Bistability of zigzag edge magnetism in graphene nanoribbons induced by electric field
在存在Hubbard相互作用的情况下，石墨烯锯齿形纳米带具有反平行结构的自发边缘磁性，其幅度可以通过横向电场调节。当电场在临界值上增大或减小时，边缘分别被去磁或重新磁化。每个边缘处的磁场确定再磁化的方向。因此，单层石墨烯锯齿形纳米结构中缓慢变化的横向电场和磁场的组合可以驱动量子系统进入双稳态回路。在没有磁场的双层/单层锯齿形纳米结构中也可以诱导出同样的现象，因为非对称超交换相互作用控制了再磁化的方向。通过这种方式，量子系统在基态和具有不同磁性、能带结构和电导的准稳态激发态之间进行了转换。这一特性可用于开发无磁场的石墨烯基自旋电子纳米器件。
2021-05-01 cond-mat.mes-hall
Charged Topological Solitons in Zigzag Graphene Nanoribbons
具有锯齿形终止边缘的石墨烯纳米带具有以边缘铁磁性和反铁磁性边缘间耦合为特征的磁性基态。这种对称性破缺状态是退化的自旋取向，我们表明，与此相关的简并，系统具有拓扑孤子。孤子出现在简并基态之间的界面上。这些孤子是系统中的相关电荷激发。当电荷被添加到纳米晶体时，系统在能量上倾向于创建磁畴并将额外的电子容纳在界面孤子中，而不是将它们设置在导带中。
2017-05-22 cond-mat.mes-hall
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
Tunable spin-charge conversion through topological phase transitions in zigzag nanoribbons
研究了具有六角晶格的锯齿形磁性准一维纳米带在大的自旋轨道耦合下的自旋轨道矩和电荷泵。这样的系统经历拓扑相变从平凡的带绝缘体的量子自旋霍尔绝缘体无论是通过调整磁化方向或内在的自旋轨道耦合。我们发现，自旋-电荷转换效率（即自旋-轨道扭矩和电荷泵）显着增强的拓扑转变，显示出显着的角度各向异性。
2016-04-29 cond-mat.mes-hall
Orbital magnetoelectric effect in zigzag nanoribbons of p-band systems
研究了纵向电场作用下$p$ -带系统蜂窝晶格纳米带中自旋和轨道角动量累积的分布。我们发现，锯齿形边界的纳米带可以表现出轨道磁电效应。更具体地说，我们已经发现，纯粹的轨道磁化取向垂直于带可以在这些系统中通过外部电场，当亚晶格对称性被打破。这种效应是相当普遍的，可能发生在其他多轨道材料中。
2021-09-30 cond-mat.mes-hall
Effect of edge defects on band structure of zigzag graphene nanoribbons
在这篇文章中，我们报告的能带结构研究锯齿形石墨烯纳米带（ZGNRs）引入缺陷（sp_3杂化碳原子）在不同浓度的边缘，通过改变sp_3和sp_2杂化碳原子的比例。在理论分析的基础上，发现ZGNRs的带隙值强烈地依赖于边缘处sp3到sp2杂化碳原子的相对排列，因此该发现将极大地有助于理解纳米带的带隙以用于其电子应用。
2018-03-12 cond-mat.mes-hall
Temperature Dependence of Joule heating in Zigzag Graphene Nanoribbon
利用全带电子和声子色散关系，研究了锯齿形石墨烯纳米带在强场作用下焦耳热的温度依赖性。在300 K、600 K和900 K的不同温度下，焦耳加热总是随时间线性增加或功率为常数。虽然900 K和600 K的散射率分别是300 K的113倍和55倍，但焦耳加热功率仅是300 K的12.6倍和6.7倍。
2014-09-02 cond-mat.mes-hall
Theoretical Study on Transport Properties of Normal Metal - Zigzag Graphene Nanoribbon - Normal Metal Junctions
利用递归格林函数方法研究了石墨烯纳米管与两种金属之间的结的输运性质，其中石墨烯纳米管的边缘是由$N$支腿组成的锯齿形边缘.电导和传输概率具有显著的性质，取决于$N$的奇偶性。证明了当费米能为$E$时，在E=0附近的奇异行为.信道滤波示出发生在$N=$偶数的情况下。
2009-07-06 cond-mat.mes-hall
