Energy-gap modulation of boron nitride nanoribbons by transverse electric fields: First-principles calculations
系统的从头计算结果表明，横向电场可以显著减小锯齿形或扶手椅形氮化硼（BN）纳米带（BNNRs）的能隙，并在临界电场处完全闭合，该临界电场随带宽的增加而减小.此外，当施加反向电场时，锯齿形边缘的带中呈现出明显的间隙调制。在弱场下，锯齿边BNNRs的带隙减小源于场诱导的空间分离边态的能级移动，而扶手椅边BNNRs的带隙减小源于Stark效应.随着外电场的增强，两种BNNRs的能隙由于近自由电子态的场致运动而逐渐闭合。在没有外加场的情况下，通过改变带宽度的能隙调制相当有限。
2011-01-17 cond-mat.mtrl-sci
One-dimensional magnetic conduction channels across zigzag graphene nanoribbon/hexagonal boron nitride heterojunctions
本研究利用第一性原理和平均场Hubbard模型，揭示了之字形石墨烯纳米带/六方氮化硼异质结中由电荷转移引起的一维磁传导通道，并证明其自旋劈裂可受外场调控，为原子级薄自旋电子器件提供了平台。
2024-05-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Molecular dynamics of halogenated graphene - hexagonal boron nitride nanoribbons
石墨烯-六方氮化硼（G-hBN）杂化体系为纳米级电子器件的设计提供了新的途径。利用{ \it ab initio}密度泛函理论计算，我们研究了几个原子间距离宽的锯齿形纳米带的动力学。分析了几种结构，即原始石墨烯、hBN和G-hBN系统。通过用氢和不同的卤素原子钝化纳米晶体边缘，可以调节电子和机械性质，如带隙能量和振动的固有频率。
2016-06-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Intrinsic giant Stark effect of boron-carbon-nitride nanoribbons with zigzag edges
采用第一性原理计算研究了锯齿形硼碳氮（BCN）纳米带的电子性质，其中石墨烯纳米带边缘最外层的C原子被B或N原子取代.我们发现，BCN纳米带是金属，因为几个带交叉的费米能级。对于BCN纳米带在一个丰富的H $_2$的环境中，所谓的近自由电子状态出现在费米能级以上，因为固有的巨斯塔克效应，由于内部电场的横向偶极矩。近自由电子态的位置可以通过施加平行于偶极矩的电场来控制。氮原子的氢化是BCN纳米带中巨斯塔克效应出现的必要条件。我们还讨论了双层BCN纳米带中堆积顺序对本征巨斯塔克效应的影响。
2012-04-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Effects of Edge Passivations on the Electronic and Magnetic Properties of Zigzag Boron-Nitride Nanoribbons with Even and Odd-Line Stone-Wales (5-7 Pair) Defects
第一性原理自旋极化计算已经在钝化的氮化硼纳米带（BNNR）上进行了五边形-七边形线缺陷（PHLD）（也称为斯通-威尔士线缺陷）。在BNNR的一个边缘或两个边缘处添加了两种PHLD，即偶数行PHLD和奇数行PHLD。单边（与其所有不同的可能性，例如，对于BNNR与2线PHLD在单边有8种可能性），以及两个边缘钝化已被认为是所有的带在这项研究中通过钝化每个边缘原子与氢原子。态密度（DOS）和投影DOS（pDOS）分析已经完成，以了解各种属性的根本原因。我们发现，钝化导致不同的影响的电子和磁性的系统，和效果主要是基于线缺陷的引入和/或在钝化边缘的原子。在一般情况下，我们发现，钝化可以发挥关键作用，在调整系统的性质，只有当它有一个锯齿形的边缘。
2014-05-19 cond-mat.mtrl-sci
Phonon transport in single-layer Boron nanoribbons
受几种同素异形体成功合成的启发，硼片已成为各个领域的热点研究领域之一。本文利用非平衡格林函数结合第一性原理方法研究了三种锯齿形和扶手椅形边界的硼纳米带中的声子输运。在纳米带中发现了不同的输运性质。在室温下，它们的最高热导率可以与石墨烯相媲美，而最低热导率不到石墨烯的一半。三种硼片表现出不同的各向异性输运特性。其中两个片具有更强的声子输运能力沿锯齿形边缘比扶手椅边缘，而在第三个的情况下，结果是相反的。通过对声子色散、成键电荷密度和原子链简化模型的分析，讨论了不同声子性质的机制。由于所有的硼同素异形体都是由六边形和三角形环组成，因此可以在没有掺杂、吸附和缺陷的情况下自然地构造许多混合图案。我们的研究结果是有用的材料和器件设计使用硼片的热管理。
2016-05-14 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Magnetic Boron Nitride Nanoribbons with Tunable Electronic Properties
我们提出的理论证据，总能量第一性原理计算的基础上，存在的自旋极化状态以及本地化和沿裸锯齿形氮化硼纳米带的边缘延伸。我们的计算预测，在这项工作中研究的所有磁配置是热可及的在室温下，并提出了一个能隙。特别是，我们表明，高自旋状态，在每个边缘原子的磁矩为1 $μ_B$，提出了丰富的电子行为谱，因为它可以通过施加外部电场来控制，以获得金属$\leftrightarrow$半导体$\leftrightarrow$半金属过渡。
