入射光子能量和偏振态下石墨烯和石墨中电子的间接跃迁。石墨烯和石墨的间接跃迁的理论计算与高取向热解石墨和石墨单晶的实验测量进行了比较。石墨的横向光学（TO）和面外纵向声学（ZA）声子模式以及石墨烯的TO声子模式的色散关系可以从非弹性ARPES强度提取。我们发现，在石墨和石墨烯的ARPES谱中，通过使用约11.1 eV的光子能量，可以观察到布里渊区中沿$Γ$ - $K$和$K$ - $M$ - $K'$方向的$k$点的TO声子模。在ARPES过程中，这种情况下的相关机制是共振间接跃迁。另一方面，石墨的ZA声子模式可以通过使用约6.3eV的光子能量通过非共振间接跃迁观察到，而石墨烯的ZA声子模式在相同的机制内不应该被观察到。
2016-08-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Effect of Ambient Gas Pressure on the Thermal Exfoliation of Graphite Oxide: Tuning the Number of Graphene Sheets
我们已经研究了在氧化石墨的热剥离期间使用的环境气体压力（氩气）对所得石墨烯中的石墨烯片的数量的影响。所用的环境气体Ar压力为80、25、1个大气压和10-3以及10-5 ℃。我们已经发现奇怪的结果，即剥离的石墨烯堆叠中的石墨烯片的数量取决于用于氧化石墨（GO）剥离的施加压力。通过降低剥离压力，片材的数量减少。剥离的石墨烯堆叠中的片的数量已经通过XRD曲线的它们各自的002峰的洛伦兹拟合来确定。片的数量也已证实与高分辨率透射电子显微镜（HRTEM）。已经发现，在80 atm、25 atm、1 atm、10-3 atm和10-5 atm压力下，剥离的石墨烯堆叠样品中的片数分别为28、12、8、5和3。目前的研究结果表明，一个简单而有效的方法来合成特定数量的石墨烯片。
2013-02-18 cond-mat.mtrl-sci
Static charging of graphene and graphite slabs
采用第一性原理计算研究了石墨烯及其薄片的静电荷效应。虽然带负电荷的石墨烯的费米能级上升，然后被抛物线状的、几乎自由电子状的带快速钉扎，但是它通过从石墨烯移除电子而容易地向下移动。过剩电荷主要聚集在石墨板的两个表面。更值得注意的是，库仑排斥使石墨烯层从带正电的石墨板的两个表面剥离。吸附到石墨烯薄片上的特定吸附原子的能级结构、结合能和自旋极化可以通过充电来监测。
2011-03-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Optical Identification of Few-Layer Graphene Obtained by Friction
提出了一种基于摩擦的方法来获得石墨层。通过在NaCl基底表面上摩擦石墨棒，然后将基底溶解在水中，获得含有几层石墨烯的石墨的独立薄结构。在所获得的结构中发现了光学透明且机械强度高的少层石墨烯薄层。
2014-11-25 cond-mat.mtrl-sci
Anharmonic properties from a generalized third order ab~initio approach: theory and applications to graphite and graphene
我们已经实现了一个通用的方法，基于密度泛函微扰理论中的2n+1定理，计算具有任意波矢的三个声子之间的非谐散射系数。用该方法研究了石墨和石墨烯单层和双层中的声子展宽。高能光分支的展宽是高度不均匀的，并呈现出一系列突然的台阶和尖峰。在有限温度下，石墨烯的两个线性色散声学分支TA和LA对于小波矢具有非零展宽。石墨和双层石墨烯中的加宽总体上非常类似于石墨烯，最显著的特征是准声学ZO'分支的加宽。最后，在单模弛豫时间近似下，我们研究了这三个系统的固有非谐贡献。我们发现的电导是在良好的协议与实验数据的面外方向，但低估它的一个因素2面内。
2013-04-09 cond-mat.mtrl-sci
Graphite and graphene as perfect spin filters
基于（i）它们的面内晶格常数几乎完全匹配和（ii）它们的电子结构仅在一个自旋方向上在倒易空间中重叠的观察，我们预测石墨与（111）fcc或（0001）hcp Ni或Co之间的界面具有完美的自旋过滤，自旋过滤对粗糙度和无序度相当不敏感。石墨和开放的$d$ -壳过渡金属之间的化学键的形成（其可能使自旋注入复杂化或甚至阻止自旋注入到单个石墨烯片中）可以简单地通过用一个或几个单层的Cu对Ni或Co进行除尘来防止，同时仍然保持理想的自旋注入性质。
2007-08-13 cond-mat.mtrl-sci