Edge states interferometry and spin rotations in zigzag graphene nanoribbons
锯齿形石墨烯纳米带的一个有趣的特性是存在边缘状态，其沿着其边界延伸但在横向方向上局部化。我们表明，由于这一性质，电子输运通过一个外部诱导势阱显示两个路径干涉振荡时，无论是受磁场或横向电场。这种效应不需要在纳米粒子的几何形状中存在实际的“孔”。此外，由于边缘状态是自旋极化的，在相对侧上具有相反的极化，因此这种干涉效应可以用于以受控的方式旋转入射载流子的自旋。
2009-06-23 cond-mat.mes-hall
Production of Spin-Semiconducting Zigzag Graphene Nanoribbons by Constructing Asymmetric Notch on Graphene Edges
采用第一性原理密度泛函理论研究了锯齿形石墨烯纳米带的电子和磁性.研究发现，非对称缺口石墨烯纳米带的电磁性质与缺口深度密切相关，而与缺口长度的关系不大.随着凹口相对深度的增加，自旋上升和自旋下降的能级发生了很大的位移，伴随着磁动量的逐渐增加。不对称带移允许不对称切口的石墨烯纳米带成为自旋电子半导体，通过该自旋电子半导体，可以通过掺杂B或N原子来获得N型或P型自旋半导体。
2015-08-13 cond-mat.mes-hall
Carrier Density and Magnetism in Graphene Zigzag Nanoribbons
在$π$轨道Hubbard模型平均场近似下研究了锯齿形石墨烯纳米颗粒中载流子密度对磁性的影响。半填充的结构改变了磁性，导致了带内电荷密度变化和相对边缘平行自旋排列的状态。有限的载流子密度导致边缘附近的自旋密度稳步下降，最终导致磁性消失。在低掺杂浓度下，系统表现出多铁性秩序的趋势，其中边缘电荷和自旋同时极化。
2009-06-25 cond-mat.mes-hall
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
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
Non-local exchange effects in zigzag edge magnetism of neutral graphene nanoribbons
在$π$ -轨道非限制Hartree-Fock近似下研究了中性锯齿形石墨烯纳米颗粒中交换的非定域性。在这个理论中，我们发现，磁功能进一步稳定的边缘内和边缘间的交换相比，平均场论的Z字形带的基础上本地交换（如哈伯德模型或从头局部密度近似）。边间交换使磁基态解的带隙增强。这种增强的交换作用对边缘态的影响不能通过具有重整化参数的局域相互作用令人满意地实现。
2011-01-28 cond-mat.mes-hall
Sodium-terminated zigzag graphene nanoribbon: A one-dimensional semimetal with a tilted Dirac cone
利用第一性原理赝势密度泛函理论计算，我们发现在较低的浓度下，用一价碱原子终止锯齿形石墨烯纳米带（ZGNR）对其性质有显著的影响.特别是，使用钠原子使ZGNR边缘饱和，边缘碳原子的浓度为一半，使其成为一维的完美半金属，其中价带和导带仅在一个单一的Dirac点处相遇。与原始石墨烯不同，Na-ZGNR的狄拉克“锥”相对于波矢量不对称，而是倾斜的。
2011-05-03 cond-mat.mes-hall
Zigzag nanoribbons of two-dimensional hexagonal crystals: magnetic, topological and thermoelectric properties
从理论上分析了电子-电子相互作用和自旋-轨道相互作用对二维六方晶体锯齿形纳米带基态磁位形以及相应的热电和自旋热电性质的影响。还考虑了准稳磁态的热电性质。特别感兴趣的是库仑和自旋轨道相互作用的拓扑边缘状态和拓扑绝缘体和传统的间隙绝缘体状态之间的过渡的影响。结果表明，这两种相互作用的相互作用也有显着的影响纳米带的运输和热电特性。自旋-轨道相互作用另外确定了面内易磁化轴。与平面内的纳米带的热电性能的磁矩的边缘磁矩垂直于他们的平面取向的纳米带进行了比较。纳米带的铁磁对齐的边缘力矩显示，除了传统的自旋热电。
2015-07-07 cond-mat.mes-hall
Zigzag Graphene Nanoribbons as a Majorana Platform