2008-03-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Elementary Electronic Excitations in Graphene Nanoribbons
在无规相位近似下分析了石墨烯纳米带的集体模谱。在未掺杂的情况下，只有金属扶手椅型纳米带支持传播等离子体激元模式。这种模式的朗道阻尼示出通过单粒子波函数的手征性被抑制。我们认为，未掺杂的锯齿形纳米带不应该支持等离子体激元激发，因为与表面态，集体模式可能会衰减到一个广泛的连续的粒子-空穴激发。掺杂纳米带具有与半导体纳米线类似的性质，包括分散为$q\sqrt{-\ln qW}$的等离子体激元模式和在$q=2k_F$发散的静态介电响应。
2007-01-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Elastic and plastic deformation of graphene, silicene, and boron nitride honeycomb nanoribbons under uniaxial tension: A first-principles density-functional theory study
本研究的弹性和塑性形变的石墨烯，硅烯，氮化硼（BN）蜂窝纳米带在单轴拉伸下确定其弹性常数，并揭示有趣的功能。在弹性范围内的拉伸过程中，电子和磁性可以强烈地改变。特别是，它示出的带隙的一个特定的扶手椅nanoriginates在应变和最高价和最低的导带被线性化下被关闭。这样，即使在半导体纳米晶体中也可以获得无质量的狄拉克费米子行为。在塑性形变下，蜂窝结构不可逆地改变，并提供许多新的结构和功能。笼状结构，甚至悬浮的原子链可以在两个蜂窝状薄片之间衍生。本工作阐述了最近的实验[C. Jin，H.兰湖，澳-地彭，K. Suenaga和S. Iijima，Phys. Rev. Lett. 102，205501（2009）]，从石墨烯衍生碳链。此外，从BN和Si纳米带的原子链的类似的形成进行了预测。
2010-01-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Understanding the optical properties of doped and undoped 9-armchair graphene nanoribbons in dispersion
本文结合光谱分级、单纳米带测量与DFT计算，识别溶液合成9-aGNRs中的本征与边缘缺陷物种，并证明F4TCNQ空穴掺杂产生极化子而非三离子。
2023-09-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electronic and Magnetic Properties of Zigzag Boron-Nitride Nanoribbons with Even and Odd-line Stone-Wales (5-7 pair) Defects
采用自旋极化第一性原理计算，研究了锯齿形氮化硼纳米带（z-BNRs）的自旋极化特性.对于10-zBNNRs，五边形-七边形-缺陷的线数（n）从1变化到8。在我们所研究的不同自旋组态中，我们发现，在每个边缘处具有铁磁有序和反铁磁有序的自旋组态是相当有趣的。对于这种自旋组态，我们发现，如果引入的PH线缺陷是奇数，系统表现为自旋极化半导体，而对于偶数，所有系统都表现出有趣的反铁磁半金属行为。这些结果的稳健性已通过线缺陷位置的变化以及条带宽度的变化[从~ 1.1 nm（6-zBNNR）到~ 3.3 nm（16-zBNNR）]进行了交叉检查。已经完成了态密度（DOS）、投影态密度和能带结构分析，以了解偶线缺陷和奇线缺陷之间存在这些差异的原因。许多观察到的变化的主要原因可以追溯到BNNR边缘性质的变化，这确实决定了系统的性质。
2013-06-21 cond-mat.mtrl-sci
Orientationally Misaligned Zipping of Lateral Graphene and Boron Nitride Nanoribbons with Minimized Strain Energy and Enhanced Half-Metallicity
二维材料的横向异质结构可以表现出各种有趣的涌现特性。然而，当指定到锯齿形石墨烯和六方氮化硼（hBN）纳米带的取向对齐的异质结时，对它们的性能的高期望的实现遇到了两个障碍。首先，应变能的快速积累阻碍了大规模制造.其次，预测的独立石墨烯纳米带的明显半金属性被严重抑制。通过适当调整锯齿形石墨烯和手性hBN纳米带之间的取向错位，在这里，我们提出了一种简单的方法来克服这两个障碍。我们的第一性原理计算表明，在这样的异质结的应变能积累显着减少了一系列的错位。更引人注目的是，半金属性从取向对齐的情况下大大增强，回到与独立的情况下在幅度上相当。恢复的半金属性在很大程度上归因于相对的异质结界面之间恢复的超交换相互作用。目前的研究结果可能对最终实现石墨烯基自旋电子学具有重要意义。
2015-09-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
A DFT Study on the Electronic Structure of In-Plane Heterojunctions of Graphene and Hexagonal Boron Nitride Nanoribbons
