Theoretical investigation on armchair graphene nanoribbons with oxygen-terminated edges
采用基于密度泛函理论的晶体轨道方法研究了不同边缘氧原子比例的扶手椅型石墨烯纳米带。所有的纳米带是积极有利的，虽然弯曲的边缘存在。孤立的边缘氧原子通过引入边缘态而引起电子-金属跃迁，而相邻的边缘氧原子则不能。对于在边缘上具有所有氧原子的石墨烯纳米带，带隙和载流子迁移率两者相对于带宽度交替。载流子迁移率为18%-65%大的石墨烯纳米带与氢终止的边缘。这些值高达103 cm 2 V-1 s-1，对于电子设备来说仍然相当高。晶体轨道分析给出了这一现象的图形解释。
2014-11-06 cond-mat.mtrl-sci
Localization of metallicity and magnetic properties of graphene and of graphene nanoribbons doped with boron clusters
作为改变石墨烯本征性质的一种可能途径，我们利用密度泛函理论研究了嵌入硼团簇对石墨烯的掺杂。簇掺杂在技术上是相关的，因为簇注入技术可以容易地应用于石墨烯。我们发现嵌入石墨烯和石墨烯纳米带中的B7团簇结构稳定，并且局部金属化了系统。这是通过降低费米能级和在费米能级附近引入硼态来实现的。硼簇的线性链在石墨烯基质内形成金属“线”。在锯齿形边缘的石墨烯纳米颗粒中，与簇相关的状态倾向于与边缘和体状态杂交。硼掺杂的石墨烯系统中的磁性通常非常弱。硼团簇的存在削弱了锯齿形边缘石墨烯纳米颗粒的边缘磁性，而不是使该系统适合于自旋电子学。因此，用团簇注入技术掺杂石墨烯可能是一种可行的技术，以局部金属化石墨烯而不破坏其有吸引力的本体性质。
2013-03-01 cond-mat.mtrl-sci
Molecular encapsulation from the liquid phase and graphene nanoribbon growth in carbon nanotubes
从封装在碳纳米管中的有机小分子生长石墨烯纳米带可以产生具有均匀宽度和手性的产物。我们提出了一种方法的基础上封装的1，2，4-三氯苯从液相和随后的退火。该过程产生几十纳米长的石墨烯纳米带。通过拉曼光谱在宏观样品上和在纳米尺度上通过尖端增强拉曼散射和高分辨率透射电子显微镜图像证明了纳米带的存在。
2022-09-16 cond-mat.mtrl-sci
Engineering Enhanced Thermoelectric Properties in Zigzag Graphene Nanoribbons
我们从理论上研究了锯齿形石墨烯纳米带在存在外延线缺陷、衬底杂质和沿纳米带长度方向的边缘粗糙度的情况下的热电性能。电子结构采用最近邻紧束缚模型，声子带结构采用第四近邻力常数模型。对于运输，我们采用量子力学非平衡格林函数模拟。从原始的锯齿形纳米结构，表现出非常差的热电性能，我们演示了如何经过一系列的工程设计步骤的性能可以大大提高。我们的研究结果可能是有用的，在设计高效的纳米结构的石墨烯纳米陶瓷基热电器件。
2012-03-09 cond-mat.mtrl-sci
Mimicking Nanoribbon Behavior Using a Graphene Layer on SiC
我们提出了一种自然的方式来创建量子限制区域的石墨烯在系统中，允许大规模的设备集成。我们表明，使用第一性原理计算，在$[000\bar{1}]$ $SiC$的沟槽区域上的单个石墨烯层模仿i）费米能级周围的能带和ii）独立石墨烯纳米带的磁性。根据沟槽方向，锯齿形或扶手椅型纳米带被模仿。这种行为的发生是因为$SiC$表面上的单个石墨烯层失去了石墨烯类性质，其仅在沟槽上恢复，从而以这种方式提供了受限的条带区域。
2010-10-07 cond-mat.mtrl-sci
Size, vacancy and temperature effects on Young's modulus of silicene nanoribbons
我们报告的杨氏模量（YM）的无缺陷和有缺陷的硅烯纳米带（SNRs）的长度和温度的函数的结果。在这项研究中，我们进行分子动力学模拟使用环境依赖的原子间相互作用势（EDIP）来描述硅原子的相互作用。我们发现，原始的和有缺陷的信噪比的杨氏模量的增加，在两个手性方向的带状长度。结果表明，有缺陷的SNR的杨氏模量表现出复杂的依赖于空位的组合。对于温度，我们发现YM的SNRs与空位缺陷和没有表现出非线性行为，它可以定制为一个给定的长度和手性。
