Encapsulation of the Graphene Nanoribbon Precursor 1,2,4-trichlorobenzene in Boron Nitride Nanotubes at Room Temperature
通过液相包覆和随后的1，2，4-三氯苯退火在氮化硼纳米管内部制备石墨烯纳米带。产物用高分辨率透射电子显微镜成像，并通过光学吸收和拉曼光谱进行表征。用能量色散X射线光谱（EDS）和扫描透射电子显微镜（STEM）检测氮化硼纳米管内部的含碳材料。观察到的结构扭曲下的电子束和纳米带的特征出现在拉曼光谱。
2022-09-16 cond-mat.mtrl-sci
Chemical Vapor Deposition-Assembled Graphene Field-Effect Transistor on Hexagonal Boron Nitride
我们研究了通过化学气相沉积（CVD）组装的单层石墨烯的关键电学性质，这些电学性质受支撑衬底材料的影响。石墨烯场效应晶体管（GFET）的碳沟道直接放置在六方氮化硼（h-BN）和SiO2，分别。与SiO2衬底相比，h-BN衬底的小信号载流子迁移率（gm）和有效载流子迁移率（μeff）分别提高了8.5倍和4倍。与在SiO2上具有剥离的石墨烯的GFET相比，从在h-BN衬底上具有CVD石墨烯的器件测量的gm和μeff表现出相当的值。实验表明，采用h-BN作为大面积碳电子学的平台材料的潜力。
2011-06-07 cond-mat.mtrl-sci
Edge Control of Graphene Domains Grown on Hexagonal Boron Nitride
石墨烯的边缘结构对其电子性质有着重要的影响。然而，对绝缘衬底上的石墨烯域的边缘结构的控制仍然是具有挑战性的。在这里，我们展示了通过改变工作气体的比例在六方氮化硼（h-BN）上的石墨烯畴的边缘控制。边缘方向确定与通过原子力显微镜测量获得的莫尔图案和原子分辨率图像的帮助。据信，石墨烯边缘上的变化主要归因于扶手椅形边缘和锯齿形边缘的不同生长速率。本文的工作为在h-BN上制备石墨烯带提供了一种可能的方法。
2017-06-06 cond-mat.mtrl-sci
Graphene on Hexagonal Boron Nitride
自2004年首次通过机械剥离分离石墨烯以来，石墨烯研究领域发展迅速。由于其载流子的相对论狄拉克性质，石墨烯既是下一代电子器件的有前途的材料，也是固有高能物理现象的方便的低能测试平台。这两个研究分支都需要简单地制造干净的石墨烯器件，以免掩盖其固有的物理特性。六方氮化硼已经成为石墨烯器件的有前途的衬底，因为它是绝缘的、原子级平坦的并且为石墨烯提供清洁的电荷环境。此外，石墨烯和氮化硼之间的相互作用为研究裸石墨烯器件中不存在的新物理现象提供了途径。本文从扫描隧道显微镜的角度对石墨烯在六方氮化硼器件上的研究进展进行了综述，重点介绍了电输运测量的一些重要结果。
2014-05-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electrostatic doping of graphene through ultrathin hexagonal boron nitride films
当与石墨烯结合时，六方氮化硼（h-BN）是构建金属h-BN的理想衬底和栅极电介质|石墨烯场效应器件。我们采用第一性原理密度泛函理论（DFT）对Cu| h-BN|石墨烯堆叠以研究石墨烯掺杂如何取决于h-BN层的厚度和施加在Cu和石墨烯之间的电势差。我们开发了一个分析模型，描述了掺杂非常好，使我们能够确定的关键参数，管理设备的行为。预测的石墨烯的本征掺杂对于Al 2 O3-BN层特别突出，并且应该在实验中观察到。它主要是由新的界面项，我们从DFT计算评估的个别材料和h-BN和Cu或石墨烯之间的界面。
2011-11-10 cond-mat.mtrl-sci
Reversible modifications of linear dispersion - graphene between boron nitride monolayers
采用第一性原理计算和最小紧束缚模型研究了夹在两个六方氮化硼片之间的石墨烯层的电子性质.结果表明，在没有外场的情况下，对于ABC堆叠结构，带在狄拉克点附近是线性的，就像单层石墨烯的情况一样。对于某些原子配置，电场效应允许打开超过230 meV的带隙。我们相信这种能隙调节机制可以显著改善石墨烯基场效应晶体管的特性，并为未来的电子应用铺平道路。
2010-11-09 cond-mat.mtrl-sci
High-Yield Proximity-Induced Chemical Vapor Deposition of Graphene Over Millimeter-Sized Hexagonal Boron Nitride
我们提出了一种在六方氮化硼（h-BN）晶体上通过化学气相沉积石墨烯的无转移制备方法，该方法通过催化邻近效应，即通过Cu催化剂附近活化。我们证明了完全覆盖由单层石墨烯的半毫米大小的六方氮化硼晶体剥离在铜箔上生长之前。我们证明了铜催化剂的接近确保了高收率，生长速率估计在2μm/min至5μm/min之间。光学显微镜和电子显微镜以及共焦显微拉曼映射证实，石墨烯覆盖了h-BN晶体的顶表面，我们认为这是从支撑催化铜衬底的横向生长。原位生长的石墨烯的结构和电子输运表征呈现出约20，000 cm 2/（V.s）的电子迁移率。与通过将类似的CVD石墨烯手动转移到h-BN上获得的石墨烯/h-BN堆叠体的比较证实了自组装结构所达到的更好的中性。