六方氮化硼（h-BN）和石墨烯纳米带之间的结构相似性允许形成具有小链应力的异质结。前者的绝缘性质和后者的准金属性质的组合使得这种异质结构对于平板光电子学特别有趣。最近，实验证明，石墨烯和h-BN域的形状可以精确控制，并且可以产生尖锐的石墨烯/h-BN界面。在这里，我们研究了不同尺寸的石墨烯（h-BN）纳米晶畴夹在h-BN（石墨烯）纳米带之间形成面内异质结的电子和结构特性。研究了锯齿形终止的不同畴尺寸。结果表明，电荷密度是本地化的异质结的边缘，无论域的大小。这些材料呈现出具有铁磁行为的金属性质，其可用于纳米级的磁性应用。
2020-12-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Dirac half-semimetallicity and antiferromagnetism in graphene nanoribbon/hexagonal boron nitride heterojunctions
本文预测石墨烯纳米带/六方氮化硼异质结具有半半金属性，其完全自旋极化的狄拉克点源于电荷转移，且掺杂可诱导反铁磁到亚铁磁相变，为碳基自旋电子学提供可调谐一维自旋极化导电通道。
2023-05-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Prediction of Half Metallicity along the Edge of Boron Nitride Zigzag Nanoribbons
第一性原理计算表明，钝化B边缘的锯齿形BN纳米带具有半金属性，费米能级处100%自旋极化，半金属带隙0.38 eV，是宽禁带自旋电子学的潜在候选材料。
2008-04-27 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Oriented Graphene Nanoribbons Embedded in Hexagonal Boron Nitride Trenches
石墨烯纳米带（GNR）是石墨烯的超窄条，其具有用于高性能石墨烯基半导体电子器件的潜力。然而，GNR在介电衬底上的受控生长仍然是一个挑战。在这里，我们报告的成功增长GNRs直接在六方氮化硼衬底上具有光滑的边缘和可控的宽度，使用化学气相沉积。该方法是基于一种类型的模板生长，其允许在六方氮化硼上的纳米沟槽中的单层GNRs的平面内外延，其中边缘遵循Z字形方向。嵌入式GNR通道显示出优异的电子性能，即使在室温下。GNR的这种与集成电路处理兼容的面内异质集成产生了具有几个苯环宽度的带隙沟道，使得能够开发基于GNR的数字集成电路。
2017-03-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Appearance of Flat Bands and Edge States in Boron-Carbon-Nitride Nanoribbons
在具有锯齿形边缘的石墨烯纳米带中费米能级处的平带和边缘态的存在是纳米碳材料的最有趣和最吸引人的性质之一，但据信它们是相当脆弱的状态，并且当在边缘周围掺杂B和N原子时消失。本文采用第一性原理计算研究了锯齿形边缘的硼碳氮（BCN）纳米带的电子和磁性。结果表明，BCN纳米带在富氢和贫氢环境中都具有费米能级的平带和边缘态。平面带与锯齿形边缘的石墨烯纳米带相似，但它们之间的电荷和自旋密度分布不同。紧束缚模型和哈伯德模型分析表明，B、N原子与C原子相比，其电荷和自旋密度分布的差异是由于B、N原子的位能不同造成的.
2012-10-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Graphene Nanoribbon based T Junctions
本文设计并研究了石墨烯纳米带T结。这些连接由肩部（锯齿形GNR）和茎部（扶手椅型GNR）连接而成。我们用第一性原理量子输运模拟的方法证明了结的本征输运性质和有效的硼（或氮）掺杂。结果表明：（1）纯碳T结的I-V特性符合欧姆定律，其电导率敏感地依赖于主干的高度。ii）在茎部掺杂硼（或氮）并不改变T结的欧姆定律，而在肩部掺杂则相反。该特征可以使这种准2D T结成为纳米电子器件的2D网络中的纳米级结器件的可能候选者，其中可以控制导电路径。
2008-01-16 cond-mat.mtrl-sci
Effects of Edge Oxidation on the Structural, Electronic, and Magnetic Properties of Zigzag Boron Nitride Nanoribbons
研究了边缘化学对锯齿形氮化硼纳米带的相对稳定性和电子性质的影响。在所有考虑的官能团中，完全羟基化的ZBNNRs被发现是能量最稳定的。当面内外加电场垂直于氢化和羟基化的ZBNRs的轴向时，诱导出自旋极化的半金属态，其性质与ZGNRs的预测不同.发现实现半金属态的起始场主要取决于带的宽度。我们的研究结果表明，ZBNNRs的边缘功能化可能为新的纳米电子和纳米自旋电子器件的设计开辟了道路。
2013-08-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Tunable electronic properties of partially edge-hydrogenated armchair boron-nitrogen-carbon nanoribbons