2016-01-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Mobility in Semiconducting Graphene Nanoribbons: Phonon, Impurity, and Edge Roughness Scattering
通过比较声子散射、杂质散射和线边粗糙度散射对半导体石墨烯纳米带中载流子输运性质的影响，研究了半导体石墨烯纳米带中载流子输运性质。结果发现，位于纳米带表面的杂质的散射，并从声学声子线边缘粗糙度散射一样重要。这些散射机制的相对重要性随温度、费米能级位置和带的宽度而变化。在此基础上，提出了提高低场迁移率的策略。
2008-07-01 cond-mat.mtrl-sci
Edge effects in Bilayer Graphene Nanoribbons
我们发现锯齿形双层石墨烯纳米带的基态是非磁性的。它也具有有限的间隙，它具有非单调依赖的宽度作为一个结果之间的竞争散装和强吸引力的边缘相互作用。所有结果都是使用{从头算}总能量密度泛函理论计算与参数化范德华相互作用。
2008-10-25 cond-mat.mtrl-sci
Nickel assisted healing of defective graphene
利用紧束缚蒙特卡罗模拟研究了金属衬底上生长的石墨烯的愈合过程。在温度（范围从1000至2500 K）下，孤立的石墨烯片可以退火大量的缺陷，这表明它们的愈合是热激活的。我们表明，在镍衬底的存在下，我们获得了完美的石墨烯层。镍-碳化学键在有缺陷的碳区域周围不断断裂和重组，提供了直接的相互作用，这是愈合所必需的。因此，发现Ni原子的作用在通过退火缺陷重构石墨烯片中起关键作用。
2010-09-01 cond-mat.mtrl-sci
Facile Synthesis of High Quality Graphene Nanoribbons
石墨烯纳米带因其新颖的电子和自旋输运性质而引起关注1 -6，并且因为小于10 nm宽的纳米带具有可用于制造场效应晶体管的带隙。然而，生产非常高质量或大量的纳米带仍然是一个挑战。在这里，我们表明，原始的几层纳米带可以通过解压缩温和的气相氧化的多壁碳纳米管使用机械超声在有机溶剂中。纳米带表现出非常高的质量，具有光滑的边缘（如通过高分辨率透射电子显微镜所见），无序与石墨拉曼谱带的低比率，以及迄今为止报道的最高电导率和迁移率（对于宽度为10-20 nm的带，高达5e 2/h和1500 cm 2/Vs）。此外，在低温下，纳米带表现出相位相干传输和法布里-珀罗干涉，这表明最小的缺陷和边缘粗糙度。纳米带的产率为起始原料纳米管烟炱材料的约2%，这显著高于能够生产高质量窄纳米带的先前方法1。原生石墨烯纳米带的相对高产率合成将使这些材料易于用于广泛的基础和实际应用。
2010-04-08 cond-mat.mtrl-sci
Comparison of Raman spectra and vibrational density of states between graphene nanoribbons with different edges
采用密度泛函紧束缚方法和非共振键极化理论研究了石墨烯纳米带的振动性质。我们表明，最近发现的重建锯齿形边缘可以确定从出现的高能量振动模式，由于强的三键在边缘。这种模式在拉曼光谱中也是可见的。观察到重建的锯齿形边缘的状态的总振动密度类似于扶手椅的状态的振动密度，而不是锯齿形的石墨烯纳米颗粒。边缘相关的振动态的能量增加，这证实了增加ridigity的重建锯齿形边缘。
2008-09-05 cond-mat.mtrl-sci
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
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
Tuning flexoelectricty and electronic properties of zig-zag graphene nanoribbons by functionalization
