Electronic, Magnetic and Transport Properties of Graphene Ribbons Terminated by Nanotubes
通过密度泛函和大尺度紧束缚输运计算，研究了最近提出的石墨烯带的电子结构、磁性和输运性质，这些石墨烯带的边缘被卷起形成纳米管。扶手椅型纳米管的边缘呈现磁矩，其位于管或带中，并具有金属或半金属特征，这取决于结的对称性。这些性质具有潜在的自旋阀和自旋过滤器设备的优势，比其他提出的系统。锯齿形纳米管的边缘是金属的或半导体的，而不影响带的本征迁移率。通过改变纳米管和带的类型和尺寸，提供了定制磁性和传输特性的可能性，使这些系统非常有应用前景。
2012-10-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Nanoscale Phase Change Memory with Graphene Ribbon Electrodes
已知相变存储器（PCM）装置随着其电极的位体积和接触面积按比例缩小而降低功率消耗。在这里，我们展示了两种类型的低功率PCM设备与横向石墨烯带电极：一个在其中的石墨烯被图案化成窄的纳米带和其他的相变材料被图案化成纳米带。尖锐的石墨烯“边缘”触点可实现低至约3 V的阈值电压、低编程电流（<1 μA SET，<10 μA SET）和>100的ON/OFF比的开关。通过化学气相沉积生长的石墨烯的大规模制造也使得能够研究这种纳米材料和器件的异质集成和可变性。
2015-08-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electron enrichment of zigzag edges of armchair-oriented graphene nano-ribbons increases their stability and induces pinning of Fermi level
中性扶手椅取向的石墨烯纳米带的锯齿形边缘显示出在这些边缘处强烈局域化的状态。它们表现为自由基，可以在加工过程中捕获电子，增加色带的稳定性。利用自旋极化密度泛函理论计算了有限长带的总能量，结果表明带的带电是可行的。Pariser-Parr-Pople（PPP）模型哈密顿量的能量与DFT兼容，允许研究更大的系统。中性带的结果表明：i）自旋极化（非极化）溶液的基本能隙比实验值大（小），ii）基态是自旋极化的，这一特性在实验上还没有观察到. GNRs的总能量随着捕获电子的数量而减小，达到最小值，其数量主要取决于锯齿形边缘的大小。注意到关于中性GNR的以下变化：i）基态不是自旋极化的，ii）基本带隙介于中性带的自旋极化和非极化解决方案之间，iii）而在中性带中，价带和导带起始相对于基本带隙，线性且对称地接近中间带隙，斜率为0.5，充电诱导费米能级钉扎，即，价带和导带的斜率约为0.1和0.9，与实验一致。
2019-07-25 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
Spin-asymmetric graphene nanoribbons in graphane on silicon dioxide
采用从头计算方法研究了氧化硅衬底上氢化石墨烯（graphane）的结构。发现仅在石墨烯层的一侧上具有氢化的结构是稳定的，并且给出了其氢构型。此外，我们通过从外延石墨烷层选择性地去除氢来形成锯齿形石墨烯纳米带。在这些带中，独立的反铁磁锯齿形带的自旋简并被打破，不同大小的带隙出现相反的自旋物种。这种简并断裂是由于带下方的衬底中的电荷不平衡，其通过衬底原子相对于石墨烯带的边缘的不对称对准而引入。
2011-06-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Correlated breakdown of carbon nanotubes in an ultra-high density aligned array
我们证明，在一个密集排列的单壁碳纳米管阵列，一个纳米管的故障导致相邻的纳米管的高度相关的故障，从而产生纳米裂缝。我们发现，相关的起源是破碎的纳米管的静电场，产生局部不均匀的电流和焦耳热分布在相邻的完整的纳米管触发其击穿附近的破碎的纳米管。我们的研究结果表明，密集排列的阵列的行为像一个相关的固体。
2011-01-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Disorder-induced gap behavior in graphene nanoribbons
我们研究了标准化的30 nm宽度和不同长度的石墨烯纳米带的输运性质。我们发现，在运输中观察到的间隙的范围作为费米能量的函数在这些带（“运输间隙”）没有强烈的依赖于带的长度，而作为源漏电压的函数的间隙的范围（“源漏间隙”）随着带的长度增加。我们退火的带，以减少无序势的振幅，并发现，运输的差距都收缩，并移动到接近零栅电压。相反，退火不会系统地影响源极-漏极间隙。我们的结论是，运输间隙反映了整体实力的背景无序势，而源漏间隙是敏感地依赖于它的细节。我们的研究结果支持的模型，在石墨烯纳米带中的传输发生通过量子点形成沿带由于带电杂质诱导的无序势。