采用基于密度泛函理论（DFT）的第一性原理计算方法，研究了部分和完全边缘氢化的扶手椅型硼氮碳（BNC）纳米带（ABNCNRs）的电子性质.由于边缘的部分钝化，不参与成键的电子形成位于费米能级附近的新的能态。由于这些额外的能带，一些ABNCNR表现出金属行为，这在扶手椅型纳米带中是非常罕见的。我们的计算表明，金属行为观察到以下钝化模式：（i）当从一个边缘的B原子，从另一个边缘的N原子，未钝化。(ii)当来自两个边缘的N原子未钝化时。(iii)当来自一个边缘的C原子和来自另一个边缘的N原子未钝化时。此外，自旋极化也观察到某些钝化方案，这也是非常罕见的扶手椅纳米带。因此，我们的研究结果表明，ABNCNRs表现出广泛的电子和{磁}属性的完全边缘氢化的ABNCNRs是直接带隙半导体，而部分边缘氢化的是半导体，或金属，同时表现出自旋极化，基于钝化的性质。我们还发现，与较窄的相比，具有较大宽度的条带更稳定。
2018-03-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Synthesis of metalloborophene nanoribbons on Cu(110)
该研究结合STM、XPS、LEED与第一性原理计算，证实硼在加热Cu(110)上自发合金化形成Cu©B8金属硼烯纳米带，并阐明其形成机制。
2024-12-04 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Water induced bandgap engineering in nanoribbons of hexagonal boron nitride
Shanghai Institute of Microsystem and Information Technology, Chinese Academy of Sciences（中国科学院上海微系统与信息技术研究所）；University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）；Nanjing University of Aeronautics and Astronautics（南京航空航天大学）；Shanghai Institute of Technical Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院上海技术物理研究所）；ShanghaiTech University（上海科技大学）；Kansas State University（堪萨斯州立大学）
本研究通过水吸附显著降低锯齿型六方氮化硼纳米带的带隙，并展示了其在场效应晶体管中的应用及光电响应特性。
2025-11-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Intrinsic Half-metallicity in Edge Fluorinated Armchair Boron Nitride Nanoribbons
我们预测扶手椅型氮化硼纳米带（ABNRs）通过边缘的半金属性。在局域自旋密度近似（LSDA）下，采用第一性原理计算，系统地研究了裸和边缘氟化ABNNRs的稳定性、电子和磁性.只有边缘B原子被F原子钝化的带（即，边缘-N原子未钝化），无论宽度如何，都被发现是半金属的，具有0.3eV的半金属间隙。由于自旋极化态比自旋非极化态稳定$\sim$ 0.4 eV，并且由于巨大的自旋分裂，在费米能级上只存在单自旋导电沟道，因此，这种带的费米能级上的自旋极化电荷输运率预计为100%. Bloch态和投影态密度（PDOS）分析表明，半金属态的存在是由于裸边N原子上的电荷局域化所致，半金属态具有足够大的能隙（0.3 eV），自旋极化态和自旋补偿态的能量相差很大（$\sim$ 0.4 eV），这表明半金属态是自旋电子学的潜在候选材料.
2016-02-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Making a field effect transistor on a single graphene nanoribbon by selective doping
使用第一原理电子结构计算，我们显示了金属石墨烯纳米颗粒的金属-半导体转变，其具有由在边缘处的氮或硼原子的替代掺杂引起的锯齿形边缘。由金属-半导体-金属结组成的场效应晶体管然后可以通过带边缘的选择性掺杂来构造。这种原型器件的电流-电压特性由第一原理量子输运计算确定。
2007-12-01 cond-mat.mtrl-sci
Stable ferromagnetism and doping induced half-metallicity in asymmetric graphene nanoribbons
我们提出了一类石墨烯纳米带，由于它们的不对称性，显示出强的内禀铁磁行为。这种带状物是基于锯齿形边缘的主干，其上覆盖有周期性的、可变尺寸的三角形切口区域。的电子性质作为拓扑结构的函数进行了研究。有趣的是，硼或氮的替代掺杂诱导半金属性。从能带结构可以推断出最有效的掺杂位置。鉴于目前快速发展的自下而上的策略，用于合成原子级精确的碳纳米结构，所提出的纳米带类出现作为一个真正的候选人在环境温度下的自旋电子应用。
2012-01-23 cond-mat.mtrl-sci
Band structure of boron doped carbon nanotubes
我们提出了{ \it ab initio}和自洽紧束缚计算的能带结构的单壁半导体碳纳米管与高度（高达25%）的硼取代。除了费米能降低到价带中之外，p掺杂剂的规则的周期性分布导致在未掺杂管的带隙中形成色散的"受体“状带。这是由于硼原子上的受主能级与离域碳$π$ -轨道的叠加。不规则（随机）硼掺杂导致高浓度的受体和未占据的碳态的费米边缘以上的混合物。
2003-11-07 cond-mat.mtrl-sci
Intrinsic Half-Metallicity in Modified Graphene Nanoribbons
