Impact of Size Effect on Graphene Nanoribbon Transport
石墨烯在纳米电子应用中表现出令人印象深刻的特性，包括高迁移率和宽度依赖的带隙。石墨烯在纳米电子学中的使用最可能是石墨烯纳米带（GNR）的形式，其中带宽度预计小于20 nm。已经对边缘散射对GNR中载流子输运的影响进行了许多理论预测-大多数研究指出迁移率（GNR）以及开/关比（GNR FET）的退化。这项研究提供了第一个明确的实验证据，在图案化GNRs的尺寸效应的开始;它表明，对于W<60 nm，GNRs中的载流子迁移率是有限的边缘散射。
2010-01-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Graphene nanoribbons from unzipped carbon nanotubes: atomic structures, Raman spectroscopy and electrical properties
我们研究了超声化学解链多壁碳纳米管（MWNTs）得到的单个石墨烯纳米带（GNRs，宽度~10-30 nm）的原子结构、拉曼光谱和电输运性质。像差校正的透射电子显微镜（TEM）显示了高比例的两层（2L）GNRs和一些单层带。层-层堆叠角范围为0 °至30 °，包括接近30 °（扶手椅取向）或0 °（锯齿取向）的平均手性角。观察到大部分GNR具有弯曲且光滑的边缘，而其余GNR显示出平坦且不太光滑的边缘（粗糙度\leq 1 nm）。偏振拉曼光谱探测各个GNR以揭示D/G比率和在平行和垂直激光激发偏振（D/D \bot）下的D带强度比率。所观察到的光谱趋势被用来推断GNRs的平均手性角和边缘平滑度。电输运和拉曼测量进行了单独的带状GNRs相关的光谱和电学性质。
2011-06-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Rippling Instabilities in Suspended Nanoribbons
形态介导的结构和电子输运之间的相互作用，在原子级薄的纳米带，如石墨烯的边缘应力的松弛发生优先通过面外偏转。在我们在这里研究的末端支撑悬浮纳米带的情况下，过去的实验和计算已经确定了一系列的平衡形态，特别是石墨烯薄片，但对其相对稳定性的统一理解仍然难以捉摸。在这里，我们采用原子尺度的模拟和基于各向同性弹性板理论的复合框架，绘制出悬浮纳米带的形态稳定性空间相对于内在（带状弹性）和工程（带状几何形状）参数，以及边缘和身体驱动的组合。计算突出了一个丰富的形态形状空间，可以自然地分为两个竞争的形状，弯曲状和扭曲状，这取决于整个相互作用的边缘的波纹的分布。线性化的弹性框架产生这些波纹形状的精确解。对于压缩边缘应力，体应变作为控制其相对稳定性的关键变量出现，并且在极端情况下稳定共存的横向波纹。拉伸边缘应力导致带芯内的凹窝，凹窝衰减到边缘，这是可拉伸纳米电子学的明显重要特征。几何和力学之间的相互作用，我们报告应作为一个关键的输入，量化沿这些带状运输。
2011-05-17 cond-mat.mes-hall 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
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
Intrinsic anisotropy of thermal conductance in graphene nanoribbons
采用非平衡格林函数方法对宽度为0.5 ~ 35 nm的石墨烯纳米带的热导率进行了系统研究。观察到各向异性的热导与锯齿形GNRs的室温热导高达~ 30%大于扶手椅GNRs。在室温下，各向异性被发现消失，直到宽度大于100 nm。这种本征各向异性源于带边缘不同的边界条件，并可用于调节热导率，这对GNRs在纳米电子学和热电学中的应用具有重要意义。
2009-10-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Bundling dynamics regulates the active mechanics and transport in carbon nanotube networks
