Imaging the interface of epitaxial graphene with silicon carbide via scanning tunneling microscopy
已经提出在SiC上外延生长的石墨烯作为用于碳基电子器件的材料。了解石墨烯和SiC衬底之间的界面对于未来的应用非常重要。我们报告的能力，使用扫描隧道显微镜成像单层石墨烯下的界面结构。这种成像是可能的，因为石墨烯在费米能以上或以下1eV的能量下看起来是透明的。我们基于密度泛函理论的计算分析显示了这种透明度是如何从SiC衬底上石墨烯层的电子结构中产生的。
2007-11-19 cond-mat.mtrl-sci
Intercalation of Mn in graphene/Cu(111) interface: insights to the electronic and magnetic properties from theory
采用最新的密度泛函理论计算方法研究了Mn嵌入对石墨烯/Cu（111）界面原子、电子和磁性结构的影响。研究了石墨烯-Mn-Cu（111）界面的不同结构模型。虽然置于石墨烯和Cu（111）之间的Mn单层（不利的构型）在费米能级附近产生石墨烯衍生的$π$带的大量重排，但在界面处可能形成Cu $_2$ Mn合金（有利的构型）保留了这些带的线性色散。对石墨烯/Cu $_2$ Mn/Cu（111）系统的狄拉克点周围的电子状态的深入分析允许区分来自该系统中的石墨烯石墨烯层的三个碳亚晶格的贡献，并解释费米能级周围的电子状态的能带以及自旋拓扑。
2021-12-22 cond-mat.mtrl-sci
Epitaxial graphene/Ge interfaces: a minireview
最近发现的在半导体Ge表面上进行石墨烯层的直接外延生长的能力导致了对该主题的巨大兴趣。这种兴趣的原因之一是有机会克服现代半导体技术中石墨烯集成方式上的几个当今缺点。另一个与新的石墨烯-半导体界面的基础研究有关，这可能有助于更深入地理解机制，这些机制控制石墨烯在不同衬底上的生长，并揭示石墨烯与这些衬底的相互作用，其范围现在从金属扩展到绝缘体。本文对石墨烯-锗外延界面的研究现状进行了综述，并提出了今后的研究方向。
2020-09-06 cond-mat.mtrl-sci
Pyroelectric origin of the carrier density modulation at graphene-ferroelectric interface
采用连续近似方法研究了铁电体上多层石墨烯的静态和高频热耗散。我们证明了焦耳热效应，由高频交流电流在石墨烯中引起的，在铁电衬底中产生明显的温度梯度。热释电效应将梯度转化为自发极化梯度。因此，高频去极化电场发生并穿透多层石墨烯。石墨烯中的自由电荷立即屏蔽电场，因此它们的密度以高频振荡。计算结果表明，热释电效应可以改变石墨烯-铁电体界面处的自由载流子密度，从而改变多层石墨烯沟道的电导率。因此，热释电机制对于理解太赫兹频率下石墨烯-铁电界面上发生的复杂物理热和电学过程至关重要。
2012-10-23 cond-mat.mtrl-sci
Graphene decoupling through oxygen intercalation on Gr/Co and Gr/Co/Ir interfaces
利用密度泛函理论研究了氧吸附对Gr/Co（0001）和Gr/Co/Ir（111）界面结构和电子性质的影响.在两个界面中，石墨烯-Co距离随着O浓度的增加而增加。氧嵌入有效地降低了电子相互作用，防止了石墨烯态与Co $d$ -轨道的杂化，因此（部分）恢复了原始石墨烯的典型狄拉克锥。在石墨烯/Co 1 ML/Ir（111）的情况下，其呈现莫尔图案，O分布和石墨烯-Co登记的连续变化之间的相互作用可用于调节石墨烯的介电和电子性质。计算的电子性质是在非常好的协议与以前报道的角分辨光电子能谱和光电子能谱电子显微镜测量Gr/Co（0001）。
2022-08-04 cond-mat.mtrl-sci
Quasi-free-standing AA-stacked bilayer graphene induced by calcium intercalation of the graphene-silicon carbide interface
本研究结合低能电子衍射、ARPES与DFT，证明钙在石墨烯-SiC界面插层并完全取代氢终止层，诱导高n型掺杂及AB到AA堆叠的自发转变。
2023-11-05 cond-mat.mtrl-sci
Influence of Interface Geometry on Phase Stability and Bandgap Engineering in Boron Nitride substituted Graphene: A Combined First-principles and Monte Carlo Study
采用密度泛函理论和蒙特卡罗模拟相结合的方法，研究了氮化硼/石墨烯二维六方复合材料的相稳定性和电子性质，旨在揭示两者之间形成的界面几何结构所起的作用.我们的研究强调，在一定的温度范围内，优先创建扩展扶手椅界面可能有助于氮化硼和石墨烯的固溶体的形成。我们进一步发现，对于带隙工程，扶手椅接口或混合几何形状的补丁接口是最合适的。将研究扩展到纳米尺度的几何形状表明，降维使得两相的相分离的趋势更强。我们的深入研究应该形成一个有用的数据库，在设计具有所需性能的氮化硼-石墨烯复合材料。
2017-07-10 cond-mat.mtrl-sci
Structural manipulation of the graphene/metal-interface with Ar+ irradiation
受控缺陷的产生是详细研究材料中无序效应的先决条件。在这里，我们用低能Ar+照射石墨烯/Ir（111）-界面来研究诱导的结构变化。结合计算机模拟和扫描探针显微镜，我们表明，所产生的无序主要体现在形式的插入金属吸附原子和空位型缺陷的石墨烯。在较高的辐照能量（从1 keV以上）下，一个突出的特征是形成线状凹陷，它由界面内离子通道产生的连续石墨烯缺陷组成-就像石头在水面上跳跃一样。较低的能量导致更简单的缺陷，低至100 eV，其中每三个缺陷中有一个以上是石墨烯单空位。