2017-01-21 cond-mat.mtrl-sci
Ab-Initio Simulations of Deformation Potentials and Electron Mobility in Chemically Modified Graphene and two-dimensional hexagonal Boron-Nitride
我们提出了一个从头算研究的电子迁移率和电子-声子耦合的化学修饰的石墨烯，考虑氟化和氢化石墨烯在不同的覆盖率。还研究了卤化硼碳氮（h-BCN），因为研究界对这种材料的兴趣越来越大。特别地，形变势通过密度泛函理论（DFT）计算，而载流子迁移率根据Takagi模型（S. Takagi，A. Toriumi和H. Tango，IEEE Trans. Electr. Dev. 41，2363（1994））。我们将证明，氢化程度降低的石墨烯可以在流动性方面与硅技术竞争。
2011-12-01 cond-mat.mtrl-sci
Energy gap tuning in graphene on hexagonal boron nitride bilayer system
我们采用紧束缚方法和密度泛函理论计算研究了石墨烯/六方氮化硼双层膜系统在最稳定构型下的能带结构。我们表明，在垂直于层的方向上施加的电场显着修改整个系统的电子结构，包括移位，anticrossing和带的其他变形，这可以允许控制的值的能隙。结果表明，偏置系统的能带结构可以根据纳米电子学应用的具体要求进行调整。预计载流子的迁移率高于双层石墨烯器件。
2010-02-08 cond-mat.mtrl-sci
Conductivity of graphene on boron nitride substrates
本文从理论上计算了六方氮化硼（h-BN）衬底上单层和双层石墨烯的无序限制电导率，并与最近的实验结果进行了比较。该比较导致直接定量估计h-BN系统上石墨烯中短程和长程无序的潜在无序强度。我们发现，与相应的SiO $_2$衬底相比，石墨烯和h-BN之间良好的界面质量导致了对带电杂质散射的强烈抑制，从而使石墨烯在h-BN系统上产生了非常高的迁移率。
2010-12-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
In-Situ Growth of Graphene on Hexagonal Boron Nitride for Electronic Transport Applications
将石墨烯片转移到六方氮化硼（h-BN）上是迄今为止制备石墨烯/h-BN异质结构最流行的方法。然而，石墨烯和h-BN晶格之间的取向是不可控制的，并且h-BN/石墨烯界面在这个复杂的过程中容易被污染。在h-BN上直接合成石墨烯是一种替代且快速增长的方法。通过这种方法合成的石墨烯被个人定制以符合每个特定的h-BN薄片，因此克服了常规制造方法的限制。报道的工艺为提高工业应用设备制造的可扩展性铺平了最初的步骤。回顾该领域的发展，从诞生点到目前的地位是这封信的重点。我们将展示该领域是如何发展的，以克服现有的挑战，并讨论该领域的发展方向。
2019-12-03 cond-mat.mtrl-sci
Boron nitride-graphene in-plane hexagonal heterostructure in oxygen environment
为了改进氮化硼和石墨烯（h-BNG）横向异质结构的制备工艺，研究了h-BNG薄膜在铂衬底上的生长及其在氧气环境中的行为。我们采用了先进的光谱和成像技术的基础上的表面科学的方法来研究在每个反应步骤的表面化学计量和化学中间体的演变。在氧气暴露在升高的温度下，我们观察到渐进的和随后的嵌入的氧，和选择性蚀刻的石墨烯伴随着硼的氧化。此外，通过利用在250°C下对石墨烯的O2蚀刻选择性和重复生长循环，我们获得了具有可控组成和垂直堆叠的h-BN/Gr异质结构的面内h-BNG层，而无需使用连续的转移过程。使用单个前体分子的生长可以有益于开发用于电子器件的多功能原子级薄层。
2022-08-24 cond-mat.mtrl-sci
Graphene quantum dots embedded in hexagonal boron nitride sheets
采用第一性原理计算对石墨烯量子点嵌入六方氮化硼单层片中的电子性质进行了研究。密度泛函理论计算表明，量子点的带隙是由B、N和C原子的量子限域效应和π轨道杂化决定的。费米能级附近的能量状态被发现是强烈的本地化内和附近的量子点。
2010-09-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Stability of boron-doped graphene/copper interface: DFT, XPS and OSEE studies
研究了通过含有硼源的鼓泡器使用两种不同流量的Ar合成的两种不同类型的硼掺杂石墨烯/铜界面。X射线光电子能谱（XPS）和光激电子发射（OSEE）测量表明，硼掺杂的石墨烯涂层提供了铜基底的高耐腐蚀性，并且碳覆盖层的氧化痕迹很轻。密度泛函理论计算表明，对于替代型（石墨型）硼缺陷的情况，只有硼杂质附近的氧化在能量上是有利的，而空位的产生会导致铜衬底的氧化在能量上是不利的。在该区域的非石墨硼缺陷氧化的情况下，附近的杂质是亚稳态的，其不仅防止氧化，而且制造硼掺杂的石墨烯。氧还原反应的模拟表明，这些材料的高催化性能。