利用第一性原理计算研究了锯齿形石墨烯纳米带在机械弯曲下的挠曲电和电子性质。研究发现，石墨烯纳米带的弯曲诱导离面极化与外加应变梯度呈线性关系，氢和氟功能化可以使石墨烯纳米带（CH和CF纳米带）的弯曲电性能提高两个数量级以上。一个大的平面外挠曲电效应的预测CF纳米带。这种增强的起源在于碳和氟原子之间的电负性差异，即使对于小的应变梯度，也会打破面外电荷对称性。通过与氢和氟的共官能化（CHF Janus型纳米晶）可以进一步改善挠曲电效应，其中即使对于平坦纳米带也形成自发的平面外偶极矩。我们还发现，弯曲可以控制价带最大值的电荷局部化，从而能够调节空穴有效质量和带隙。这些结果对理解氢和氟官能化石墨烯纳米带的挠曲电和电子性质提出了重要的进展，这对柔性电子应用具有重要意义。
2020-09-15 cond-mat.mtrl-sci
Quantum-dot states and optical excitations in edge-modulated graphene nanoribbons
我们从第一性原理研究了边缘调制扶手椅型石墨烯纳米带的电子和光学性质，包括准粒子修正和激子效应。利用带能隙的振荡行为，我们表明，最小的宽度调制是足够的，以获得电子和空穴的限制，从而形成具有独特性质的光学活性量子点，如点状和扩展激发的共存和光谱的精细可调谐性，具有巨大的光电应用潜力。
2011-04-18 cond-mat.mtrl-sci
Chemical Functionalization of Graphene Nanoribbons by Carboxyl Groups on Stone-Wales Defects
利用密度泛函理论，我们研究了羧基对具有Stone-Wales（SW）缺陷的半导体石墨烯纳米带（GNRs）的化学功能化作用.结果表明，COOH的单吸附和双吸附均能显著提高GNRs的几何结构和电子性质，且其电导率敏感地依赖于SW缺陷COOH对（SWDCP）的轴向浓度.随着SWDCP轴向浓度的增加，体系由半导体行为向p型金属行为转变。这一事实使得GNRs成为基于石墨烯纳米带的化学传感器和纳米电子器件的可能候选者。
2007-10-17 cond-mat.mtrl-sci
Optical properties of graphene nanoribbons: the role of many-body effects
我们从第一性原理研究了纳米尺寸扶手椅型石墨烯纳米带（GNRs）的光电性质。我们表明，多体效应是必不可少的正确描述的能隙和光学响应。作为受限几何的签名，我们观察到强烈的束缚激子主导的光谱，具有明确的家庭依赖的结合能。我们的研究结果表明，GNRs构成的一维纳米结构，其吸收和发光性能可以通过改变家庭和边缘终止控制。
2007-06-06 cond-mat.mtrl-sci
Highly tunable charge transport in defective graphene nanoribbons under external local forces and constraints: A hybrid computational study
在本文中，我们提出了一个结合分子力学（MM）和紧束缚（TB）的方法，这使我们能够研究的影响因素，如外部的局部力，约束，和空位缺陷的纳米材料的电子输运性质。在这项工作中选择的纳米结构是扶手椅型石墨烯纳米带（AGNRs）。根据该方法，纳米结构被建模为一个框架，和梁单元被用来说明键中的共价原子间的相互作用。在我们的计算中，扭转，拉伸和弯曲能量的条款被认为是。所选择的原始纳米晶体是金属，本研究的目的是找到机械载荷，空位缺陷和它们的位置对结构的电导的影响。我们观察到，在结构中的空位缺陷的存在下，导致开放的能隙，这改变了相的纳米结构从金属到半导体。我们发现，随着点缺陷数目的增加，应变系统的能隙尺寸增大。此外，增加局域力的大小会减小系统的电导和能隙。通过改变点缺陷的数量和局部力的大小等参数，可以控制系统的输运间隙。本研究之结果对于奈米机电系统之设计有一定之参考价值。
2020-12-22 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Transport Properties of Graphene Nanoribbon Transistors on Transport Properties of Graphene Nanoribbon Transistors on Chemical-Vapor-Deposition Grown Wafer-Scale Graphene
石墨烯纳米晶体管（GNR）场效应晶体管（FET）的宽度低至12 nm，已经通过电子束光刻使用晶圆级化学气相沉积（CVD）工艺来形成石墨烯。GNR FET的漏极电流调制在300 K时约为10，在4 K时增加到近106。最小电流的强温度依赖性表明CVD生长的GNR-FET的带隙开放。通过微分电导法估计提取的带隙为约0.1 eV。这项工作突出了CVD生长的大面积石墨烯的发展，并展示了纳米晶体管中带隙的开放。