2013-10-07 cond-mat.mtrl-sci
Improved topological conformity enhances heat conduction across metal contacts on transferred graphene
转移的石墨烯（trG）上的金属接触的热导率可以显着降低从原生石墨烯（grG）上的类似接触的固有值，由于增加的粗糙度，残留物，氧化物和空隙的额外电阻。在本文中，我们比较了Al/trG/Cu界面的热导率（G）与Al/grG/Cu界面的热导率，以了解转移石墨烯上金属接触的热传递。我们的样品是通过化学气相沉积（CVD）在Cu箔上生长的多晶石墨烯和CVD生长的石墨烯转移到蒸发的Cu薄膜上。我们发现，对于生长的CVD石墨烯的Al/grG/Cu界面，在室温下G = 31 MW m ^{-2} K ^{-1}，比Al/Cu界面低两个数量级。对于大多数在Cu膜上转移的石墨烯，G = 20 MW m ^{-2} K ^{-1}，比生长的CVD石墨烯低35%。我们仔细排除了残留物，原生氧化物和界面粗糙度的贡献，并将生长和转移的CVD石墨烯的热导率的差异归因于石墨烯对Cu衬底的不同程度的一致性。我们发现，50%的接触面积仅使热导率降低了35%，这表明在石墨烯界面处的空隙中发生了少量的热传递。我们通过在300 ° C下退火样品成功地改善了转移石墨烯与衬底的一致性，从而将转移石墨烯的热导率提高到本征值。从Al/trG/Cu和Al/grG/Cu界面的G的温度依赖性测量，我们还证实了声子是金属/石墨烯/金属界面上的主要热载体，尽管石墨烯中诱导的载流子浓度为3 × 10 ^{12} cm ^{-2}。
2015-11-26 cond-mat.mtrl-sci
Thermal conductance at the graphene-SiO2 interface measured by optical pump-probe spectroscopy
我们研究了通过机械剥离石墨在熔融SiO2衬底上制备的单层和多层石墨烯样品的界面热导率σint。通过使用超快光泵浦脉冲并监测皮秒时间尺度上的瞬态反射率，我们获得了石墨烯-SiO2系统的平均σint为5，000 W/cm 2K。我们观察到单个样品之间的σint的显著变化，但没有发现石墨烯层厚度的系统依赖性。
2010-09-01 cond-mat.mtrl-sci
Intercalation of hydrogen in the SiC/epitaxial graphene interface
我们测量了生长在SiC硅表面上的氢嵌入外延石墨烯在中红外光谱范围内的光吸收。我们已经使用衰减全反射几何结构来增强与表面和SiC/石墨烯界面相关的吸收。外延石墨烯的样品已经在790至1250 $^\circ$ C的温度范围内插层，并与氢蚀刻的SiC的参考样品进行比较。我们已经发现，尽管Si-H键在低至790 $^\circ$ C的温度下形成，但是仅对于在超过1000 $^\circ$ C的温度下插入的外延石墨烯达到了良好发展的键级。我们还表明，当样品储存在环境空气中时，插氢降解的时间尺度上的几天。光学光谱显示，由于插层过程中留下的残留原子氢，在SiC/石墨烯界面上形成了乙烯基和甲硅烷基官能团。
2018-01-04 cond-mat.mtrl-sci
Study of novel properties of graphene-ZnO heterojunction interface using density functional theory
本研究基于第一性原理模拟，分析了石墨烯-ZnO异质结界面的结构、电子与光学特性，发现界面电荷转移不影响石墨烯导电性，为该混合材料在光催化和太阳能电池中的应用提供了理论依据。
2023-05-22 cond-mat.mtrl-sci
Graphene Oxide flakes: methods and techniques for properties at interfaces
氧化石墨烯和还原氧化石墨烯是用于光子学和电子器件的有趣材料，其固有特性和作为石墨烯合成的前体两者。无论应用和工程目的如何，都需要精细控制化学和物理性质，因为石墨烯基系统的性能取决于氧化石墨烯的还原状态，并且可以受到界面相互作用和邻近效应的强烈影响。因此，需要一种用于电、电子和化学性质的局部控制的方法。近边X射线吸收精细结构光谱和导电原子力显微镜的协同应用是实现这一目的的一种强有力的方法，可以对简单和复合样品（包括具有介电不连续性的样品）进行全面表征。氧化石墨烯/金（GO/Au）和氧化石墨烯/氧化硅（GO/SiO2）已被选择作为实例的证明。结果表明，该方法允许相关的化学，电子和物理性质的形态特征和局部电导行为。
2014-03-19 cond-mat.mtrl-sci
sp$^{2}$/sp$^{3}$ bonding controlling mechanism at the $α$-Al$_{2}$O$_{3}|$graphene interface
本文报道的第一性原理计算阐明了$α$ -Al $_{2}$ O $_{3}$和石墨烯的界面性质的影响，重点是结构和电子性质。各种接触界面和不同的$α$ $_{2}$ O $_{3}$表面终端被认为是与上和稍微关闭的化学计量氧化铝。我们表明，取决于是否铝或氧与石墨烯接触，$sp^{3}$结构变形和自发自旋极化可能会发生旁边的界面接触。有趣的是，某些情况会导致石墨烯能带结构中的$p$型掺杂，这取决于石墨烯上放置的初始$α$ $_{2}$ O $_{3}$几何形状.离开饱和或不饱和的氧化铝的表面悬挂键的重要性也被强调，我们表明，它可能是一个控制机制，通过在界面处的氧原子和碳原子之间的$sp^{3}$键的影响，在石墨烯中打开一个间隙。我们讨论了利用这种敏感性的实际应用的潜力。
2022-08-15 cond-mat.mtrl-sci
Cobalt intercalation at the graphene/iridium(111) interface: influence of rotational domains, wrinkles and atomic steps