2018-02-07 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.chem-ph
Boron Nitride Substrates for High Mobility Chemical Vapor Deposited Graphene
化学气相沉积（CVD）石墨烯通常作为石墨烯器件制造的可扩展解决方案呈现，但迄今为止，这种石墨烯表现出比通过剥离产生的石墨烯更低的迁移率。使用氮化硼底层，我们实现了高达37，000 cm^2/Vs的迁移率，比通常报道的CVD石墨烯高一个数量级，并且优于大多数剥离的石墨烯。该结果表明，可扩展的高迁移率CVD石墨烯的障碍不是生长技术，而是选择使载流子散射最小化的衬底。
2011-05-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electronic and structural distortions in graphene induced by carbon vacancies and boron doping
通过热力学和能带结构计算，对改性石墨烯中空位的产生、硼原子的引入以及两者共存所导致的结构和电子畸变进行了从头算研究.在硼原子与空位共存的情况下，只有当硼原子远离空位时，改性石墨烯才呈现自旋极化。因此，当硼原子填充单空位和双空位时，其抑制电荷密度的自旋极化。特别地，当B原子填充双空位时，发生新型重排，其中形成稳定的BC4单元，引起石墨烯的重要面外畸变。所有这些发现表明，石墨烯的新化学修饰和新型空位可用于感兴趣的应用，如传感器和化学标记。
2010-06-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Photo-induced Doping in Graphene/Boron Nitride Heterostructures
分层材料堆叠的设计，其中相邻层通过范德华力相互作用[1]，使得具有不同电学，光学和机械特性的各种二维晶体的组合成为可能，并出现了新的物理现象和器件功能[2-8]。在这里，我们报告光诱导掺杂的范德华异质结构（VDH）的石墨烯和氮化硼层组成。它使得能够用可见光灵活且可重复地写入和擦除石墨烯中的电荷掺杂。我们证明了这种光诱导掺杂保持了石墨烯-氮化硼（G/BN）异质结构的高载流子迁移率，这类似于半导体异质结中使用的调制掺杂技术，并且可以用于产生空间变化的掺杂分布，例如pn结。我们发现，这种光致掺杂产生从微观耦合的光和电响应的G/BN异质结构，其中包括在氮化硼中的缺陷跃迁的光激发，在石墨烯中的电输运，和氮化硼和石墨烯之间的电荷转移。
2014-02-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Substrate-induced bandgap in graphene on hexagonal boron nitride
我们使用从头算密度泛函计算确定晶格匹配的六方氮化硼（h-BN）衬底上的石墨烯片的电子结构。最稳定的构型是一个碳原子位于硼原子的顶部，另一个位于BN环的中心。由此产生的两个碳位点的不等价性导致在石墨烯的狄拉克点处打开53 meV的间隙，并导致狄拉克费米子的有限质量。BN衬底上的石墨烯片的替代取向产生类似的带隙和质量。由BN表面诱导的带隙可以极大地改善石墨烯基场效应晶体管的室温夹断特性。
2007-07-30 cond-mat.mes-hall 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
Minimum thermal conductance in graphene and boron nitride superlattice
在石墨烯和氮化硼超晶格中，当$d_{s}$远低于声子平均自由程时，超晶格的最小热导率随超晶格尺寸的变化（$d_{s}$）被揭示出来。在$d_{s}/L\approx 5%$的恒定比率下达到最小值，其中$L$是超晶格的总长度;因此$d_{s}$的最小点取决于$L$。这一现象归因于超晶格的局域化特性和有限模的数目。随着$d_{s}$的增加，受限模的局域化程度增强，受限模的数目减少，直接导致热导最小。
2011-08-30 cond-mat.mtrl-sci
Half-Metallicity in Undoped and Boron Doped Graphene Nanoribbons in Presence of Semi-local Exchange-Correlation Interactions
我们进行密度泛函计算一维锯齿形边缘石墨烯纳米带（ZGNRs）的不同宽度，有和没有边缘掺杂，包括半本地交换相关。我们的研究表明，虽然边缘钝化（氢）ZGNRs的基态更倾向于反铁磁，与硼原子的两个边缘的掺杂稳定系统在铁磁基态。局域和半局域交换关联导致在有限的交叉带电场在边缘钝化ZGNRs的半金属性。然而，具有硼边缘的ZGNR即使在没有电场的情况下也显示出与带宽无关的半金属行为，并且这种性质对于任何电场强度都保持不变，这为自旋电子学的应用开辟了巨大的可能性。