ETH Zürich（苏黎世联邦理工学院）；University of Bath（巴斯大学）；Harvard University（哈佛大学）；University of Cambridge（剑桥大学）；University of Bristol（布里斯托大学）
本文提出ZGNR与Ising超导体异质结构模型，证明Ising超导体可在ZGNR半金属相中诱导自旋三重态奇宇称配对，形成拓扑非平庸超导相，通过栅极可调相变实现马约拉纳零模。
2026-10-15 cond-mat.mes-hall
Spin Conductance of Diffusive Graphene Nanoribbons: a Probe of Zigzag Edge Magnetization
我们研究了具有清洁和粗糙锯齿形边缘的扩散石墨烯纳米带中的自旋输运，以及长程电势波动。沿着带边缘的长程场导致局部掺杂接近电荷中性点，形成具有局部磁矩的$p$ - $n$结，类似于干净的锯齿形石墨烯纳米带的预测磁性边缘。由此产生的随机边缘磁化极化电荷电流，并导致样品到样品的自旋电流波动服从普遍的预测。我们进一步表明，虽然平均自旋电导为零，施加横向面内电场可以产生有限的自旋电导。通过外部磁场对准边缘磁矩也可以实现类似的效果。
2014-03-28 cond-mat.mes-hall
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
Strain-tuning of edge magnetism in zigzag graphene nanoribbons
利用量子Monte-Carlo方法研究了锯齿型石墨烯纳米带边缘磁性的应变调谐。我们密集的数值计算结果表明，一个相对较弱的库仑相互作用可以诱导一个铁磁的行为与适当的应变，和边缘的磁性可以大大增强沿锯齿形边缘的应变增加，这提供了另一种方式来控制石墨烯磁性，即使在室温下。
2017-07-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Nonlinear Transport through ultra-narrow Zigzag Graphene Nanoribbons: non-equilibrium charge and bond currents
研究了超窄石墨烯纳米带（sub- $10nm$）中的电子非线性输运. { \it odd}锯齿型石墨烯纳米带（ZGNR）在正负极性下的I-V特性曲线均出现负微分电阻（NDR）稳定区。这种负折射率起源于一个由选择规则引起的输运能隙，该规则阻止了ZGNR的断开能带之间的电子跃迁。基于这一转变规律，电流的开/关比随着带长的增加呈指数增加，直到$10^5$。此外，电荷效应和键电流的空间分布也研究了通过使用非平衡格林函数形式主义的存在下，在平均场水平的电子-电子相互作用。另一方面，我们还进行了通过钝化的石墨烯纳米颗粒的传输的{ \it ab initio}密度泛函理论计算，以证明传输带隙对锯齿形边缘的氢终止的鲁棒性。
2012-11-13 cond-mat.mes-hall
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
Conductance through disordered graphene nanoribbons: Standard and anomalous electron localization
研究了锯齿形和扶手椅型石墨烯纳米带中无序的存在所产生的电导涨落。我们表明，量子输运在锯齿形纳米带发生通过边缘状态是指数本地化，在标准的安德森局域化问题，而扶手椅纳米带的石墨烯亚晶格的对称性产生异常本地化，或离域。我们发现，这两种不同的电子局域化导致锯齿形和扶手椅型纳米带之间的电导统计的显着差异。特别是，扶手椅纳米带显示非常规的大电导波动相对于安德森本地化的电子。我们计算分析这两种类型的带的电导的完整分布。没有自由拟合参数，我们验证了我们的理论结果进行数值模拟无序锯齿形和扶手椅纳米带的实验可实现的长度和宽度。
2013-11-25 cond-mat.mes-hall
Anisotropy engineering edge magnetism in zigzag honeycomb nanoribbons
研究表明，锯齿形蜂窝状纳米带具有很好的边缘磁性。本文采用两种大尺度量子蒙特卡罗模拟方法研究了锯齿形蜂窝纳米带中各向异性对边缘磁性的影响。锯齿形蜂窝纳米带中的各向异性由一个方向上的最近邻跳跃积分$t_{1}$和另一个方向上的最近邻跳跃积分$t_{2}$的比率表征。考虑到电子-电子相关性，研究表明，随着$t_{2}/|t_{1}|$从$1$增加到$3$，边缘铁磁性大大增强，这不仅为控制这种磁性提供了途径，而且为进一步探索新纳米材料的新磁性提供了有益的参考.