利用低能电子显微镜，我们研究了在Ir（111）上生长的石墨烯下的Co嵌入。根据其上沉积的石墨烯的旋转域，发现Co在不同位置处插入。虽然插入的Co被观察到优先在基板的步骤边缘低于某些旋转域，它主要是发现接近皱纹低于其他域。这些结果表明，石墨烯片的弯曲区域（靠近衬底原子台阶和褶皱）促进Co嵌入，并表明石墨烯/Ir相互作用的强度决定了哪种途径在能量上更有利。
2014-03-13 cond-mat.mtrl-sci
Modification of the magnetic and electronic properties of the graphene-Ni(111) interface via halogens intercalation
通过不同物种的插入使石墨烯与金属和半导体衬底电子解耦是石墨烯研究中广泛使用的方法之一。本文采用最新的密度泛函理论方法研究了卤原子（X = F，Cl，Br）嵌入石墨烯对铁磁Ni（111）层的电磁性质的影响.发现在所有gr/X/Ni（111）插层系统中，石墨烯层与铁磁衬底完全电子解耦;然而，可以实现不同种类（电子或空穴）和水平的掺杂。尽管卤素嵌入后石墨烯中C原子的磁矩非常小，但线性分散的石墨烯$π$带的自旋分裂高达$35$ meV，这为石墨烯-铁磁体界面的形成提供了新的思路，在该界面上可以形成自旋极化的自支撑石墨烯层，并有望在电子学和自旋电子学中得到应用.
2021-12-22 cond-mat.mtrl-sci
Si Intercalation Beneath Epitaxial Graphene: Modulating Mott States at the SiC(0001) Interface
本研究通过三种制备方法实现SiC(0001)上外延石墨烯的Si插层，发现界面悬挂键态因在位排斥发生Mott-Hubbard金属-绝缘体转变，证实石墨烯传导电子对在位排斥的屏蔽作用，为带隙可调莫特绝缘体研究提供模板。
2025-06-09 cond-mat.mtrl-sci
Influence of interface dipole layers on the performance of graphene field effect transistors
石墨烯在费米能级附近的能带的线性能带色散产生了其独特的电子性质，例如巨大的载流子迁移率，这引发了对石墨烯场效应晶体管（GFET）等应用的广泛研究。然而，GFET通常表现出比预期的器件性能差得多的器件性能。这归因于石墨烯的电子性质对周围界面的强烈依赖性。在这里，我们研究了石墨烯通道和SiO $_{2}$之间的界面，并通过光电子能谱显微镜实现在界面处的能带排列的过程的详细测定。我们的研究结果表明，石墨烯的电子性质调制的亲水性SiO $_{2}$表面，但不是由疏水性的。通过结合光电子能谱与GFET传输特性表征，我们表明，在界面上的电偶极子，这反映了SiO $_{2}$表面电化学的存在下，确定GFET器件的性能。作为极性的函数的电阻对栅极电压的滞后归因于栅极电压对偶极层的反转。这些数据为GFET器件的优化铺平了道路。
2019-07-07 cond-mat.mtrl-sci
Optimizing electronic structure and quantum transport at the graphene-Si(111) interface: An ab-initio density-functional study
我们使用从头算密度泛函计算来确定石墨烯单层与Si（111）表面的相互作用。我们发现，石墨烯与裸衬底形成强键，并通过形成由独立的导电脊组成的波状结构来容纳12%的晶格失配，所述导电脊由石墨烯的带状区域连接，所述带状区域共价键合到衬底。我们进行量子输运计算为不同的几何形状，以研究的波动结构和键合到Si衬底引入的石墨烯的输运性质的变化。我们的研究结果表明，波浪形石墨烯结合了沿脊的高迁移率与有效的载流子注入到接触区中的Si中。
2013-04-17 cond-mat.mtrl-sci
Intercalation of O$_2$ and N$_2$ in the Graphene/Ni Interfaces of Different Morphology
利用近环境压XPS和STM实验研究了不同气体分压和温度下氧和氮在不同形貌石墨烯/Ni/Ir（111）体系中的嵌入行为。我们对石墨烯的化学状态和形貌的研究进行了详细的实验，在气体插层之前和之后，取决于石墨烯/Ir（111）中预插层Ni的量。据发现，只有氧可以在石墨烯下插入在所有考虑的情况下，表示的作用的分子内键合强度和气体分子解离的可能性在不同的金属表面上的主要可能性和不同的物种下的石墨烯的插层机制。
2019-06-02 cond-mat.mtrl-sci
Surface and interface structure of quasi-free standing graphene on SiC
我们对4 H-SiC（1000）上氢插层石墨烯的表面和界面结构进行了局部纳米尺度的研究。特别是，我们表明，插入的界面层的结果在形成准独立的一层石墨烯（QFS 1 LG）的载流子类型从n型到p型的变化，伴随着超过四倍的载流子迁移率增加。表面增强拉曼散射（SERS）显示了Si-H伸缩模的增强拉曼信号，这是成功插层的直接证据。此外，对于准独立式双层石墨烯（QFS 2LG），D、D+D'以及C-H峰的出现表明氢也渗透到石墨烯层之间以局部形成降低迁移率的C-H sp3缺陷。因此，SERS提供了一种快速可靠的技术来研究石墨烯的界面结构，这是其他传统方法通常无法实现的。我们的研究结果进一步证实了开尔文探针力显微镜和X射线光电子能谱学。
2018-04-26 cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast Spin Injection in Graphene via Dynamical Carrier Filtering at Transition Metal Dichalcogenide Interfaces