2010-01-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Crystallogprahically selective nanopatterning of graphene on SiO2
石墨烯具有许多有利的性质，但其缺乏电子带隙使得这种二维材料对于许多纳米电子应用（例如场效应晶体管）来说是不切实际的。通过将石墨烯图案化成具有几纳米宽度的带，打开限制诱导的间隙，可以避免这个问题。这种带状物的电子性质取决于它们的尺寸和带状物边缘的晶体学取向。因此，高度寻求能够区分石墨烯的锯齿形和扶手椅型边缘终端的蚀刻工艺。在这方面的贡献，我们表明，这种各向异性，干法蚀刻反应是可能的，我们用它来获得锯齿形边缘的石墨烯带。我们证明，碳去除反应的起始位置可以精确地定制。
2009-12-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Selective self-excitation of higher vibrational modes of graphene nano-ribbons and carbon nanotubes through magnetomotive instability
我们从理论上证明了石墨烯纳米带和碳纳米管的高模弯曲振动的选择性自激发的磁动不稳定性的手段的可行性。除机械谐振器外，该器件仅由恒压源、电感、电容、栅电极和恒定磁场组成。对石墨烯和碳纳米管进行了数值模拟，显示出总体相似的行为，但主要由于非线性机械弯曲力而产生一些差异。两种材料的优点和缺点进行了讨论。
2011-12-05 cond-mat.mes-hall
Quantum Size Effects in the Atomistic Structure of Armchair-Nanoribbons
采用密度泛函理论（DFT）在Kohn-Sham公式下研究了氢封端的扶手椅型石墨烯纳米带（AGNR）的量子尺寸效应.将制定“选择规则”，其允许从四个石墨烯分散片开始提取（近似地）AGNR带的电子结构。与碳纳米管的情况类似，三倍的周期性的激发间隙与带状宽度（N，每碳片的碳原子数）的预测是由从头计算结果证实。虽然传统上这种周期性会在电子响应实验中观察到，但本文提出的DFT分析表明，它也可以在带状几何形状中看到：具有L个切片的带状物的长度接近非常大的宽度1 << N的极限值（保持纵横比小N << L），具有显示电子选择规则的1/N振荡。振荡幅度如此之强，以至于渐近行为是非单调的，即，较宽的带比较窄的带具有更强的伸长。
2011-11-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quantum Conductance of Achiral Graphene Ribbons and Carbon Nanotubes
基于石墨烯的紧束缚大分子模型，推导了扶手椅型和锯齿型石墨烯带以及碳纳米管在中性点附近的能带谱的显式表达式。得到的色散关系被用来确定和比较这些结构的电导梯，并为许多其他应用是有益的。我们的研究结果在许多方面与以前报道的数据不同。这一新的信息为评估石墨烯纳米电子器件的潜力奠定了坚实可靠的基础。
2009-01-26 cond-mat.mes-hall
Interlayer Conductance in the Armchair Nanotube -- Zigzag Graphene Ribbon Parallel Contact: Theoretical Proposal of Detection of Wavefunction Growing from the Edge to the Center in the Graphene Ribbon
本文提出利用扶手椅型纳米管与锯齿形石墨烯带的平行接触，通过层间电导选择性地检测ZGR波函数从边缘向中心的指数增长，并揭示了波函数相位对倾斜层间键贡献的抑制作用。
2023-10-30 cond-mat.mes-hall
Band Gap of Atomically Precise Graphene Nanoribbons as a Function of Ribbon Length and Termination
利用扫描隧道显微镜/光谱结合密度泛函理论计算，研究了Au（111）衬底上有限长$N_A=7$扶手椅型石墨烯纳米带（7-AGNR）的带隙. 7-AGNRs的带隙与长度为6 nm和更大的收敛到0.1 eV内的体积值为2.3 eV，而带隙打开几百毫电子伏在很短的7-AGNRs。终端上的带隙有显着的影响，双氢化终端产生较低的带隙比单氢化的。
2019-10-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ripple edge engineering of graphene nanoribbons