2019-05-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Spin waves in zigzag graphene nanoribbons and the stability of edge ferromagnetism
我们研究了不同宽度的锯齿形石墨烯纳米带的低能自旋激发。我们发现，在小波矢量的能量色散主要由反铁磁相关带的边缘之间，在accrodance与以前的计算。我们指出，自旋波的寿命是非常长的，由于半导体性质的电中性纳米带。然而，非常适度的栅极电压的应用导致到有限自旋波寿命的状态的不连续过渡。通过进一步增加掺杂，沿着边缘的铁磁排列变得不稳定，对抗横向自旋波动。这使得铁磁性的实验检测是这类系统非常微妙，并提出了一个困难的挑战，这些纳米带作为自旋电子器件的基础可能的用途。
2010-10-16 cond-mat.mes-hall
From Half-metal to Semiconductor: Electron-correlation Effects in Zigzag SiC Nanoribbons From First Principles
我们进行了电子结构计算的基础上的第一性原理多体理论方法，以研究准粒子带隙，和氢钝化锯齿形SiC纳米带的光吸收光谱。自能校正包括使用GW近似，和激子效应包括使用贝特-萨尔彼得方程。我们系统地研究了宽度在0.6 $\text{nm}$和2.2 $\text{nm}$之间的纳米带。准粒子修正扩大了Kohn-Sham带隙，因为减少维数引起的增强的相互作用效应。宽度大于1 nm的锯齿形SiC纳米带在平均场水平下表现出半金属性。自能修正大大增加了带隙，从而将半金属锯齿形SiC纳米带转变为窄隙自旋极化半导体。这些纳米带的光学吸收光谱得到显着修改后，包括电子-空穴相互作用，和最后的带状物表现出强烈的束缚激子，结合能为2.1 eV。因此，最窄的锯齿形SiC纳米晶具有用于在光谱的IR区域中操作的光电子器件的潜力，而表现出自旋极化的更宽的纳米晶可以用于自旋电子学应用。
2017-06-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Effects of random atomic disorder on the magnetic stability of graphene nanoribbons with zigzag edges
利用扩展的平均场哈伯德模型研究了随机分布的原子缺陷对锯齿形边缘石墨烯纳米带磁性的影响。对于带体区域中蜂窝晶格的子晶格之间的平衡缺陷分布，边缘态的基态反铁磁性不受影响。通过分析激发谱，我们发现，而反铁磁基态是容易受到单自旋翻转激发从边缘状态的磁性缺陷状态在低的缺陷浓度，它的整体稳定性增强相对于铁磁相。
2018-04-19 cond-mat.mes-hall
Spin susceptibilities in zigzag graphene nanoribbons
利用平均场近似下的简单哈伯德哈密顿量来研究锯齿形石墨烯纳米带的能带和自旋极化率。根据电子掺杂，反铁磁或铁磁配置是可能的;在前者中，能隙与哈伯德参数成比例，而在后者中，上下自旋带与费米能级相交。由于系统的二维性质，磁化率矩阵是必要的，以解释自相关和自旋之间的相关在带状单位电池。的横向自旋极化率计算和铁磁溶液的静态情况下进行检查，作为电子掺杂的函数。
2011-12-12 cond-mat.mes-hall
Nonadiabatic pure spin pumping in zigzag graphene nanoribbons with proximity induced ferromagnetism
结合Floquet理论和格林函数理论，我们提出了非绝热量子自旋和电荷泵通过锯齿形铁磁石墨烯纳米管，包括一个双势垒结构，由两个局部$ac$栅极电压驱动，具有相位滞后。在很宽的费米能量范围内，可以通过在非绝热区中调谐和操纵驱动频率来实现感兴趣的量子泵浦，例如i）具有零净电荷泵浦的纯自旋泵浦，ii）纯电荷泵浦和iii）完全自旋极化泵浦。利用现有技术可以测量的自旋极化泵浦依赖于能级间距和驱动频率之间的竞争。
2015-09-24 cond-mat.mes-hall
Effects of zigzag edge states on the thermoelectric properties of finite graphene nanoribbons
在紧束缚模型和格林函数方法的框架下，研究了有限长石墨烯纳米带与金属电极耦合时的热电特性。当锯齿形边耦合到电极时，只有当电极之间的沟道长度小于这些局部锯齿形边缘态的衰减长度时，才能发生通过局部边缘态的电子输运。当扶手椅边缘耦合到电极时，当GNR处于半导体相时，存在与中间带隙状态相关联的有趣的热电行为。在这里，我们表明，锯齿形边缘态的扶手椅侧连接到电极的GNRs的热电行为类似于两个平行的量子点具有相似的轨道简并度。此外，它表明，由锯齿形边缘状态给出的电导和功率因数是相当强大的缺陷散射。