Neutral triplet Collective Mode as a new decay channel in Graphite
在早期的工作中，我们预测了在未掺杂的石墨烯和石墨中存在中性三重态集体模式[Phys. Rev. Lett. { \bf 89}（2002）16402]。本文研究了蜂窝晶格上紧束缚电子与色散中性玻色子相互作用的唯象哈密顿量。我们的哈密顿量是一个推广的Holstein极化子问题的情况下，三重态玻色子与非平凡的色散整个布里渊区。这种集体模式构成了一个重要的激发分支，它可以有助于电子激发的衰减率。这种集体模式的存在改变了石墨和未掺杂石墨烯中电子的光谱性质。特别是这样的集体模式，将在本文中显示，可以解释在石墨上进行的时域测量中丢失的衰变率的一部分。
2009-02-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Thermal conductivity of graphene flakes: Comparison with bulk graphite
在Klemens近似的框架下，提出了一个简单的石墨烯晶格热导率模型。通过对第一性原理得到的声子模进行平均，分别引入了纵、横声子支的Gruneisen参数。计算结果表明，石墨烯的Umklapp极限热导率随着石墨烯片线性尺寸的增大而增大，当石墨烯片尺寸为几微米量级时，其热导率可超过块状石墨的基面热导率。所得结果与实验数据一致，反映了石墨烯中声子输运的二维性质。
2009-04-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Large and Flat Graphene Flakes Produced by Epoxy Bonding and Reverse Exfoliation of Highly Oriented Pyrolitic Graphite
我们提出了一种制造方法，该方法基于高度取向的热解石墨（HOPG）的厚样品的衬底结合，生产具有几层到单层的大而平的石墨烯薄片，然后将其受控剥离到几个到单个石墨烯原子层。由于石墨底层在剥离过程中紧密结合到基底上，因此获得的石墨烯薄片非常大且平坦，并且存在非常少的折叠和褶皱。横向尺寸为数十微米宽的单层石墨烯片的高出现率通过互补探针进行评估，所述互补探针包括空间分辨显微拉曼光谱、原子力显微镜和静电力显微镜。这种多用途的方法开辟了在任何基底上沉积石墨烯的方法，包括柔性基底。
2008-10-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Phonon anharmonicities in graphite and graphene
我们确定从第一性原理的有限温度特性-线宽，线位移，和寿命-的关键振动模式，占主导地位的非弹性损耗石墨材料。在石墨中，拉曼激活的E2 g模式的声子线宽被发现随温度降低;这种异常行为完全由电子-声子相互作用驱动，并且不会出现在近简并的红外激活的E1 u模式中。在石墨烯中，在K处的A“1模式的声子非谐寿命和衰减通道在G处的E2 g上占主导地位，并且与声学声子强烈耦合，突出了碳基互连中的弹道输运如何需要仔细设计声子衰减和热化。
2007-10-25 cond-mat.mtrl-sci
Graphite intercalation compound KC$_8$ revisited: a key to graphene
孤立石墨烯层中的电子是无质量狄拉克费米子的二维气体。然而，在实际的器件中，电子特性会受到弹性形变、层间耦合和衬底相互作用的影响。在这里，我们解开掺杂石墨烯的电子结构，重新访问的阶段一石墨层间化合物KC $_8$使用角分辨光电子能谱和从头计算。一旦在$GW$水平上包括电子相关性，则完全实验色散与掺杂石墨烯的计算非常一致。这突出表明KC $_8$具有可忽略的层间耦合。因此，狄拉克费米子行为被保留，我们直接确定掺杂石墨烯的完整实验狄拉克锥。此外，我们证明，在KC $_8$的超导介导的电子-声子耦合到一个ITO声子，产生一个强烈的扭结在准粒子色散在166毫电子伏。这些结果对于理解石墨烯的独特电子性质和KC $_8$中的超导性都是关键。
2009-05-08 cond-mat.mtrl-sci
Investigation of Long Monolayer Graphene Ribbons grown on Graphite Capped 6H-SiC (000-1)