高密度碳纳米管网络（CNNs）作为纳米电子器件、纳米机电系统（NEMS）和多功能纳米复合材料中的活性元件继续吸引人们的兴趣。网络纳米结构与其性质之间的相互作用至关重要，但目前的理解仍然局限于被动响应。在这里，我们采用了一种新的超结构组成的毫米长的垂直排列的单壁碳纳米管（SWCNT）夹在聚二甲基硅氧烷（PDMS）层之间的量化的影响，两类机械刺激，膜致密化和拉伸，在整个网络的电子和热传输。该网络很容易变形，随着电导率和热导率的增加，暗示着松软但高度可重构的网络。从原子通知粗粒度模拟的见解揭示了横向组装的束的程度之间的相互作用，由表面拉链/unzipping调制，和与弯曲的构象的纳米管/束的弹性能。在致密化过程中，网络变得高度互连，但我们观察到主要由于单壁碳纳米管之间的间距减小而导致的成束的适度增加。另一方面，拉伸的特征在于初始解束状态，因为应变调节经由分支互连的解链发生，随后随着应变转移到越来越对齐的束而快速重新成束。在这两种情况下，电导率和热导率的增加主要是由于束尺寸的增加;网络连接性的变化对传输的影响很小。我们的研究结果具有广泛的影响，由相互作用的管，线和带/带的无机纳米组装体的丝状网络。
2011-08-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Field-controlled Electronic Breathing Modes and Transport in Nanoporous Graphene
本文研究纳米多孔石墨烯中电场对电子波导行为的调控，发现低场下电流呈周期性图案而高场下局域于单带，提出电子版Bloch振荡呼吸模式，为分子尺度电流控制及纳米电子学、分子传感和量子信息处理提供新机制。
2025-06-05 cond-mat.mes-hall quant-ph
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
Energy gaps of atomically precise armchair graphene nanoribbons
石墨烯纳米带（GNR）是一维（1D）结构，具有丰富的电子特性1 -17。因此，它们被预测为下一代纳米电子器件的构建模块。理论上，已经证明扶手椅GNR可以分为三个家族，即，Na = 3 p、Na = 3 p + 1和Na = 3 p + 2（这里Na是横跨带宽度的二聚体线的数量，p是整数），根据它们的电子结构，并且即使具有相同的p1，3-6，三个家族的能隙也是相当不同的。然而，这一基本预测的系统实验验证仍然缺乏，由于非常有限的扶手椅GNRs的宽度原子级控制调查7，9，10，13，17。本文利用扫描隧道显微镜（STM）研究了原子宽度为Na = 6 ~ Na = 26的扶手椅型GNR的电子结构。我们的结果明确表明，所有研究的扶手椅GNRs表现出半导体间隙由于量子限制，更重要的是，观察到的间隙作为Na的函数很好地分为三类，如密度泛函理论计算预测3。这样的结果表明，我们可以通过简单地沿带宽添加或切割一条碳二聚体线来显著地调节扶手椅型GNR的电子性质。
2016-01-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electronic Structure and Topology in Gulf-edged Zigzag Graphene Nanoribbons
本文探索了海湾边缘之字形石墨烯纳米带的完整化学空间，发现其电子性质取决于四个结构参数，利用紧束缚计算和Hubbard模型证明该类材料均为半导体且多具反铁磁性，并给出了Z2拓扑不变量的经验规则，为纳米电子学应用提供设计指导。
2024-08-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Direct writing of heterostructures in single atomically precise graphene nanoribbons
界面结构和电子性质的精确控制是实现功能异质结构的关键。在这里，利用扫描隧道显微镜（STM）作为操作和表征工具，我们展示了在一个原子级精确的石墨烯纳米颗粒（GNR）的异质结构的制造，并报告其电子性质。该异质结构由七碳宽的扶手椅型GNR和从分子前体在Au衬底上自下而上合成的较低带隙中间带制成。短的GNR段直接写入带与STM针尖，形成原子精度intrarithmic异质结构。基于STM研究结合密度泛函理论计算，我们表明，异质结构具有I型能带排列，量子限制和轨道杂化的表现。我们的发现证明了一种可行的策略，以创建一个双势垒量子点结构与原子精度的新功能，如负微分电阻器件在GNR为基础的纳米电子学。
2018-10-22 cond-mat.mes-hall
