Sign reversal of Hall conductivity and quantum confinement in graphene ribbons
窄的带状物具有锯齿形和扶手椅形的边界，显示出非常不同的霍尔电导率特性。结果表明，扶手椅型薄带的能谱中存在多带交叉，交叉的数目与薄带的宽度有关。从理论上讲，它是预测，电导率表现出激烈的符号反转窄带的费米能量扫过带交叉。根据扶手椅带的能谱中只出现奇数扶手椅带的平带，提出了扶手椅带的一种新分类。分析了在石墨烯片的限制下，霍尔电导率跃变到台阶状平台的演化和范霍夫奇点处态密度的恢复。
2009-04-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Vacancy induced magnetism in graphene and graphene ribbons
我们解决的电子结构和磁性的空位和空隙在石墨烯和石墨烯带。利用平均场哈伯德模型，我们研究了去除单个原子（空位）和多个相邻原子（空洞）所产生的磁织构以及它们之间的磁相互作用。基于Lieb定理的一组简单规则将缺陷的原子结构和空间排列与出现的磁序联系起来。给定缺陷的总自旋$S$取决于它的亚晶格不平衡，但是具有S=0的一些缺陷仍然可以具有局部磁矩。亚晶格的不平衡性也决定了缺陷之间是铁磁相互作用还是反铁磁相互作用，并在一些简单的情况下研究了这些磁相互作用的范围。我们发现，在半导体扶手椅带和二维石墨烯没有全球的亚晶格不平衡有最大的缺陷密度以上，局部磁化消失。有趣的是，具有非耦合局域矩的半导体石墨烯带的电子性质与稀磁半导体的电子性质非常相似，呈现出巨大的塞曼分裂。
2008-02-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Transverse field effect in graphene ribbons
结果表明，石墨烯带，碳单层的弹道带，可以作为量子线，其电子性质可以连续和可逆地控制由外部施加的横向电压。扶手椅边缘带的电子带经历了剧烈的转变：费米表面断裂，费米速度和有效质量变化符号，激发间隙被横向场减小。这些影响表现在电导平台，范霍夫奇点，热电，和激活的运输。对一维能带的控制有助于增强电子关联效应，并可用于器件应用。
2007-08-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
Carrier Statistics and Quantum Capacitance of Graphene Sheets and Ribbons
在这项工作中，在石墨烯的二维片和纳米级条带的载流子统计的基本结果。虽然发现2d石墨烯片中的本征载流子密度的行为与传统半导体有很大的不同，但发现非常窄（亚10 nm）的带与传统的窄隙半导体相似。量子电容是器件静电设计中的一个重要参数，本文推导了二维石墨烯片和纳米带的量子电容。
2007-07-15 cond-mat.mtrl-sci
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
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-ribbon under tension
采用原子模拟方法研究了石墨烯纳米带在拉伸载荷作用下的力学响应。弹性性质的晶格对称性依赖，这符合Cauchy-Born规则的预测。在弹性限度的破坏过程中，观察到脆性和韧性同时发生的行为，分别在低温和高温下占主导地位。此外，有限宽薄带的自由边有助于激活键翻转事件和初始化延性行为。
2007-09-07 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
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
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
Production and mechanical characterization of graphene micro-ribbons
将石墨烯图案化成微米带和纳米带允许在新兴领域例如柔性电子和光电子器件中的可调谐性，并且对于生产用于复合材料的更有效的增强材料正在引起兴趣。在这项工作中，我们制造微带CVD石墨烯相结合的紫外光刻和干法刻蚀氧等离子体处理。拉曼光谱成像证实了图案化过程的有效性，该图案化过程适合于在晶片级上对石墨烯进行大面积图案化，并证实石墨烯的质量保持不变。最后将所产生的微带转移并嵌入到聚合物基体中，并通过结合拉曼光谱和拉伸/压缩测试的原位机械调查来研究机械响应。
