Non-hexagonal-ring defects and structures induced by strain in graphene and in functionalized graphene
我们执行{ \textit从头计算}的应变诱导形成的非六方环缺陷的石墨烯，石墨烷（平面CH），和石墨烯酚（平面COH）。我们发现，最简单的这种拓扑缺陷，斯通-威尔士缺陷，作为种子的应变诱导的解离和倍增的拓扑缺陷。通过应用非均匀变形的石墨烯，graphane和graphenol与最初的小浓度的五边形和七边形环，我们得到了几个新的稳定的结构，拥有，在同一时间，大浓度的非六边形环（从四倍到十一倍）和小的形成能。
2012-03-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Graphene Quantum Strain Transistors
通过二维材料中量子输运的应变工程，可以获得广泛的科学和应用。我们提出了一个现实的实验平台，单轴应变工程的弹道电荷输运在石墨烯。然后，我们开发了一个应用的理论模型，基于这个平台，计算电荷电导率和演示石墨烯量子应变晶体管（GQST）。我们将GQST定义为具有开/关电导率比$> 10^{4}$的机械应变弹道石墨烯晶体管，并且其可以通过适度的栅极电压来操作。这种器件将允许在原始石墨烯中进行出色的晶体管操作，其中没有带隙。我们认为所有占主导地位的单轴应变对电导率的影响，同时包括实验的考虑，以指导实现的建议。我们预测多个应变可调传输签名，并证明了广泛的现实设备参数导致强大的GQST。这些器件可以在柔性电子晶体管、应变传感器和谷电子中找到应用。
2018-09-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Three Dimensional Liquid Gated Graphene Field Effect Strain Sensor
实现具有高灵敏度和可调应变系数的柔性应变传感器是一个挑战。为了应对这一挑战，我们报道了一种离子液体门控三维石墨烯场效应应变传感器。通过在石墨烯与离子液体的界面处形成的全方位自组装双电层电容，通过施加的电场来调制该3D石墨烯中的载流子浓度。应变导致石墨烯网络中微观褶皱的折叠和展开以及裂缝的形成，从而改变晶体管的行为。石墨烯的机械变形也改变其带隙，提供固有的应变敏感性。3D网络的使用导致鲁棒的操作，因为存在用于载流子在源极端子和漏极端子之间流动的多个路径。有趣的是，改变所施加的偏置允许人们调整这种基于石墨烯晶体管的应变传感器的应变计因子。在0.5%至35%的不同拉伸应变值下测量了传感器的电流-电压特性。我们的研究结果表明，传感器保持其场效应特性在一个大的应变范围内，而且它使高达68%的应变计因子的可调性。我们还报告了具有不同幅度和频率的循环测量，显示出作为高灵敏度应变传感器的可重复性和鲁棒性。
2021-07-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Probing the nanoscale origin of strain and doping in graphene-hBN heterostructures
我们使用共焦拉曼显微镜和改进的矢量分析方法，调查剥离的石墨烯六方氮化硼（hBN）异质结构上的应变和载流子浓度的纳米级起源二氧化硅（SiO2）。研究了两种类型的异质结构：SiO2上的石墨烯部分由hBN覆盖，石墨烯完全封装在两个hBN薄片之间。我们扩展的矢量分析方法，产生的应变和掺杂的异质结构的变化的空间图。这使我们能够可视化并直接量化环境对载流子浓度以及石墨烯应变的影响。此外，我们证明了应变和载流子浓度的变化在石墨烯中产生的异质结构，如断裂，折叠和气泡层之间捕获的纳米级功能。对于hBN封装的石墨烯中的气泡，流体静力学应变被示出为在气泡中心处是最大的，而载流子浓度的最大值被定位在气泡边缘。拉曼光谱被证明是一种非侵入性的工具，用于探测石墨烯中的应变和掺杂，这可能被证明是有用的二维设备的工程。
2018-10-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electronic ground state properties of strained graphene
在紧束缚近似下，我们考虑了应变石墨烯中的库仑相互作用和Hartree-Fock相互作用。计算了单轴应变下的多体能量色散关系、各向异性费米速度重整化和电荷压缩性。我们表明，准粒子的数量是敏感的均匀应变，事实上，它的符号。通过拉伸增强电荷可压缩性，并且通过压缩石墨烯片抑制电荷可压缩性。我们发现费米速度重整化沿着石墨烯形变的方向减少，与最近的实验观察吻合得很好。
2012-10-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Enhanced Seebeck effect in graphene devices by strain and doping engineering
在这项工作中，我们研究了通过应变和掺杂工程来提高石墨烯器件中的热电功率（塞贝克系数）的可能性。虽然局部应变可以导致k空间中不同石墨烯部分的狄拉克锥的未对准，但是掺杂工程导致它们的能量位移。通过结合这两种效应，我们证明了可以实现高达几百meV的导电间隙，因此增强的塞贝克系数可以达到高于1.4 mV/K的值，在石墨烯掺杂的异质结与局部应变区。这种异质通道似乎非常有希望扩大石墨烯器件在应变和热传感器中的应用。
2015-06-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Controlling Energy Gap of Bilayer Graphene by Strain