采用基于密度泛函理论的第一性原理计算，研究了准一维锯齿形石墨烯纳米带（ZGNRs）在硼和氮的化学掺杂下的等电子性.掺杂浓度的逐渐增加使系统最终形成锯齿形氮化硼纳米带（ZBNNRs）。我们的研究表明，对于所有的掺杂浓度的系统稳定在反铁磁基态。掺杂浓度和掺杂剂位置调节纳米带的电子结构，表现出半导体和半金属行为作为对外部电场的响应。有趣的是，我们的研究结果表明，ZBNNRs与终止聚并苯单元表现出半金属性，无论带的宽度，以及所施加的电场，打开了一个巨大的可能性自旋电子器件的应用。
2009-02-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nearly Free Electron States in Graphane Nanoribbon Superlattice
近自由电子（NFE）态在低维系统中得到了广泛的研究。基于第一性原理计算，我们在石墨烷纳米晶超晶格中发现了两种与石墨烯纳米带和氮化硼纳米带类似的非铁电态。研究了电子掺杂对石墨烷纳米超晶格中NFE态的影响，认为电子掺杂有可能打开真空输运通道。
2010-11-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
First-principles calculations of electrical conductivities of edge-modified graphene nanoribbons: strain effect
Northwest Missouri State University（西北密苏里州立大学）；Wilfrid Laurier University（韦仕敦大学）
本文通过从头计算研究了应变对边缘修饰石墨烯纳米带电学性质的影响，发现通过应变工程可使原本不导电的纯石墨烯纳米带在红外到紫外范围内导电，并探讨了应变对Berry曲率的影响。
2026-05-16 cond-mat.mtrl-sci
Spin Polarized and Valley Helical Edge Modes in Graphene Nanoribbons
受最近在精确制备边缘粗糙的石墨烯纳米带方面的进展以及边缘磁性观察的启发，我们发现具有明确定义的谷指数的自旋极化边缘模式可以存在于由交错的亚晶格势（例如由六方氮化硼衬底提供的亚晶格势）打开的体能隙中。我们的结果是通过紧束缚模型和第一性原理计算得到的。这些边缘模式是螺旋相对于谷自由度，并对散射是鲁棒的，只要无序势是平滑的原子尺度，从大动量分离的谷的保护。
2011-03-07 cond-mat.mtrl-sci
Atomically precise incorporation of BN doped rubicene into graphene nanoribbons
本研究通过表面化学在Au(111)表面自下而上合成内嵌BN掺杂红荧烯的石墨烯纳米带，经表征发现周期性BN掺杂可增大带隙，为光电用半导体石墨烯纳米带的理性设计提供新方向。
2023-06-13 cond-mat.mtrl-sci
Influence of Interface Geometry on Phase Stability and Bandgap Engineering in Boron Nitride substituted Graphene: A Combined First-principles and Monte Carlo Study
采用密度泛函理论和蒙特卡罗模拟相结合的方法，研究了氮化硼/石墨烯二维六方复合材料的相稳定性和电子性质，旨在揭示两者之间形成的界面几何结构所起的作用.我们的研究强调，在一定的温度范围内，优先创建扩展扶手椅界面可能有助于氮化硼和石墨烯的固溶体的形成。我们进一步发现，对于带隙工程，扶手椅接口或混合几何形状的补丁接口是最合适的。将研究扩展到纳米尺度的几何形状表明，降维使得两相的相分离的趋势更强。我们的深入研究应该形成一个有用的数据库，在设计具有所需性能的氮化硼-石墨烯复合材料。
2017-07-10 cond-mat.mtrl-sci
The Effects of Boron Doping on the Bulk and Surface Acoustic Phonons in Single-Crystal Diamond
本文报道了用布里渊-曼德琉散射光谱研究未掺杂和掺硼单晶金刚石薄膜中的体声子和表面声子的结果。在同一组样品中的光学声子的演变与拉曼光谱监测。结果表明，随着硼掺杂浓度的增加，声学声子的频率和群速度呈非单调下降，表现出明显的声子软化现象。简并掺杂金刚石中的剪切水平和高频伪纵向声学声子的速度的变化，与未掺杂金刚石相比，分别高达~15%和~ 12%。作为硼掺杂的结果，体纵向和横向声学声子的速度相应地降低。光学声子的频率在低硼浓度下不受影响，但在高掺杂水平下经历了强烈的下降。用密度泛函理论计算了纯金刚石和高掺杂金刚石的声子能带结构，证实了金刚石中硼掺杂导致的声子软化。重掺杂金刚石是一种很有前途的超宽带隙电子学材料，研究结果对重掺杂金刚石的热输运具有重要意义。
2022-06-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Chemically-induced Mobility Gaps in Graphene Nanoribbons: A Route for Upscaling Device Performances
我们报告了基于第一性原理的研究介观量子输运的化学掺杂的石墨烯纳米带的宽度高达10 nm。与硼杂质相关的准束缚态的发生导致迁移率间隙大至1 eV，由强电子-空穴不对称背散射现象驱动。这种现象开辟了新的方式来克服目前的石墨烯基器件的限制，通过化学掺杂的石墨烯纳米带的尺寸在传统的光刻达到的制造。