2019-04-16 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
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
Suppression of coherent thermal transport in quasiperiodic graphene-hBN superlattice ribbons
纳米结构超晶格由于其物理性质的可调性，是一种很有前途的新型电子器件材料。周期性超晶格由于在材料之间的边界处的相长波干涉而促进了相干声子的热输运。然而，通过调节超晶格周期，可以诱导从相干到非相干输运状态的交叉。我们最近观察到这种交叉周期性石墨烯-氮化硼纳米带的长度增加的个别域。在一般情况下，输运性质占主导地位的平移对称性和非常规对称性的存在导致不寻常的输运特性。在这里，我们进行非平衡分子动力学模拟研究声子热输运的石墨烯-hBN超晶格以下的斐波那契准周期序列，其中周期性和无序结构之间的。我们的模拟表明，准周期性可以抑制这些超晶格中的相干声子热输运。这种行为与随着斐波那契代的增加，每个晶胞的界面数量增加有关，阻碍了沿着超晶格的声子相干性。石墨烯-hBN超晶格中的相干热传输的抑制使得能够在纳米尺度下对热传导进行更高程度的控制，并且显示出在新型热管理器件的设计中的应用潜力。
2020-01-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Epitaxial growth of graphene-like silicon nano-ribbons
石墨烯是一种由碳原子紧密堆积成二维蜂窝晶格（一个原子厚的石墨片）的平面单层，是目前纳米科学和纳米技术中最热门的材料。它在硅世界中具有挑战性的假设反射是创造的硅烯;在这里，我们已经证明了最近通过STM在Ag（110）上观察到的大规模平行阵列中自对准的硅纳米线是真正的硅烯纳米带。我们使用密度泛函理论的计算清楚地表明，Si原子倾向于在银衬底上形成六边形，呈蜂窝状，石墨烯状排列。
2008-11-17 cond-mat.mtrl-sci
Zigzag graphene nanoribbons without inversion symmetry
衬底上的石墨烯将遭受反转对称性破缺（ISB）晶格势。在考虑电子-电子相互作用的情况下，研究了无反转对称性的锯齿形石墨烯纳米带出现半金属性和非共线磁性相的可能性.在半填充时，由于与电子-电子相互作用的竞争，半金属态（HM）可以在ISB势的中间值处实现。远离半填充，在不同的带宽度的掺杂与ISB电位的相图，其中HM状态和NC磁状态的制度清楚地指示和讨论。对于具有完美边缘的带，我们预测了具有不同磁结构的两个HM状态之间的拓扑转变，这是伴随着沿带的电导从$2e^2/h$到$e^2/h$的突然转变。
2011-07-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Anomalous Size Dependence of the Thermal Conductivity of Graphene Ribbons
我们研究了石墨烯带和石墨板的热导率K作为其横向尺寸的函数。我们的理论模型考虑了二阶非谐三声子过程，并考虑了带边的角相关声子散射。结果发现，石墨烯中的长波长声学声子的长平均自由程可以导致热导率对带的长度L的不寻常的非单调依赖性。对于具有光滑边缘的条带（镜面反射参数p>0.5），该效果是显著的。我们的研究结果还表明，与以前认为的相反，石墨中的块状三维声子可以对其面内热导率做出相当大的贡献。石墨板的Umklapp限制的热导率，对于小于~ 10微米的L，标度为log（L），而对于较大的L，热导率接近遵循依赖性K_0 - A \timesL^- 1/2的有限值，其中K_0和A是与长度无关的参数。我们的理论结果澄清了声子热导率与石墨烯和石墨的横向尺寸的标度。所揭示的微米级石墨烯带的异常依赖性K（L）可以解释石墨烯的报道实验数据中的一些差异。
2012-05-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci math-ph
An Extended Huckel Theory based Atomistic Model for Graphene Nanoelectronics
提出了一种基于自旋限制扩展休克尔理论（EHT）的原子模型来模拟石墨烯器件的电子结构和I-V特性。该模型被应用到锯齿形和扶手椅型石墨烯纳米带（GNR），有和没有氢钝化，以及双层石墨烯。进一步计算了纳米带宽度方向和双层方向上的电场，以显示电子结构的改变。最后，EHT哈密顿量和NEGF（非平衡格林函数）的形式主义被用于顺磁锯齿形GNR显示2 e2/h的量子电导。