现在可以生产具有原子定义宽度的石墨烯纳米带（GNR）。GNR为电子器件和复合材料提供了许多机会，如果有可能建立边缘结构和功能化之间的联系，以及由此产生的GNR性能。将氢边缘终止切换为更大的更复杂的官能团，例如羟基或硫醇，在带边缘处诱导应变。然而，我们表明，这种应变，然后通过形成静态的平面外的波纹缓解。所得到的带具有显著降低的杨氏模量，其作为带宽度、修改的带隙以及沿边缘的异质化学反应性的函数而变化。并非例外，这种静态边缘波纹可能在大多数官能化石墨烯带边缘上。
2011-10-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Graphene nano ribbons subjected to axial stress
采用原子模拟方法研究了矩形石墨烯纳米带在轴向应力作用下自由边界和有支撑边界条件下的弯曲问题。对于小的应力值，屈曲的石墨烯纳米带的变形的形状是正弦波，其中节线的数量取决于系统的纵向尺寸和施加的边界条件。支撑边界条件下的屈曲应变与纵向尺寸无关，估计为0.86 $%$。通过对有限温度下自由能的计算，我们发现石墨烯纳米带的平衡投影二维面积小于平板的面积。在最佳长度处，支撑边界条件的边界应变为0.48 $%$。
2011-04-09 cond-mat.mes-hall
Anisotropy of the Stone-Wales Defect and Warping of Graphene Nano-ribbons: A First-principles Analysis
与晶体中的位错类似，Stone-Wales（SW）缺陷在$sp^2$键合碳基材料的力学行为中起着重要作用。在这里，我们使用第一性原理计算表明，当这种缺陷存在于石墨烯纳米带的边缘附近时，SW缺陷之间的相互作用中的显著各向异性具有有趣的后果：取决于它们相对于边缘的取向，它们导致压缩或拉伸应力，并且前者负责石墨烯纳米带的凹陷或翘曲。这种弯曲导致缺陷态中电子的离域。
2010-03-01 cond-mat.mes-hall
Ferromagnetism in graphene nanoribbons: split versus oxidative unzipped ribbons
采用静态磁化强度和电子自旋共振测量相结合的方法研究了两种类型的石墨烯纳米带：（a）钾分裂石墨烯纳米带（GNRs）和（b）氧化解链和化学转化的石墨烯纳米带（CCGNRs）的磁性。这两种类型的薄带具有明显不同的磁性。虽然在这两种类型的带中观察到低温铁磁体样特征，但这种室温特征仅在钾分裂带中存在。GNRs表现出负的交换偏差，但CCGNRs表现出“正的交换偏差”。电子自旋共振测量推断，碳相关的缺陷可能负责在这两种类型的带中观察到的磁行为。此外，质子超精细耦合强度已获得的超精细子能级关联实验上的GNRs。电子自旋共振没有提供钾（簇）相关信号的存在下，强调了固有的磁性本质的丝带的迹象。我们的综合实验结果可能推断铁磁团簇与反铁磁区共存导致无序磁相。我们讨论了这两种类型的带状物的磁性行为中所观察到的对比的起源。
2012-04-19 cond-mat.mes-hall
Magneto-transport through graphene nano-ribbons
我们研究了通过石墨烯纳米带的磁输运作为栅极和偏置电压以及温度的函数。我们发现，一个磁场系统地导致电导的几个特斯拉的规模上的增加。这种现象是伴随着减少的能量尺度与充电效果，和跳跃过程探测的温度依赖性测量。所有的观察结果可以解释一致的强局域化效应所造成的大的障碍，并排除在纳米带中观察到的绝缘状态可以解释仅在一个真正的价带和导带之间的差距。
2010-03-15 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
Anomalous Doping Effects on Charge Transport in Graphene Nanoribbons
我们提出了第一性原理计算的量子输运在化学掺杂的石墨烯纳米带的宽度高达4 nm。硼和氮杂质的存在下示出产生共振背散射，其功能是强烈依赖于的对称性和宽度的带，以及掺杂剂的位置。当杂质保持扶手椅带的镜像对称性时，在π-π * 平台上获得对后向散射的完全抑制。此外，观察到一个不寻常的受体-施主过渡在锯齿形带。这些非常规的掺杂效应可以用来设计新型的开关器件。
2009-02-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Energy Controlled Edge Formation for Graphene Nano Ribbons
在第一性原理计算的基础上，我们估算了将石墨烯片切割成扶手椅型和锯齿型纳米带所需的能量。我们的计算表明，所需的能量切割成锯齿形配置的石墨烯片是由0.174 eV的数量级高于扶手椅配置。因此，对阈值能量的控制可能有助于设计用于将石墨烯片切割成光滑边缘的扶手椅或锯齿形配置的实验。
2013-09-11 cond-mat.mes-hall
Magnetic Structure of Nano-Graphite Moebius Ribbon