2022-07-09 cond-mat.mes-hall
Topological edge states of a graphene zigzag nanoribbon with spontaneous edge magnetism
石墨烯的自旋-轨道耦合、交换场和交错亚晶格势的拓扑相决定了锯齿形纳米结构边缘态的性质。在哈伯德相互作用的存在下，在锯齿形终端的自发磁化诱导相当大的磁矩在体区域中的晶格位置。这样，体区域的交换场和交错亚晶格势被有效地改变，这反过来又改变了拓扑相。在一定的参数范围内，存在锯齿形纳米颗粒的准稳定激发态，其在锯齿形终端处具有与基态不同的磁性构型。准稳定的激发态可以有效地抑制拓扑边缘态的有限尺寸效应。对存在相互作用的拓扑边态的研究有助于基于实际材料的自旋电子纳米器件的工程化。
2020-08-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
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
Anomalous Enhancement of the Boltzmann Conductivity in Disordered Zigzag Graphene Nanoribbons
利用玻尔兹曼方程方法研究了无序锯齿形石墨烯纳米带在非相干态下的导电性。锯齿形纳米带的能带结构包含两个能谷，每个能谷都有一个多余的单向通道。关键的一点是，由于存在多余的单向通道，两个传播方向的导电通道的数量是不平衡的，在每个谷。有人指出，作为这种不平衡的结果，一个完美的传导通道是稳定的相干制度，如果谷间散射是不存在的。我们表明，即使在非相干制度，电导率是有害的增强，如果谷间散射是非常弱的。特别地，在没有谷间散射的极限下，无量纲电导随着带长的增加而趋于统一，就好像存在一个完美的导电通道。我们还发现，在存在电场的情况下，电子密度出现异常的谷极化。
2010-02-12 cond-mat.mes-hall
Limited robustness of edge magnetism in zigzag graphene nanoribbons with electrodes
它示出，除了众所周知的因素，如温度，衬底，和边缘重建效果，也存在外部接触是破坏性的磁矩在石墨烯纳米带的边缘形成。当石墨烯/电极界面对电子变得越来越透明时，边缘磁性逐渐减小。除了石墨烯/电极耦合强度之外，纵横比参数，即石墨烯纳米颗粒的宽度/长度比，对于抑制边缘磁性也是至关重要的。本理论使用紧束缚方法，基于$π$电子的平均场哈伯德哈密顿量，和Landauer-Büttiker方法中的格林函数技术。
2014-11-17 cond-mat.mes-hall
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
Stability of edge magnetism against disorder in zigzag MoS$_2$ nanoribbons
基于先前的\emph{ab-initio}计算，具有锯齿形边缘的二硫化钼纳米带显示铁磁和金属性质。然而，由于这些方法的计算成本，对无序对磁性的作用的调查仍然缺乏。在这项工作中，我们填补了这一空白，通过研究几个纳米长的二硫化钼$_2$锯齿形纳米带使用紧束缚和哈伯德哈密顿的磁性和电子性质。研究结果表明，合适的边缘原子紧束缚参数对定量获得MoS $_2$纳米带的金属态和磁性是至关重要的.在微调参数的帮助下，我们进行了大规模的计算，并预测了沿边缘的自旋畴壁能量，发现其显著低于锯齿形石墨烯纳米带。紧束缚的方法使我们能够解决边缘无序对磁性的影响。我们的研究结果开辟了道路，为调查电子-电子效应在现实尺寸的纳米器件在MOS $_2$，也提供了有价值的信息，自旋电子学应用。
2019-06-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Anomalous Interaction Dependence in Magnetism of Graphene Nanoribbons with Zigzag Edges
采用平均场近似对具有在位排斥$U$的哈伯德模型进行近似，研究了锯齿形边缘石墨烯纳米带的磁有序态性质.我们观察到，磁矩和临界温度作为$U$的函数显示出异常的幂律依赖性;功率的实际值仅由带的宽度决定。发现这种奇异行为是由于接近费米能的电子态的局域化性质。
2010-03-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Intrinsic giant Stark effect of boron-carbon-nitride nanoribbons with zigzag edges
