The Diamond (111) Surface Reconstruction and Epitaxial Graphene Interface
利用角分辨光电子能谱、低能电子衍射和互补的密度泛函理论计算研究了金刚石（111）表面在重构和随后的石墨烯形成过程中的演化。在920 °C下表面吸附原子脱离后发生的C（111）-（2x 1）表面重构开始检查该过程，并继续直到重构的表面原子在高于1000 °C的温度下释放成独立的外延石墨烯单层。我们的研究结果表明，C（111）-（2x 1）表面是金属，因为它有电子态，相交的费米能级。这与对称π键合链模型非常一致，并应有助于解决文献中围绕该表面的电子性质存在的争议。在较高温度下形成的石墨烯存在于新形成的C（111）-（2 \times 1）表面上方，并且似乎具有很少的衬底相互作用，因为在费米能级处观察到Dirac点。最后，我们证明，它是可能的氢终止下的金刚石表面的等离子体处理的手段，而不去除石墨烯层，形成石墨烯-半导体界面。这对于掺杂经由可调谐衬底相互作用在金刚石（111）表面上形成的石墨烯具有特别的相关性，所述可调谐衬底相互作用是通过等离子体处理改变金刚石-石墨烯界面处的终止物质的结果。
2022-02-21 cond-mat.mtrl-sci
Twist-configured moire-moire reconstruction governs diverse commensurate double-moire phases in twisted bilayer graphene on h-BN
The University of Tokyo（东京大学）；Stony Brook University（石溪大学）；National Institute for Materials Science（国立材料研究所）；Fukushima Medical University（福岛医科大学）
研究范德瓦尔斯异质结构中多莫尔晶格共存时不同莫尔图案如何相互作用和重构。采用导电原子力显微镜结合连续模型模拟研究h-BN上的扭曲双层石墨烯，揭示莫尔-莫尔重构产生多种相称双莫尔相，为工程结构和电子序建立框架。
2026-07-07 cond-mat.mtrl-sci
The (3$\times$3)-SiC-($\bar{1}\bar{1}\bar{1}$) Reconstruction: Atomic Structure of the Graphene Precursor Surface from a Large-Scale First-Principles Structure Search
碳化硅（SiC）是用于大规模、高质量外延石墨烯的生长和操作的优良衬底。在碳面（（$\bar{1}\bar{1}\bar{1}$）或$(000\bar{1}$）面，取决于多型体）上，石墨烯生长的开始与几种竞争表面相的形成交织在一起，其中（3 $\times$ 3）前体相被怀疑阻碍石墨烯的受控、近平衡生长的开始。尽管经过了二十多年的研究，这个阶段的精确原子结构仍然不清楚。基于包含范德华效应的密度泛函理论，从{ \it ab initio}随机结构搜索出发，提出了（3 $\times$ 3）-SiC-（$\bar{1}\bar{1}\bar{1}$）重构的新模型.该结构由一个简单的图案的五个硅吸附原子在桥接和顶部的位置上的底层，C-终止的衬底层，留下一个C原子每（3 $\times$ 3）单电池形式上不饱和。模拟的扫描隧道显微镜（STM）的图像与先前报道的实验STM图像非常一致。
2019-10-21 cond-mat.mtrl-sci
Edge reconstruction induces magnetic and metallic behavior in zigzag graphene nanoribbons
在密度泛函理论中，采用定域和扩展基近似，研究了锯齿形石墨烯纳米带在氢钝化条件下边缘重构为稳定的七元环和五元环的过程.两个边缘的重构导致铁磁金属基态，而一个边缘重构使系统稳定在铁磁金属基态。重构边抑制了原子的局域自旋密度，并在费米能级处贡献了有限的态密度。我们的研究为制造半导体石墨烯器件的金属电极铺平了一条新的道路，可以完全控制磁性行为，而引线和沟道之间没有任何晶格失配。
2009-11-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Graphene Induced Surface Reconstruction of Cu
利用扫描隧道显微镜（STM）在超高真空（UHV）中对化学气相沉积（CVD）法在铜箔上合成的大单晶石墨烯颗粒进行了原子尺度的研究。热退火后，我们观察到周期性的表面凹陷（条纹图案），表现出长程序形成的区域中的铜覆盖的石墨烯的存在。我们认为，所观察到的条纹图案是由部分位错（这似乎是阶梯杆状）所形成的Cu表面重建所引起的应变的石墨烯覆盖层。此外，这些石墨烯晶粒被证明是更解耦的铜基板相比，先前研究的晶粒表现出莫尔图案。
2012-07-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Periodic ripples on thermally annealed Graphene on Cu (110) - Surface reconstruction or Moire pattern?