2009-06-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
A New Paradigm to Half-Metallicity in Graphene Nanoribbons
与锯齿形石墨烯纳米带中公认的横向电场诱导的半金属性相反，在这里，我们通过第一性原理计算证明了夹在六方氮化硼纳米带或片之间的锯齿形石墨烯纳米带可以简单地通过偏置电压或适度的压缩应变调谐成半金属。半金属度是由于自发极化和非对称交换关联沿带宽的耦合效应增强。这些发现应该为石墨烯基器件的有效自旋分辨能带工程开辟一条可行的路线，这些器件与当前半导体工业技术兼容。
2013-04-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Atomically Thin Boron Nitride: Unique Properties and Applications
原子薄的氮化硼（BN）是一种重要的二维（2D）纳米材料，具有许多不同于石墨烯的性质。在这篇专题文章中，概述了石墨烯通常无法实现的这些独特特性和相关应用。本文从原子级薄BN的表征和鉴定开始。随后展示了它们在高温下的强抗氧化性以及在保护金属免受氧化和腐蚀方面的应用。作为平面绝缘体，BN纳米片是表面增强拉曼光谱（SERS）和基于二维异质结构的电子器件的理想介质基底。BN纳米片在深紫外（DUV）和紫外（UV）区域的光发射也包括其科学和技术重要性。最后一部分是致力于BN纳米带，一种特殊形式的纳米片的合成，表征和光学性能。
2016-05-04 cond-mat.mtrl-sci
Possible charge ordered states in BN and BCN nanotubes, and nanoribbons
采用扩展的哈伯德模型和最近邻库仑相互作用研究了锯齿形边缘氮化硼和硼碳氮纳米带的电子态。考虑了电荷极化态和自旋极化态，得到了两态之间的相图。接下来，计算电容以检查系统的纳米功能。由于强的格位能的存在，电荷极化态克服了自旋极化态，使相图与石墨体系相差很大。电子结构总是类似于半导体。由于电荷激发能间隙的存在，用库仑相互作用的实际值计算的电荷极化状态的电容与带宽度成反比。
2005-03-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el physics.chem-ph
Structural and electronic properties of hybrid graphene and boron nitride nanostructures on Cu
最近，已经合成了由交替的石墨烯和氮化硼（BN）域组成的二维纳米结构。这些系统具有有趣的电子和机械性能，在电子和光学器件中具有潜在的应用。在这里，我们进行了第一性原理的研究模型的BN-C混合单层和纳米带沉积在Cu（111）表面上，基板用于他们的生长在所述实验中。为了比较，我们也考虑BN和BC 2N纳米结构。我们发现BN和BC 2N单层与Cu（111）的结合较弱，而具有交替畴的单层由于局域界面态的存在而与B-C界面处的衬底强烈相互作用。这种结合导致单层的变形和相当大的n-掺杂。纳米带表现出类似的行为。此外，即使在钝化边缘的情况下，它们也与边缘处的基底显著相互作用。这些研究结果提出了一种基于纳米结构和衬底诱导效应之间的相互作用来调整BN-C混合模型的带隙和掺杂水平的途径。
2013-08-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Edge states of zigzag graphene nanoribbons with B and N doping at edge atoms
采用紧束缚模型，理论研究了锯齿形石墨烯纳米带最外层的C原子被B和N原子取代后的锯齿形硼碳氮（BCN）纳米带的电子性质.结果表明，除了六倍超原胞的情况外，当B原子和N原子数目相等时，费米能级上出现平带和边缘态。为了研究BCN纳米带中边缘态的起源，我们考虑了具有锯齿形边缘的半无限石墨烯片，其中最外面的C原子被B和N原子取代。我们分析表明，在锯齿形的边缘和平坦的频带使用传输矩阵方法的边缘状态的存在。
2013-05-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
An Ab Initio Study on Energy Gap of Bilayer Graphene Nanoribbons with Armchair Edges
采用局域密度近似方法研究了双层扶手椅型石墨烯纳米带（AGNRB）的能带宽度、层间距（D）和边缘掺杂浓度对能带宽度的影响，并与单层石墨烯纳米带（AGNRM）的结果进行了比较.虽然一般来说，AGNRB的Eg小于AGNRM，但AGNRB表现出两种不同的基团，金属和半导体，而AGNRM表现出纯粹的半导体行为。此外，AGNRB的Eg对D高度敏感，表明通过改变D来调谐Eg的可能应用。最后，两种AGNR系统的边缘掺杂分别使AGNRM/AGNRB的Eg降低11-17%/4-10%。
2008-06-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Environmental Breakdown of Topological Interface States in Armchair Graphene Nanoribbon Heterostructures
National Central University（中央大学）
研究了石墨烯纳米带异质结构中拓扑界面态的稳定性与输运性质，揭示了硼氮环境拓扑结构对界面态稳定性的影响。