研究了周期边界条件下锯齿形纳米石墨带的电磁性质。锯齿形纳米石墨带具有费米能级的边缘局域态，即使在非常弱的库仑相互作用下，也会导致亚铁磁自旋极化局域在边缘位置。Moebius边界条件的施加使体系成为非AB二分晶格，并抑制了自旋极化，形成了磁畴壁。磁畴的宽度取决于库仑相互作用，并且随着U/t的增加而变窄。
2003-09-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci math-ph
Full analytical solution of finite-length armchair/zigzag nanoribbons
短臂椅型石墨烯纳米带可以表现为一维拓扑材料，其可以根据其宽度和终止方式在其石墨烯终止的边缘中显示边缘状态。我们在这里展示了任何长度和宽度的紧密结合石墨烯矩形的完整解决方案，可以被视为有限长度的扶手椅或锯齿形丝带。我们找到了体和边缘本征态和本征能量的精确解析表达式。我们给出了边缘态之间库仑相互作用的精确表达式，并引入Hubbard二聚体模型分析了边缘不同磁态的出现及其特征，这些磁态的存在依赖于带长。我们找到足够的空间，我们的预测在N = 5扶手椅丝带实验测试。我们比较分析结果与从头算模拟基准的二聚体模型的质量，并设置其参数。从头算哈密顿量的进一步详细分析，使我们能够确定这些变化的紧束缚参数，影响的带状物的拓扑性质。
2023-03-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Effects of the contacts on shot noise in graphene nano-ribbons
我们研究了无杂质石墨烯薄片的散粒噪声作为化学势的函数。对于大的宽长比，这种噪声已被预测和观察到狄拉克点表现出普遍的特点。此外，散粒噪声随载流子密度的增加而急剧下降。在实验中也观察到这种下降，但斜率比预测的小得多。我们调和理论和实验之间的这种差异，包括接触的石墨烯带的影响。
2014-07-15 cond-mat.mes-hall
Modulation of bandgap in bilayer armchair graphene ribbons by tuning vertical and transverse electric fields
研究了外加电场对双层扶手椅型石墨烯纳米带电子性质的影响。使用紧束缚计算和非平衡格林函数形式的原子模拟，我们证明：（i）在半金属结构中，垂直场比横向场在打开更大的带隙方面的影响更有效，显示出与之前的研究相反的现象在双层锯齿形石墨烯纳米带中;（ii）在一些半导体结构中，如果横向场仅显示出如在单层扶手椅型石墨烯纳米带中的通常效应，其中当改变所施加的电势时带隙被抑制，则垂直场表现出带隙可以被扩大的异常现象，即，对于宽度为16个二聚体线的结构，当施加等于0.96 V的垂直偏压时，带隙从0.255 eV增加到最大值0.40 eV。虽然两个场的组合效应不像在双层锯齿形石墨烯纳米带中发现的那样扩大带隙，但它表明相互效应可以用于更快地减小半导体双层扶手椅型石墨烯纳米带中的带隙。这些结果对于充分理解电场对双层石墨烯纳米带（AB堆叠）的影响是重要的，并且还建议适当使用具有不同边缘取向的电栅极。
2016-11-22 cond-mat.mes-hall
Interplay between symmetry and spin-orbit coupling in graphene nanoribbons
我们研究了具有对称边缘的手性和非手性石墨烯纳米带的电子结构，包括曲率和自旋轨道效应。弯曲的带状物呈现自旋分裂带，而平坦的带状物呈现自旋简并带。我们表明，这种效果是由于打破空间反转对称性弯曲的石墨烯纳米带，而具有对称边缘的扁平带具有反转中心，无论其具有手性或非手性边缘。我们发现一个增强的边缘-边缘耦合和一个实质性的差距窄手性纳米带，这是不存在于锯齿形带状类似的宽度。我们将这些尺寸效应归因于边缘几何形状所施加的子晶格的混合，从而产生与纯锯齿形边缘的手性条带不同的行为。
2013-06-06 cond-mat.mes-hall
Spiral graphone and one sided fluorographene nano-ribbons
采用从头算、半经验和大尺度分子动力学模拟研究了氢化/氟化石墨烯纳米带的不稳定性.自由站立的半无限扶手椅状氢化/氟化石墨烯（AC-GO/AC-GF）和船状氢化/氟化石墨烯（B-GO/B-GF）（沿着Z字形方向周期性的纳米带）是不稳定的并且自发地转变成螺旋结构。我们发现，卷起的螺旋B-GO和B-GF在能量上比螺旋AC-GO和AC-GF更有利，这与双面平坦的氢化/氟化石墨烯，即石墨烷/氟代石墨烯相反。我们发现，在轧制过程中，随着能隙的增加，堆积的螺旋结构在边缘处表现出意想不到的局部HOMO-LUMO。这些卷曲的烃结构在室温以上至少达到$T$ = 1000 K时是稳定的。
2013-03-09 cond-mat.mes-hall
Electrostatic confinement of electrons in graphene nano-ribbons
在具有顶栅的石墨烯纳米器件中观察到库仑阻塞。当经由背栅和局部顶栅形成两个PN结时，电子被限制在充当势垒的PN结之间。当栅极电压没有感应出PN结时，由于强无序，电子仍然被限制，但是在更大的区域中。在其他五个不同尺寸的设备上进行测量，得到了一致的结果。