使用第一性原理计算，我们表明，机械可调的电子能隙是可实现的双层石墨烯，如果不同的均匀应变施加到两个层。结果表明，通过调节这些应变的大小和方向，可以简单地控制能隙的大小。我们还表明，这种效果源于应变诱导的赝标势在石墨烯中的发生。当将具有不同强度的均匀应变施加到双层石墨烯的每一层时，可以在没有任何外部电子源的情况下产生跨两层的横向电场，从而打开能隙。结果表明，一个简单的机械方法实现赝电磁在石墨烯和提出了一种可行的方法来制造基于双层石墨烯的机电器件。
2010-09-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Optical Separation of Mechanical Strain from Charge Doping in Graphene
石墨烯，由于其优异的拉伸性，表现出丰富的结构变形行为，其应变工程已被证明是有用的，在修改其电子和磁性。尽管拉曼G和2D模式的应变敏感性，在二氧化硅衬底上的石墨烯中的原生应变的光学表征已经被干扰两种模式的过量电荷所阻碍。在这里，我们表明，应变和电荷的影响，可以在光学上相互分离的两种模式的相关分析，使两者的简单量化。具有在-0.2%至0.4%之间随机发生的面内应变的石墨烯在热处理时经历适度压缩（-0.3%）和显著的空穴掺杂。这项研究表明，基板介导的机械应变是一个普遍存在的现象，在二维材料。所提出的分析将在表征石墨烯基材料和器件方面有很大的用处。
2012-09-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Fermi Velocity Modulation in Graphene by Strain Engineering
利用全势密度泛函理论（DFT）计算，我们发现石墨烯中电子和空穴的费米速度存在微小的不对称性。这些费米速度值和它们的平均值被发现减少与增加面内均匀双轴应变;费米速度的变化是二次应变。这些结果可以通过Landau能级谱和双轴应变石墨烯的量子电容测量得到验证，有望在石墨烯基应变电子学和柔性电子学中得到潜在的应用。
2013-02-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Strain engineering of ferromagnetic-graphene-ferroelectric nanostructures
我们计算了几乎未开发的纳米结构“高温铁磁绝缘体/石墨烯/铁电膜”中的自旋极化电导，特别注意应变多轴铁电膜中电极化的强度旋转的影响。极化矢量的旋转和大小由失配应变控制。我们提出了一个唯象模型，该模型考虑了由于铁磁绝缘体的接近而导致的狄拉克点的偏移，并使用Landauer公式来计算石墨烯通道的电导率。我们推导出的解析表达式表明，应变相关的铁电极化对石墨烯中二维载流子浓度和费米能级具有自洽的控制作用。我们证明了现实的机会，以控制石墨烯的自旋极化电导的失配应变（“应变工程”）在室温和更高的温度下的纳米结构CoFeO 4/石墨烯/PZT和Y3 Fe 5 O 12/石墨烯/PZT。所获得的结果为铁磁/石墨烯/铁电纳米结构作为非挥发性自旋过滤器和自旋阀的应用开辟了可能性。
2020-04-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Divergence of the Thermal Conductivity in Uniaxially Strained Graphene
通过平衡态分子动力学模拟研究了应变和同位素无序对悬浮石墨烯热输运的影响。我们表明，非应变石墨烯的热导率，计算从平衡时的热流波动是有限的，并在有限的温度下收敛与大小。相比之下，应变石墨烯的热导率随模型的尺寸几何发散，当应变超过相对较大的阈值2%时。声子人口和寿命的分析解释了分歧的热导率的结果，在占领的低频面外声子的变化，并增加其寿命，由于应变。
2013-03-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Strain-Tunable Spin Moment in Ni-Doped Graphene
石墨烯，由于其特殊的性能，是一种有前途的材料，用于纳米技术的应用。在这种情况下，通过引入缺陷和杂质来调节石墨烯基材料和器件的性质的能力可能是非常重要的。本文研究了单轴拉伸应变对置换式Ni杂质（Ni_sub）掺杂石墨烯的电磁性质的影响。我们发现，尽管Ni_sub缺陷在弛豫层中是非磁性的，但单轴应变在系统中诱导了自旋矩。自旋力矩随应变的增加而增加，达到0.3-0.4 μ B/Ni_sub，直至达到约6.5%的临界应变。在这一点上，观察到一个尖锐的过渡到高自旋态（~1.9 μ_B）。这种磁致弹性效应可用于设计基于Ni掺杂石墨烯的应变可调自旋器件。
2011-12-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Effects of Mismatch Strain and Substrate Surface Corrugation on Morphology of Supported Monolayer Graphene
氧化物衬底上的石墨烯单层已经被证明具有优异的电荷迁移率和热传输，用于潜在的器件应用。形貌的改变对石墨烯的输运性质有很大的影响。在本文中，我们从理论上分析了氧化物衬底上的石墨烯单层的形态稳定性，受到范德华相互作用和面内失配应变。首先，我们定义的平衡分离和界面粘附能作为两个关键参数，表征一个平坦的单层和一个平坦的基板表面之间的范德华相互作用。通过微扰分析，预测了临界压缩失配应变，超过该临界压缩失配应变，石墨烯单层经历应变诱导的不稳定性，在完全平坦的表面上形成具有增加的振幅和减小的波长的波纹。当衬底表面不完全平坦时，石墨烯的形态取决于表面反射的振幅和波长。预测从共形（波纹状）到非共形（平坦）形态的过渡。分析了衬底表面粗糙度对石墨烯平衡平均厚度和界面结合能的影响。此外，通过考虑衬底表面的应变和失配应变，人们发现，而拉伸失配应变降低石墨烯的应变幅度，波纹衬底表面促进应变诱导的不稳定性下的压缩应变。这些理论结果表明，通过表面图案化和应变工程来控制氧化物衬底上的石墨烯单层的形态的可能手段。