2008-01-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electronic and transport properties of kinked graphene
已知石墨烯片的局部曲率或弯曲增加了化学反应性，为模板化化学官能化提供了机会。利用基于密度泛函理论的第一性原理计算，研究了氢原子在石墨烯线性弯曲处吸附反应势垒的降低.我们发现一个显着降低（15%）的实际曲率半径（20），并沿线性弯曲的吸附导致一个稳定的线性扭结。我们计算了单个和多个扭结线的电子输运性质，并演示了这些作为电子输运的有效屏障。特别地，两个平行的扭结线形成具有与相应的隔离带密切相关的半金属/半导电电子结构的石墨烯伪纳米结构;带带隙转化为用于跨扭结线传输的传输隙。最后，我们考虑基于伪带的异质结构，并提出这种结构提出了一种新的方法，在纳米结构的石墨烯带隙工程。
2013-01-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Edge Saturation effects on the magnetism and band gaps in multilayer graphene ribbons and flakes
采用基于密度泛函理论的电子结构方法和半局域密度近似，研究了几何约束、磁场和外电场对边缘饱和氢（H $_2$）或羟基（OH）的多层石墨烯带的电子结构和带隙的影响.我们讨论的相似性和差异的计算功能相比，原子氢（或H-）饱和带和薄片。对于H $_2$边饱和，我们发现了三种扶手椅型带类的\emph{shifted}标记，以及在窄锯齿型带中的磁性到非磁性的转变，其临界宽度随层数而变化。其他计算的特性，如存在的临界间隙和外部电场行为，层相关的电子结构，堆叠相关的带隙感应和长度限制的影响保持定性与H饱和带相同。
2011-04-21 cond-mat.mtrl-sci
Welding few-layered graphene ribbon via penetration of high-speed fullerenes
二维材料在纳米器件的设计中很受欢迎。为了提高少层石墨烯带的抗弯刚度，应通过将相邻层粘结在一起等方法来避免相邻层之间的相对滑动。在这项研究中，石墨烯带层之间的新的键是由来自带的两个表面的弹道C60富勒烯形成的。碰撞效应通过分子动力学模拟进行评估。新的二维碳材料的形成通过来自石墨烯和/或富勒烯的原子之间的键的断裂和产生来证明。注意，富勒烯的入射速度有一个间隔，在该间隔中，石墨烯和富勒烯都将断裂，并在撞击区域进一步通过新的共价键连接。
2020-08-30 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Quantum spin Hall phase in neutral zigzag graphene ribbons
本文详细描述了锯齿形石墨烯带（ZGR）在自旋轨道（I-SO）相互作用下零能模的波函数和自旋分布的性质.这些状态表征了石墨烯带中的量子自旋霍尔（QSH）相。我们提供的波函数的解析表达式，并显示这些演变的相互作用的强度和带状宽度的变化。对于奇宽带，我们表明，其绝缘性质排除了存在的QSH相。对于这些系统的I-SO相互作用的预测有一个更强的效果所示的增强的间隙的相互作用强度被打开。
2009-10-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Effects of nonlocal plasmons in gapped graphene micro-ribbon array and 2DEG on near-field electromagnetic response in the deep-subwavelength regime
采用麦克斯韦方程组和密度矩阵线性响应理论，求解了电磁耦合的掺杂石墨烯微带阵列和位于空气半空间和杂质半导体衬底半空间之间的界面上的量子阱电子气的自洽理论。空间调制的总电磁场和电子动力学之间的耦合，以及远场镜面和近场高阶衍射模式的耦合，包括在导出的电子光学响应函数。完整的解析表达式获得的光学响应函数的二维电子气和石墨烯层的诱导带隙的非局部性，并在我们的数值计算超出了长波长的限制（德鲁德模型）。研究了近场透射谱和反射谱，以及它们与系统的不同结构、阵列周期、带宽、量子阱电子气的石墨烯化学势和石墨烯带隙的关系.此外，传输的电场强度分布的计算，以证明其连接到总电磁场的镜面和衍射模式的混合。发现并解释了表面、常规电子气和无质量石墨烯带内等离子体激元激发之间的外部可调谐电磁耦合。此外，本文还将石墨烯等离子体激元能量对带宽和化学势的依赖关系与Ju等人最近给出的实验观测结果进行了比较，[Nature Nanotechnology，6，630（2011）]中，用于太赫兹频率范围内的石墨烯微带阵列。