采用第一性原理计算研究了锯齿形硼碳氮（BCN）纳米带的电子性质，其中石墨烯纳米带边缘最外层的C原子被B或N原子取代.我们发现，BCN纳米带是金属，因为几个带交叉的费米能级。对于BCN纳米带在一个丰富的H $_2$的环境中，所谓的近自由电子状态出现在费米能级以上，因为固有的巨斯塔克效应，由于内部电场的横向偶极矩。近自由电子态的位置可以通过施加平行于偶极矩的电场来控制。氮原子的氢化是BCN纳米带中巨斯塔克效应出现的必要条件。我们还讨论了双层BCN纳米带中堆积顺序对本征巨斯塔克效应的影响。
2012-04-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin relaxation in strained graphene nanoribbons: armchair vs zigzag edges
我们研究了扶手椅型和锯齿型石墨烯纳米带（GNRs）中机电效应产生的波纹波对电磁场引起的自旋弛豫的影响。通过利用数值模拟支持的解析表达式，我们表明，它是可能的调谐自旋翻转行为ON和OFF由于在GNRs的潜在应用在应变器件的波纹波。这一发现类似于最近对III-V族半导体量子点中自旋电子器件的设计所做的观察，其中有效的Land $\mathrm{\acute{e}}$ $g$因子的符号变化可以通过施加栅极控制的电场来设计。特别是，我们表明，调谐的自旋延伸到更大的宽度扶手椅GNRs比锯齿形GNRs。在这里，我们还报告说，弛豫率消失一样，$L^5$。
2014-11-02 cond-mat.mes-hall
Wave functions and edge states in rectangular honeycomb lattices revisited: nanoflakes, armchair and zigzag nanoribbons and nanotubes
一般来说，由于拓扑和非拓扑的原因，材料的体积和边界的性质可以非常不同。最简单的边界问题之一是有限蜂窝晶格上无相互作用电子的紧束缚问题。尽管它很简单，但这个问题相当丰富，并且与石墨烯的物理学直接相关。我们重新审视这个长期研究的问题，并提出了一个分析推导的电子光谱和波函数的石墨烯矩形衍生物。我们提供了一个精确的分析描述的扩展和本地化的状态，它们之间的过渡，和一个特殊的情况下，本地化的状态时，波函数是非零的边缘网站。后一种状态具有零能量，我们讨论了它在锯齿形纳米带中的存在，锯齿形纳米管沿着锯齿形边缘的站点数可被4整除，以及矩形石墨烯纳米片沿着锯齿形和扶手椅边缘的站点数为奇数。
2022-08-25 cond-mat.mes-hall
Enhancement of thermoelectric figure of merit in zigzag graphene nanoribbons with periodic edge vacancies
研究了锯齿型石墨烯纳米带中周期性边缘空位和反点阵列对石墨烯纳米带热电性能的影响。利用格林函数方法，电子哈密顿量的紧束缚近似和声子动力学矩阵的第四近邻近似，计算了Seebeck系数和热电优值.研究发现，当空位在锯齿形纳米晶的两边按一定的周期性排列时，会出现有限的带隙，并出现几乎两倍的简并能级。结果，塞贝克系数显著增加。它示出了一个额外的增强的热电优值可以通过周期性的边缘缺陷与反点阵列的组合来实现。
2016-04-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Van der Waals interaction in magnetic bilayer graphene nanoribbons
我们利用第一性原理计算研究了两个石墨烯纳米带之间的相互作用能，包括范德华相互作用和自旋极化。对于超窄锯齿形纳米带，直接堆叠甚至比Bernal更稳定，在能量上竞争更宽的带。这种行为是由于边缘状态之间的磁相互作用。我们与锯齿形纳米带中的磁化强度的减少，增加带状宽度的磁相互作用所产生的结构变化，并表明，当沉积在基板上，锯齿形双层带保持磁性较大的宽度。
2012-06-21 cond-mat.mes-hall
Spin polarization and g-factor enhancement in graphene nanoribbons in magnetic field
我们提供了一个系统的定量描述在扶手椅和锯齿形石墨烯纳米带在垂直磁场的自旋极化。我们首先解决的Hartree近似研究的能带结构的演变和形成的可压缩带内的无自旋电子。讨论了边缘附近的势分布和密度分布，以及扶手椅形边缘和锯齿形边缘的异同。占塞曼相互作用和描述的自旋效应，通过哈伯德项，我们研究了自旋分辨的子带结构和相关的自旋极化的系统在手的情况下，无自旋电子的可压缩带的形成。在高磁场下，计算出的有效g因子对于扶手椅型纳米带在<g*>~2.25的值附近变化，对于锯齿型纳米带在<g*>~3的值附近变化。一个重要的发现是，在锯齿形纳米带中，零能量模式保持钉扎到费米能量，并且对于所有磁场变得完全自旋极化，这又导致锯齿形边缘附近的电子密度的强自旋极化。