2012-04-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Graphene Nanoribbon and Graphene Nanodisk
我们研究了具有闭合边缘的石墨烯衍生物的电子性质。它们是有限长度的石墨烯纳米带和石墨烯纳米盘。虽然所有的无限长锯齿形纳米带都是金属的，但在有限长锯齿形纳米带中没有发现金属态。我们还研究了六边形，平行四边形和三角形的锯齿形或扶手椅边缘的纳米盘。除了三角形锯齿形纳米盘外，在这些纳米盘中也没有发现金属态。有趣的是，我们可以通过改变三角锯齿形纳米盘的尺寸来任意设计金属态的简并度。
2007-09-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Half-metallic Dirac cone in zigzag-graphene-nanoribbon/graphene
石墨烯是一种本征零能隙半导体，它的狄拉克电子具有独特的自旋和赝自旋，从而产生了许多有趣的电子和输运性质。虽然孤立的锯齿形石墨烯纳米带是反铁磁半导体，我们通过第一性原理和紧束缚计算表明，锯齿形石墨烯纳米带支撑在石墨烯上是半金属的自旋和赝自旋对称性破缺的结果。特别地，在费米能级附近的K（K '）处形成半金属狄拉克锥。目前的研究结果表明，锯齿形石墨烯纳米带中自旋和赝自旋的独特组合可以用于操纵石墨烯的电子性质，并可能对潜在的石墨烯基纳米电子应用具有实际意义。
2016-07-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Resonant Tunneling through double-bended Graphene Nanoribbons
我们从理论上研究了通过双弯曲石墨烯纳米结构的共振隧穿，即，扶手椅边缘的石墨烯纳米带（AGNR）在两个半无限锯齿形石墨烯纳米带（ZGNR）引线之间。我们的数值计算结果表明，共振隧穿可以显着调谐的费米能量和长度和/或宽度的AGNR的金属和类超导AGNR。该结构还可以用于控制隧穿电流的谷极化，并且可以用于谷电子器件的潜在应用。
2008-05-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Conductance Quantization in Graphene Nanoribbons
我们报道了石墨烯纳米带中电导量子化的实验观察，其中由于横向量子限制而形成了一维输运子带。我们表明，这种量子化的石墨烯纳米带可以观察到在温度高达80 K和通道长度长达1.7 $μ$ m。观测到的量子化与理论计算的结果一致。
2008-05-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Dynamical gap generation in graphene nanoribbons: An effective relativistic field theoretical model
我们表明，一个非平凡的零带隙的石墨烯片内的一个有效的相对论场理论模型描述的相互作用的狄拉克电子在石墨烯表面上的假设描述了实验的带隙的石墨烯纳米带的宽度范围很宽。石墨烯带隙是动态产生的，对应于一个非平凡的无隙的解决方案，发现在一个无限宽的石墨烯带的限制。纳米石墨烯带隙由实验石墨烯功函数确定。
2011-04-22 cond-mat.mtrl-sci hep-th
Alignment of graphene nanoribbons by an electric-field
在本文中，我们开发了一种分析方法来预测场致取向的悬臂石墨烯纳米带。这种方法是通过分子模拟使用本构原子静电模型进行验证。结果表明，在小变形时，石墨烯的场取向弯曲角与场强的平方或石墨烯长度成正比，而与石墨烯宽度无关。有效弯曲刚度和纵向极化率也被发现近似地与石墨烯长度的平方成比例。与碳纳米管相比，石墨烯纳米带被发现对外部电场更机械敏感。
2009-09-03 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
Engineered electronic states in atomically precise artificial lattices and graphene nanoribbons