2010-03-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Valley polarized transport in strained graphene based Corbino disc
我们研究了在外部垂直磁场存在下，应变石墨烯在Corbino几何门控中的磁输运。采用Landauer-Büttiker方法计算了单轴应变和非均匀应变下变形石墨烯的Corbino圆盘的电导。我们发现，作为磁通量的函数的电导的振荡周期依赖于单轴应变和电导急剧下降沿石墨烯拉伸的方向。另一方面，电导幅度可以通过感生的伪磁通量来操纵。一个谷极化制度，所造成的不均匀的应变，此外，我们发现了一个很宽的能量区间内，该系统是完全谷极化。
2013-11-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Strain-tunable band gap of a monolayer graphene analogue of ZnS monolayer
使用第一性原理全势密度泛函计算，我们预测，机械可调的带隙是可实现的在ZnS单层石墨烯蜂窝状结构的应用面内均匀的双轴应变。双轴拉伸应变在（2.645%，3.171%）区间内存在一个由直接间隙相向间接间隙相的转变点。在两个带隙相中，带隙随应变的增加而减小，并随应变呈线性变化。
2012-10-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Transport in Suspended Monolayer and Bilayer Graphene Under Strain: A New Platform for Material Studies
我们开发了两种类型的石墨烯器件的基础上，纳米机电系统（NEMS），允许在原位应变调制的存在下进行传输测量。不同的迁移率和电导应变响应观察到单层和双层样品。这些类型的设备可以扩展到其他2D膜，如MoS2，提供传输，光学或其他测量与原位应变。
2013-08-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Shift of Dirac points and strain induced pseudo-magnetic field in graphene
我们提出，如果Dirac点可以看作是位置的慢变函数，那么应变诱导的有效赝磁场也可以用Dirac点的卷曲运动来解释。我们还证明了Dirac点必须被限制在两个三角形内，每个三角形的面积为布里渊区的1/8。
2010-12-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Fano resonance enabled infrared nano-imaging of local strain in bilayer graphene
在纳米尺度下以高灵敏度检测局部应变仍然具有挑战性。在这里，我们报告的近场红外纳米成像的局部应变在双层石墨烯通过探测应变引起的声子频率的变化。作为一种非极性晶体，本征双层石墨烯在其横光学（TO）声子频率处具有很小的红外响应。所报道的局部应变的光学检测通过施加垂直电场来实现，该垂直电场打破两个石墨烯层的对称性并向石墨烯声子引入有限电偶极矩。激活的声子进一步与连续电子跃迁相互作用，产生强的Fano共振。由此产生的Fano共振具有非常尖锐的近场红外散射峰，这导致应变检测的异常灵敏度为~0.002%。我们的研究展示了第一个纳米尺度的近场Fano共振，提供了一种新的方式来探测非极性晶体中的高灵敏度的局部应变，并为研究应变诱导的丰富现象打开了令人兴奋的可能性。
2021-04-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Effects of Strain on Electronic Properties of Graphene
本文分别采用第一性原理计算方法研究了单轴应变和各向同性应变下石墨烯的电子性质。的半金属性质示出坚持到一个非常大的单轴应变的30%，除了一个非常窄的应变范围，其中一个微小的能隙打开。当单轴应变沿某一方向增加时，平行于该方向的费米速度迅速减小并最终消失，而垂直于该方向的费米速度则增加了25%。因此，当无质量和有质量的电子与大的电子共存时，具有小的单轴应变的低能性质可以由广义Weyl方程描述。的功函数也被预测为单轴和各向同性应变增加大幅增加。因此，石墨烯中的均匀应变可以被视为有效电子标量势。
2010-02-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Strain-tunable band parameters of ZnO monolayer in graphene-like honeycomb structure
我们提出的从头计算结果表明，直接带隙，有效质量和载流子在ZnO单层（ML-ZnO）的石墨烯蜂窝结构中的费米速度都是可调的应用面内均匀双轴应变。在我们模拟的$\pm 10$ %的应变极限内，带隙保持直接，并显示出随应变的强非线性变化。此外，未应变的ML-ZnO中的电子的平均费米速度与石墨烯中的相同数量级。研究结果表明，ML-ZnO在机电/应变电子学和其他纳米器件如纳米机电系统（NEMS）和纳米光机械系统（NOMS）中具有潜在的应用前景。
2012-11-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Photo-induced doping and strain in exfoliated graphene
研究了皮秒级强激光脉冲对单层石墨烯的改性作用。我们使用拉曼光谱监测光激发后引入石墨烯的稳定变化。我们发现，光激发导致的空穴掺杂和压缩应变的减少都在本地增加。这些效果，由于光致氧化和光致屈曲的石墨烯，可能的解释进行了讨论。