Kansai Institute for Photon Science, National Institutes for Quantum Science and Technology (QST)（光子科学关西研究所，量子科学技术研究开发机构）；Department of Nuclear Engineering and Management, Graduate School of Engineering, The University of Tokyo（东京大学大学院工学系研究科核工程与管理学专业）
研究通过时域密度泛函理论分析了在圆极化激光照射下WSe₂-石墨烯异质双层中超快自旋注入机制，发现自旋注入并非被动过程，而是由界面的自旋选择性载流子过滤驱动，导致石墨烯中净自旋磁化。
2025-09-10 cond-mat.mtrl-sci
Graphene growth and properties on metal substrates
石墨烯-金属界面作为一种有趣的石墨烯基物体，无论从应用还是基础科学的角度都受到了广泛的关注。本文对石墨烯-金属界面的生长和电子性质的实验研究进行了综述。这项工作将大量的实验和理论数据联系起来，使人们能够理解金属衬底对石墨烯覆盖层电子特性的影响，以及如何以可控的方式修改其特性。展望了石墨烯-金属界面的研究和应用前景。
2015-07-08 cond-mat.mtrl-sci
2D graphitic-like gallium nitride and structural selectivity in confinement at graphene/SiC interface
预测性第一性原理计算表明，类石墨GAN在理论上是可能的。到目前为止，还没有实验报告。我们报告的GAN单层在一个屈曲的几何结构中获得的限制在石墨烯/SiC界面的金属有机化学气相沉积（MOCVD）。导电原子力显微镜（C-AFM）已被用来探测通过石墨烯/SiC界面的垂直电流注入，并建立插层区域的均匀性。扫描透射电子显微镜（S/TEM）已被用于原子分辨率成像和光谱学。石墨状GAN单层的预期堆叠顺序中的不连续性已经被暴露，并被认为是同时形成Ga-N和Ga-O键的情况。Ga-O键的形成在激发原子尺度的限制中的化学物种特异性结构选择性方面具有重要意义。
2022-06-21 cond-mat.mtrl-sci
An Artificially Lattice Mismatched Graphene/Metal Interface: Graphene/Ni/Ir(111)
我们报道了通过在石墨烯/Ir（111）中嵌入Ni单原子层而获得的人工石墨烯/Ni（111）系统的结构和电子性质。在插入时，Ni在Ir（111）上外延生长，导致晶格失配的石墨烯/Ni系统。通过进行扫描隧道显微镜（STM）测量和密度泛函理论（DFT）计算，我们表明，插层镍层导致一个明显的屈曲的石墨烯膜。同时，通过角分辨光发射光谱（ARPES）测量增强的相互作用，显示出从几乎未受干扰的到强杂化的石墨烯$π$带的明显过渡。插层式石墨烯系统与块体Ni（111）上的平坦石墨烯和Ir（111）上的轻度波纹石墨烯的比较允许解开导致观察到的增加的相互作用的两个关键性质，即晶格匹配和电子相互作用。虽然后者决定了杂交的强度，我们发现一个重要的影响，当地的碳结构造成的晶格失配。
2013-01-07 cond-mat.mtrl-sci
The classical molecular dynamics simulation of graphene on Ru(0001) using a fitted Tersoff interface potential
由于缺乏足够的界面势，弱结合的粘附复合物（如负载的石墨烯）的精确分子动力学模拟是具有挑战性的。取代广泛使用的Lennard-Jones势的弱和长程相互作用，我们使用一个新的参数化的Tersoff势的石墨烯/Ru（0001）系统。新的界面力场提供了足够的莫尔$\acute{e}$超结构，根据扫描隧道显微镜图像和DFT结果。特别地，发现$ξ\approx 1.0 \pm 0.2$ $\hboxÅ$的叠栅比DFT方法（$ξ\approx 1.2$ $\hboxÅ$）发现的略小，并且接近STM测量（$ξ\approx 0.8 \pm 0.3$ $\hboxÅ$）。新的潜力可以在石墨烯研究的许多领域中打开对具有足够的叠栅$\acute{e}$超晶胞的支撑石墨烯的大规模模拟的道路。此外，新的界面势可能提供了一个新的策略，在一般情况下，获得精确的相互作用势的弱结合的大规模系统中，原子动力学是不可访问的，但通过精确的DFT计算。
2013-12-17 cond-mat.mtrl-sci
Theoretical description of X-ray absorption spectroscopy of the graphene-metal interfaces
本论文考虑了近边X射线吸收光谱（NEXAFS）方法在石墨烯基体系（从自支撑石墨烯到类金属插层体系）研究中的应用。所选系统的NEXAFS光谱计算的框架内的方法，其中包括动态芯孔屏蔽的影响。从系统到系统的光谱变化进行了分析与相应的能带结构计算的帮助下。所得结果与实验数据进行了比较，证明理论与实验之间的良好协议。石墨烯与金属基底相互作用的强度与C-K NEXAFS光谱中π* 和σ* 特征的形状和强度之间存在直接相关性，可以作为描述石墨烯/金属界面相互作用的指纹。
2013-03-29 cond-mat.mtrl-sci
Rectification at Graphene-Semiconductor Interfaces: Zero-Gap Semiconductor Based Diodes
使用电流-电压（I-V）和电容-电压（C-V）测量，我们报告了与在一个原子厚的零间隙半导体（石墨烯）和传统半导体的界面处形成肖特基势垒相关的不寻常的物理和有前途的技术应用。当化学气相沉积的石墨烯被转移到n型Si、GaAs、4 H-SiC和GAN半导体衬底上时，存在强烈的范德华吸引力，伴随着跨界面的电荷转移和整流（肖特基）势垒的形成。结合键极化理论的背景下的肖特基-莫特模型的热电子发射理论提供了一个令人惊讶的良好的描述的电性能。由于石墨烯的机械稳定性、其抗扩散性、其在高温下的鲁棒性以及其所展示的包含多个功能的能力，应用于诸如在正向偏压中由于石墨烯上存在吸收物而对肖特基势垒高度的变化具有指数灵敏度的传感器或肖特基势垒是其整体组件的模拟器件是有希望的。