利用超高真空扫描隧道显微镜（UHV STM）研究了热退火对化学气相沉积（CVD）法在Cu（110）薄膜上生长的石墨烯的影响。我们发现，退火似乎诱导沿[210]方向的Cu表面的重构，具有1.43 nm的周期。这样的重建已被归因于在铜表面诱导的拉伸应变的差异热膨胀，它相对于石墨烯覆盖层，但我们表明，它实际上是一个莫尔图案，由于石墨烯和底层的原子晶格之间的干扰所证明的外观的奇-偶过渡只观察到由于错误的晶体的顶层的取向。这强调了金属表面上石墨烯的STM测量的分析应该考虑这种干扰，并且石墨烯-Cu界面比以前认为的更复杂。
2017-10-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Atomic and electronic reconstruction at van der Waals interface in twisted bilayer graphene
控制二维范德华异质结构中的层间扭曲角，可以设计出长度可调的准周期莫尔超晶格。在扭曲双层石墨烯（TBG）中，简单的莫尔超晶格能带描述表明，电子带宽可以被调谐到与“魔角”下的vdW层间相互作用相当，表现出强烈的相关行为。然而，vdW层间相互作用也可以引起显着的结构重建在界面处，有利于层间的可折叠性，这与层内晶格畸变的竞争。在这里，我们报告的原子尺度重建TBG和它的电子结构的影响。我们发现，随着扭转角在特征交叉角$θ_c$ ~1°范围内的减小，无公度莫尔结构逐渐过渡到公度畴结构阵列。在小于$θ_c$的扭曲区域中，原子和电子重构变得显著，简单的莫尔带描述失效。在施加横向电场后，我们观察到电子沿网络的一维（1D）拓扑通道，周围的交替三角形缺口域的运输，提供了一个新的途径工程系统的连续可调性。
2018-10-02 cond-mat.mtrl-sci
Optimal model of semi-infinite graphene for ab initio calculations of reactions at graphene edges by the example of zigzag edge reconstruction
我们调查的参数的半无限石墨烯的基础上的石墨烯纳米颗粒在周期性的边界条件下的影响的准确性的从头计算的反应在石墨烯边缘的例子的第一阶段的锯齿形石墨烯边缘的重建，形成一个五边形-七边形对。它示出，适当地收敛的结果，纳米线应包括至少6个之字形行和周期性的图像对沿纳米线轴应分开至少6个六边形。发现形成孤立的五边形-七边形对的会聚反应能和活化能垒分别为-0.15 eV和1.61 eV。它还揭示，这种缺陷减少石墨烯边缘的磁化仅在局部，但在相反的纳米线边缘的自旋顺序从反平行（反铁磁）切换到平行一个（铁磁）时，增加缺陷密度。
2022-11-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Molecular Precursors-Induced Surface Reconstruction at Graphene/Pt(111) Interfaces
基于Pt/石墨烯（Gr）界面Pt（111）表面重构的实验观察，采用van-der-Waals修正的密度泛函理论，结合粒子群优化算法和从头算原子热力学，研究了Pt/Gr界面Pt（111）表面重构的机理.我们的全球结构搜索发现一个更稳定的重建（Rec）结构比以前报道的。通过对空位形成能的校正，我们证明了实验观察到的表面重构发生在石墨烯形成的早期阶段：1）重构发生在C60作为分子前体的C60吸附（在分解形成石墨烯之前）时，或者2）重构发生在C2 H4和C60 H30作为前体的吸附碳结构中保留（部分）氢时。其原因可以归因于，能量增益，从加强Pt-C键C60的C或与部分H的C，补偿形成表面空位的能量成本，并使重建可行，特别是在高温下。在Rec结构中，每个晶胞中形成两个Pt-C共价键，这对吸附的Gr电子结构有很大的影响。
2015-07-13 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
On the rotational alignment of graphene domains grown on Ge(110) and Ge(111)
我们已经使用低能电子衍射和显微镜来比较石墨烯在无氢Ge（111）和Ge（110）上从原子碳助熔剂的生长。在Ge（110）上的生长导致石墨烯域与衬底的显著更好的旋转对准。为了解释Ge（111）上的旋转取向性差，我们从实验和理论上研究了Ge上的吸附原子重构与石墨烯的相互作用。我们发现Ge（111）的吸附原子重构的有序跃迁没有受到石墨烯的显著扰动。密度泛函理论计算表明，石墨烯在重构Ge（110）上具有大幅度的波纹，而在重构Ge（111）上则非常平坦。我们认为，波纹的情况下，防止石墨烯岛锁定到一个优选的取向。
2015-07-01 cond-mat.mtrl-sci