2007-12-26 cond-mat.mtrl-sci
Band gaps in incommensurable graphene on hexagonal boron nitride
设计出打开石墨烯带隙的方法，使电荷载流子质量有限，这对许多应用来说都是至关重要的。最近在六方氮化硼（h-BN）上使用石墨烯的实验提供了诱人的暗示，即与衬底的弱相互作用足以打开间隙，这与早期的发现相矛盾。使用多体微扰理论，我们发现，小观察到的差距是什么后，一个更大的潜在的准粒子间隙被抑制的不可逆性。这种抑制对石墨烯与衬底分离距离的小调制的敏感性表明了暴露更大的底层间隙的方法。
2014-05-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Atomic bonding and electrical characteristics of two-dimensional graphene/boron nitride van der Waals heterostuctures with manufactured defects via binding energy and bond-charge model
采用结合能-键-电荷模型研究了二维石墨烯/BN范德华异质结构的原子成键和电学性质。我们通过制造缺陷来操纵它的原子键合和电学性质。我们发现该过程产生了具有平带的能带结构，即，在费米能级上没有色散的水平能带结构。因此，我们的研究是有意义的，因为这是第一次报告，这种平面带的缺陷石墨烯/BN范德华异质结构。
2021-12-21 cond-mat.mtrl-sci
Interlayer coupling enhancement in graphene/hexagonal boron nitride heterostructures by intercalated defects and vacancies
在二维原子晶体中，六方氮化硼（hBN）是制备异质结构的最引人注目的材料之一，具有独特的性质。我们进行第一性原理计算，以确定插入的金属原子和空位是否可以介导界面耦合和影响石墨烯/hBN异质结构的结构和电子性质。金属杂质原子（Li、K、Cr、Mn、Co和Cu）作为石墨烯和hBN片之间的非本征缺陷产生掺杂$n$的石墨烯。我们还考虑了本征空位缺陷，并发现hBN中的硼单空位作为石墨烯的磁性掺杂剂，而hBN中的氮单空位作为石墨烯的磁性掺杂剂。相比之下，hBN中最小的三角形空位缺陷不太可能导致石墨烯的电子输运发生显著变化。我们的研究结果表明，hBN层与一些空位或金属杂质增强层间耦合的石墨烯/hBN异质结构相对于电荷掺杂和电子散射。
2014-04-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Selective Etching of Hexagonal Boron Nitride by High-Pressure CF4 Plasma for Individual One-dimensional Ohmic Contacts to Graphene Layers
我们描述了一种使用CF 4和O2等离子体对封装在六方氮化硼（h-BN）中的单个石墨烯层进行一维欧姆接触的技术。h-BN相对于石墨烯的高蚀刻选择性（>1000）是通过增加等离子体压力来实现的，这使得能够蚀刻h-BN，而石墨烯充当蚀刻停止层以保护下面的h-BN。低压O2等离子体在垂直方向上各向异性地蚀刻石墨烯，这暴露了h-BN侧壁处的石墨烯边缘。尽管有O2等离子体轰击，但下部h-BN层用作绝缘层。因此，该方法允许我们在第二石墨烯层上的h-BN上图案化金属电极。随后的电子束光刻和蒸发在石墨烯边缘制造金属接触，这些金属接触在低温下是活跃的。通过制备具有石墨背栅的石墨烯霍尔条和双层石墨烯霍尔条器件来证明这种制造方法。通过这种方法实现的器件几何形状的高度灵活性创建了对静电耦合石墨烯层的各种实验的访问。
2020-12-04 cond-mat.mtrl-sci
Mg decorated Boron doped Graphene for Hydrogen Storage
基于第一性原理的密度泛函理论研究了硼掺杂镁原子修饰石墨烯的结构和电子性质。四个H2分子稳定地将镁原子与硼掺杂的石墨烯片结合。计算得到的平均结合能在-0.566 ~-0.687 eV/H2之间。复杂系统的分态密度表明，在-0.1 eV处，H2分子和Mg原子的s和d轨道有重叠，说明H2和Mg原子的s和d轨道分别有很强的杂化和结合。所研究的复杂系统的重量容量达到约8.26重量%的氢。HOMO和LUMO研究揭示了复杂系统的稳定性，DOS研究揭示了复杂系统的电子态密度。
2020-03-12 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
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
Lattice mismatch induced ripples and wrinkles in planar graphene/boron nitride superlattices
用连续介质理论描述了平面石墨烯/氮化硼超晶格中周期性波纹的形成。由于两种材料之间的晶格失配，它表明，平坦的超晶格是不稳定的波纹形成适当的波长。弯曲能和横向拉伸能之间的竞争产生取决于超晶格节距的最佳波纹波长。连续谱理论预测的最佳波长与Nandwana和Ertekin，Nano Lett先前报道的原子尺度总能量计算结果非常一致。15 1468（2015）。