我们提出了一个大的，孤立的，石墨烯带上轴半绝缘6 H-SiC晶片的C面生长的调查。使用石墨帽覆盖SiC样品，我们修改了Si升华过程中的Si物种的脱附。这导致生长动力学的更好控制，产生非常长（约300微米长，5微米宽）的均匀单层石墨烯带。AFM、光学显微镜和SEM结果表明，这些带状物完全占据了SiC台阶表面上异常大的台阶。拉曼光谱表明，热应力已部分放松皱纹的形成，在AFM图像中可见。此外，我们表明，尽管石墨烯的低光学吸收，光学差分传输可以成功地用于证明的单层字符的带。
2009-02-27 cond-mat.mtrl-sci
Few layer graphene on SiC, pyrolitic graphite and graphene: a Raman scattering study
在三种不同的"石墨"材料上进行显微拉曼散射测量的结果：高度取向的热解石墨的微结构盘、从碳终止的4H-SiC表面热分解的石墨烯多层和剥离的石墨烯单层。尽管其多层特性，石墨化SiC衬底的表面的大部分显示出单组分、洛伦兹形状、双共振拉曼特征，与单个石墨烯单层的情况惊人相似。我们的观察表明SiC表面上的石墨层之间的电子耦合非常弱，因此可以认为其是具有简单（Dirac-like）能带结构的石墨烯多层。
2007-12-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Molecular beam epitaxial growth of MoSe2 on graphite, CaF2 and graphene
我们报道了分子束外延（MBE）生长的二维（2D）材料二硒化钼（MoSe 2）在石墨，CaF 2和外延石墨烯的结构和光学性质。广泛的表征表明，2 H-MoSe 2生长的范德瓦尔斯外延在所有3个基板上的优选的晶体取向和Mo：Se的比例为1：2。在室温下（~1.56 eV）的光致发光在单层MoSe 2中在CaF 2和外延石墨烯上都观察到。带边吸收非常尖锐，在30年内<60 meV。通过提高Mo原子的迁移率来克服观察到的小晶粒将使MBE成为实现高质量2D材料和异质结构的强大技术。
2014-12-18 cond-mat.mtrl-sci
Thermal and Magnetic Properties of Nanostructured Ferrimagnetic Composites with Graphene - Graphite Fillers
我们报告的热性能和磁性能的纳米结构的亚铁磁性氧化铁复合材料与石墨烯和石墨填料通过电流激活的压力辅助致密化合成的实验研究结果。热导率的测量使用激光闪光和瞬态平面源技术。证明了添加5 wt. %的石墨烯和石墨薄片的相等混合物与复合材料的混合导致热导率的x2.6倍增强，而饱和磁化强度没有显著降低。显微镜和光谱表征表明，sp2碳填料在复合材料加工过程中保持其晶体结构和形态。热导率的大幅增加归因于石墨烯和石墨优异的声子导热性能。研究结果对纳米结构永磁体的能源和电子应用具有重要意义。
2016-11-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
A universal exponential factor in the dimensional crossover from graphene to graphite
公开了用于少层石墨烯（FLG）从二维石墨烯到三维石墨的维度交叉的通用指数因子$γ_{c}=π/2$。通过分析不同厚度FLG的不同性质的实验数据，发现了$γ_{c}$。为了进一步检验这个指数因子$γ_{c}$，对FLG中垂直声学模的声子谱进行了理论研究。有趣的是，相同的指数因子出现在声子模式的维度交叉。结果表明，在一级化学反应的传质过程中，指数因子$γ_{c}$与均相Helmholtz型摩尔方程有关。这一发现将为实验和理论工作者进一步研究FLG的厚度相关性质提供有价值的信息。
2011-08-30 cond-mat.mtrl-sci
Large enhancement in thermal conductivity of solvent cast expanded-graphite/polyetherimide composites
我们在这项工作中证明，膨胀石墨（EG）可以导致通过溶剂浇铸技术制备的聚醚酰亚胺-石墨烯和环氧-石墨烯纳米复合材料的热导率非常大的增强。对于10重量%的组合物样品，实现了6.56 Wm-1 K-1的k值，表示比原始聚醚酰亚胺（k ~ 0.23 Wm-1 K-1）提高了~2770%。导热性的这种非凡增强被示出是由于在长的长度尺度上的连续石墨烯片的网络，由于石墨烯片在这种结处共价键合，导致弯曲/转弯处的低接触热阻。溶剂浇铸提供了在复合材料中保留膨胀石墨的多孔结构的优点，从而产生石墨烯和聚合物的上述高导热互穿网络。由于所涉及的力最小，溶剂浇铸也不会破坏膨胀石墨颗粒，从而允许在长的长度尺度上进行有效的热传递，进一步增强整体复合材料的热导率。与最近推出的有效介质模型的比较显示了一个非常高的预测值颗粒-颗粒界面电导，膨胀石墨复合材料的有效界面热传输提供了证据。使用场发射环境扫描电子显微镜（FE-ESEM）来提供对膨胀石墨复合材料中的互穿石墨烯-聚合物结构的详细理解。这些结果为实现高导热性聚合物复合材料开辟了新的途径。