2009-12-11 cond-mat.mes-hall
Bias induced ferromagnetism and half-metallicity in graphene nano-ribbons
对于由三个配位碳原子组成的自旋选择性电子器件，在这里，我们计算提出了鲁棒的和可逆的偏压驱动的原始未掺杂的石墨烯纳米带（GNR）演变成铁磁半导体，金属或半金属，无论其边缘配置。的演变是一个罕见的铁磁（FM）秩序之间出现最近的相邻（n-n）的网站，在正偏置区域在其不均匀的偏置单位细胞，试图合作，以尽量减少现场库仑排斥和动能，同时最大限度地本地化的电子在正偏置的网站。这一现象似乎是非均匀偏置库仑关联二分系统的一般性质。由于偏压驱动的n-n FM阶和ZGNR固有的边缘间反铁磁阶的竞争，结果在锯齿形边缘石墨烯纳米带（ZGNR）中特别丰富，导致系统地关闭自旋之一的间隙，相当于用于FM半导体和半金属传输的偏压控制的不可错过的窗口打开。
2017-08-06 cond-mat.mes-hall
Thermoelectric properties of in-plane $90^0$-bent graphene nanoribbons with nanopores
我们研究了含有纳米孔的$90^0$ -弯曲石墨烯纳米带的热电性能，用于优化设计包括热电发电机在内的多功能电路。我们发现，$90^0$弯曲的丝带的热导率是从几倍到一个数量级的原始扶手椅和锯齿直带相比。因此，弯曲带的热电性能优于其直带对应物，特别是在高于500 K的高温下。更重要的是，纳米孔的引入被证明可以大大提高它们的热电容量。在500 K时，引入3个纳米孔时，优值ZT增加超过160%（从无孔的0.39增加到0.64），当引入24个纳米孔时，增加超过200%（高达0.88）。在1000 K左右可获得ZT 1。此外，热电性能被证明是进一步改善，通过采用不对称的引线。这项研究表明，$90^0$ -弯曲的纳米孔带具有良好的热电性能，在很宽的温度范围内，并可能找到应用程序作为高效的热电转换器。
2021-06-14 cond-mat.mes-hall
Structure, Stability, Edge States and Aromaticity of Graphene Ribbons
我们通过密度泛函理论确定了氢封端的石墨烯纳米带边缘的稳定性、几何形状、电子和磁性结构作为环境中氢含量的函数。反铁磁锯齿形带只有在极低的超真空压力下才是稳定的。在更标准的条件下，最稳定的结构是单-和二-氢化扶手椅边缘和具有一个二-和两个单-氢化位点的锯齿形边缘重构。在高氢浓度下，“大块”石墨烯不稳定，并且自发地断裂形成带，类似于在溶液中实验观察到的石墨烯自发断裂成小宽度纳米带。奇异边缘电子态和/或磁性的稳定性和存在是合理的，从有机化学的简单概念（克拉尔规则）
2008-08-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Void defect induced magnetism and structure change of carbon materials-1, Graphene nano ribbon
空洞缺陷是纯碳材料类铁磁特性的一个可能来源。应用密度泛函理论研究了空位缺陷诱导石墨烯纳米带（GNR）的多重自旋态与结构变化的关系。通过碳原子的重新键合，使含六个电子的初始空穴的等边三角形变形为等腰三角形。在可能的自旋状态中，最稳定的状态是Sz=2/2。当Sz=4/2时，初始的扁平带转变为三维卷曲带，带边具有高度极化的自旋组态。Sz=4/2的总能量与Sz=2/2的总能量非常接近，这表明扁平带和卷曲带共存。作为三维石墨的模型，分析了双层AB叠层GNR。自旋分布仅限于空隙产生层。分布的空穴三角形显示不同位置空穴顺时针旋转60 °，这与使用扫描隧道显微镜的实验观察一致。(To发表于Journal of the Magnetic Society of Japan，2021）
2021-04-20 astro-ph.GA cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Symmetries and the conductance of graphene nanoribbons with long-range disorder
我们研究了长程无序石墨烯纳米带的电导。由于不存在来自无序势的谷间散射，即使没有磁场，时间反演对称性（TRS）也可以有效地被打破，这取决于带边缘的类型。即使扶手椅边缘一般混合谷，我们表明，金属扶手椅纳米带具有隐藏的伪谷结构和有效地打破TRS。相比之下，半导体扶手椅纳米带不可避免地混合山谷和恢复TRS。结果表明，在强无序状态下，金属扶手椅型带呈现出完全导电的沟道，而半导体扶手椅型带呈现出普通的局域化。在没有谷混合的情况下，TRS也在锯齿形纳米带中有效地断裂。然而，我们发现，谷间散射在锯齿形带显着增强和TRS恢复，即使是平滑的障碍，如果费米能量小于潜在的振幅。无序纳米带的对称性也反映在它们的电导在扩散制度。特别是，我们发现抑制弱本地化和增强的电导波动的金属扶手椅和锯齿带没有谷混合。相反，半导体扶手椅和锯齿带谷混合表现出弱的本地化行为。