2012-03-23 cond-mat.mtrl-sci
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
Lithium incorporation at the MoS2/graphene interface: an ab initio investigation
基于从头计算，我们研究纳入锂原子在二硫化钼/石墨烯界面。我们发现，嵌入的锂原子是能量更稳定的比锂原子吸附在二硫化钼表面。插层原子与石墨烯片和MoS 2层相互作用，增加Li结合能。然而，平衡几何形状由MoS 2层决定，其中插入的Li原子位于MoS 2层的顶部（Li_T）和中空（Li_H）位置。我们计算了Li扩散势垒，沿着Li_T -> Li_H的扩散路径，我们发现类似的能量势垒相比，获得的Li吸附原子在MoS 2表面。我们的研究结果使我们能够推断，锂存储容量增加在二硫化钼/G接口，在与锂吸附原子的二硫化钼表面相比，然而，没有减少的流动性的嵌入锂原子。这些性质对于基于MoS 2的Li电池的开发是有趣的/有用的。
2013-08-05 cond-mat.mtrl-sci
Enhancing the Adhesion of Graphene to Polymer Substrates by Controlled Defect Formation
复合材料的机械完整性主要取决于增强体的界面强度和缺陷密度，增强体是增强强度和刚度的提供者。在石墨烯/聚合物纳米复合材料的情况下，其特征在于极大的界面区域，夹杂物中的任何缺陷（例如折叠、裂纹、孔等）都可能导致纳米复合材料的缺陷。将对内部应变分布和最终的机械性能产生不利影响。然而，如果缺陷尺寸被减小到超过裂纹形成的临界尺寸到原子空位的水平，则这种传统智慧可能受到挑战。在这种情况下，对裂纹扩展应该没有实际影响，并且根据空位的性质，界面强度实际上可以增加。在这项工作中，我们采用氩离子（Ar+）轰击和随后暴露于氢（H2）诱导（如通过X射线和紫外光电子能谱学（XPS/UPS）和拉曼光谱所揭示的）钝化原子单空位CVD石墨烯。将改性后的石墨烯转移到PMMA棒上，用原子力显微镜（AFM）和拉曼光谱（Raman）研究了CVD石墨烯/PMMA体系的形貌、润湿性和界面结合力。所获得的结果清楚地示出了石墨烯/聚合物界面的总体改善的机械行为，因为观察到随着应变的增加以及更均匀的位移分布。这为石墨烯/聚合物系统中的界面工程铺平了道路，在原始条件下，石墨烯会过早滑移并随后失效。
2020-04-04 cond-mat.mtrl-sci
Reversible control of Dzyaloshinskii-Moriya interaction at graphene/Co interface via hydrogen absorption
采用第一性原理计算，研究了氢化对石墨烯/Co界面上Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用的影响.我们发现石墨烯表面吸附的氢化作用可以控制手性的大小和手性。结合态密度和一阶微扰理论的分析表明，自旋分裂和Co-d轨道的占据，特别是dxz和dz 2态，在确定量子数的大小和手征性方面起着至关重要的作用.此外，我们发现，作为Co厚度的函数，可以解释的Co轨道的面外分析的周期的两个原子层的振荡。我们的工作阐明了界面电子起源的基本机制，并提供了一个可供选择的途径，其控制自旋电子学应用。
2019-09-12 cond-mat.mtrl-sci
Lateral Graphene-Metallene Interfaces at the Nanoscale
Nanoscience Center, Department of Physics, University of Jyväskylä（于韦斯屈莱大学纳米科学中心物理系）
研究通过理论与机器学习方法分析石墨烯与金属烯的横向界面稳定性，发现过渡金属界面最稳定，推动金属烯的合成与应用。
2026-01-08 cond-mat.mtrl-sci
Varying Electronic Coupling at Graphene-Copper Interfaces Probed with Raman Spectroscopy
随着石墨烯在铜上的合成成为基础研究和工业应用的主要制备方法之一，石墨烯/铜系统的拉曼光谱需要定量地了解它们的相互作用如何影响石墨烯的电子结构。利用多波长拉曼光谱，我们研究了三种类型的石墨烯绑定在铜：石墨烯生长在铜箔和Cu膜/SiO2，和铜蒸发剥离石墨烯。前两个样品的2D峰值频率比1.96 eV激发的预期高约17 cm-1，即使考虑应变的影响。更值得注意的是，2D中的上移随着激发能的增加而降低。基于使用铜蒸发石墨烯的对照实验，我们揭示了光谱异常是由石墨烯的电子带中的环境依赖性非线性色散引起的，并确定了电子修饰的程度。我们还表明，大上移的G和2D峰起源于差分热膨胀的铜可以显着减少背衬铜膜与介电基板的微不足道的热膨胀。在这项研究中提出的石墨烯和铜之间的电子耦合的定量分析将是非常有用的，在表征生长的石墨烯，并可能在其他形式。
2020-08-06 cond-mat.mtrl-sci
Interface states and anomalous quantum oscillations in graphene hybrid structures
单层和双层石墨烯最近被证明具有新的物理现象，例如非常规的量子霍尔效应和使用外延石墨烯支持非硅技术平台的前景。虽然单层和双层石墨烯都已被广泛研究，但拥有这两个部分的石墨烯的连续片材尚未被探索。在这里，我们报告了这种石墨烯混合结构的研究。在大面积的单层和双层石墨烯以及它们之间的界面的体杂化中，我们发现了两组朗道能级和与界面相关的特征;在大面积的双层石墨烯和窄的单层石墨烯边缘的边缘杂化中，我们观察到了由于单层和双层石墨烯费米能级的锁定和出现的手征界面态导致的量子振荡振幅的异常抑制。这些发现表明了这些杂化结构的重要性，其独特的界面态和相关现象值得进一步研究。