制备具有设计电子性质的原子级精确结构是凝聚态物理的新兴课题之一。所需的结构控制水平可以通过使用扫描隧道显微镜（STM）的尖端进行原子操作或通过自下而上的化学合成来达到。在这篇综述中，我们重点介绍了在构建新型的，原子级精确的人工材料的最新进展：人工晶格通过原子操纵和石墨烯纳米带（GNRs）实现的表面合成。我们总结了所需的理论背景和最新的实验在人工晶格，一维晶格中的拓扑状态，石墨烯纳米带和石墨烯纳米异质结的实验，和石墨烯纳米带中的拓扑状态。最后，我们总结了我们的评论与展望设计量子材料与工程电子结构。
2019-10-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Atomic structure and electronic properties of folded graphene nanoribbons: a first-principles study
采用第一性原理计算研究了折叠石墨烯纳米带（FGNRs）的原子结构、堆积顺序和电子结构.结果表明，所有FGNR的共同构型都是包括一个纳米管状边缘和两个平坦纳米带的球拍状结构。有趣的是，这两个平坦的纳米带可以形成新的堆叠样式，而不是双层纳米带最稳定的AB堆叠序列。FGNRs的稳定性与初始结构的几个因素有关，如两个纳米带的层间距离，堆叠顺序，边缘样式和纳米带的宽度。这些折叠的纳米带只能在宽度分别达到约61 μ m和95 μ m时才能稳定，对于锯齿形和扶手椅形纳米带。此外，折叠的锯齿形石墨烯纳米带的带隙变为约0.17 eV，这提供了打开带隙的新途径。
2016-01-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electrical Transport Properties of Graphene Nanoribbons Produced from Sonicating Graphite in Solution
本文提出了一种简单的一步溶液法制备石墨烯纳米带的方法，即在含有高分子表面活性剂的有机溶液中超声处理石墨粉。将石墨烯纳米带沉积在硅衬底上，并通过拉曼光谱和原子力显微镜对其进行了表征。常规观察到单层和少层石墨烯纳米带，其宽度从亚10 nm到数十nm，长度从数百nm到1 μ m。在背栅和聚合物-电解质顶栅配置中测量单个石墨烯纳米带的电输运性质。石墨烯纳米带的迁移率被发现是超过一个数量级时，在后者比在前者的配置（没有聚合物电解质），这可以归因于在聚合物电解质中的抗衡离子的带电杂质的屏蔽测量。这一发现表明，这些溶液产生的石墨烯纳米带中的电荷传输在很大程度上受到带电杂质散射的限制。
2011-06-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
An analytic investigation for the edge effect on mechanical properties of graphene nanoribbons
我们推导出解析表达式的杨氏模量和泊松比的石墨烯nanorigins，其中自由边缘被扭曲的压缩边缘应力。我们的分析公式明确地说明了弯曲的自由边缘的杨氏模量的减少，导致明显的宽度依赖性的石墨烯纳米管的杨氏模量。泊松比也被弯曲的自由边缘减小，并且在具有超窄宽度的石墨烯纳米颗粒中可以实现负泊松比。这些结果与以前的理论工作是可比的。
2018-12-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Peculiar Band Gap Structure of Graphene Nanoribbons
石墨烯纳米带是具有有限宽度的准一维材料。通过对一类纳米带的边缘形状和宽度的表征，系统地分析了它们的电子性质。纳米带的带隙结构显示出具有金属或几乎金属纳米带的流状序列的谷结构。其中，所有锯齿形纳米带都是金属的，扶手椅型纳米带是周期为3的金属。我们发现，这些流状序列对应于等宽曲线，手性和扶手椅型纳米带的带隙振荡作为宽度的函数。最后讨论了纳米带在纳米电子学中的可能应用。
2007-05-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Polarization Dependence of Optical Transitions in Graphene Nanoribbons
讨论了$k$依赖的电子-光子和电子-声子矩阵元对石墨烯纳米带和碳纳米管的普适性。电子在破缺平移对称的方向上经历波矢量的变化，这取决于光的偏振方向。我们认为，这种现象源于手征的微观特征。