An atomistic insight into moiré reconstruction in Twisted Bilayer Graphene beyond the magic angle
本文通过理论与数值分析揭示扭曲双层石墨烯在高于魔角时仍存在显著的莫尔重构，并提出追踪莫尔胞随应变演化的方法，为扭曲电子学应用提供关键理解。
2023-04-17 cond-mat.mtrl-sci
Why graphene growth is very different on the C face than on the Si face of SiC: Insights from surface equilibria and the (3$\times$3)-3C-SiC($\bar{\text{1}}\bar{\text{1}}\bar{\text{1}}$) reconstruction
我们解决了在石墨烯形成开始时发生在3C-SiC（$\bar{1} \bar{1} \bar{1}$）的C侧上的表面相的稳定性。在这个生长范围内，实验报告揭示了几种表面相的共存。这种共存可以通过未知的（3 $\times$ 3）重构、已知的（2 $\times$ 2）$_{C}$吸附原子相和石墨烯覆盖的（2 $\times$ 2）$_{C}$相的富Si模型来解释。通过构建一个$ab$ $initio$表面相图，使用范德华校正的密度泛函，我们表明，形成一个定义良好的界面结构，如“缓冲层”的Si侧被阻止富硅表面重建。
2015-03-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Atomically perfect torn graphene edges and their reversible reconstruction
石墨烯边缘的原子结构在确定截短的石墨烯结构（特别是纳米带）的电、磁和化学性质方面是关键的。不幸的是，石墨烯边缘通常远非理想，并且遭受原子级缺陷、结构扭曲和非预期的化学官能化，导致不可预测的性质。在这里，我们报告说，在高真空中通过电子束引发的机械破裂或撕裂制造的石墨烯边缘是干净的，在很大程度上是原子上完美的，在扶手椅或Z字形方向取向。通过像差校正的透射电子显微镜，我们证明了可逆的和扩展的五边形-七边形（5-7）在锯齿形边缘重建，并从实验和理论上探索配置状态之间的转换的动力学。在5-7和6-6锯齿边缘态之间的翻转率的理论和实验结果吻合较好。我们的研究表明，简单的撕裂是非常有效的生产原子清洁，理想的终端，从而提供了一个有价值的工具，实现原子定制的石墨烯和促进有意义的实验研究。
2013-11-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Edge stability, reconstruction, zero-energy states and magnetism in triangular graphene quantum dots with zigzag edges
我们提出了基于从头计算密度泛函理论的三角形石墨烯量子点锯齿形边缘的稳定性和重构的计算结果。我们表明，虽然重建的五边形-七边形锯齿形边缘结构是更稳定的氢的情况下，理想的锯齿形边缘积极有利于氢钝化。氢钝化后两种结构都存在零能带，但在五边形-七边形锯齿形结构中，零能带的色散较强，导致净磁化强度的损失。
2010-11-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Physics-Informed 3D Atomic Reconstruction and Dynamics of Free-Standing Graphene from Single Low-Dose TEM Images
City University of Hong Kong（香港城市大学）；National Taiwan University（国立台湾大学）；University of Oxford（牛津大学）；Total Resolution LLC（总分辨率有限责任公司）
本文提出一种结合退火优化与分子动力学正则化的计算框架，用于从单个低剂量TEM帧中重构单层石墨烯的3D原子坐标，实现亚埃级垂直精度，并揭示局部几何、应变与键长变化与电子局域化的关系。
2026-04-08 cond-mat.mtrl-sci
Reconstruction of Zigzag Graphene Edges: Energetics, Kinetics and Residual Defects
采用从头计算方法研究了锯齿形石墨烯边缘的连续重构。根据所获得的能量分布沿反应途径，第一重建步骤，形成的第一五边形-七边形对，是最慢的，而已经成核的重建边缘域的增长应该稳定地发生在一个更高的速率。只有1/4的情况下，当它们接触时，畴合并成一个，而在其余的情况下，残留缺陷被留下。研究了这些缺陷的结构、能量和磁性。结果表明，在低于1000 K的温度下，完全重构的边缘不可能自发形成成对的残余缺陷（即自发畴成核）.使用的动力学模型，我们表明，平均域长度是几个$\mathrmμ$ m在室温下，它呈指数下降时，增加的温度下发生的重建。