2009-04-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Graphene-Enhanced Thermal Interface Materials for Thermal Management of Photovoltaic Solar Cells
光伏（PV）太阳能电池的温度的增加负面地影响其功率转换效率并且降低其寿命。负面影响在聚光太阳能电池中特别明显。因此，通过有效地去除多余的热量来限制PV电池的温度是至关重要的。常规的热相变材料（PCM）和热界面材料（TIM）不具有足以用于下一代PV电池的热管理的热导率值。在本文中，我们报告的调查结果，提高效率的光伏电池与石墨烯增强的TIM的使用。石墨烯揭示了最高值的固有热导率。它还表明，复合材料的热导率可以通过利用石墨烯填料增加。我们制备了具有高达6%的石墨烯的TIM，其是专门为PV电池应用设计的。使用太阳能模拟模块测试太阳能电池。结果发现，当使用石墨烯增强的TIM时，在两个太阳集中照明下的太阳能电池板的输出电压的下降可以从19%降低到6%。所提出的方法可以恢复高达75%的太阳能电池的功率损耗。
2016-10-06 cond-mat.mtrl-sci
A Molecular Dynamics Investigation of Mechanical Properties of Graphene Reinforced Iron Composite and The Effect of Vacancy Defect Distance from the Matrix-Fiber Interface
石墨烯是一种具有优异机械性能的材料，这使其成为增强金属的理想纤维。由于铁是世界上使用最多的金属，因此用石墨烯增强铁可以降低任何需要强度的应用中对材料的总体要求。然而，石墨烯增强对铁的机械性能的影响需要在复合材料的工业应用之前知道。本文采用分子动力学（MD）方法研究了石墨烯增强铁基复合材料在不同条件下的力学性能。通过对模型化的代表性体积单元（RVE）施加单轴拉伸来研究其性能。还研究了温度对复合材料的机械性能的影响，因为制造具有在宽温度范围内操作的复合材料的产品需要这些知识。MD分析还表明，断裂起始于基体-纤维界面。我们还研究了空位缺陷距基体-纤维界面的距离如何影响复合材料的力学性能，这可用于选择合适的制造工艺。结果表明，空位缺陷越靠近界面，强度降低的程度越大。
2020-10-01 cond-mat.mtrl-sci
Effect of Covalent Functionalisation on Thermal Transport Across Graphene-Polymer Interfaces
本文研究了不同共价功能化石墨烯增强聚合物复合材料的界面热阻。通过使用分子动力学模拟，所获得的结果表明，在石墨烯中的共价官能化在降低石墨烯-石蜡界面热阻中起着重要作用。这种减少取决于官能团的覆盖范围和类型。在各种官能团中，丁基被发现是最有效的降低界面热阻，其次是甲基，苯基和甲酰基。考虑中的其他官能团，如羧基，羟基和胺被发现产生的界面热阻可以忽略不计的减少。对于层数最多为四层的多层石墨烯，界面热阻对层数不敏感。不同的官能团和层数对界面热阻的影响也阐述了使用的石墨烯和石蜡基质的振动态密度。本研究结果提供了有用的指导方针，在实际的热管理的功能化石墨烯的应用。
2015-07-20 cond-mat.mtrl-sci
Understanding the origin of band gap formation in graphene on metals: graphene on Cu/Ir(111)
理解石墨烯/金属界面相互作用的性质是石墨烯基电子和自旋传输器件的基础。在这里，我们调查石墨烯和金属衍生的电子状态之间的杂化通过研究诱导的变化通过插入的假晶单层的铜在石墨烯和Ir（111）之间，使用扫描隧道显微镜和光电子能谱学结合密度泛函理论计算。我们观察到的嵌入过程中的能带结构的修改及其伴随的变化，在界面处的电荷分布。通过能带杂化的状态选择性分析，我们能够确定它们对石墨烯的价带的贡献，从而引起能隙的打开。我们的方法揭示了负责在狄拉克点的石墨烯的电子结构的修改的机制，并允许预测其他石墨烯-金属界面的电子结构。
2014-06-06 cond-mat.mtrl-sci
Interface induced room-temperature ferromagnetism in hydrogenated epitaxial graphene
由于石墨烯的主要表面特性，它非常适合与外部原子和/或分子官能化，从而导致大量新的和有趣的现象。在这里，我们展示了氢官能化外延石墨烯在SiC上的铁磁特性。这种材料中的铁磁性并不直接明显，因为它本质上仅由非磁性成分组成。然而，我们的研究结果表明，强铁磁性，这不能用简单的磁性杂质来解释。铁磁性是SiC上氢化外延石墨烯所特有的，其中与界面缓冲层的相互作用发挥着至关重要的作用。我们认为，所观察到的铁磁性的起源是由电子相关效应的窄Si悬挂键（Si-DB）状态的缓冲层交换耦合到本地化状态的氢化石墨烯层。这形成了居里温度高于300 K的准三维铁磁体。
2013-05-14 cond-mat.mtrl-sci
Predicting interface structures: From SrTiO$_3$ to graphene
我们在这里提出了一个完全第一性原理的方法来预测界面的原子结构。我们的方法是基于{ \it从头算}随机结构搜索（AIRSS）的方法，在这里适用于治疗二维缺陷。该方法依赖于在界面附近反复产生随机结构，并在密度泛函理论（DFT）的框架内使它们松弛。该方法简单，只需要一小组参数，可以很容易地连接到感兴趣的系统的化学，和有效的，理想地适应于高通量的第一性原理计算现代并行架构。作为第一性原理，我们的方法是可转移的，一个通用的计算方法，用于确定接口的结构的一个重要要求。两个结构和化学上非常不同的界面的结果在这里，石墨烯和钛酸锶（SrTiO $_3$）的晶界晶界。我们成功地发现了一个以前未知的低能晶界结构的石墨烯系统，以及恢复以前已知的较高的能量结构。对于SrTiO $_3$系统，我们研究了晶界附近的化学计量和非化学计量的组合物，并发现以前未知的所有化学计量的低能量结构。我们预测，这些低能量的结构有长程扭曲的基态晶体结构从界面散发到散装。