2011-07-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electrically Induced Dirac Fermions in Graphene Nanoribbons
石墨烯纳米带被广泛认为是下一代碳基器件的有前途的构建块。其应用前景的一个关键问题是其电子结构是否以及在多大程度上可以外部控制。在这里，我们结合简单的模型哈密顿量与广泛的第一性原理计算调查扶手椅型石墨烯纳米带的横向电场的响应。这样的场可以在横向选通纳米取向物或沿着边缘掺入双极化学共掺杂剂时实现。我们发现，该领域引起的超导体到半金属过渡，具有零能量狄拉克费米子沿扶手椅边缘传播的半金属相。该转变发生在临界场，该临界场与纳米带的宽度成反比。这些发现是普遍的IV组蜂窝晶格，包括硅烯和锗烯纳米带，无论边缘终止的类型。总的来说，我们的研究结果创造了新的机会，以电气工程狄拉克费米子在其他半导体石墨烯类纳米带。
2021-09-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electromechanical properties of suspended Graphene Nanoribbons
石墨烯纳米带呈现出从半导体到半金属的多种电子性质，这取决于它们的几何形状、尺寸和化学组成。在这里，我们提出了一个路线，通过外部施加的机械变形来控制这些属性。使用最先进的密度泛函理论计算结合经典弹性理论的考虑，我们发现一个显着的杨氏模量值为~7 TPa的超窄石墨烯条和一个显着的机电响应弯曲和扭转变形。鉴于目前在纳米级石墨烯衍生物合成方面的进展，我们的预测可以通过实验验证，为基于超窄石墨烯纳米带的微型机电传感器和器件的设计和制造开辟了道路。
2009-05-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Controlled Smooth Edge Formation of Graphene Nanoribbons
我们使用第一性原理计算报告了估计解离石墨烯片的C-C键以形成扶手椅和锯齿形配置的纳米带的能量。对于基态能量的计算，考虑的配置有自旋，和没有自旋极化。观察到，对于自旋极化状态以及非自旋极化状态，解离石墨烯片的C-C键以形成锯齿形构型所需的能量高于扶手椅构型所需的能量。因此，可以通过控制能量来设计沿着结晶方向的光滑边缘的石墨烯纳米带的形成。
2014-02-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Towards Graphene Nanoribbon-based Electronics
单层石墨烯的成功制备极大地推动了石墨烯研究的进展。本文围绕石墨烯纳米带的基本电子和输运性质，综述了石墨烯纳米带的实验制备、物理性质和器件应用的理论和实验研究进展。我们还简要地讨论了GNRs的自旋极化与边缘态的关系的研究工作。
2010-02-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Appearance of Negative Differential Conductivity in Graphene Nanoribbons at High-Harmonics
我们从理论上研究了石墨烯纳米带在直流和交流偏置驱动场作用下的电流动力学。我们发现，石墨烯纳米带表现出负的高次谐波微分电导率。当偏置电场在外加交流电场幅值附近时，出现负微分电导。我们还观察到偶数和奇数高次谐波负微分电导率在两个相称的频率波混合。偶次谐波比奇次谐波更明显。提出了本方法在石墨烯中偶次谐波处产生太赫兹频率的可能用途。
2012-03-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Sensory Organ like Response of Zigzag Edge Graphene Nanoribbons
利用连续介质Dirac理论，研究了锯齿形边缘石墨烯带在边缘势和塞曼场作用下的密度和自旋响应。我们的分析计算的密度和自旋的封闭系统（固定粒子数）的静态边缘场的响应，显示出高度非线性的韦伯-费希纳型行为的响应依赖于边缘电位的mechanically。响应对系统尺寸的依赖性（例如纳米尺度的宽度）也未被揭示。因此，锯齿形边缘石墨烯纳米带提供了遵守韦伯-费希纳定律的器官（例如眼睛和耳朵）的响应的实现。我们验证我们的分析结果与紧束缚计算。这些结果对于理解石墨烯纳米带中电子-电子相互作用的重要影响，如边缘磁性等至关重要，并且还提出了石墨烯纳米带的器件应用的可能性。