2022-11-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
High-order minibands and interband Landau level reconstruction in graphene moire superlattice
狄拉克费米子在石墨烯中通过长周期周期势的传播将导致带折叠以及一系列克隆狄拉克点（DP）的出现。在高度对齐的石墨烯/六方氮化硼（G/hBN）异质结构中，两个原子晶体之间的晶格失配产生了一种独特的周期性结构，称为莫尔超晶格。特别感兴趣的是与石墨烯的重构能带结构相关的涌现现象，例如Hofstadter蝴蝶，拓扑电流，依赖于门的赝自旋混合和弹道能带传导。然而，到目前为止，大多数研究都局限于低阶的迷你带，例如从电荷中性计数的第一和第二迷你带，因此重建的高阶迷你带光谱的基本性质仍然在很大程度上未知。在这里，我们报告探测精确排列的石墨烯莫尔超晶格的高阶能带的传输光谱。使用双静电门控，可以到达这些高阶迷你带的边缘，即第三和第四迷你带。有趣的是，我们已经观察到带间朗道能级（LL）交叉诱导间隙关闭的多带磁输运制度，这起源于第二和第三小带之间的带重叠。正如所观察到的高阶迷你带和LL重建定性匹配我们的模拟结果。我们的研究结果突出了微带在运输中的协同效应，从而为石墨烯电子器件提供了新的机会。
2020-07-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tunable lattice reconstruction and bandwidth of flat bands in magic-angle twisted bilayer graphene
层间范德华相互作用和层内晶格畸变之间的相互作用可以导致轻微扭曲的双层石墨烯（TBG）的结构重构，其中扭曲角小于特征角θc。实验证明θc非常接近魔角（θ ~ 1.05°）。在这项工作中，我们解决了重建和未重建的结构之间的过渡TBG跨魔角通过使用扫描隧道显微镜（STM）。我们的实验表明，这两种结构都是稳定的TBG在魔角附近。通过施加STM尖端脉冲，我们表明，这两种结构可以切换到彼此和平坦带的带宽，这起着至关重要的作用，在出现强关联态的魔角TBG，可以调谐。观察到的可调晶格重构和带宽的平坦带提供了一个额外的控制旋钮，以操纵附近的魔角的TBG的奇异的电子状态。
2020-07-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
The synergistic modulation of electronic and geometry structures leads to ultra-low thermal conductivity of graphene-like borides (g-B3X5, X=N, P, As)
通过调节结构特性和键合特性来设计具有特定技术兴趣的新型器件，促进了材料信息学的蓬勃发展。在此，我们提出了一个协同策略的组件重构相结合的几何构型和键合特性。通过协同策略，我们设计了一种新型的二维（2D）石墨烯类硼化物，例如g-B3 N5，尽管原子质量很小，但它具有21.08 W/mK的超低热导率。由于g-BN和氮化物的组合重构，电子学和几何学对热输运的协同效应导致超低热导率。在协同效应下，主导声支被强烈软化，散射吸收和Umklapp过程同时被抑制。因此，热导率显著降低。为了验证组分重构策略，我们进一步构建了g-B3 P5和g-B3 As 5，并分别揭示了2.50和1.85 W/mK的超低热导率。协同效应和设计的原子质量轻量化的超低导热材料迎合了动力机械轻型化发展和热防护的需求，如航空航天器、高铁、汽车等。
2022-02-08 cond-mat.mtrl-sci
Adhesion and Reconstruction of Graphene/Hexagonal Boron Nitride Heterostructures: A Quantum Monte Carlo Study
本研究通过量子蒙特卡洛方法精确计算石墨烯/六方氮化硼异质结构的层间粘附势，结合弹性理论确定弛豫结构，发现交替堆叠可形成具有独特电子结构的新型稳定三维晶体。
2025-01-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electronic Reconstruction at the Quasicrystal-Moiré Crossover in Twisted Bilayer Graphene