2014-07-21 cond-mat.mtrl-sci
Carbon rehybridization at the graphene/SiC(0001) interface: Effect on stability and atomic-scale corrugation
我们解决的能量稳定性的石墨烯/SiC（0001）界面和相关的绑定机制，通过研究一系列的低应变相称的界面结构内的密度泛函计划。在应变可忽略的结构中，6 \surd 3 \times 6 \surd 3 R30° SiC周期性显示出最低的界面能，为其频繁的实验观察提供了理论基础。界面的稳定性是由增强的局部反应性的衬底键合的石墨烯原子经历sp2-到-sp3再杂化（重杂化）。通过这种机制，更高稳定性的松弛结构在原子尺度上表现出更明显的石墨烯波纹。
2012-05-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
First-principles DFT study for the structural stability of Hydrogen passivated graphene (H-graphene) and atomic adsorption of oxygen on H-graphene with different schemes
采用第一性原理密度泛函方法研究了氢钝化石墨烯团簇的结构稳定性和电子性质。研究了两种不同形状的团簇，矩形和圆形，由6至160个碳原子和氢终止在锯齿形边界边缘组成。由96个碳原子组成的矩形团簇的相对稳定性比由相同碳原子数组成的圆形团簇的相对稳定性高1.5%。在比较含相同碳原子数的圆形团簇和矩形团簇时，前者的HOMO-LUMO能隙为2.159 eV，后者的HOMO-LUMO能隙为0.346 eV。采用第一性原理密度泛函方法，以四种不同的氢型石墨烯团簇为例，系统研究了氧原子在氢型石墨烯上的吸附行为，包括单面吸附、双面吸附和高浓度吸附。
2014-05-01 cond-mat.mtrl-sci
Theoretical prediction of perfect spin filtering at interfaces between close-packed surfaces of Ni or Co and graphite or graphene
面心立方和六角密排面的面内晶格常数与石墨的面内晶格常数几乎完全匹配，因此它们共享一个共同的二维倒易空间。它们的电子结构是这样的，它们在一个自旋方向上在这个倒易空间中重叠，仅允许我们预测石墨与（111）fcc或（0001）hcp Ni或Co之间界面的完美自旋过滤。散射矩阵的第一性原理计算表明，自旋过滤对界面粗糙度和无序度的量非常不敏感，这些粗糙度和无序度显著影响自旋过滤。传统磁性隧道结或过渡金属与半导体之间的界面的过滤特性。当单个石墨烯片被吸附在这些开放的$d$ -壳过渡金属表面上时，其特征电子结构（在二维布里渊区中的K点处具有拓扑奇异性）被化学键合破坏。由于石墨烯仅弱键合到Cu，Cu在任一自旋的K点处的费米能处不具有状态，因此石墨烯的电子结构可以通过用一个或几个单层的Cu对Ni或Co进行除尘来恢复，同时仍然保持理想的自旋注入性质。
2008-12-08 cond-mat.mtrl-sci
Spatially resolving unconventional interface Landau quantization in a graphene monolayer-bilayer planar junction
石墨烯混合平面结构由具有不同量子霍尔（QH）状态的两个区域组成，表现出不寻常的传输特性1 -5，源于两个不同区域6界面处的手性边缘态平衡。在这里，我们提出了一个亚纳米分辨的扫描隧道显微镜（STM）和光谱（STS）研究的单双层石墨烯平面结在QH制度。原子定义良好的接口，这样的交界处，使我们能够在空间上解决接口的电子特性。在界面周围，我们检测到朗道量子化的无质量狄拉克费米子，如预期在石墨烯单层，低于电荷中性点Nc的结，而出乎意料的是，只有朗道量子化的大量狄拉克费米子，如预期在石墨烯双层，观察到以上的Nc。所观察到的非常规界面朗道量子化源于这样一个事实，即跨界面的量子电导仅由结的石墨烯单层和双层区域中的最小填充因子（边缘模式的数量）确定6，7。
2015-02-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electronic and magnetic properties of the graphene-ferromagnet interface
本文研究了铁磁材料Ni（111）晶格匹配表面上石墨烯层的表面结构和电磁性质。
2010-08-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Extrinsic and Intrinsic Charge Trapping at the Graphene/Ferroelectric Interface
研究了石墨烯与铁电超晶格$\mathrm{PbTiO_3/SrTiO_3}$（PTO/STO）之间的界面。通过PTO/STO体积分数调整转变温度使石墨烯-铁电界面处的吸附物最小化，从而允许证明稳健的铁电滞后。来自铁电表面缺陷的本征电荷陷阱会对石墨烯沟道滞后产生不利影响，并且可以通过仔细的样品处理来控制，从而能够系统地研究电荷陷阱机制。
2014-08-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Interface States in Carbon Nanotube Junctions: Rolling up graphene