2012-06-27 cond-mat.mes-hall
Shot Noise Probing of Magnetic Ordering in Zigzag Graphene Nanoribbons
电荷电流的非平衡时变波动最近成为一种灵敏的实验工具，通过由附着的金属电极引入到清洁的宽和短石墨烯条带中的倏逝波函数来探测弹道输运。我们证明，这种“伪扩散”散粒噪声可以在锯齿形石墨烯纳米颗粒（ZGNR）由于其边缘的拓扑结构，负责本地化的状态，促进铁磁有序沿边缘库仑相互作用时，考虑到大幅修改。因此，注入ZGNR的非极化电荷电流的散粒噪声增强，以及自旋极化电荷电流的更敏感性，将充当这种低维磁性的全电和边缘敏感探针。
2009-06-01 cond-mat.mes-hall
Electronic and magnetic properties of zigzag graphene nanoribbons on the (111) surface of Cu, Ag and Au
我们对Cu（111）、Ag（111）和Au（111）上锯齿形石墨烯纳米带的结构、电学和磁学性质进行了从头算研究。无H和H-终止的纳米带都被认为揭示了纳米带在沉积在这些表面上时总是具有边缘状态。尽管如此，它们在边缘处没有表现出显著的磁化，除了Au（111）上的H端纳米带，其零温度磁特性与独立纳米带的零温度磁特性相当。这些结果被解释的石墨烯2 p轨道和那些基板之间的不同杂交，并为一些模型，由表面和纳米粒子之间的相当大的电荷转移。有趣的是，Au（111）和Ag（111）上的无H纳米带在费米能附近的局域态密度中表现出两个主峰，它们来自不同的态，因此不表明边缘磁性。
2013-02-06 cond-mat.mes-hall physics.comp-ph
Edge Disorder in Bottom-Up Zigzag Graphene Nanoribbons: Implications for Magnetism and Quantum Electronic Transport
基于扫描探针显微镜和第一性原理计算，我们揭示了自下而上锯齿型石墨烯纳米带中结构无序的本质及其对磁性和电子输运的影响.我们发现在表面合成的环化脱氢步骤中出现的边缘缺失的间二甲苯单元是最常见的点缺陷。这些“咬”缺陷作为自旋1顺磁中心，严重破坏带极值附近的电导谱，并引起自旋极化电荷输运。我们进一步表明，整个石墨烯纳米带的电子电导是更敏感的“咬”缺陷形成在锯齿形边缘比扶手椅的。我们的工作建立了一个全面的理解无序的自下而上的石墨烯纳米带的低能电子特性。
2021-06-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Hydrogen Atoms on Zigzag Graphene Nanoribbons: Chemistry and Magnetism Meet at the Edge
尽管石墨烯之字形边缘的非常规$π$磁性具有广泛的应用前景，但它是否以及在多大程度上在其化学中发挥作用仍然知之甚少。在这里，我们研究了添加氢原子$-$最简单的实验相关的吸附物$-$的锯齿形石墨烯纳米带（ZGNRs）。我们发现，$π$ -磁性管辖的ZGNRs的化学，引起一个网站依赖的碳原子的反应性和驱动氢化过程的纳米边缘。相反，化学吸附的氢原子控制ZGNR的$π$磁性，在反铁磁基态中充当自旋- $\frac{1}{2}$顺磁中心，并在能带极值处使载流子自旋极化。我们的研究结果建立了一个全面的图片之间的特殊相互作用的化学和磁性出现在锯齿形边缘的石墨烯。
2022-01-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electronic states of zigzag graphene nanoribbons with edges reconstructed with topological defects
利用紧束缚方法研究了锯齿形石墨烯纳米带的能谱和电子态密度。在Stone-Wales zz（57）边缘的情况下，与原始zz边缘相比，低能谱显著改变。我们发现在任何宽度的石墨烯纳米带中，费米能级上的电子态密度都不为零。相反，对于只有一边是七边形而另一边是五边形的带，费米能级处的能隙是开放的，DOS等于零。其原因是未补偿的拓扑荷对局域边缘态的影响，而局域边缘态本质上是拓扑的。这种行为类似于沿边缘的结构化外部电势。
2015-11-10 cond-mat.mes-hall
Floquet states of Valley-Polarized Metal with One-way Spin or Charge Transport in Zigzag Nanoribbons