2010-11-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Enhanced thermoelectric figure of merit in edge disordered zigzag graphene nanoribbons
我们基于非平衡格林函数的相同方法工具研究了电子和声子通过边缘无序锯齿形石墨烯纳米带的输运。我们发现，边缘无序显着降低声子的热输运，而只有微弱的有害电子传导。电子和声子的弹性平均自由程的行为指向实现电子晶体与声子玻璃共存的可能性。计算出的热电优值（ZT）的值资格锯齿形石墨烯纳米带作为一个非常有前途的材料热电应用。
2009-08-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Band structure and energy level alignment of chiral graphene nanoribbons on silver surfaces
手性石墨烯纳米带由于其低的带隙和自旋极化边缘态的潜在发展而成为非常有趣的结构。在这里，我们研究了它们在低功函数银表面上的能带结构，并评估了电荷转移对其性质的影响。
2021-07-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Device Model for Graphene Nanoribbon Phototransistor
提出了石墨烯纳米晶体管光电晶体管（GNR-PT）的解析器件模型。GNR-PT基于石墨烯纳米带阵列，具有侧源极和漏极接触，其夹在高导电衬底和顶栅之间。使用开发的模型，我们推导出明确的解析关系的源漏电流作为入射辐射的强度和频率的函数，并找到探测器的响应度。结果表明，GNR-PT在红外和太赫兹光谱范围内可以是相当有效的光电探测器。
2008-04-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Lithium Mediated Benzene Adsorption on Graphene and Graphene Nanoribbons
研究了苯分子在石墨烯及其纳米带表面锂吸附位点上的锚定。揭示了吸附质密度、特定吸附位置和自旋态对底层石墨烯衍生物的结构稳定性和电子性质的影响。在足够高的密度下，由于电荷从吸附原子转移到π电子系统，裸锂吸附使扶手椅型石墨烯纳米带变成金属，而它们的锯齿形对应物变成半金属。在苯吸附时，锂阳离子遇到两个π系统，从而将电荷拉回到苯分子。这又导致可测量的带隙的开放，其尺寸和特性对吸附物密度敏感，从而表明可以设计基于锂吸附石墨烯的化学检测器。因此，我们的研究结果有望支持新型石墨烯基传感和开关器件的设计。
2013-06-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Selected graphenelike zigzag nanoribbons with chemically functionalized edges: Implications for electronic and magnetic properties
众所周知，存在广泛种类的准二维类石墨烯纳米材料，其在许多方面可以优于石墨烯。因此，除了石墨烯之外，注意力还集中在锡烯（弯曲的蜂窝结构）和磷烯（褶皱的蜂窝结构）上。它示出，根据掺杂，这些材料可以具有磁有序的边缘。磁相位的计算图说明，一方面，石墨烯和锡烯的n型掺杂的窄锯齿形纳米带在边缘之间具有反铁磁性对齐的磁矩。然而，另一方面，在磷烯纳米带的情况下，对于p型掺杂，Z字形边缘可以具有铁磁性对齐的磁矩。边缘磁性严重影响纳米带的输运性质，并且如果充分控制，可以使它们对自旋电子学有吸引力。
2019-10-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Edge Effects in Finite Elongated Graphene Nanoribbons
我们分析的相关性，有限尺寸效应的电子结构的长石墨烯纳米带使用分而治之的密度泛函方法。我们发现，对于氢封端的石墨烯纳米带，在40 nm的长度处恢复了无限石墨烯纳米带的态密度中出现的大部分物理特征。然而，即使是最长的系统（72纳米长）考虑明显的边缘效应出现在附近的费米能量。这些边缘状态的权重与带的长度成反比，并且预期它们仅在微米量级的带长度处变得可忽略不计。我们的研究结果表明，在设计基于石墨烯纳米带的新型纳米电子器件时，应仔细考虑有限尺寸和边缘效应。这些结论预计将适用于其他一维系统，如碳纳米管，导电聚合物和DNA分子。