研究了碳纳米管分子内非手性管结中界面态的起源。通过将Born-von Karman边界条件应用于扶手椅和扶手椅终止的石墨烯层之间的界面，我们能够解释它们的数量和能量。我们发现，这些界面状态，costumarily归因于拓扑缺陷的存在下，实际上是与锯齿形边缘状态，如那些石墨烯锯齿形纳米带。空间本地化的界面状态被认为是变化很大，并可能延伸到任何一侧的交界处。我们的研究结果给出了一个不寻常的衰减长度测量半导体纳米管结的界面态的另一种解释，并可以进一步测试本地探针光谱。
2009-06-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Edge States at the Interface between Monolayer and Bilayer Graphene
采用Dirac方程和数值计算相结合的方法研究了锯齿形界面单双层石墨烯的电子性质。有两种类型的锯齿形接口堆栈。在费米能级处，由于边缘态的位置不同，色散和局域态密度沿界面的表现也不同。我们希望我们的研究能对理解输运和STM实验提供一些启示。
2011-03-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Designing Fe Nanostructures at Graphene/h-BN Interfaces
量身定制的磁性纳米结构提供了各种对技术应用有用的功能。在这项工作中，我们探索的可能性，实现铁纳米结构的界面处的二维石墨烯和h-BN的从头算密度泛函计算。借助从头算Born-Oppenheimer分子动力学模拟和轻推弹性带方法计算的扩散势垒，我们发现：（i）Fe在BN上的扩散势垒远小于在石墨烯上的扩散势垒;（ii）Fe吸附原子在短时间内（~ 2. 1 ps）形成团簇;（iii）Fe团簇容易在C-N界面扩散，但在C-B界面变得不活动。计算得到的Fe团簇在C-B界面处的磁交换耦合随分隔石墨烯部分的BN的宽度而非单调地变化。可以设想在2D石墨烯/h-BN杂化物的C-B界面处设计磁性纳米结构，以实现与自旋电子学相关的有趣应用。
2013-10-19 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Origin of Contact Resistance at Ferromagnetic Metal-Graphene Interfaces
边缘接触几何形状被认为在大多数非铁磁金属-石墨烯界面中产生超低接触电阻，这是由于它们的大的金属-石墨烯耦合强度。在这里，我们使用单层和少层石墨烯来检查边缘与表面接触的铁磁金属-石墨烯界面（即镍-和钴-石墨烯界面）的接触电阻。理论和实验之间获得了良好的定性一致。特别是，在理论和实验中，我们观察到边缘接触的铁磁金属-石墨烯界面的接触电阻远低于表面接触的，对于所有研究的器件，特别是对于单层石墨烯系统。我们表明，这种电阻的差异不是由于金属-石墨烯耦合强度的差异，我们使用哈密顿矩阵元素进行量化。相反，表面接触中更大的接触电阻是由界面处的自旋过滤引起的，这与边缘接触的情况相反，其中两个自旋都被传输。居里温度TC以外的温度依赖性电阻测量表明，自旋自由度确实是重要的实验测量的接触电阻。这些结果表明，有可能通过改变TC附近的温度来引起接触电阻的大的变化，从而为基于自旋的温控开关铺平了道路。
2017-06-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Thermal Properties of the Hybrid Graphene-Metal Nano-Micro-Composites: Applications in Thermal Interface Materials
作者报道了具有混合石墨烯-金属颗粒填料的导电热界面材料的合成和热性能。所得复合材料的热导率在从300 K至400 K的温度范围内增加约500%，在5体积%的小石墨烯负载分数。热性能的异常强烈增强归因于石墨烯的高固有热导率、石墨烯与基质材料的强耦合以及石墨烯和银颗粒填料的大范围长度尺度（从纳米到微米）。所得结果对先进电子学和光电子学的热管理具有重要意义。
2012-02-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Noncured Graphene Thermal Interface Materials: Minimizing the Thermal Contact Resistance
我们报告的非固化石墨烯热界面材料的接触热阻的实验研究，其表面特征在于不同程度的粗糙度。据发现，热接触电阻取决于石墨烯负载非单调，达到其最小值的负载分数的~15重量%。将表面粗糙度增加约1微米导致该石墨烯负载的热接触电阻增加约x2倍。所获得的热导率，热接触电阻，和总热阻的热界面材料层上的石墨烯负载和表面粗糙度的依赖性表明，需要优化的特定材料的负载分数和粗糙度的连接表面。我们的研究结果对于开发用于高功率密度电子设备热管理的石墨烯技术具有重要意义。
2021-06-04 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Two-dimensional spinodal interface in one-step grown graphene-molybdenum carbide heterostructures
通过将不同的材料堆叠在彼此之上制成的异质结构有望表现出不寻常的特性和新现象。异质结构的界面在决定其性能方面起着至关重要的作用。在这里，我们报告了一个二维（2D）的spinodal界面的石墨烯-碳化钼（α-Mo 2C）异质结构，这是由于spinodal分解发生在异质界面，通过使用扫描隧道显微镜观察。我们的实验表明，二维调幅界面调制石墨烯回音壁共振网络充满了准束缚态的无质量狄拉克费米子。此外，低于底层α-Mo 2C的超导转变温度，2D旋节界面表现为无序，导致石墨烯中邻近诱导超导性的崩溃。我们的研究结果为基于界面工程的异质结构性能调控提供了新的思路。
2018-05-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