2015-04-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Metal adatoms on graphene and hexagonal boron nitride: Towards the rational design of self-assembly templates
金属衬底上周期性波纹状外延石墨烯和六方氮化硼（h-BN）被认为是纳米颗粒阵列自组装的前景模板。通过第一性原理计算，我们确定了金属原子在石墨烯和六方氮化硼表面的结合能和扩散激活势垒。所观察到的化学趋势可以理解的电荷转移和共价键之间的相互作用，涉及吸附原子d电子。我们进一步研究了金属基底的电子效应，发现基于石墨烯的周期性波纹模板与金属/石墨烯界面处的强相互作用相结合最适合于高度规则的纳米颗粒阵列的自组装。
2010-07-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Boron-doped graphene -- DFT study of the role of dopant concentration and oxidation on sodium and aluminium storage applications
本文利用DFT计算研究硼掺杂浓度和氧化对石墨烯反应活性、电导率及钠/铝存储性能的影响，发现硼掺杂和氧化可将钠存储容量提高至4倍。
2023-07-06 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph physics.comp-ph
Synthesis, Structure and Properties of Boron and Nitrogen Doped Graphene
二维石墨烯在室温下表现出许多迷人的性质，例如弹道电子传导和量子霍尔效应。1 -4电化学掺杂或通过电子供体和电子受体分子的电荷转移掺杂的石墨烯，5-7显示出电子结构的显著变化，在拉曼光谱中具有特征签名。5 -10取代掺杂，普遍用于半导体的调谐性质，可以成为控制石墨烯电子特性的有力工具。在这里，我们提出的结构和性能的硼和氮掺杂的石墨烯，通过一个以上的方法，包括电弧放电在适当的气氛中，通过使用改性石墨电极或通过纳米金刚石的转化。使用实验和第一性原理理论相结合，我们证明了系统的变化，在载流子浓度和电子结构的石墨烯与B/N掺杂，伴随着硬化的G带和增强的缺陷相关的D-带的拉曼光谱。在没有外部场或化学试剂的情况下获得的这种n/p -型石墨烯应该找到器件应用。
2009-02-18 cond-mat.mtrl-sci
Magnetoresistive junctions based on epitaxial graphene and hexagonal boron nitride
我们提出单层外延石墨烯和六方氮化硼（h-BN）作为最终厚度的共价间隔磁阻结。利用第一性原理方法，我们研究了这种结的结构，磁性和自旋输运性质的基础上，结构良好的界面与（111）面心立方或（0001）六方晶系铁磁过渡金属。我们发现低电阻面积的产品，强交换耦合整个接口，和磁阻比超过100%的某些化学成分。这些属性可以微调，使拟议的结有吸引力的纳米自旋电子学应用。
2009-07-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Thermal transport in van der Waals graphene/boron-nitride structure: a molecular dynamics study
在范德瓦尔斯异质结构中，石墨烯/h-BN异质结构是二维纳米电子器件的合适候选者。本文采用非平衡分子动力学模拟方法，研究了石墨烯/h-BN双层结构和石墨烯/h-BN范德华异质结构（即h-BN薄片周期性地插入石墨烯层的顶部和底部）中的热传输。结果表明，随着体系长度的增加，石墨烯/h-BN双层材料的热导率增加。此外，石墨烯/h-BN异质结构中的热传输比单层石墨烯或单层h-BN中的热传输增强。尺寸效应分析表明，当体系尺寸大于100 nm时，通过石墨烯/h-BN双层结构各层的热通量趋于收敛。研究结果有助于理解范德华异质结中的热传导现象，并有助于改进异质结的设计，以获得更好的热管理和散热效果。
2021-08-31 cond-mat.mtrl-sci
Electronic properties of zigzag, armchair and their hybrid quantum dots of graphene and boron-nitride with and without substitution: A DFT study
采用自旋极化密度泛函理论对扶手椅型石墨烯量子点和氮化硼量子点进行了计算，研究了碳/氮化硼取代对这两种量子点电子性质的影响.作为考虑更现实的量子点的第一步，已经考虑了作为Z字形QD和扶手椅QD的组合的量子点。针对GQD和BNQD探索了取代对这些混合量子点的影响，并将这些结果与取代的A-G/BN-QD及其锯齿形类似物的结果进行了比较和对比。我们的工作表明，边缘替代可以发挥重要的工具，同时调整量子点的电子性质。
2014-05-19 cond-mat.mtrl-sci