2026-03-17 cond-mat.mtrl-sci
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
Half-metallicity in aluminum-doped zigzag silicene nanoribbons
采用第一性原理计算研究了Al掺杂锯齿型硅烯纳米带（ZSiNR）的自旋相关电子结构.当ZSiNR在每三个原始单元中的不同位置上被单个Al原子替代掺杂时，它们在某些情况下变成半金属，这是可以用于自旋电子器件的特性。更有趣的是，当Al原子被放置在亚边缘位置时，自旋下降的电子可以在费米能量下传输。相比之下，当ZSiNR在其中心附近的位置上掺杂时，自旋向上的电子可以在费米能量下传输。在边缘或近边缘位置掺杂Al原子，可以显著抑制边缘的磁矩。对于磷-（P）和硼-（B）掺杂的ZSiNR获得了类似的结果。当两个或更多个Si原子被Al原子取代时，通常半金属行为被金属、无自旋隙半导体或半导体行为取代。当六个Si原子的线，沿带的宽度，被Al原子所取代，能带结构的自旋分辨率被抑制，系统变得不稳定。
2014-08-29 cond-mat.mtrl-sci
Growth and Electronic Structure of Boron-Doped Graphene
石墨烯的掺杂以调整其电子结构对于其在碳基电子器件中的进一步使用是必不可少的。从经典的硅基半导体技术中调整策略，我们使用在2D石墨烯网络中掺入杂原子作为实现这一目标的直接方法。在这里，我们报告了在Ni（111）上一方面在三乙基硼烷的化学气相沉积过程中合成硼掺杂的石墨烯，另一方面通过硼从本体中的分离。用X射线光电子能谱学确定了硼的化学环境，用角分辨光电子能谱学分析了硼的化学环境对能带结构的影响。掺杂硼导致石墨烯带向较低结合能的位移。该偏移取决于掺杂浓度，并且对于0.3 ML的掺杂水平，观察到高达1.2 eV的偏移。实验结果与密度泛函理论计算结果一致。此外，我们的计算表明，掺杂硼导致石墨烯优先吸附在顶部面心立方的几何形状，因为在石墨烯晶格中的硼原子，然后吸附在基板面心立方空心网站。与碳相比，硼的较小吸附距离导致石墨烯片在硼原子附近弯曲。通过比较Ni（111）上掺杂和未掺杂石墨烯的计算以及各自的独立情况，我们能够区分掺杂和吸附对石墨烯的能带结构的影响。掺杂和键合到表面两者导致石墨烯带上的相反位移。
2012-12-02 cond-mat.mtrl-sci
Chiral symmetry breaking and topological charge of graphene nanoribbons
本文研究了矩形石墨烯纳米带的边缘性质，发现尽管自洽Hartree-Fock场破坏了手性对称性，其仍作为对称保护拓扑绝缘体存在，并在不同掺杂条件下表现出由能隙项诱导的拓扑荷及近零能边缘模式。
2024-03-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
First-principle investigation of the electronic structure and optical properties of graphene/boron nitride lateral heterostructures
Université Paris-Saclay（巴黎萨克雷大学）；ONERA（法国航空航天研究院）；CNRS（法国国家科学研究中心）；CEA（法国原子能和替代能源委员会）
本研究通过从头计算方法，探讨了石墨烯/氮化硼横向异质结构的电子结构和光学性质，揭示了能隙宽度分类及光学吸收特征。
2026-01-21 cond-mat.mtrl-sci
Negative Differential Resistance in Graphene Boron Nitride Heterostructure Controlled by Twist and Phonon-Scattering
二维（2D）晶体，如石墨烯，六方氮化硼和过渡金属二硫属化物，由于其非凡的热，电和光学性能，在过去十年中吸引了巨大的关注，使它们成为下一代电子系统的有前途的纳米材料。已经通过堆叠各种2D材料来制造大量异质结构以实现不同的功能。在这项工作中，我们模拟的电子输运性质的三端多层异质结构由石墨烯纳米带垂直包围氮化硼隧穿势垒。为了研究实验中不可避免的未对准的影响，我们在模型系统中引入了2D层之间的可调角向差。器件的电流-电压（I-V）特性表现出多个NDR峰，这些峰源自不同的机制。一个独特的NDR机制所产生的晶格失配被捕获，它取决于扭转角和电压偏置。给出了I-V特性曲线中共振峰位置的解析表达式。为了捕捉实验中观察到的PVR比的轻微退化，当温度从2K增加到300 K时，电子-光子散射退相干已被添加到模拟中，表明与实验工作的良好协议，以及共振隧穿功能的鲁棒保存。
2017-02-15 cond-mat.mtrl-sci
Absence of boron aggregates in superconducting silicon confirmed by atom probe tomography
采用原子探针层析成像技术对气体浸没激光掺杂（GILD）技术制备的掺硼硅超导薄膜进行了分析。所得的三维化学组成揭示了硼原子在原子百分比浓度范围内并入晶体硅中，远高于其溶解度极限，而不会在原子尺度上产生簇或沉淀物。硼的空间分布被发现是兼容的扫描隧道光谱进行的状态的局部密度测量。这些结果，结合观察到的非常低的杂质水平和一个尖锐的二维界面之间的掺杂和未掺杂的区域表明，由GILD获得的Si：B材料是一个定义明确的随机替代合金赋予有前途的超导性能。