2011-11-25 cond-mat.mes-hall
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
Edge-dependent reflection and inherited fine structure of higher-order plasmons in graphene nanoribbons
我们研究了石墨烯纳米带中的高阶等离子体激元，给出了电子边缘态和波函数精细结构对石墨烯等离子体激元的影响。基于最近邻紧束缚计算，我们发现，驻波模型的基础上非局部体等离子体激元色散是令人惊讶的准确扶手椅带状宽度甚至下降到几个纳米，我们确定了相应的相移边缘反射和有效的带状宽度。较宽的锯齿形带状物表现出类似的相移，而驻波模型描述了几纳米锯齿形带状物不太令人满意，在很大程度上是因为它们的边缘状态。我们直接证实，锯齿形带的等离子体激元的更大的加宽是由于它们的边缘状态。此外，我们报告了一个突出的精细结构中的诱导电荷的带状等离子体，扶手椅带状以下的谷间耦合引起的电子波函数振荡。有趣的是，波函数精细结构也被发现在我们类似的密度泛函理论计算，这些和紧束缚的数值计算都很好地解释与分析狄拉克理论的石墨烯带。
2018-09-26 cond-mat.mes-hall physics.optics
Spin Excitation in Nano-Graphite Ribbons with Zigzag Edges
对锯齿形纳米石墨带中的自旋激发进行了理论研究。由于费米能级附近的态具有强局域性，低能物理的有效哈密顿量由最近邻交换耦合的海森堡哈密顿量给出。将有效哈密顿量对应的作用量映射到O（3）非线性西格玛模型的作用量。结果表明，当锯齿线的数目为偶数时，自旋激发有一个能隙，而当锯齿线的数目为奇数时，自旋激发变为无能隙。
2003-06-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Zigzag graphene nanoribbons without inversion symmetry
衬底上的石墨烯将遭受反转对称性破缺（ISB）晶格势。在考虑电子-电子相互作用的情况下，研究了无反转对称性的锯齿形石墨烯纳米带出现半金属性和非共线磁性相的可能性.在半填充时，由于与电子-电子相互作用的竞争，半金属态（HM）可以在ISB势的中间值处实现。远离半填充，在不同的带宽度的掺杂与ISB电位的相图，其中HM状态和NC磁状态的制度清楚地指示和讨论。对于具有完美边缘的带，我们预测了具有不同磁结构的两个HM状态之间的拓扑转变，这是伴随着沿带的电导从$2e^2/h$到$e^2/h$的突然转变。
2011-07-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Atomistic Non-equilibrium Green s Function Simulations of Graphene Nano-Ribbons in the Quantum Hall Regime
采用基于非平衡格林函数（NEGF）的量子输运模型，研究了石墨烯纳米带（GNR）中的量子霍尔效应.基于pz轨道的最近邻紧束缚模型构造了器件的哈密顿量。考虑了不同边缘几何形状（锯齿形和扶手椅形）的GNR。通过Peierls置换，磁场被包括在通道和接触两者中。用于计算表面格林函数的有效算法被用来节省计算时间，同时模拟逼真的大尺寸相比，在实验中使用的。霍尔电阻计算精确地再现了实验中观察到的量子霍尔平台。为了在实验相关的10- 20 T内的磁场中捕获量子霍尔效应，在模拟中使用大尺寸是至关重要的。
2008-01-08 cond-mat.mes-hall
An Extended Huckel Theory based Atomistic Model for Graphene Nanoelectronics
提出了一种基于自旋限制扩展休克尔理论（EHT）的原子模型来模拟石墨烯器件的电子结构和I-V特性。该模型被应用到锯齿形和扶手椅型石墨烯纳米带（GNR），有和没有氢钝化，以及双层石墨烯。进一步计算了纳米带宽度方向和双层方向上的电场，以显示电子结构的改变。最后，EHT哈密顿量和NEGF（非平衡格林函数）的形式主义被用于顺磁锯齿形GNR显示2 e2/h的量子电导。
2008-01-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Third nearest neighbor parameterized tight biding model for graphene nano-ribbons