2013-10-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Adsorption by design: tuning atom-graphene van der Waals interactions via mechanical strain
我们的目标是了解中性吸附原子和石墨烯层之间的范德华力是如何通过单轴应变和电子相关效应进行修改的。详细分析了三个原子（He，H和Na）和石墨烯应变范围从弱到中等强度。我们表明，范德华势可以显着增强应变，目前我们的结果的应用程序的原子从石墨烯的弹性散射的问题。特别是，我们发现，量子反射可以显着抑制应变，这意味着表面附近的耗散非弹性效应变得越来越重要。此外，我们介绍了一种方法来独立估计的Lennard-Jones参数中使用的有效模型，他与石墨烯相互作用，并确定它们如何依赖于应变。在短距离下，我们发现应变倾向于通过将吸附势最小值的位置推到变形石墨烯片上方的更高距离来降低相互作用强度。这开辟了令人兴奋的机械工程的吸附势的可能性，与各向异性低维超流相的形成和观察的影响。
2016-02-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Uniaxial strain on gapped graphene
研究了单轴应变对带隙石墨烯电子能带结构的影响。我们考虑两种类型的带隙石墨烯，一种打破了两个三角形子晶格之间的对称性（交错模型），另一种是交替的蜂窝晶格上的键（凯库莱模型）。在交错模型中，低于临界值的应变的影响仅是带隙位置的移动。在Kekulé模型中，随着应变的增加，带隙位置最初被钉扎到布里渊区的一个角落，而其宽度减小，并且在带隙闭合之后，接触点的位置开始移动。分析和数值计算结果得到的紧束缚和狄拉克费米子描述的带隙石墨烯。
2010-05-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Uniformity of the pseudomagnetic field in strained graphene
我们提出了一个在石墨烯的伪磁场的均匀性作为石墨烯晶格和应变方向之间的相对取向的函数的研究。为此，我们通过位移其三个边来对称地变形一个规则的微米级石墨烯六边形。通过模拟，我们发现当应变垂直于石墨烯的扶手椅方向施加时，赝磁场最强。对于边长为1 ${\rm μ}$ m的六边形，伪磁场在施加3.5%的应变时具有1.2 T的最大值，并且在直径为$\sim 520$ nm的圆内是均匀的（方差$< 1$ %）。这个直径是在一个国家的最先进的共焦拉曼光谱设置，这表明，观察伪磁场的位移磁-声子共振测量的激光光斑的典型直径的顺序是可行的。
2015-04-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Optical and photogalvanic properties of graphene supperlattices formed by periodic strain
从理论上研究了周期应变作用下石墨烯超晶格的形成。结果表明，电子能谱由超晶格布里渊区边界处的圆锥折叠所形成的微带组成，该超晶格布里渊区具有很窄的反交叉区。直接的interminiband跃迁下的光吸收被证明是依赖于频率和二向色性。掺杂的石墨烯超晶格表现出巨大的吸收二向色性。非对称石墨烯超晶格充当量子棘轮，允许在吸收垂直入射光时产生光电流。计算了不同非对称性掺杂超晶格的螺旋度相关光电流谱。
2011-10-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Strain-induced Evolution of Electronic Band Structures in a Twisted Graphene Bilayer
在这里，我们研究了扭曲的石墨烯双层诱导的应变和高曲率的局部电子性质的演变。应变和曲率强烈地影响扭曲石墨烯双层的局部能带结构;两个低能van Hove奇异性的能量差随着晶格变形的增加而减小，并且状态被压缩成定义良好的伪朗道能级，其模拟了在大约100 T的磁场中沿着石墨烯褶皱的大质量狄拉克费米子的量子化。石墨烯褶皱中的应变和面外变形的联合效应也导致具有显著间隙的谷极化，即，在电中性点处的八重简并朗道能级分裂成在每层上极化的两个四重简并四重态。这些结果表明，应变石墨烯双层膜是实现高温零场量子谷霍尔效应的理想平台。
2013-03-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Evidence for Strain-Induced Local Conductance Modulations in Single-Layer Graphene on SiO2
石墨烯已经成为一种电子材料，这是有前途的设备应用和研究二维电子气体与两个狄拉克点附近的相对论色散。尽管如此，偏离Dirac-like光谱的现象已经被广泛报道，并有不同的解释。在这里，我们展示了应变诱导的空间调制的证据，在SiO2衬底上的单层石墨烯的局部电导从扫描隧道显微镜（STM）的研究。我们发现，应变石墨烯表现出抛物线，U形的电导与偏置电压的光谱，而不是V形的狄拉克费米子预期的光谱，而V形的光谱恢复在放松的石墨烯区域。从STM研究中得到的应变图进一步揭示了与局部隧穿电导的直接相关性。这些结果归因于应变诱导的频率增加的平面外声子模式，介导的低能量非弹性电荷隧穿到石墨烯。
2009-03-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Strain engineering on graphene towards tunable and reversible hydrogenation