National Cheng Kung University（国立成功大学）；Center for Quantum Frontiers of Research & Technology (QFort), National Cheng Kung University（国立成功大学量子前沿研究与技术中心）；National Taiwan University（国立台湾大学）；Center for Condensed Matter Sciences, National Taiwan University（国立台湾大学凝聚态科学中心）；Center of Atomic Initiative for New Materials, National Taiwan University（国立台湾大学原子级新材料创新中心）
研究发现扭转双层石墨烯在约29°扭转角处发生准晶-莫尔 crossover，层间强杂化使朗道能级简并度随温度从4重变为12重，为研究准周期对称性对低能电子态的调控提供了新平台。
2026-08-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Zigzag graphene nanoribbon edge reconstruction with Stone-Wales defects
在这篇文章中，我们研究锯齿形石墨烯纳米带与斯通-威尔士缺陷重建的边缘，通过经验（第一邻居）紧束缚方法，与从头计算非常窄的带的参数确定。我们探讨的电子能带结构的特点，重点放在边缘状态的性质。边缘重构允许出现一种新的边缘状态。它们是色散的，在两个子晶格中都有非零的振幅;此外，振幅有两个分量，它们随着与边缘的距离而以不同的衰减长度减小;在狄拉克点处，其中一个长度发散，而另一个长度保持有限，为晶格参数的量级。我们跟踪这种奇怪的效果，沿着边缘的单位细胞的加倍，所带来的边缘重建。在有磁场存在的情况下，零能朗道能级不再像原始之字形带那样是边态简并的。
2011-07-24 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Reconstruction of the interatomic forces from dynamic Scanning Transmission Electron Microscopy data
我们探讨的可能性，重建的生成物理模型描述原子单位之间的相互作用，从观测电子显微镜数据的固体。在这里，使用扫描透射电子显微镜（STEM）观察在连续电子束照射下单层石墨烯边缘的Si原子的动态运动。所得到的时间推移STEM图像表示所观察到的系统的化学状态的快照。我们使用两种方法：使用径向分布函数（RDF）和具有力匹配的石墨烯-Si原子间成对势的直接拟合进行平均力势（PMF）计算，以重建材料中的力场。这些研究奠定了定量分析的基础，从STEM数据，通过采样的亚稳态的化学空间的系统的材料能量学。
2021-01-31 cond-mat.mtrl-sci
Atomically resolved structural determination of graphene and its point defects via extrapolation assisted phase retrieval
以前报道的晶体结构获得的迭代相位恢复重建其衍射图案似乎是免费的显示任何不规则性或缺陷的晶格，这似乎是不现实的。我们在这里证明，包括它的原子缺陷的结构可以明确地恢复从它的衍射图案单独通过应用直接的相位恢复程序不依赖于对象形状的先验信息。原子晶格中的单个点缺陷是很明显的。传统的相位恢复程序假设各向同性散射。我们表明，当处理电子时，由于各向异性，强前向散射特定于电子，样品的定量正确的传输函数不能被检索。我们总结了这种相位恢复方法的条件，并表明，衍射图案可以外推超出原始记录，甚至揭示以前不可见的布拉格峰。这样的外推波场图案导致重建中的增强的空间分辨率。
2015-01-06 cond-mat.mtrl-sci
Composite super-moiré lattices in double aligned graphene heterostructures
当二维原子晶体被带到接近形成范德华异质结构，相邻的晶体可以开始影响彼此的电子性质。特别令人感兴趣的是当两种晶体的周期性紧密匹配并且形成莫尔图案时的情况，这导致特定的电子散射、电子和激子光谱的重建、晶体重建和许多其他效应。因此，莫尔条纹的形成是控制2D材料的电子性质的可行工具。同时，两种晶体结合的原子间距离的差异决定了电子光谱重建的范围，因此是低能区的障碍。在这里，我们提出了一种方法，允许在所有的能量频谱重建。通过使用同时与两个六方氮化硼层对准的石墨烯，可以使电子以差分莫尔图案散射，该差分莫尔图案可以具有任意小的波矢量，从而导致在任意低能量下的光谱重建。我们证明，这种潜力的强度依赖于至关重要的微分莫尔超细胞内的石墨烯的原子重建。这种结构提供了进一步的机会，在调整二维材料的电子光谱。
2019-12-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Stability of edge states and edge magnetism in graphene nanoribbons