2022-03-14 cond-mat.mtrl-sci
In situ X-ray diffraction studies of graphite oxidation reaction indicating different exfoliation mechanism than ex site studies
我们提供了一个简单的概述，溶剂为基础的石墨烯生产和总结目前的知识，通过石墨层间化合物进行氧化石墨的形成机制。此外，我们的原位X射线衍射调查到这个过程中的结果，讨论和对比的结果，由其他作者，谁采用相同的氧化协议，但检查样品的非原位X射线衍射。我们的研究结果表明，与其他作者的许多报告相反，没有强的结晶顺序，独特的石墨层间化合物以及氧化石墨，如果它们保持在浓酸中的发展。此外，还显示出，取决于浓度，硫酸分子显著削弱石墨中的石墨烯-石墨烯相互作用。因此，只要有足够的能量输入来分离石墨烯层，浓硫酸就可以是石墨烯分散体的良好溶剂。
2017-01-23 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
High yield production of graphene by liquid phase exfoliation of graphite
石墨烯是纳米技术研究的中心。为了充分利用其优异的性能，需要大规模生产方法。有两种主要途径：大规模生长或大规模剥落。在这里，我们展示了石墨烯分散体的浓度高达~0.01毫克/毫升的分散和剥离的石墨在有机溶剂，如N-甲基吡咯烷酮。这是因为对于表面能与石墨烯的表面能匹配的溶剂，剥离石墨烯所需的能量被溶剂-石墨烯相互作用平衡。我们确认个别石墨烯片的存在下，产率高达12%的质量，使用吸收光谱，透射电子显微镜和电子衍射。通过X射线光电子、红外和拉曼光谱证实没有缺陷或氧化物。我们可以生产导电、半透明薄膜和导电复合材料。石墨烯的溶液加工开辟了从设备或传感器制造到液相化学的整个潜在大规模应用范围。
2008-05-19 cond-mat.mtrl-sci
Reversible hydrogenation and band gap opening of graphene and graphite surfaces probed by scanning tunneling spectroscopy
通过扫描隧道显微镜和光谱研究了氢化对石墨烯和石墨表面形貌和电子性质的影响。使用Ar/H2等离子体对表面进行化学改性。分析数千个扫描隧道光谱测量，我们确定石墨/石墨烯表面上的氢化学吸附在费米能级附近平均打开0.4 eV的能带隙。我们发现，虽然等离子体处理以不可逆的方式改变了表面形貌，但电子性质的变化可以通过适度的热退火来逆转，并且样品可以再次氢化，从而在第二次氢化后产生类似的，但略有降低的半导体行为。
2012-05-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Selective adsorption of Carbon Dioxide from Mixed Vapors by Blockage of Methane in Graphene Nanoribbons
我们数值研究了CO $_2$和CH $_4$的混合物在石墨烯纳米带（NR）覆盖的石墨衬底上的吸附。NR是平的，平行于石墨表面，距离从6微米到14微米不等。我们表明，NR的石墨基板作为一个有效的CO $_2$过滤器。我们的研究是基于分子动力学（MD）模拟。甲烷被认为是球形分子，二氧化碳被表示为线性刚体。石墨被建模为连续材料，而NR原子地接近。我们观察到，当NR被放置在石墨表面上方6度处时，甲烷被阻挡在外，而CO $_2$分子可以扩散并被收集在NR和石墨表面之间。因此，CO $_2$的选择性极高。我们还观察到CO $_2$的初始吸附速率远高于CH $_4$。总体而言，我们表明，过滤器可以通过控制NR和NR-石墨分离之间的间隙来优化。
2020-02-14 cond-mat.mtrl-sci
Molecular beam epitaxy growth of SrO buffer layers on graphite and graphene for the integration of complex oxides