研究了由辐照谷极化金属组成的二维Floquet系统。对于相应的静态系统，我们考虑了两个谷极化金属的石墨烯模型，具有交错的子晶格或均匀的内禀自旋轨道耦合，其Dirac点能量不同于本征费米能级。如果辐照频率设计适当，最大的动力学能隙（一阶动力学能隙）在本征费米能级附近打开。在辐照下，能量在一阶动力学能隙内的半无限片的锯齿形边缘出现两种边缘态：Floquet边缘态和强局域边缘态.在窄锯齿形纳米带中，Floquet边缘态由于有限尺寸效应而被带隙，并且强局域边缘态保持无带隙。因此，纳米带的导电沟道由强局域边缘态组成。在第一种和第二种模型下，强局域边缘态分别在本征费米能级附近携带单向自旋极化和单向电荷流。因此，第一和第二模型的窄锯齿形纳米带分别具有不对称的自旋和电荷传输速率。量子输运计算预测了相当大的电荷和自旋泵浦电流，这可以由费米能级控制。
2019-01-24 cond-mat.mes-hall
Topological and magnetic phase transition in silicene-like zigzag nanoribbons
硅烯中的自旋-轨道相互作用（SOI）导致量子自旋霍尔效应，而锯齿形纳米带中的Hubbard诱导库仑相互作用经常产生带隙，其两个边缘具有反铁磁（AF）自旋序。在本文中，我们系统地研究了这两个共同的锯齿状硅纳米带（zSiNR）的贡献。研究了不同材料参数和外场条件下的一些拓扑和磁相变。我们发现当带宽或SOI值超过某个临界值时，SOI可以克服库仑相互作用，系统从能带绝缘体转变为拓扑绝缘体：量子自旋霍尔态或自旋量子反常霍尔态。我们还发现当交换场或电场超过某一临界值时，Hubbard主导的zSiNR系统中存在磁相变。最后，我们在Hubbard-SOI-zSiNR系统中观察到了在强电场破坏磁相和拓扑相之前的拓扑/磁相变。
2018-03-08 cond-mat.mes-hall
Spin-polarized Majorana zero-modes in double zigzag honeycomb nanoribbons
我们研究了在有限的双锯齿形蜂窝纳米结构（zHNR）的两端出现的马约拉纳零模（MZMs）。我们表明，双zHNR几何形状可以主机自旋极化MZM在其两端。我们考虑了由第一近邻跳跃、Rashba自旋轨道耦合（RSOC）、p波超导配对和外加磁场（EMF）组成的极小模型。具有自旋向上或自旋向下的MZM的能谱区域属于不同的拓扑相变，其特征在于它们相应的缠绕数，并且可以通过调谐纳米带的化学势来访问。由沉积在传统s波超导体上的zHNR构成的混合系统是实验实现该提议的潜在候选者。自旋的歧视MZM建议一个可能的路线进行拓扑常规量子位操作使用马约拉纳自旋电子学。
2021-08-17 cond-mat.mes-hall
Tunable spin transport using zigzag MoS2 nanoribbon
我们考虑一个锯齿形的二硫化钼纳米粒子，并研究其自旋相关的电导和自旋极化的存在（不存在）的外部电场。场不仅垂直于钼平面（称为垂直场Ez），而且垂直于电子的输运方向（称为横向场Et）。结果表明，在没有外加电场的情况下，在价带的七个带中，有两个带发生自旋劈裂，而在点处没有看到自旋劈裂。在施加电场的情况下，当且仅当电场的两个分量都存在时，带表现为完美的上（下）旋滤波器。最后，它示出，通过改变的强度，带作为自旋反转器的固定值的Ez。
2014-12-04 cond-mat.mes-hall
Band-Selective Filter in a Zigzag Graphene Nanoribbon
利用递归格林函数方法研究了锯齿形石墨烯纳米颗粒通过台阶势和势垒势的电输运。在阶梯势的情况下，我们证明了数值散射过程服从的带指数的选择规则时，锯齿链的数量是偶数，属于“偶数”（“奇数”）带的电子被散射到偶数（奇数）带，使波函数的奇偶性被保存。所谓的谷阀效应可以用这个选择规则来解释。在势垒的情况下，通过调整的势垒高度是一个适当的值，我们表明，它可以作为“带选择性过滤器”，它可以选择性地传输电子相对于入射电子所属的带的指数。最后，我们建议，这种选择规则可以观察到的电导，通过施加两个势垒。
2008-07-23 cond-mat.mes-hall
First-principles study of heat transport properties of graphene nanoribbons
结合密度泛函理论和非平衡格林函数方法，研究了扶手椅型和锯齿型石墨烯纳米带的热导率。由于石墨烯纳米带的声子色散的各向异性，锯齿形带具有比宽度相当的扶手椅带更高的热导率：锯齿形带中的低频带比扶手椅带中的低频带更分散。有和没有氢钝化的边缘修改的原子结构，并最终影响声子的热输运不同的两种带类型。
2011-08-04 cond-mat.mes-hall