我们批判性地讨论了锯齿形边缘石墨烯纳米带（ZGNRs）的边缘态和边缘磁性的稳定性。我们指出，磁边缘状态可能不存在于真实的系统中，并表明，至少有三个非常自然的机制-边缘重建，边缘钝化，和边缘关闭-这大大减少边缘状态的影响，在ZGNRs，甚至完全消除它们。即使可以制造出具有磁性边缘状态的系统，其内在磁性在室温下也不会稳定。电荷掺杂和边缘缺陷的存在进一步破坏了这种系统的固有磁性。
2010-12-09 cond-mat.mtrl-sci
Spectroscopic evidence for electron correlations in the interface-modulated epitaxial bilayer graphene
理论上预测超晶格势可以改变单粒子的电子结构。由此产生的库仑相互作用主导的低能物理学将产生非常新颖的多体现象。在这里，通过原位隧道光谱，我们显示了超结构调制的相关电子态在6 H-SiC（0001）上的外延双层石墨烯（BLG）的签名。由于载流子密度是局部准“调谐”的超晶格电位的6x6接口重建阶段，光谱重量转移之间发生的两个宽峰两侧的电荷中性点。这种检测到的非刚性带位移超出了单粒子带的描述意味着相关效应的存在，可能是由于修改层间耦合在外延BLG的6x6重建魔角BLG的莫尔电位。定量分析表明，本征界面重构显示出约1/2填充范围的高载流子可调谐性，相当于典型栅控BLG/SiO2/Si器件中约70 V电压的背栅。在界面调制的外延BLG与重构相的发现扩展了BLG平台与电子相关超出魔角的情况下，并可能激发在石墨烯系统和其他范德华材料的相关态的进一步研究。
2021-12-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Atomic reconstruction and moiré patterns in transition metal dichalcogenide van der Waals heterostructures
范德华层状材料，如过渡金属二硫属化物（TMD），是一类令人兴奋的材料，具有弱层间键合，使人们能够创建范德华异质结构（vdWH）。最近的工作表明，控制层之间的扭转角可以对vdWH特性产生显著影响。对于TMD vdWH，扭转角仅通过使用刚性晶格莫尔图案来处理。迄今为止，实验上还没有报道过原子重构，即单个层内原子的任何重排。在这里，我们证明了扭转角小于1°的MoSe 2/WSe 2和MoS 2/WS 2的vdWH经历了显著的原子级重构，导致由窄畴壁划分的离散相称畴，而不是如先前工作中假设的平滑变化的刚性晶格莫尔图案。使用导电原子力显微镜（CAFM），我们表明，两个TMD晶体的堆叠方向对原子重构有着深远的影响，与最近的石墨烯/石墨烯和MoS 2/MoS 2结构的理论工作和石墨烯双层和hBN/graphene vdWH的实验工作一致。透射电子显微镜（TEM）提供了MoSe 2/WSe 2结构中原子重构的额外证据，并展示了大角度刚性晶格莫尔图案和小角度原子重构之间的过渡。我们用密度泛函理论计算了相应重构畴的能带结构，发现相对电子带边的调制与CAFM结果和重构vdWH的光致发光光谱一致. TMD异质结构中原子重构的存在以及所观察到的对纳米尺度电子性质的影响为这类重要的异质结构的行为提供了基本的见解。
2019-11-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tunable atomically enhanced moiré Berry curvatures in twisted triple bilayer graphene
本研究构建了扭曲三层双层石墨烯平台，发现原子重构可增强moire能带绝缘体态的Berry曲率，并通过静电控制实现能带结构与拓扑的工程化调谐。
2025-05-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Triggering one dimensional phase transition with defects at the graphene zigzag edge
关于一维（1D）系统的一个众所周知的论点是在有限温度下不存在1D相变，尽管这个概念取决于诸如相互作用范围、外场和周期性的条件。因此，1D系统通常具有随机波动，固有畴壁产生，这自然会在过渡期间带来无序。在这里，我们介绍了一个真正的一维系统中，人工产生的缺陷可以诱导一个明确的一维相变。在石墨烯锯齿形边缘的结构重建的动力学研究原位像差校正透射电子显微镜（ACTEM）。结合从头算和量子化学分子动力学（QM/MD）的深入分析，在原子尺度上清晰地展示和理解了石墨烯锯齿形边缘缺陷诱导的一维相变动力学.进一步，根据该相变方案，可以制备出具有不同边缘对称性的石墨烯纳米带（GNR），并根据我们的电子结构和量子输运计算，提出了石墨烯纳米带的金属-绝缘体-半导体相变.