2012-11-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Electron density distribution of bilayer nanographene and band structures of boron-carbon-nitride systems
采用紧束缚模型研究了锯齿形边缘的双层石墨烯纳米结构。两个堆叠结构，α和β，被认为是。在α结构中看到带分裂，而在β结构中发现波数方向上的分裂。β结构中的局部态密度倾向于避免存在层间跳跃相互作用的位置。将计算结果推广到硼-碳-氮化物体系。当锯齿形边缘原子被硼和氮取代时，定性性质仍然存在。
2011-09-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Electric Field Tunable Topological Phases in Graphene Nanoribbons
石墨烯纳米带（GNRs）具有独特的保护性拓扑相。我们表明，通过第一性原理计算，通过施加一个实验上可访问的横向电场（TEF），某些硼和氮周期性共掺杂GNRs具有可调的拓扑相位。由于导带和价带态对电场的相反响应，场致能带反转引起可调谐性。利用空间变化的施加场，创建不同拓扑相位的GNR的片段，从而产生拓扑结态的现场可编程阵列，每个拓扑结态可以被电荷或自旋占据。我们的研究结果不仅表明电场可以作为一个简单的调谐旋钮的拓扑相位在准一维系统中，但也提供了新的设计原则，未来GNR基量子电子器件的拓扑特性。
2021-02-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Edge Stability of BN sheets and Its Application for Designing Hybrid BNC Structures
采用第一性原理研究了单层六方氮化硼（BN）的边缘能和边缘应力。BN纳米带的扶手椅型边缘比锯齿型边缘具有更高的能量稳定性。扶手椅型BNNR处于压缩边缘应力下，而锯齿型BNNR处于拉伸边缘应力下。本征自旋极化和边缘饱和对BNNRs边缘稳定性的调制起着重要作用。BN和石墨烯之间的边缘能量差异可以用于指导特定混合BNC结构的设计：在扶手椅式BNC纳米晶（BNCNR）中，BN畴预计会在C畴之外生长，而在锯齿形BNCNR中则相反。更重要的是，扶手椅型BNCNRs可以再现扶手椅型石墨烯纳米带（GNRs）的独特电子性质，预计其对边缘官能化或无序具有鲁棒性。在一定的C/BN比范围内，锯齿形BNCNR可以表现出本征的半金属性，而不受任何外部约束。BNCNRs的这些意想不到的电子特性可能为开发超越单个石墨烯和BN的纳米级电子学和自旋电子学提供独特的机会。通常，这些设计BNC的原则可以扩展到其他混合纳米结构。
2010-11-28 cond-mat.mtrl-sci
Edge-Driven Phase Transitions in 2D Ice
二维水，由原子平面层状材料限制，甚至在室温下也可以转变成各种晶相。然而，为了获得对结晶状态的完全控制，我们不仅应该限制水在平面外的方向，而且还应该限制其在平面内的运动，形成二维水簇或带状物。这样做的一种方式是通过使用电场，特别是相邻极性材料的固有电场。我们已经发现，放置在两个六方氮化硼hBN纳米带之间的2D水簇的结晶相关键地由纳米带边缘、所得到的纳米带的极性和它们的层间距离决定。我们利用密度泛函理论，进一步协助分子动力学模拟，建立全面的相图演示之间的转换液相和固相之间的状态不同的结晶顺序。我们还表明，结晶秩序时，保持在外部压力下的hBN通道之间的水流动。我们的研究结果为利用极性材料的微观电场控制水的结构和流动开辟了一条有前途的途径。
2022-07-05 cond-mat.mtrl-sci
Interface of graphene nanopore and hexagonal boron nitride as a sensing device
嵌入六方氮化硼中的石墨烯条的原子精确控制合成为构建具有传感应用的纳米器件开辟了新的可能性。在这里，我们探索的电子结构和量子输运的石墨烯纳米颗粒嵌入六方氮化硼的性质，使用密度泛函理论和非平衡格林函数方法相结合，计算电导。我们发现，石墨烯纳米粒子的签名被保存在透射光谱和本地电流主要局限于石墨烯域。当在系统的石墨烯部分中产生适当尺寸的纳米孔时，电子电流被限制在沿着六方氮化硼边界运行的碳链上。这种情况可以使假设的纳米器件对通过纳米孔的分子的电子性质变得高度敏感，从而开辟了基于石墨烯纳米管中实时电导调制测量的气体分子，氨基酸甚至DNA序列检测的方法。
2016-02-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Contrasting interedge superexchange interactions of graphene nanoribbons embedded in h-BN and graphane
基于第一性原理密度泛函理论计算，比较研究了六方氮化硼（BN）片和氢化石墨烯（graphane）中的锯齿形超窄石墨烯纳米带（ZGNRs）的电子结构与宽度N（ZGNRs中锯齿形碳链的数目）的关系.我们发现ZGNRs/BN除了在N = 5和6处具有弱稳定的半金属态外，其余都具有弱的基态，而N >= 2的ZGNRs/graphane在每个边缘上的铁磁有序边缘态之间表现出强的反铁磁耦合.结果表明，两类ZGNRs的不同磁特性归因于不同界面结构引起的对比鲜明的边缘间超交换相互作用：即，ZGNRs/BN的非对称界面结构在两个不等价的边缘态之间提供了相对短距离和弱的超交换相互作用，而ZGNRs/石墨烷的对称界面结构提供了长距离、强的边缘间超交换相互作用。
2015-04-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