Spatial segregation of substitutional B atoms in graphene patterned by the moiré superlattice on Ir(111)
在纳米级极限下制造有序结构对现代技术构成了基础挑战。在这项工作中，我们展示了如何自然发生的莫尔图案在Ir（111）支持的石墨烯模板形成的二维有序阵列的取代硼物种。一个互补的实验和理论方法提供了一个全面的描述硼物种分布，键合配置，界面相互作用与Ir（111）和石墨烯的电子结构的影响。原子分辨的扫描隧道显微镜图像和密度泛函理论计算揭示，通过诱导石墨烯向下面的Ir（111）的局部弯曲，硼优选地在石墨烯的莫尔超晶格的几何低区域中形成替代缺陷的小聚集体。令人惊讶的是，计算表明，缺电子硼的掺入不会导致增强的p型掺杂，因为石墨烯层的局部波纹促使从铱衬底吸收电子，这补偿了由于取代硼而导致的初始电子损失。扫描隧道光谱和角度分辨光电子能谱测量证实，硼物质的阵列不会改变费米能级附近的石墨烯的电子结构，因此保留了由Ir（111）诱导的轻微p型掺杂。
2022-10-06 cond-mat.mtrl-sci
The Winner Takes It All: Carbon Supersedes Hexagonal Boron Nitride with Graphene on Transition Metals at High Temperatures
高质量六方氮化硼（h-BN）的生产对于基于二维（2D）材料的器件的最终性能至关重要，因为它是关键的2D封装材料。在这里，报道了在过渡金属上制备高质量h-BN的决定性指导方针：从h-BN相关工艺中排除碳是至关重要的。否则，由于碳的结合能较大，碳优于硼和氮，因此在高温退火后在金属上形成石墨烯。我们证明了表面反应辅助的转化从h-BN到石墨烯的高温处理。热解温度Tp是h-BN/金属的重要质量指标。当温度低于Tp时，h-BN层的质量在退火时得到改善。当退火温度高于Tp时，在无碳条件下，h-BN分解并且氮比硼更容易从表面解吸，最终导致清洁的金属表面。然而，一旦h-BN层暴露于碳，石墨烯在高温状态下在Pt（111）上形成。这不仅为在过渡金属上制备高质量的h-BN材料提供了一个不可缺少的原则（避免碳），而且为在Pt（111）上从h-BN到石墨烯的表面反应辅助转化提供了一种简单的方法。
2022-10-13 cond-mat.mtrl-sci
Quasi-freestanding and single-atom thick layer of hexagonal boron nitride as a substrate for graphene synthesis
我们证明了通过在W（110）衬底上生长的Ni（111）薄膜的界面上插入Au原子，可以使单原子厚的六方氮化硼（hbn）层与Ni（111）薄膜脱离紧密的化学键。这一过程已被系统地研究，使用角分辨光电子能谱，X射线光电子能谱和吸收技术。已经证明，hbn层从“刚性”到“准独立”状态的转变伴随着其晶格常数的变化。利用化学气相沉积，石墨烯已成功地合成绝缘，准独立hbn单层。我们预期原位合成的弱相互作用石墨烯/六方氮化硼双层系统可以进一步发展为技术应用，并可能提供进一步探讨石墨烯的不寻常的电子性质的前景。
2010-08-11 cond-mat.mtrl-sci
Silane-Catalyzed Fast Growth of Large Single-Crystalline Graphene on Hexagonal Boron Nitride
在电介质衬底上直接生长高质量的石墨烯大单晶畴对于电子和光电子学中的应用至关重要。传统上，在石墨烯上生长的石墨烯域通常仅为~ lnm，生长速率为~ lnm/min或更小，主要原因是缺乏催化剂。在这里，我们表明，硅烷，作为一种气态催化剂，是能够提高石墨烯的生长速率~1 μ m/min，从而促进石墨烯域的大小高达20 μ m的合成通过化学气相沉积在六方氮化硼。霍尔测量表明，样品在室温下的迁移率达到20，000 cm 2/Vs，这是CVD生长的石墨烯中最好的。结合催化CVD和超平介电衬底的优点，气相催化剂辅助CVD为合成用于器件应用的高质量石墨烯铺平了道路，同时避免了转移过程。
2015-03-10 cond-mat.mtrl-sci
Transport and particle-hole asymmetry in graphene on boron nitride
在六方氮化硼（hBN）衬底上的石墨烯的所有局部电子性质表现出与共享三角形布拉维晶格之间的晶格常数和取向差异相关的空间莫尔图案。我们应用先前推导出的有效哈密顿量的$π$ -带的石墨烯上的h-BN来解决载流子依赖性的输运性质，集中在电导率的功能，在四个电子和四个空穴每单元电池。这些输运特征测量了$π$ -电子脱离莫尔图案的布拉格散射强度，并表现出惊人的粒子-空穴不对称性，我们追踪到我们物理解释的有效哈密顿量的特定特征。
2015-05-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Observation of an intrinsic bandgap and Landau level renormalization in graphene/boron-nitride heterostructures