2015-08-19 cond-mat.mtrl-sci
Self healing of vacancy defects in single layer graphene and silicene
利用第一性原理计算研究了石墨烯和硅烯中空位缺陷的自修复机制。我们研究了吸附原子的吸附、扩散、空位的形成，揭示了单层石墨烯和硅烯的单、双和三空位愈合的原子机制。硅原子吸附在硅烯的顶位上，通过推动下面的一个硅原子形成哑铃状结构。石墨烯中的单空位的非对称重构是通过两个悬挂键的重新键合和通过剩余的不饱和悬挂键获得显著的磁矩而引起的。在硅烯中，围绕单个空位的三个二重配位原子通过重新键合变为四重配位原子。通过新键形成获得的能量成为重建的驱动力。在外界原子的供给下，石墨烯的空位缺陷在完全愈合的同时，硅烯空位在愈合的过程中会形成Stone-Wales缺陷。通过重构空位缺陷来改变悬浮的单层石墨烯和硅烯的电子和磁性。
2013-08-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Symmetry breaking and anomalous conductivity in a double moiré superlattice
双莫尔超晶格可以通过堆叠三层原子级薄的二维材料来实现，这些材料具有设计者的层间扭曲或晶格失配。在这种新颖的结构中，组成层的原子重构可以在小扭转角下对晶格对称性和电子结构进行显著修改。在这里，我们采用导电原子力显微镜（cAFM）研究扭曲的三层石墨烯的对称性破缺和局部电学性质。我们观察到清晰的双莫尔超晶格，在整个样品上有两个不同的莫尔周期。在大莫尔条纹的邻近区域，电流呈现出两重或六重旋转对称性，表明超出刚性模型的精细对称性破缺。此外，在较大莫尔条纹的“A-A”堆叠位置处出现异常电流，这与先前对扭曲双层石墨烯的观察相反。这两种行为都可以通过原子重构来理解，并且我们还表明，扭曲石墨烯样品的cAFM信号由尖端石墨烯接触电阻主导，该接触电阻定性地映射了扭曲石墨烯和金属尖端的局部功函数。我们的研究结果揭示了cAFM是一种有效的探针，可以可视化的原子重构和对称性破缺的新的莫尔超晶格，这可能会提供新的见解，探索和操纵更多的奇异量子态基于扭曲的范德华异质结构。
2022-04-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Gauge field for edge state in graphene
考虑石墨烯的连续模型，我们解析地研究了边缘态的特殊规范场。规范场解释了边缘态的性质，如只存在于锯齿形边缘，在$k$ -空间中的部分出现，以及费米能量周围的能量位置。利用规范场证明了边缘态对表面重构的鲁棒性，并且打破粒子-空穴对称性的次近邻相互作用稳定了边缘态。
2006-02-28 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
Divacancy-induced Ferromagnetism in Graphene Nanoribbons
锯齿形石墨烯纳米带具有自旋极化的边缘，在基态反铁磁耦合，总自旋为零。通常，通过在两个亚晶格之间产生不平衡，这些带被制成铁磁性的。在这里，我们表明，由于一边附近存在重构的双空位，锯齿形带可以是铁磁性的。尽管双空位是通过从相对的子晶格中去除两个原子而产生的，但在重构为5-8-5缺陷之前被平衡，这种效应仍然发生。我们证明了在缺陷局域带和边缘带之间存在强相互作用，它们从费米能级混合和分裂。这种分裂是不对称的，产生净边缘自旋极化。因此，靠近纳米带边缘的重构双空位的形成可以是使它们部分铁磁性的实用方法。
2015-03-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Functionalization of edge reconstructed graphene nanoribbons by H and Fe: A density functional study