Graphenylene nanoribbons: electronic, optical and thermoelectric properties from first-principles calculations
最近合成的二维石墨烯类材料被称为graphenylene是一种具有窄直接带隙的半导体，在纳米电子应用中具有很大的前景。显著的带隙增加可以通过施加到亚石墨烯晶格的应变或通过使用纳米带代替延伸层来提供。本文采用基于密度泛函理论的计算方法对石墨烯纳米带的电学、光学和热电性质进行了系统的研究。结合能的估计，我们证实了稳定的锯齿形和扶手椅边缘的纳米带钝化的氢原子。电子光谱表明，所有考虑的结构可以被归类为直接带隙半导体。利用第一性原理方法和Kubo-Greenwood公式计算了薄膜的吸收系数、光学电导率和复折射率。已经表明，石墨烯带有效地吸收可见范围的电磁波。由于这种吸收，电导率在该范围内显著增加。用非平衡格林函数法计算了输运系数和热电优值。总结结果，我们讨论了石墨烯薄膜和纳米带在纳米电子器件中的可能用途。
2020-02-27 cond-mat.mes-hall physics.comp-ph
A tunable electronic beam splitter realized with crossed graphene nanoribbons
石墨烯纳米带（GNRs）是未来纳米电子学中很有前途的组件，这是由于石墨烯电子的大迁移率和其可调的电子带隙结合最近的实验发展的表面化学策略用于其生长。在这里，我们探讨了一个原型4端半导体器件形成的两个交叉扶手椅GNRs（AGNRs）使用国家的最先进的第一性原理传输方法。我们详细分析了交叉角，堆叠顺序，GNR间的分离，和有限的电压上的输运特性的作用。有趣的是，当AGNR在$θ= 60^\circ$处相交时，从一端注入的电子可以被分成两个出射波，其可调谐比率约为50%，背反射几乎可以忽略不计。分裂的电子波被发现部分地直线传播穿过一个带中的交叉区域，部分地在另一个带的一个方向上传播，即，类似于光学分束器。我们的模拟进一步确定了这种半导体器件可以作为机械可控电子分束器的现实条件，可能应用于碳基量子电子电路和电子光学。我们合理化我们的研究结果与一个简单的模型，表明电子分束器通常可以实现交叉GNRs。
2016-11-10 cond-mat.mes-hall
Diverse edge states of nanoribbons and excitonic insulator states of the monolayer Ta2Ni3Te5
本文利用第一性原理计算发现，Ta2Ni3Te5 纳米带的电子和磁性性质可通过边缘类型、带宽及 H/F 饱和进行调控，并揭示其单层具有激子绝缘体态，为纳米电子学、自旋电子学和光电子学提供了潜在候选材料。
2025-05-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Signatures of disorder in the minimum conductivity of graphene
石墨烯因其独特的电子性质而被认为是未来纳米电子学的一种有前途的材料。了解这种新纳米材料在常见实验条件下的缩放行为对于开发基于石墨烯的纳米级器件至关重要。我们提出了一个全面的实验和理论研究的影响，边缘无序和体无序的石墨烯带的最小电导率。我们首次发现了具有峰值和饱和最小电导率的强非单调尺寸标度行为。通过大量的数值模拟和分析，我们能够将这些特征归因于石墨烯器件中的边缘和体无序量。该研究阐明了实际实验石墨烯系统中的量子输运机制，可用作设计具有改进性能的石墨烯基纳米器件的指导。
2011-02-17 cond-mat.mes-hall
1D finite-width graphene nanoribbon systems: alkalization and hydrogenation
石墨烯是第一种真正的二维（2D）材料，具有接近费米能的锥形能谱，并被视为无带隙半导体。其独特的性质引发研究人员发现它的更多应用，如室温下的高载流子迁移率，优异的热导率，高模量和拉伸强度，高透明度和反常量子霍尔效应。然而，无间隙的特性限制了石墨烯纳米电子学的发展。制备一维（1D）石墨烯条（即，石墨烯纳米带（GNR））可能是调节石墨烯的电子和光学性质的最有前途的方法之一。电子和光学性质已经被理论预测和实验验证高度敏感的边缘和宽度。可调谐的电子和光学性质进一步暗示了GNR应用的可能性。最近，悬挂键问题正在考虑在GNR系统。带边缘处的各种钝化可能改变物理性质。研究了碱化、氢化等钝化工艺条件。