我们报道了利用分子束外延技术在高度有序的热解石墨（HOPG）和单层石墨烯上成功地生长了高质量的SrO薄膜。SrO层具有（001）取向，如通过X射线衍射（XRD）所证实的，而原子力显微镜测量显示连续的无针孔膜具有<1.5 μ m的均方根表面粗糙度。SrO沉积后的剥离的石墨烯的运输测量显示狄拉克点和Sr氧化之间的强烈依赖性。随后，利用SrO作为缓冲层，通过在SrO/HOPG叠层顶部生长的（001）取向SrTiO 3的演示，实现更复杂的氧化物集成。
2015-11-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Graphene-Graphite Quilts for Thermal Management of High-Power GaN Transistors
自加热是大功率GAN电子和光电子器件面临的一个严重问题。已经尝试了各种热管理解决方案，例如倒装芯片接合或复合衬底。然而，温度升高仍然限制了氮化物基技术的应用。在这里，我们证明了GAN晶体管的热管理可以通过引入用少层石墨烯（一种优秀的热导体）实现的替代散热通道来大幅改善。我们已经将少层石墨烯转移到SiC衬底上的AlGaN/GAN异质结构场效应晶体管中，以形成“石墨烯-石墨被子”-横向散热器，其从沟道区域移除热量。使用显微拉曼光谱原位监测，我们已经表明，温度可以降低多达20摄氏度，在这样的设备工作在~13-W/mm的功率密度。模拟表明，在耐热蓝宝石衬底上的GAN器件中以及在具有紧密定位的散热器的设计中，“石墨烯棉被”的效率可以更高。我们的研究结果为少层石墨烯在大功率电子产品中的应用开辟了一个新的利基。
2012-03-27 cond-mat.mtrl-sci
3D strain in 2D materials: Experimental test in unsupported monolayer graphene under pressure
先前在高压下对支撑的石墨烯的拉曼测量报告了石墨烯（16 cm $^{-1}$ GPa $^{-1}$）与石墨（4.7 cm $^{-1}$ GPa $^{-1}$）的面内声子频率的非常不同的偏移速率，这意味着非常不同的面内非谐性，即石墨烯在相同压力下比石墨在面内变得更硬。有人认为，这可能是由于石墨烯对衬底的粘附。因此，我们对未支撑的石墨烯进行了高压拉曼测量，并且我们发现石墨烯（5.4 cm $^{-1}$ GPa $^{-1}$）与石墨类似的面内刚度和非谐性。另一方面，由于石墨烯的2D性质，石墨烯的面外刚度难以定义。然而，我们通过测量石墨烯对面内声子频率随压力变化的影响，估计石墨烯的面外刚度（1.4 $\pm$ 295 GPa）与石墨的面外刚度（38.7 $\pm$ 7 GPa）相似。
2019-02-07 cond-mat.mtrl-sci
Localized States at Zigzag Edges of Multilayer Graphene and Graphite Steps
我们报道了位于$N$层石墨烯之字形边缘的零能表面态的存在。紧束缚近似下，并使用最简单的最近邻模型，我们推导出这些奇特的表面态的波函数的解析解。结果表明，多层石墨烯中的零能边缘态可以分为三个家族：（i）仅存在于单个平面上的态，相当于单层石墨烯中的表面态;（ii）在堆叠的最后两层或前两层上具有有限振幅的态，相当于双层石墨烯中的表面态;（iii）在三个连续层上具有有限振幅的态。多层石墨烯的边缘状态被证明是强大的列入下一个最近的邻居层间跳跃。我们概括的边缘状态的解决方案的情况下，石墨台阶锯齿形边缘，并表明，通过扫描隧道显微镜和光谱石墨步骤测量的边缘状态属于上述家庭（i）或（ii），取决于顶层的方式被切断。
2008-09-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Polarization resolved magneto-Raman scattering of graphene-like domains on natural graphite
在$T=\unit{4.2}{K}$和室温下，在高达29 T的磁场中，研究了天然石墨表面类石墨烯位置的显微拉曼散射响应.两种不同的偏振配置，共圆和交叉圆，以确定拉曼散射选择规则。观察到几个不同的系列的电子激发，我们讨论他们的特征形状和振幅。特别是，我们报告了一个明确的分裂与朗道能级间的激发$-n\rightarrow+n$的信号。此外，我们观察到显着的相互作用的带中心E $_{\text{2g}}$ -声子与三种不同的电子激发。这些石墨烯状夹杂物的块状石墨表面上的可能的起源进行了讨论。
2012-03-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Microfluidization of graphite and formulation of graphene-based conductive inks