石墨烯具有二维几何结构和独特的结构-性能关系，是分子传感和储氢应用的极端材料。在这封信中，石墨烯的氢化在机械变形和电子构型之间的相互耦合的程度上进行了讨论。我们的第一性原理计算表明，氢化和外加应变显著改变了石墨烯的原子结构、结合能、力学和电子性质.在10%的面内应变下，氢原子在石墨烯上的结合能在对称相和反对称相分别提高了53.89%和23.56%。此外，对称束缚的氢原子在压缩下的不稳定性表明了氢的可逆存储方法。在反对称相中，氢的结合破坏了石墨烯的sp2特性，这可以在拉伸应变下部分恢复。基于电荷密度的分析揭示了下划线机制。这里报道的结果提供了一种方法，不仅可以以可控和可逆的方式调节氢在石墨烯上的结合，而且还可以通过机械负载和氢掺杂的协同控制来设计石墨烯的性质。
2009-04-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Network model for periodically strained graphene
单层石墨烯在周期性应变场中的长波长物理具有自然的手征散射网络描述。当应变场与石墨烯晶格和诱导的谷赝磁场的有效磁长度相比变化缓慢时，可以根据谷极化的磁化畴壁模式来理解低能物理。受最近一个实验的启发，我们考虑一个具有三重旋转对称性和镜像对称性但不具有二重旋转对称性的应变场，从而得到一个具有定向kagome网络连通性的系统。在这个网络中的散射过程被捕获的一个约束的唯象$S$矩阵。我们分析了可果美网络的相图，并表明，应变石墨烯的体物理可以定性地捕获的网络时，我们占在电荷中性的渗滤过渡。我们还讨论了这种方法的局限性，以适当考虑边界物理。
2022-12-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Proximity-induced topological transition and strain-induced charge transfer in graphene/MoS2 bilayer heterostructures
石墨烯/MoS 2异质结构通过将石墨烯纳米片和单层MoS 2组合而形成。由于层之间的弱范德华相互作用，两个组成单层的电子特征在所得异质结构中相当好地保留。然而，MoS 2的接近在石墨烯中诱导强度约为1 meV的强自旋轨道耦合效应，这比原始石墨烯的固有自旋轨道耦合大近三个数量级。这打开了石墨烯中的带隙，并进一步导致狄拉克点附近的自旋非简并带的反交叉。晶格无公度石墨烯/MoS 2异质结构表现出有趣的莫尔条纹，在实验中已经观察到。异质结的电子能带结构对双轴应变和层间扭曲非常敏感。尽管石墨烯的狄拉克锥保持完整，并且在环境条件下石墨烯和MoS 2层之间没有发生电荷转移，但在石墨烯/MoS 2异质结构中可以实现应变诱导的电荷转移。施加栅极电压揭示了石墨烯/MoS 2异质结构中拓扑相变的发生。在本章中，我们讨论了石墨烯/MoS 2异质结构的晶体结构，层间效应，电子结构，自旋态，以及应变和衬底邻近对电子性质的影响。我们进一步提出了不同的拓扑量子相的石墨烯/二硫化钼异质结构的概述和审查在这一领域的最新进展。
2018-06-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Covalent functionalization of strained graphene
石墨烯的化学活性的增强通过氢、氟、氧和羟基在应变石墨烯上的化学吸附的第一原理建模来证明。对于负应变或压缩的情况，单个氢、氟或羟基的化学吸附在能量上比它们对在不同亚晶格上的化学吸附更有利。这种行为稳定了由化学吸附引起的磁性，防止其被成对形成所破坏。最初平坦的压缩石墨烯在化学吸附单个吸附原子后立即自发弯曲。与氢化或氢化不同，氧化过程对于所有类型的应变都从吸热转变为放热，并且取决于施加应变的方向。这样的性质将在利用功能化以及机械应变设计石墨烯装置中是有用的。
2012-03-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Nano-scale strain engineering of graphene and graphene-based devices
纳米材料中的结构畸变可以引起其电子性质的显著变化。这种情况在石墨烯中得到了很好的体现，石墨烯是碳原子的二维蜂窝结构，只有一个原子层厚度。特别地，应变石墨烯可以导致充电效应和伪磁场两者，使得可以定制完美石墨烯晶格上的受控应变以产生期望的电子性质。本文首先介绍了石墨烯电子性质应变工程的理论基础，然后为单层石墨烯中应变诱导的赝磁场和电荷效应提供了实验依据。通过理论模拟和纳米加工技术，我们进一步证明了石墨烯基器件的纳米级应变工程的可行性。
2015-11-24 cond-mat.mes-hall
Mechanical Control of Graphene on Engineered Pyramidal Strain Arrays
应变可以调节石墨烯中期望的电子行为，但是在控制石墨烯器件中的应变方面进展有限。在本文中，我们研究了石墨烯在具有介观金字塔阵列图案的基底上的力学响应。使用原子力显微镜，我们证明，石墨烯的形态可以控制从共形悬浮取决于金字塔的排列和阵列的纵横比。拉曼光谱揭示了悬挂在金字塔上的石墨烯中的不均匀应变，并得到原子模型的支持，这也表明石墨烯中存在强的伪磁场。我们的研究结果表明，将介观金字塔的石墨烯设备是一个可行的路线，以实现应变工程的石墨烯。
2015-07-06 cond-mat.mes-hall
Charge carrier mobility degradation in graphene sheet under induced strain
研究了单层石墨烯片中诱导应变对载流子迁移率的影响。迁移率计算玻恩近似包括杂质散射，表面粗糙度的影响和晶格声子的相互作用。与其sSi对应物不同，应变石墨烯显示出随着应变的增加迁移率下降。这种效应的主要原因是由于石墨烯蜂窝中的诱导变形而导致费米速度降低。