通过将不同的二维原子晶体组装成堆叠体而形成的范德华异质结构可以导致许多新的现象和器件功能。特别地，石墨烯/氮化硼异质结构已经成为用于石墨烯的能带工程的非常有前途的系统。然而，这种异质结构中带隙的内在价值和起源仍然没有得到解决。在这里，我们报告了在具有零晶体排列角的外延石墨烯/氮化硼异质结构中观察到的本征带隙。磁光光谱提供了一个直接探测的朗道能级跃迁在这个系统中，并揭示了一个带隙的~ 38 meV（440 K）。此外，朗道能级跃迁的特征在于有效费米速度与特定的跃迁和磁场的关键依赖。这些发现突出了许多主体相互作用在确定石墨烯异质结构的基本性质方面的重要作用。
2014-06-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tuning dissociation using isoelectronically doped graphene and hexagonal boron nitride: water and other small molecules
二维材料如石墨烯和六方氮化硼（h-BN）的新用途经常被发现，特别是在膜和催化应用中。然而，关于环境和工业上重要的分子（如水）与这些材料的相互作用，仍有许多问题有待了解。从石墨烯和h-BN的杂化进展中获得灵感，我们使用密度泛函理论探索了水，氢，甲烷和甲醇在石墨烯，h-BN及其等电子掺杂对应物：BN掺杂的石墨烯和C掺杂的h-BN上的解离。我们发现，掺杂的表面是相当多的反应性比他们的原始同行，并通过比较几个小分子的反应性，我们开发了一个一般的框架解离吸附。由此，出现了等电子掺杂的特别有吸引力的结果：可以掺杂衬底以增强其对极性或非极性吸附物的反应性。因此，这些基板是潜在的可行的候选人选择性催化剂和膜，这意味着可以设计一系列的可调材料。
2016-03-24 cond-mat.mtrl-sci
Temperature dependence of the conductivity of graphene on boron nitride
单层石墨烯的衬底材料通过各种机制影响载流子迁移率。在室温下，传导电子被定位在衬底表面的声子模散射，可以严重限制载流子迁移率。我们在这里表明，对于由压电六方氮化硼（hBN）制成的衬底，与广泛使用的SiO $_2$相比，这种远程声子散射机制在室温下几乎弱一个数量级，并导致电阻率约为3\，$Ω$。这使得hBN成为未来在室温下工作的石墨烯基电子器件的优秀候选材料。
2012-05-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Prospects of Direct Growth Boron Nitride Films as Substrates for Graphene Electronics
我们提出了一种通过聚硼氮烯到h-BN转化过程直接生长氮化硼的途径。当与在Al 2 O3（0001）和Si（111）衬底上的高温生长相比时，这种两步生长过程最终导致h-BN膜的RMS表面粗糙度降低> 25倍。此外，化学计量被证明是高度依赖于初始聚硼氮烯沉积温度。重要的是，在400°C下转移到Al 2 O3上的直接生长的氮化硼膜的CVD石墨烯与分别转移到Al 2 O3和SiO2衬底的CVD石墨烯相比，导致迁移率提高> 1.5倍和> 2.5倍，这归因于远程带电杂质散射和表面粗糙度散射的组合减少。迁移率与载流子浓度的模拟证实了限制在h-BN膜中引入带电杂质的重要性，并突出了这些结果在生产用于高性能石墨烯和TMD器件的优化h-BN衬底中的重要性。
2013-10-07 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
Laser-controlled field effect in graphene/hexagonal boron nitride heterostructures
研究了激光辐照对六方氮化硼（h-BN）局部性质改性的可能性。使用拉曼光谱和静电力显微镜进行调查。发现激光诱导的修饰不会引起结构变化。然而，它们对材料的拉曼光谱和局部电荷状态有影响。它们也被证明是稳定的时间和样品的电气接地期间。提出了h-BN中存在的深缺陷的光电离机制来解释所观察到的现象。这种效应为h-BN基平面异质结构的纳米化开辟了新的途径。
2018-05-16 cond-mat.mtrl-sci
Charged defects in graphene and the ionicity of hexagonal boron nitride in direct images
我们报告的检测和电荷分布分析的氮取代掺杂剂在单层石墨烯膜的像差校正的高分辨率透射电子显微镜（HRTEM）。此外，我们表明，单层六方氮化硼的离子性可以从直接图像确认。对于第一次，我们证明了由HRTEM实验和第一性原理电子结构计算相结合的调整，由于化学键合的原子势可以看出在HRTEM图像。我们的实验开辟了一种方法来辨别点缺陷或其他非周期性排列或纳米级物体中的电子配置，这些电子或X射线衍射实验无法分析。
2010-06-04 cond-mat.mtrl-sci
Interlayer Transport through a Graphene / Rotated-Boron-Nitride / Graphene Heterostructure