由Reich等人提出的第三近邻紧束缚模型[Phys. Rev. B 66，035412]很好地再现了2D石墨烯片的从头算能带结构。对于带状结构，现有的紧束缚参数组可以成功地解释所有扶手椅型带状结构的半导体行为。然而，他们仍然无法准确地描述带的斜率，而这个特征与电子的群速度和有效质量直接相关。在这项工作中，两个密度泛函理论和紧束缚计算进行，并介绍了一套新的紧束缚参数的第三近邻包括重叠条款。用这个模型得到的结果提供极好的协议与密度泛函理论的预测在大多数情况下的带状结构，即使在高能量区。此外，这套可以诱导电子空穴不对称性，表现在密度泛函理论。相关的结果也证明了扶手椅带的各种宽度，以及锯齿形结构，从而开辟了多尺度模拟的路线。
2017-02-08 cond-mat.mes-hall
Energy Band Gap Engineering of Graphene Nanoribbons
我们研究了光刻图案化的石墨烯带结构中的电子输运，其中载流子的横向限制在电荷中性点附近产生能隙。单个石墨烯层与金属电极接触，并图案化为不同宽度和不同晶体取向的带。随温度变化的电导测量显示更大的能隙开放较窄的带。这些能隙的大小进行了研究，通过测量在低温下的非线性响应制度的电导。我们发现，能隙与带宽度成反比，从而证明了通过光刻工艺设计石墨烯纳米结构的带隙的能力。
2007-02-22 cond-mat.mes-hall
Rash spin-orbit interaction in graphene and graphene zigzag nano-ribbons
我们研究了Rashba自旋轨道相互作用对石墨烯电子能带结构和相应波函数的影响。通过精确求解紧束缚模型的哈密顿量，我们得到了预期的能带分裂-由于SU（2）自旋对称性破缺-伴随着额外的狄拉克点的出现。这些点起源于价导带交叉。通过引入一个方便的规范变换，我们研究了具有RSO相互作用的锯齿形纳米带模型。我们发现，RSO相互作用解除了边带的准简并性，同时在实空间中引入了依赖于状态的自旋分离。垂直于带平面的平均磁化强度的计算表明，RSO可用于产生自旋极化电流。与内在的自旋轨道（ISO）相互作用提出存在于石墨烯的比较。
2009-05-08 cond-mat.mes-hall
Enhanced Ferromagnetism in Lacey Reduced Graphene Oxide Nano-ribbon
在石墨烯基化合物中引入磁性为潜在的自旋电子学应用带来了巨大的希望。通过优化点缺陷和缺陷的高边缘密度，我们报告了与其他石墨烯衍生物相比，lacey还原氧化石墨烯纳米带（LRGONR）中的铁磁饱和磁矩增加了许多倍。使用化学解链方法合成样品。详细的结构和形态表征进行了讨论，包括XRD，拉曼，SEM，HRTEM和XPS测量。对磁化强度数据的Brilluoin函数分析反映了J = 7/2的最佳拟合，饱和力矩为1.1 emu/g。在LRGONR的磁化的微观起源被分配到高的边缘缺陷密度，这也被关联到微观结构。
2017-05-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Transport gap engineering by contact geometry in graphene nanoribbons: Experimental and theoretical studies on artificial materials
通过微波模拟实验和紧束缚计算研究了石墨烯纳米带中的电子输运。特别是，它是研究在何种条件下可以观察到的运输间隙。我们的实验提供的证据表明，扶手椅带的宽度$3m+2$与整数$m$是金属和其他半导体，而锯齿形带是金属独立于它们的宽度。接触的几何形状，定义的源极和漏极引线的带状边缘的原子连接，有很强的影响上的运输。如果铅只附着在锯齿形边缘的内部原子上，则在所有扶手椅带和菱形锯齿带中都可以观察到宽的输运带隙。所有的实验结果同意定性紧束缚计算使用非平衡格林函数方法。
2017-01-12 cond-mat.mes-hall
Perfectly Conducting Channel and Universality Crossover in Disordered Nano-Graphene Ribbons
具有锯齿形边缘的石墨烯带的能带结构具有在动量空间中良好分离的两个谷，这与石墨烯光谱的两个狄拉克点有关。每个谷中的传播模式包含源自带中心处的部分平坦带的单个手征模式。如果杂质散射不连接两个谷，即对于长程杂质电势，则该特征在无序系统中产生完美导电沟道。然而，具有短程杂质势的带通过谷间散射显示出普通的局域化行为。这两个制度属于不同的普适性类：单一的长程杂质和正交的短程杂质。
2007-02-09 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall
Four ribbons of double-layer graphene suspending masses for NEMS applications
本文研究了三种由石墨烯带和悬浮硅质量块组成的纳米机械器件，发现四带器件具有更高的谐振频率和弹簧常数，并测得双层石墨烯的杨氏模量为0.34 TPa、断裂应变为1.13%，为NEMS应用奠定基础。
2024-10-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Breakdown Current Density in BN-Capped Quasi-1D TaSe3 Metallic Nanowires: Prospects of Interconnect Applications