2010-10-12 cond-mat.mes-hall
Strain Modulation of Graphene by Nanoscale Substrate Curvatures: A Molecular View
空间非均匀应变对于石墨烯赝磁场和能带结构的工程设计是重要的。尽管在应变工程的广泛兴趣，仍然是缺乏对设备兼容的应变模式，由于有限的理解的结构应变关系的控制。在这里，我们研究衬底的曲率和应变曲线的石墨烯通过结合实验和理论研究的模型系统：石墨烯上紧密堆积的SiO2纳米球具有不同的直径（20-200 nm）的效果。实验上，通过定量拉曼分析，我们观察到部分粘附和褶皱特征，发现较小的纳米球在石墨烯中诱导较大的拉伸应变，理论上，分子动力学模拟证实了相同的微观结构和应变的尺寸依赖性，并揭示了较大的应变是由较小的纳米球和石墨烯之间较强的、不均匀的相互作用力引起的。这种对应变机制的分子水平理解对于石墨烯和其他二维材料的应变工程非常重要。
2018-03-05 cond-mat.mes-hall
Low-energy theory for strained graphene: an approach up to second-order in the strain tensor
对均匀应变石墨烯中的低能电子激发态进行了分析研究，得到了应变张量的二阶近似。我们报告了一个新的有效狄拉克哈密顿量与各向异性费米速度张量，这揭示了石墨烯三角对称性是不存在的低能理论的一阶应变张量。特别是，我们证明了Dirac锥椭圆变形的拉伸方向相对于石墨烯晶格取向的依赖性。我们进一步解析计算了应变石墨烯的光学电导张量及其对垂直入射的线偏振光的透射率。最后，得到的狄拉克点位移的解析表达式可以更好地确定和理解的伪磁场引起的非均匀应变。
2017-02-27 cond-mat.mes-hall
Interplay between nanometer-scale strain variations and externally applied strain in graphene
我们提出了一个分子模拟研究分析纳米尺度的应变变化在石墨烯作为一个功能的外部施加的拉伸应变。我们考虑两种不同的机制，可能是纳米尺度的应变变化：静态扰动从晶格缺陷的底层基板和热波动。对于这两种情况下，我们观察到的平面外原子位移随着应变的增加，这是伴随着增加的面内位移的减少。反映石墨烯的非线性弹性性质，这两种趋势一起产生总位移随着增加的拉伸应变的非单调变化。这种变化允许测试纳米级应变变化在限制高质量石墨烯样品的载流子迁移率方面的作用。
2016-05-27 cond-mat.mes-hall
Photo-induced valley currents in strained graphene
理论结果表明，石墨烯光谱的应变诱导各向异性引起的谷电流下，垂直入射光的照明。两个石墨烯谷的电流相互补偿，提供零净电流。谷电流的大小和方向由应变和光偏振参数决定。对于不太高的光子能量，应变诱导的谷电流超过由于石墨烯光谱的固有弯曲，这表明应变介导的谷电子学的可行性。
2014-06-04 cond-mat.mes-hall
Misfit strain-induced energy dissipation for graphene/MoS2 heterostructure nanomechanical resonators
失配应变在各种异质结构如石墨烯/MoS 2范德华异质结构中是不可避免的。尽管失配应变对电子和其他物理性质的影响已经得到了很好的研究，但仍然不清楚失配应变将如何影响基于石墨烯/MoS 2异质结构的纳米机械谐振器的性能。通过进行分子动力学模拟，我们揭示了异质结构共振振荡过程中石墨烯层和MoS 2层之间的失配应变诱导解耦现象。通过回缩力分析，成功地建立了失配应变和解耦机制之间的直接关系。我们进一步建议使用石墨烯/MoS 2 /石墨烯三明治异质结构的纳米机械谐振器的应用，这是能够防止失配应变相关的去耦现象。这些结果为石墨烯/MoS 2异质结构在纳米机械谐振器领域的应用提供了有价值的信息。
2019-01-10 cond-mat.mes-hall
Greater than 5 Percent Compressive Strain in Graphene via the Self Rolled up Membrane Platform
石墨烯是一种原子级薄的金属薄膜，能够承受可逆的应变，并提供了一个诱人的前景，通过应变控制其光电性能。石墨烯优异的机械柔性和拉伸强度为应变工程提供了很大的空间。在这里，我们使用自卷起的膜平台的应变工程和石墨烯与应力介电薄膜的集成。石墨烯在从衬底释放时与应力膜一起卷起或卷起，并且卷起的膜堆叠的曲率使得能够对石墨烯单层进行应变调节。拉曼光谱被用于通过量化双简并E2g光学模式中G峰的红移和分裂来表征卷起的石墨烯中的单轴应变。使用大约2微米的SRuM直径实现大约5%的压缩应变。通过减小SRuM结构的直径，甚至可以达到更高的应变水平。SRuM方法也可以容易地应用于在其他材料中诱导应变，超过使用传统方法可以实现的水平。
2022-06-03 cond-mat.mes-hall
Strain-engineering of twist-angle in graphene/hBN superlattice devices
通过用六方氮化硼（hBN）代替SiO $_2$作为衬底以及通过在石墨烯/hBN异质结构中形成超晶格的能力，已经能够观察到石墨烯中的新物理现象，例如霍夫施塔特蝴蝶、拓扑电流和非常规超导性。这些器件通常通过将石墨烯蚀刻成具有金属触点的霍尔棒形状来制造。金属电极的沉积、接触的设计和特定配置可以对器件的电子性质具有深远的影响，甚至可能影响石墨烯/hBN超晶格的排列。在这项工作中，我们探测hBN上的石墨烯的应变配置与两种类型的金属接触，二维（2D）的顶部接触和一维（1D）的边缘接触。我们发现，顶部接触诱导应变的石墨烯层沿两个相对的引线，导致一个复杂的应变模式，整个器件的通道。边缘接触，相反，不显示这样的应变模式。有限元建模模拟用于确认所观察到的应变模式是由夹持到石墨烯的金属触点的机械作用产生的。热退火显示出减少总体掺杂，同时增加总体应变，表明石墨烯和hBN之间的相互作用增加。令人惊讶的是，我们发现，这两个接触配置导致不同的扭曲角的石墨烯/hBN超晶格，热退火后收敛到相同的值。这一观察结果证实了石墨烯/hBN超晶格在应变梯度存在下的自锁机制。我们的实验可能对基于异质结构的未来电子器件的发展产生深远的影响，并提供了一种新的机制来诱导二维材料中的复杂应变模式。