通过石墨烯/六方氮化硼（h-BN）/石墨烯异质结构的层间电子输运强烈地受到h-BN相对于石墨烯层的取向差角$θ$的影响，其中不同的物理机制在不同的角度、费米能级和偏置状态下控制输运。使用两种不同的模型，紧束缚，非平衡格林函数模型和有效的连续介质模型，分析了不同的机制和它们产生的签名的电阻和电流，从两个不同的模型产生的定性特征比较好。在大角度范围（$θ> 4^\circ$）中，在石墨烯的$K$点处由电子看到的有效h-BN带隙的变化导致电阻随着角度单调增加几个数量级，在$θ= 30^\circ$处达到最大值。它不会影响呈现负微分电阻的器件的峰谷电流比。在小角区（$θ< 4^\circ$），Umklapp过程开辟了新的电导通道，在电阻与费米能级的关系图中表现为非单调特征，可以作为这种效应的实验特征。对于小角度和高偏压，Umklapp过程引起的两个新的电流峰的直接隧穿峰的两侧。
2016-09-06 cond-mat.mtrl-sci
Effect of boron nitride defects and charge inhomogeneity on 1/f noise in encapsulated graphene
研究了双栅结构六方氮化硼（hBN）衬底封装石墨烯的低频1/f噪声。与Si/SiO2衬底上的石墨烯相比，整体噪声幅度较小。在空穴掺杂区的噪声幅度是独立的载流子密度，而在电子掺杂区，观察到一个明显的峰值，在费米能量，EF ~ 90 meV。电子掺杂区的反常噪声峰的物理机制是由于碳原子取代了hBN晶体中的氮位而产生的杂质态。此外，狄拉克点附近的噪声研究显示出特征的“M形”，这被发现与狄拉克点附近的电荷不均匀区域强烈相关。
2021-11-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tunable band gaps in bilayer graphene-BN heterostructures
研究了外加电场对六方氮化硼片层间双层石墨烯带隙的影响。利用密度泛函理论，我们表明，间隙是连续可调的从0到0.2 eV，是强大的堆叠无序。此外，氮化硼片不改变自支撑双层石墨烯的基本响应，除了额外的屏蔽。计算表明，石墨烯-氮化硼异质结构可以为石墨烯基电子器件提供可行的途径。
2010-11-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
Charging of quantum emitters in hexagonal boron nitride - graphene heterostructures due to electrostatic screening
本研究揭示了hBN/石墨烯异质结构中静电屏蔽导致缺陷电荷态改变，并表明可通过栅极电压克服重取向能垒，实现电学控制量子发射体。
2025-01-22 cond-mat.mtrl-sci
Energetics and kinetics of vacancies in monolayer graphene boron nitride heterostructures
石墨烯和氮化硼（GPBN）异质结构提供了一种可行的方法来实现可调的带隙，在石墨烯基纳米电子和光电子器件中有着新的机会。在本研究中，我们研究了单层GPBN异质结构中空位与石墨烯/h-BN界面之间的相互作用。利用第一性原理计算研究了单层GPBN异质结构中单空位和双空位的能量学和动力学。界面被证明是空位偏析的优先位置。同时，空位的动力学被发现在界面处被显著地修改，证明了最小能量路径（MEP）和相关的迁移势垒计算。讨论了界面键合构型、能态和极化对空位形成和扩散的影响。此外，我们还证明了识别不同空位的扩散前因子的差异对于准确确定空位扩散系数是重要的。我们的研究结果为GPBN异质结构中空位的建模提供了必要的数据，并为基于GPBN的器件设计中的缺陷，界面和量子域的精确工程提供了重要的见解。
2015-03-09 cond-mat.mtrl-sci
Charge transfer due to defects in hexagonal boron nitride/graphene heterostructures: an ab initio study
本研究采用DFT研究h-BN/石墨烯异质结中四类本征点缺陷与石墨烯的电荷转移，指出传统方法的电荷分配问题并提出态密度积分法，发现空位缺陷发生单电子转移且缺陷几何结构与电荷态相关，为相关器件应用及方法推广提供支撑。
2023-01-11 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Pressure-induced commensurate stacking of graphene on boron nitride
将原子级薄的范德华材料结合到异质结构中为设计电子器件的创建提供了强大的途径。相邻层之间的相互作用强度，最容易通过它们的层间分离控制，可以对这些复合材料的电子性质具有显着的影响。在这里，我们展示了前所未有的控制层间相互作用，通过局部修改石墨烯和氮化硼之间的层间分离，我们通过施加压力与扫描隧道显微镜尖端实现。对于氮化硼上的对齐或接近对齐的石墨烯的特殊情况，石墨烯晶格可以局部拉伸和压缩以补偿两种材料之间的轻微晶格失配。我们发现，修改层间分离直接调谐的晶格应变，并诱导相称的尖端下方的堆叠。我们的研究结果激励未来的研究定制的范德华异质结构的电子特性，通过控制整个设备的层间分离，使用静水压力。
2017-01-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