本文采用从头算密度泛函方法研究了5-7边重构石墨烯纳米带的功能化。我们的研究表明，氢化在重建的边缘是有利的，在未重建的6-6锯齿形边缘的情况下，与以前的理论结果一致。热力学计算揭示了不同温度和氢气化学势下单氢和二氢边的相对稳定性。从声子计算，我们发现，最低的光学声子模式硬化，由于5-7边缘重建相比，6-6未重建的氢化边缘。最后，Fe原子的边缘官能化揭示了沿边缘的二聚Fe链结构。随着纳米带宽度的变化，边缘的磁交换耦合在铁磁和反铁磁之间变化。
2012-10-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Breakdown of self-cleaning mechanism for nanoscale interfacial substances in tiny-angle twisted bilayer graphene
通过堆叠二维（2D）层来实现具有定制特性的高质量范德华（vdW）异质结构需要原子级清洁的界面。由于组成层之间的强粘附力，vdW力可以将捕获的污染物一起驱动成亚微米尺寸的气泡，这使得大的界面区域原子级清洁。这种现象被称为2D系统中的自清洁机制。在这里，我们证明了自清洁机制的纳米级界面气泡在微小角度扭曲的双层石墨烯（TBG）的故障。在微小角度TBG中，由于结构重构，存在域边界的三角形网络。我们的实验表明，当气泡的尺寸与TBG中的AA堆叠区域的尺寸相当时，气泡将主要沿着畴边界的三角形网络移动。当气泡的尺寸小于AA堆积区的尺寸时，气泡由于其较大的面外位移而变得静止并固定在AA堆积区中。我们的研究结果揭示了纳米级界面物质的运动的莫尔超晶格的实质性影响。
2023-02-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Long triple carbon chains formation by heat treatment of graphene nanoribbon: Molecular dynamics study with revised Brenner potential
提出了加热石墨烯纳米带产生原子链的方法，并采用分子动力学模拟对其进行了研究。对Brenner势进行了修正，使之能更好地描述石墨烯中原子链、边和空位迁移的形成过程。在2500 K下，观察到了3和4原子排的边缘GNRs（3和4-ZGNRs）的一个根本不同的行为：在3-ZGNRs中形成了数百个原子长度的三重、双重和单重碳链，而在4-ZGNRs中仅用短链和GNR宽度减小进行边缘重构。通过分析键重组反应揭示了3-ZGNRs中的链形成机制，并基于两个过程的相互作用。第一个是3个锯齿形原子排之间的键断裂，导致三重链形成。第二种是在同一锯齿形原子行内的键断裂，其主要通过生成五边形而发生，随后五边形中的键断裂并导致单链或双链形成。对相关反应势垒的DFT计算与提出的机理一致。讨论了基于链的纳米电子器件具有可控数量的链的可能性。
2018-10-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Mechanical Properties and Fracture Dynamics of Silicene Membranes
随着石墨烯成为当今最重要的材料之一，人们对其他类似结构重新产生了兴趣。一个例子是硅烯，石墨烯的硅类似物。它具有一些显著的石墨烯性质，如狄拉克锥，但也有一些独特的性质，如明显的结构屈曲。我们通过基于密度泛函的紧束缚（DFTB）以及反应性分子动力学（使用ReaxFF）研究了悬浮单层硅烯的机械性能。我们计算了弹性常数，分析了断裂模式和边缘重建。讨论了应力分布、失稳机制和断裂对温度的依赖性。我们分析了由于不同的边缘形态，即锯齿形和扶手椅的差异。
2014-08-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