我们报道了在高剪切速率[ $\sim10^8s^{-1}$ ]湍流条件下石墨在水溶液中的剥离，剥离产率为100%。使用羧甲基纤维素钠盐以高达100 g/L的浓度稳定该材料而无需离心，以配制导电可印刷油墨。刮刀涂布的膜的薄层电阻低于$\sim2Ω/\square$。这是用于柔性电子产品中大面积印刷的石墨烯基导电油墨的简单且可扩展的生产路线。
2016-11-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Raman Spectroscopy of magneto-phonon resonances in Graphene and Graphite
当朗道能级之间的能量间隔被连续调谐以跨越光学声子模式的能量时，磁-声子共振或MPR发生在半导体材料中。MPR已在体半导体、二维系统和量子点中被大量探索。近年来，人们对石墨烯中Dirac费米子磁激子的MPR相互作用产生了极大的兴趣，并在理论上提出和实验上观察到了偶宇称E2 g长波光学声子模的丰富的分裂和反交叉现象。已发现MPR关键地取决于石墨烯层中的无序。这一特性为研究原子层中无序和相互作用之间的相互作用创造了新的场所。我们在这里回顾MRP在石墨烯的基本原理和实验拉曼散射工程，导致这些现象在石墨烯和石墨的观察。
2012-04-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tight--binding description of the quasiparticle dispersion of graphite and few--layer graphene
提出了一种通用的第三近邻紧束缚（TB）参数集，用于计算具有$AB$堆叠序列的$N$堆叠的$sp^2$石墨烯层（$N=1... \infty$）的准粒子（QP）色散。的QP带强烈重整化的电子-电子相互作用，这导致在最近的邻居在-平面和出-平面TB参数增加20%相比，从密度泛函理论的能带结构。与新的一组TB参数，我们确定的费米面和评估激子能量，载流子等离子体激元频率和电导率是相关的最近的角度分辨光电发射，光学，电子能量损失和运输测量。这些数量与实验的比较产生了很好的一致性。此外，我们讨论了从几层石墨烯到石墨的过渡和TB框架中的半金属到金属的过渡。
2008-08-13 cond-mat.mtrl-sci
Liquid phase production of graphene by exfoliation of graphite in surfactant/water solutions
我们已经展示了一种分散和剥离石墨的方法，以得到悬浮在水-表面活性剂溶液中的石墨烯。这些悬浮液的光学特性允许分散过程的部分优化。透射电子显微镜显示分散相由小石墨薄片组成。超过40%的这些薄片具有<5层，其中约3%的薄片由单层组成。由于吸附的表面活性剂，这些薄片通过库仑排斥而稳定，防止再聚集。然而，较大的薄片倾向于在约6周内沉淀出来，仅留下分散的小薄片。可以通过真空过滤这些分散体来形成薄膜。这些薄膜的拉曼和红外光谱分析表明，薄片基本上没有缺陷和氧化物。所沉积的膜是相当导电的并且是半透明的。进一步的改进可能导致廉价透明导体的开发。
2008-09-16 cond-mat.mtrl-sci
High Concentration Few-layer Graphene Sheets Obtained by Liquid Phase Exfoliation of Graphite in Ionic Liquid
在本工作中，使用商业离子液体作为一种方便的溶剂介质，石墨剥离在温和和容易的条件下，没有任何化学改性。为了证实存在少层石墨烯，通过拉曼光谱、原子力显微镜和场发射电子显微镜表征其分散性。根据UV-Vis表征，获得了高达2.543 mg/ml的石墨烯浓度，这是迄今为止在任何溶剂中报道的最高值。
2010-10-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Manifestation of charged and strained graphene layers in the Raman response of graphite intercalation compounds