2007-09-20 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
Conductance quantization in graphene nanoribbons: Adiabatic approximation
发展了一个宽度平滑变化的石墨烯纳米带的电子态理论。结果表明，标准绝热近似允许忽略不同的驻波的混合是更严格的无质量狄拉克费米子在石墨烯比传统的电子气。对于锯齿形边界条件的情况下，可以预期一个良好的显着的电导量子化，只有高度激发态。这种差异与石墨烯中的相对论Zitterbewegung效应有关。
2007-05-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnetic barriers in graphene nanoribbons
对锯齿形和扶手椅形石墨烯纳米带的输运性质进行了理论研究。磁势垒局部地修改纳米带的能谱，这导致电导阶跃向更高能量的能量偏移。磁势垒也会引起法布里-珀罗型振荡，只要势垒的边缘足够尖锐。锯齿形和金属扶手椅型纳米带中存在的最低传播态防止了磁势垒对载流子的限制。纳米带中的无序边缘倾向于使最低传播状态局部化，其在磁势垒区域中离域。因此，与二维石墨烯的情况形成鲜明对比，石墨烯纳米带中的载流子不能被磁势垒限制。我们还提出了一种新的方法，基于格林函数技术的计算在垂直磁场中的石墨烯纳米带的磁子带结构，布洛赫态和磁导率。利用这种方法极大地方便了电导计算，因为，与切除方法相比，本方法不需要自洽计算的表面格林函数。
2008-09-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Anisotropic Etching and Nanoribbon Formation in Single-Layer Graphene
我们展示了热活化镍纳米颗粒对单层石墨烯的各向异性蚀刻。使用这种技术，我们获得了亚10纳米的纳米带和其他石墨烯纳米结构，其边缘沿单一晶体学方向排列。我们观察到一种新的催化沟道行为，即蚀刻切口不相交，从而产生连续连接的几何形状。拉曼光谱和电子测量表明，石墨烯的质量在蚀刻条件下是弹性的，这表明这种方法可以作为一种强大的技术来生产具有明确的晶体边缘的石墨烯纳米电路。
2009-06-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin Valve Effect in ZigZag Graphene Nanoribbons by Defect Engineering
我们报告的可能性驱动的锯齿形石墨烯纳米带的边缘缺陷工程的自旋阀效应。基于平均场自旋不受限制的哈伯德模型，采用自洽方法计算了电子能带结构和电导分布。发现使用外部栅极在清洁的锯齿形石墨烯纳米带中触发超导体-金属转变，而在存在克莱因边缘缺陷的情况下，它产生自旋分裂带隙的闭合。这些特性可以用来制造新型的基于电荷和自旋的开关和场效应器件。
2009-10-21 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
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
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
Photon-Assisted Process and High-Harmonic Dynamic Localization in Graphene Nanoribbons
我们使用了一个完整的紧密结合的能带结构的石墨烯纳米带，以获得，第一次，观察光子辅助传输的分析技术，并在石墨烯纳米带的电子的动态本地化。当带受到多频dc-ac场时，光子辅助复制品在相当强的驱动力下出现。光子峰值对交流振幅的强烈依赖性允许在这些振幅下的高谐波动态振荡。我们确定了正微分电导率的区域，其中纳米电子石墨烯器件可以作为小信号放大器操作。我们的研究还揭示了另一个量子力学现象，分数光子辅助输运，当斯塔克因子$r > 1$。
2012-02-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