2018-12-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Observation of Landau level-like quantizations at 77 K along a strained-induced graphene ridge
最近的研究表明，石墨烯的电子结构可以通过应变来改变，并且预测石墨烯中的应变可以在局域态密度（LDOS）中诱导峰，其模仿在存在大磁场的情况下产生的朗道能级（LL）。在这里，我们报告扫描隧道光谱（STS）观察九个应变诱导峰在LDOS在77 K沿石墨烯脊时，石墨烯层从高度取向的热解石墨（HOPG）的样品裂解。这些峰的能量遵循无质量的“狄拉克费米子”（DF）在230 T的磁场中的LL的进展。本文的结果为在77K下实现零场量子类霍尔效应提供了一条可能的途径。
2011-08-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Preparing local strain patterns in graphene by atomic force microscope based indentation
通过光刻技术将石墨烯图案化成各种介观器件，例如纳米带、量子点等，使得能够引导和操纵石墨烯的Dirac型载流子。石墨烯具有明确的应变模式，具有类似丰富的物理特性，同时避免了难以控制光刻制备设备的边缘配置所产生的问题。为了通过机械变形来设计石墨烯的特性，需要多功能的新技术来以受控的方式图案化应变分布。在这里，我们提出了一种方法，通过该方法可以在衬底支撑的石墨烯层中产生应变。我们基于原子力显微镜的技术开辟了利用机械应变定制石墨烯特性的新可能性。
2017-06-08 cond-mat.mes-hall
Ballistic transport properties across nonuniform strain barriers in graphene
我们研究了单轴应变对石墨烯中应变诱导势垒的透射率和电导率的影响。与传统的研究，考虑尖锐的障碍，我们认为一个更现实的，光滑的障碍，其特征在于由一个不均匀的，连续的应变分布。我们的研究结果有助于更好地理解波纹石墨烯的输运性质。
2011-12-16 cond-mat.mes-hall
Band engineering and elastic properties of strained armchair graphene nanoribbons: semiconductor vs metallic characteristics
扶手椅型石墨烯纳米带中的奇数个锯齿形边缘及其机械性能（例如，杨氏模量、泊松比和剪切模量）对于石墨烯基光电子器件中的带隙工程具有潜在的兴趣。在本文中，我们考虑在扶手椅型石墨烯纳米带的扶手椅型边缘处用氢钝化，然后施加应变来调节带隙。使用密度泛函理论计算，我们的研究发现，精确控制应变可以允许调整带隙从半导体到金属，然后再次切换回半导体。此外，我们还表明，氢分子钝化的应变石墨烯纳米晶可以具有大的面外变形，展示了松弛形状石墨烯的性质。我们用结合能来表示氢引起的应变。最后，我们研究了应变对石墨烯纳米带力学性能的影响，这些力学性能可用于制作基于石墨烯纳米带的应变电子器件。
2019-01-03 cond-mat.mes-hall
Conduction gap in graphene strain junctions: direction dependence
最近的一项研究表明[Nguyen et al.，纳米技术。\textbf{25}，165201（2014）]，未应变/应变石墨烯结是改善石墨烯晶体管性能的有希望的候选物，石墨烯晶体管的性能通常受到石墨烯的无间隙性质的阻碍。尽管应变石墨烯的能带隙仍然保持为零，但是由于石墨烯晶格的应变诱导变形而导致的\textbf{\emph{k}}空间中的狄拉克点的移位可以导致在应变仅为百分之几的应变结中出现几百meV的有限导电间隙。然而，由于它基本上取决于狄拉克点位移的大小，这个传导间隙强烈地依赖于施加的应变的方向和传输方向。在这项工作中，一个系统的研究相对于这些量的传导间隙属性，并仔细分析了结果。我们的研究提供了有用的信息，进一步调查，利用石墨烯应变结在电子应用。
2014-04-07 cond-mat.mes-hall
Effect of Uniaxial Strain on Ferromagnetic Instability and Formation of Localized Magnetic States on Adatoms in Graphene
研究了单轴应变对石墨烯中狄拉克费米子间长程库仑相互作用引起的铁磁不稳定性的影响。在未变形的石墨烯的情况下，铁磁交换不稳定性发生在Hartree-Fock近似内足够强的强相互作用处。在这项工作中，我们表明，使用相同的理论框架，但与额外的单轴应变，过渡可以发生弱得多的相互作用，在悬浮石墨烯的范围内。我们还研究了应变对石墨烯中吸附原子局域磁态形成的影响。我们系统地分析了石墨烯中狄拉克费米子的各向异性（应变诱导）性质、杂质处的现场Hubbard相互作用以及石墨烯与杂质电子之间的杂化之间的相互作用。利用平均场自洽方法计算了定域轨道中电子的极化.我们得到了包含非磁性区和磁性区的完整相图，这些结果在碳基自旋电子学领域具有应用前景。