详细介绍了钾石墨层间化合物（GIC）的多频共振拉曼光谱测量。从一个良好的控制和连续的原位嵌入和高温脱嵌的方法，每个阶段的响应，第六阶段被确定。G和2D线的位置作为分级的函数取决于从K到石墨层的电荷转移和晶格膨胀。密度和电子能带结构的从头计算表明，大部分（但不是全部）转移的电荷保留在邻近插入层的石墨烯片上。这导致这些“外”层与夹在碳层之间的层的电子解耦，并因此导致相应的拉曼光谱的解耦。因此，更高级的GIC提供了在双轴应变条件下测量单层、双层和多层石墨烯的振动的可能性。该应变还可以与通过X射线衍射确定的GIC的面内晶格常数相关。这项研究的结果表明，拉曼光谱是一种非常强大的工具，可以识别原始和弱电荷单层和少层石墨烯及其复合材料中的局部内部应变，甚至可以产生绝对晶格常数。
2013-07-03 cond-mat.mtrl-sci
The Raman fingerprint of rhombohedral graphite
具有菱面体堆叠的多层石墨烯是一种有前途的碳相，由于在费米能级处出现平坦表面带，可能显示出相关状态，如磁性或超导性。最近，厚度高达17层的薄片暂时归因于ABC序列，尽管菱形多层石墨烯的拉曼指纹目前尚不清楚，Bernal石墨的2D共振拉曼光谱也不清楚。我们提供了第一原理描述的二维拉曼峰在三层和四层石墨烯（所有堆叠），以及在贝尔纳尔，菱面体和交替的贝尔纳尔和菱面体石墨。我们给出了识别ABC多层石墨烯的长程序列的实用处方。本工作为菱面体石墨的实验无损鉴定和合成奠定了基础。
2017-06-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Direct Visualization of Native Defects in Graphite and Their Effect on the Electronic Properties of Bernal-Stacked Bilayer Graphene
用于制备石墨烯基异质结构的石墨晶体通常被认为是无缺陷的。我们在这里报告扫描隧道显微镜的结果表明，石墨通常用于制备石墨烯器件可以包含大量的原生缺陷。表面的广泛扫描使我们能够确定原生缺陷的浓度为6.6 $\times$ 10 $^8$ cm $^{-2}$。我们进一步研究了这些本征缺陷对Bernal堆叠双层石墨烯电子性质的影响。我们观察到了门相关的谷内散射，并成功地将我们的实验结果与基于T矩阵的计算进行了比较，揭示了散射矢量分布中明显的载流子密度依赖性。我们还提出了一种用于评估短尺度散射的空间分布的技术。基于玻尔兹曼输运方程的理论分析预测，这里确定的稀释原生缺陷是一个重要的外部散射源，最终在低温下设置的迁移率。
2021-09-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electrical Transport Properties of Graphene Nanoribbons Produced from Sonicating Graphite in Solution
本文提出了一种简单的一步溶液法制备石墨烯纳米带的方法，即在含有高分子表面活性剂的有机溶液中超声处理石墨粉。将石墨烯纳米带沉积在硅衬底上，并通过拉曼光谱和原子力显微镜对其进行了表征。常规观察到单层和少层石墨烯纳米带，其宽度从亚10 nm到数十nm，长度从数百nm到1 μ m。在背栅和聚合物-电解质顶栅配置中测量单个石墨烯纳米带的电输运性质。石墨烯纳米带的迁移率被发现是超过一个数量级时，在后者比在前者的配置（没有聚合物电解质），这可以归因于在聚合物电解质中的抗衡离子的带电杂质的屏蔽测量。这一发现表明，这些溶液产生的石墨烯纳米带中的电荷传输在很大程度上受到带电杂质散射的限制。
2011-06-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Mechanism and modulation of terahertz generation from a semimetal - graphite
与半导体相比，半金属可以提供更强的相互作用和更好的太赫兹波约束，同时保持可调谐性。特别地，石墨烯基材料被设想为太赫兹调制器、滤波器和超宽带源。然而，人们对这些材料产生太赫兹波的认识还不清楚，这限制了人们对太赫兹波的潜力的认识和器件性能的提高。石墨是石墨烯的母体材料，是一种典型的块体半金属，是研究半金属和石墨烯基材料的良好体系。本文通过对石墨表面太赫兹信号的调制和放大，揭示了石墨表面场驱动光子诱导载流子产生瞬态电流辐射太赫兹波的机理。我们还讨论了石墨和半导体之间的差异;特别是石墨从室温到80 ℃没有温度依赖性。以上知识将帮助我们理解太赫兹产生，在半金属或石墨烯基器件中实现最大输出和电调制。
2015-09-28 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Theoretical prediction of perfect spin filtering at interfaces between close-packed surfaces of Ni or Co and graphite or graphene