2022-06-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Direct-write electrochemical nanofabrication of ultrasmall graphene devices
本研究提出一种低成本、鲁棒的直接写入方法，用于制造亚10纳米石墨烯纳米带场效应晶体管，通过电化学原子力显微镜光刻技术，无需电极，实现高精度纳米级石墨烯图案化。
2026-05-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Structure-dependent electrical properties of graphene nanoribbon devices with graphene electrodes
石墨烯纳米带（GNRs）是纳米电子学领域中的一类新颖且有趣的材料，因为它们的性质仅由它们的宽度和边缘类型定义，可以直接从合成中以高精度控制。在这里，我们研究了GNR结构和相应的器件电学性能之间的相关性。我们研究了一系列场效应器件，其由具有不同结构（即宽度和/或长度）的扶手椅型GNRs的膜作为晶体管沟道组成，与窄间隔的石墨烯片作为源极-漏极接触。通过分析几十个结为每个单独的GNR类型，我们观察到的输出电流的值显示的宽度依赖的行为，表明电子带隙与预测的理论值很好地吻合。这些结果提供了深入了解的带状结构和器件性能之间的联系，这是基于GNR的电子产品的发展的基础。
2019-02-08 cond-mat.mes-hall
Length-independent quantum transport through topological band states of graphene nanoribbons
Université de Strasbourg（斯特拉斯堡大学）；CNRS（法国国家科学研究中心）；Empa - Swiss Federal Laboratories for Materials Science and Technology（瑞士联邦材料科技与工程研究所）；Max Planck Institute for Polymer Research（马克斯·普朗克聚合物研究所）；Johannes Gutenberg University Mainz（美因茨约翰内斯·古腾堡大学）；University of Bern（伯尔尼大学）；Donostia International Physics Center (DIPC) – UPV/EHU（圣塞巴斯蒂安国际物理中心（巴斯克国立大学））；IKERBASQUE, Basque Foundation for Science（伊克尔巴斯基克，巴斯克科学基金会）；Materials Genome Institute, Shanghai University（上海大学材料基因组研究院）；Department of Materials, University of Oxford（牛津大学材料系）
本研究对边缘修饰石墨烯纳米搭建的金属-纳米带-金属结开展输运表征，发现其长距离低电压下的长度无关无损耗高电导输运源于边缘锯齿段产生的拓扑价态能带输运，为纳米电子器件设计提供了新方向。
2022-08-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Machine Learning Bandgap Prediction of Nanoporous Graphenes with Water
Technical University of Denmark（丹麦技术大学）
结合DFT、AIMD与可解释ML，开发SOAP基ML模型，揭示水的结构与性质对NPG带隙的调控机制，实现带隙的精准预测与物理解释。
2026-08-05 cond-mat.mes-hall
Optimized Synthesis and Device Integration of Long 17-Atom-Wide Armchair Graphene Nanoribbons
本研究通过优化表面合成条件，利用逐渐升温和模板效应制备了平均长度约17 nm的17-AGNRs，证实了其在恶劣环境下的稳定性，并成功将其集成至场效应晶体管中实现了电子传输。
2025-07-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