2013-01-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Transport properties through graphene grain boundaries: strain effects versus lattice symmetry
与大多数宏观量可用的材料一样，石墨烯以多晶形式出现，因此含有晶界。在目前的工作中，单轴应变的电子输运性质通过石墨烯晶界的影响进行了研究，使用原子模拟。提供了关于边界两侧石墨烯域的应变和晶格对称性的输运性质的系统图。特别是，它表明，应变工程可以用来打开一个有限的运输间隙在所有的石墨烯系统，其中两个域表现出不同的取向。发现该间隙值取决于应变大小、应变方向和石墨烯域的晶格对称性。通过适当地选择应变方向，当施加仅几倍的小应变时，可以实现几百meV的大传输带隙。对于特定类别的石墨烯晶界系统，应变工程也可以用于减少缺陷上的散射，从而显著增强电导。这些石墨烯异质结构具有较大的应变诱导间隙，有望用于高灵敏度应变传感器、柔性晶体管和具有较强非线性I-V特性的pn结。
2016-01-26 cond-mat.mes-hall
Tunable dichroism and optical absorption of graphene by strain engineering
本文从理论上研究了线偏振光垂直入射时，在应变石墨烯单分子层分隔的两种介质之间的透射率。我们解析表征的程度的二向色性和石墨烯的透明度作为一个任意的均匀应变和入射偏振的函数。我们讨论了如何测量的二向色性和透明度为两个不同的偏振方向可以用来确定的大小和方向的应变。我们的研究结果是非常有用的工具，可以通过机械应变来调整石墨烯的吸收，以及设计纳米器件来确定材料中的裂纹扩展。
2017-01-29 cond-mat.mes-hall
Spontaneous Strains and Gap in Graphene on Boron Nitride
石墨烯层和六方氮化硼（hBN）衬底之间的相互作用在石墨烯层中引起横向位移和应变。位移导致相称的区域的外观和石墨烯的电子光谱中的平均间隙的存在。我们提出了一个简单的，但现实的模型，通过它的位移，应变和光谱间隙可以推导出解析hBN和石墨烯之间的粘附力。当石墨烯和衬底的晶格轴对齐时，应变达到2%量级的值，导致100 T以上的有效磁场。应变和诱导标量势的组合对电子能隙有相当大的贡献。由于石墨烯的刚度大，因此可忽略不计补偿效应。
2014-05-05 cond-mat.mes-hall
Theory of the Strain Engineering of Graphene Nanoconstrictions
应变工程是将石墨烯用作电子器件的关键技术之一：应变诱导的赝规范场反射狄拉克电子，从而打开所谓的导电带隙。由于应变在收缩中积累，石墨烯纳米收缩可以成为该技术的良好平台。另一方面，在石墨烯纳米收缩中，法布里-珀罗型量子干涉在低偏压下主导导电。我们认为，这两种效应有不同的应变依赖性，伪规范场的贡献是对称的正（拉伸）和负（压缩）应变，而量子干涉是反对称的。其结果是，一个特殊的应变依赖性的电导出现，即使在室温下。
2020-10-19 cond-mat.mes-hall
Introducing Nonuniform Strain to Graphene Using Dielectric Nanopillars
提出了一种在石墨烯薄膜中诱导非均匀应变的方法。由介电材料（电子束抗蚀剂）制成的柱被放置在石墨烯和衬底之间，并且柱之间的石墨烯部分被附接到衬底。应变的强度和空间模式可以通过柱的尺寸和间隔来控制。通过拉曼光谱以及扫描电子显微镜（SEM）图像证实了应变的应用。从SEM图像来看，石墨烯膜的最大拉伸达到约20%。这种技术可以应用于石墨烯带隙的形成。
2011-06-08 cond-mat.mes-hall
Tailoring mechanically-tunable strain fields in graphene
有许多基于石墨烯和其他二维材料的应变工程的理论建议，然而，这些系统中应变场的纯机械控制仍然是一个重大挑战。这两种方法大多使用到目前为止，要么耦合的电气和机械性能的系统，同时或引入一些不必要的干扰，由于基板。在这里，我们报告硅微机械梳状驱动致动器可控和可重复地诱导应变在一个悬浮的石墨烯片，在一个完全机械的方式。我们使用空间分辨共焦拉曼光谱来量化诱导的应变，我们表明，不同的应变场可以通过工程的夹紧几何形状，包括高达1.4%/ $μ$ m的可调应变梯度。我们的方法还允许多轴应变，并且同样适用于其他二维材料，为研究其机械和机电性能打开了大门。我们的测量还清楚地识别出石墨烯片边缘的缺陷，这些缺陷是导致其机械故障的弱点。
2017-11-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Correlation-Driven Dimerization and Topological Gap Opening in Isotropically Strained Graphene
各向同性膨胀的石墨烯的相图不能通过忽略电子相关性或移动碳或施加应力的影响来正确预测，就像到目前为止所做的那样。本文采用一种精确的非格点量子Monte Carlo（QMC）关联方法计算了应变石墨烯的基态焓（而不仅仅是能量）。在低应变下的未扭曲半金属石墨烯（SEM）之后，多决定因素Heitler-London相关性稳定在$\simeq$ 8.5%和$\simeq$ 15%应变之间，达到绝缘凯库勒样二聚（DIM）状态。更接近结晶的共振价键比Peierls状态，DIM状态优于竞争的反铁磁绝缘（AFI）状态的密度泛函计算，我们在并行进行的青睐。DIM受应力的石墨烯绝缘体（其间隙被预测在接近15%应变的失效之前生长超过1eV）本质上是拓扑的，这意味着在某些条件下位于体能隙中的1D金属界面态。
2018-08-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