面心立方和六角密排面的面内晶格常数与石墨的面内晶格常数几乎完全匹配，因此它们共享一个共同的二维倒易空间。它们的电子结构是这样的，它们在一个自旋方向上在这个倒易空间中重叠，仅允许我们预测石墨与（111）fcc或（0001）hcp Ni或Co之间界面的完美自旋过滤。散射矩阵的第一性原理计算表明，自旋过滤对界面粗糙度和无序度的量非常不敏感，这些粗糙度和无序度显著影响自旋过滤。传统磁性隧道结或过渡金属与半导体之间的界面的过滤特性。当单个石墨烯片被吸附在这些开放的$d$ -壳过渡金属表面上时，其特征电子结构（在二维布里渊区中的K点处具有拓扑奇异性）被化学键合破坏。由于石墨烯仅弱键合到Cu，Cu在任一自旋的K点处的费米能处不具有状态，因此石墨烯的电子结构可以通过用一个或几个单层的Cu对Ni或Co进行除尘来恢复，同时仍然保持理想的自旋注入性质。
2008-12-08 cond-mat.mtrl-sci
Molecular Dynamics Simulation of Collisions between Hydrogen and Graphite
采用经典的分子动力学模拟方法，采用改进的Brenner REBO势，研究了石墨对氢的吸附。这种相互作用在化学溅射实验中是典型的，并且氢和石墨烯在碰撞条件下的基本行为的知识对于模拟溅射机制是必不可少的。氢的吸附速率被发现是依赖于入射的氢的能量，而不是石墨烯的温度。而不是破坏石墨烯，在小于100 eV的能量下的氢入射可以被分类为通过一个或多个石墨烯层的吸附、反射和渗透的三种状态。在最低能量的入射被示出扭曲的石墨烯结构。
2006-04-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Tailored conversion of synthetic graphite into rotationally misoriented few-layer graphene by a cold thermal shock
随着石墨烯的发现，具有旋转堆垛层错的多层石墨烯（FLG）在电磁、光学和吸收等方面的优异性能引起了人们的广泛关注。随着人们的根本利益的日益强烈，对合成这种FLG的需求也在迅速增加。然而，这种FLG的潜在应用，特别是在复合材料科学和能量存储设备中，实际上受到阻碍，因为不能满足所需的生产率。此外，具有受控层数的这种FLG的合成仍然是未解决的挑战。因此，非常需要在这一方向上取得进一步突破。本文在这方面向前迈出了一步，可能是同类文章中的第一篇。在这里，我们展示了如何这样的FLG，精确控制层数，可以很容易地从一个均衡压实的合成石墨，通过控制动态断裂，与微支化不稳定性，由冷热冲击引起的，并发现这种转变背后的机制，通过理论建模。
2013-07-31 cond-mat.mtrl-sci
Impact of the electron-electron correlation on phonon dispersions: failure of LDA and GGA functionals in graphene and graphite
我们使用各种从头算方法计算了石墨烯和石墨中选定声子模式的电子-声子耦合（EPC）。GW方法中包含的非局域交换相关效应使A $'_1$ { \bf K}模式的平方EPC相对于LDA和GGA近似中的密度泛函理论强重整化了近80 $%$。在GW中，A $'_1$ { \bf K}模式的声子斜率几乎是GGA和LDA中的两倍，与非弹性X射线散射和拉曼光谱的声子色散一致。混合B3 LYP泛函在{ \bf K}处高估EPC约30%。在Hartree-Fock近似下，石墨烯结构在{ \bf K}处的A $'_1$声子之后的畸变下显示不稳定性。
2008-08-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Third harmonic generation in graphene and few-layer graphite films
我们观察到光学三次谐波产生从石墨烯和剥离产生的少层石墨薄片。发射与入射近红外飞秒脉冲的强度的立方成比例，并且具有为入射波长的三分之一的波长，这两者都与三次谐波产生一致。我们提取了石墨烯的有效三阶磁化率，其为1 e-16平方米/平方伏的量级，这与共振激发的材料相当，但大于在基波和三次谐波波长处透明的材料。通过测量一组具有不同原子层数的薄片，我们发现发射与原子层数的平方成比例，这表明石墨烯的磁化率与层数无关，至少对于几层来说。
2013-01-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