2012-12-20 cond-mat.mtrl-sci
Negative Poisson's Ratio in Single-Layer Graphene Ribbons
泊松比表征了材料在纵向变形下在横向方向上的合成应变。虽然负泊松比（NPR）理论上在连续弹性中是可能的，但它们最常在工程材料和结构中观察到，因为它们不是许多材料的固有特性。在这项工作中，我们报告了单层石墨烯带中的NPR，这是由边缘压缩应力引起的边缘翘曲引起的。该效果是稳健的，因为对于宽度小于约10 nm的石墨烯带和小于约0.5%的拉伸应变观察到NPR，其中NPR值达到大至-1.51。使用斜板模型，这是能够预测的泊松比为任意大小的石墨烯片的NPR解析解释。斜板模型表明，NPR是由宽度（散装属性）之间的相互作用，和边缘的翘曲幅度（边缘属性），这最终产生一个相图确定的泊松比的符号作为石墨烯几何形状的函数。
2016-04-14 cond-mat.mtrl-sci
Enhanced Ferromagnetism in Lacey Reduced Graphene Oxide Nano-ribbon
在石墨烯基化合物中引入磁性为潜在的自旋电子学应用带来了巨大的希望。通过优化点缺陷和缺陷的高边缘密度，我们报告了与其他石墨烯衍生物相比，lacey还原氧化石墨烯纳米带（LRGONR）中的铁磁饱和磁矩增加了许多倍。使用化学解链方法合成样品。详细的结构和形态表征进行了讨论，包括XRD，拉曼，SEM，HRTEM和XPS测量。对磁化强度数据的Brilluoin函数分析反映了J = 7/2的最佳拟合，饱和力矩为1.1 emu/g。在LRGONR的磁化的微观起源被分配到高的边缘缺陷密度，这也被关联到微观结构。
2017-05-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Void defect induced magnetism and structure change of carbon materials-1, Graphene nano ribbon
空洞缺陷是纯碳材料类铁磁特性的一个可能来源。应用密度泛函理论研究了空位缺陷诱导石墨烯纳米带（GNR）的多重自旋态与结构变化的关系。通过碳原子的重新键合，使含六个电子的初始空穴的等边三角形变形为等腰三角形。在可能的自旋状态中，最稳定的状态是Sz=2/2。当Sz=4/2时，初始的扁平带转变为三维卷曲带，带边具有高度极化的自旋组态。Sz=4/2的总能量与Sz=2/2的总能量非常接近，这表明扁平带和卷曲带共存。作为三维石墨的模型，分析了双层AB叠层GNR。自旋分布仅限于空隙产生层。分布的空穴三角形显示不同位置空穴顺时针旋转60 °，这与使用扫描隧道显微镜的实验观察一致。(To发表于Journal of the Magnetic Society of Japan，2021）
2021-04-20 astro-ph.GA cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Energy gaps, magnetism, and electric field effects in bilayer graphene nanoribbons
采用第一性原理密度泛函电子结构方法，研究了双层石墨烯纳米带的能隙和磁性随带宽和层间电场强度的变化.我们假设AB（Bernal）堆叠，并考虑扶手椅和锯齿形边缘以及两个边缘对齐，其区别在于一个层相对于另一个层旋转60 $^o$。扶手椅带具有三种类型的双层间隙，其随着带宽度的增加而减小。层之间的外部电场增加了窄带的间隙，并减少了宽带的间隙，这是一种可以使用$π$带紧束缚模型和微扰理论半解析地理解的性质。锯齿形边缘带的磁性是不同的两个不同的边缘对齐，并不强大的所有考虑的交换相关近似。双层带隙对磁性的存在或不存在很敏感。
2008-07-02 cond-mat.mtrl-sci
Graphene zigzag ribbons, square lattice models and quantum spin chains