我们报告的调查结果的载流能力的纳米线制成的准一维范德华金属三硒化钽覆盖准二维氮化硼。化学气相传输方法，然后化学和机械剥离，用于制造毫米长的TaSe 3线的横向尺寸在20至70 nm的范围内。电气测量表明，TaSe 3/h-BN纳米线异质结构的击穿电流密度超过10 MA/cm 2，比铜的击穿电流密度高出一个数量级。一些器件表现出有趣的台阶状击穿，这可以用纳米线的原子线束结构来解释。TaSe 3的准一维单晶性质导致低表面粗糙度和不存在晶界;这些特征可能使这些线的横向尺寸缩小到几nm范围内。这些结果表明，准一维范德瓦尔斯金属具有潜在的应用在最终缩小的本地互连。
2016-04-11 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
Impurity segregation in graphene nanoribbons
低维材料的电子性质可以通过掺杂来设计，但在石墨烯纳米带（GNR）的情况下，两个破密边缘的接近引入了对杂质在带宽度上的位置的额外依赖性。这为杂质引入了能量上有利的位置，导致杂质浓度的一定程度的空间偏析。我们开发了一个简单的模型来计算任意杂质的GNR系统的能量变化，因为该杂质是在整个带移动，并通过与从头计算比较验证其结果。虽然我们的研究结果与以前的作品预测GNR的边缘无序的优势，我们认为，整个带状吸附杂质的分布可能是可控的外部因素，即施加的电场。我们建议，这种控制杂质偏析可能允许操纵和微调的磁性和输运性质的GNRs。
2009-11-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
In-plane electric polarization of bilayer graphene nanoribbons by interlayer bias voltage
我们从理论上表明，在AB堆叠的双层石墨烯纳米带扶手椅边缘的层间偏置电压诱导沿带的电极化的强度。紧束缚和从头计算一致表明，当偏置电压是弱的，极化显示相反的迹象取决于带宽度模三。这种非平凡的依赖性解释使用两个波段的有效模型。紧束缚模型中偏置电压的一个强极限为三分之一极化或零极化，这与拓扑论证一致。
2015-09-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Thermopower of Graphene Nanoribbons in the Pseudodiffusive Regime
石墨烯带的热电测量目前在包括通过缺陷和不规则边缘的原子无序的样品上进行。在这项工作中，我们调查的热电势或Seebeck系数的石墨烯带内的线性响应理论和Landauer形式主义，我们认为扩散制度作为一个限制的带的纵横比。我们发现，热电势和电子电导率不仅取决于纵横比，但也取决于化学势和温度，这是这里设置为关键参数。得到的数值结果与温度和掺杂的无序石墨烯带上的热电测量具有良好的一致性。
2018-09-08 cond-mat.mes-hall
Jahn-Teller Distortion and Multiple-spin-state Analysis of Single-atom Vacancy in Graphene-nano-ribbon
石墨烯和石墨中的单原子空位缺陷及其排列被认为是具有室温铁磁性的候选者之一。利用密度泛函理论研究了石墨烯纳米带（GNR）中单原子空位的多自旋态与Jahn-Teller畸变之间的关系.一个含有六个未成对电子的初始空位的等边三角形在Jahn-Teller效应的作用下变形为等腰三角形。在Sz=6/2、4/2和2/2的可能自旋态中，最稳定的自旋态是Sz=2/2。总能量比初始能量低15.6 kcal/mol（稳定），一个空位周围的自旋密度（磁矩）之和为1.49 μB。在Sz=4/2的情况下获得了惊人的结果。最初的扁平带变成三维卷曲带。GNR上出现铁磁自旋分布。总能量为-15.5kcal/mol，与Sz=2/2的能量非常接近。计算结果表明，通过空位的产生，扁平带和卷曲带共存。在α位空位和\b{eta}位空位的情况下分析了双层AB堆叠GNR。在这两种情况下，最稳定的自旋状态是Sz=2/2。这些扭曲的空位三角形显示出从β位到α位的60度顺时针旋转，这与使用扫描隧道显微镜的几个实验观察结果一致。
2014-08-26 cond-mat.mes-hall
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
Dynamic in situ Control of Heat Rectification in Graphene Nano Ribbons using Electric Field-induced Strain
本研究通过MD模拟证明，外力使石墨烯纳米带形成两个不等应变区段可产生最高60%的热整流增强，并可通过改变施力位置实时切换极性，从而提出无需复杂纳米图案化的热电器件。
2017-07-20 cond-mat.mes-hall