基于紧束缚模型和硬壁边界条件，对有限宽锯齿形石墨烯带进行了扩展研究。我们提供了一个精确的解析解，澄清了通过具有不同宽度的带结的电导预测的宽度依赖的起源。分析所获得的解决方案提出了一种新的描述ZGR耦合链。我们进一步追求这些想法，通过引入ZGR模型和N-耦合量子链的哈密顿量之间的映射，如2N马约拉纳费米子所描述的。所提出的映射保留了其宽度上的色带属性的依赖关系，从而使金属带N奇数和零间隙半导体带N偶数。此外，它揭示了ZGR模型的低能量属性和一个连续的家庭的正方形晶格模型哈密顿量具有类似的宽度依赖的属性，包括$π-$通量和平凡的正方形晶格模型之间的密切联系。作为进一步的扩展，我们表明，这种新的描述使得有可能确定与量子自旋链（QSC）模型预测的石墨烯带的物理学的各个方面。
2009-10-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Well-defined sub-nanometer graphene ribbons synthesized inside carbon nanotubes
具有亚纳米宽度的石墨烯纳米带对于纳米级电子器件和器件是非常有趣的，因为它们将石墨烯的不寻常的传输特性与由于横向维度中的量子限制而导致的带隙的打开相结合。目前，强有力的研究努力被用于生长这样的纳米带。在这里，我们展示了6-和7-扶手椅型石墨烯纳米带的合成，宽度为0.61和0.74 nm，激子间隙为1.83和2.18 eV，通过单壁碳纳米管内的二茂铁分子的高温真空退火。通过原子分辨率电子显微镜证明了如此获得的石墨烯纳米带的封装，而它们的分配是由广泛的波长依赖性拉曼散射表征和量子化学计算的组合提供的。这些发现使一个简单的和可扩展的方法，导致良好定义的亚纳米石墨烯纳米带的控制生长和详细的分析。
2020-08-31 cond-mat.mtrl-sci
Low-energy model for doped graphene nanoribbons
Universidad de Oviedo（奥维耶多大学）；Centro de Investigación en Nanomateriales y Nanotecnología, CSIC（纳米材料与纳米技术研究中心，西班牙国家研究委员会）；Kavli Institute of Nanoscience, Delft University of Technology（代尔夫特理工大学卡弗里纳米科学研究所）
通过将扩展和局域Hubbard模型映射到Kanamori模型，解析确定库仑矩阵元并分析其标度行为，提出低能Kanamori哈密顿量以研究掺杂石墨烯纳米带在外场下的响应，发现可产生开壳高自旋多体态导致壳和自旋阻塞效应。
2026-06-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Curvature in graphene nanoribbons generates temporally and spatially focused electric currents
今天，石墨烯纳米带和其他石墨烯基纳米结构可以以原子精度合成。但是，虽然研究集中在固定晶体取向的直石墨烯带上，但具有固有曲率的带仍然主要未被探索。在这里，我们研究电子输运在本质上弯曲的石墨烯纳米带耦合到直引线，使用两种计算方法。静态方法表明，虽然直引线支配的电导间隙，曲率的存在模糊的间隙，并降低开关比。一个先进的时间依赖性的方法表明，平静的静态传输的门面背后的电流运行激烈：曲率触发时间和空间集中的电流，在某种程度上，在短时间内，单个碳-碳键携带的电流远远超过整个带的稳态电流。认识到这种聚焦对于石墨烯传感器和电路的鲁棒设计至关重要。
2015-01-27 cond-mat.mtrl-sci
The organic functional group effect on the electronic structure of graphene nano-ribbon: A first-principles study
采用第一性原理研究了有机官能团（CH 2C 6 H5）对石墨烯纳米带（aGNRs-f）电子结构的影响，发现CH 2C 6 H5官能团在带隙中不产生任何电子态，带隙为直接带隙.通过改变有机官能团的密度和aGNRs-f的宽度，带隙调谐通过副作用表现出精细的三族行为。同时，当CH_2C_6 H_5浓度较大时，导带底和价带顶的载流子分布在CH_2C_6 H_5和aGNR区，反之，导带底和价带顶的载流子主要分布在aGNR区。带隙调制效应使aGNRs-f成为具有高量子效率的良好候选物，并且由于直接带隙和小的载流子有效质量，对于激光器、发光二极管和光电检测器，具有从750至93924 nm的更多波长选择。
2013-05-23 cond-mat.mtrl-sci
