Transport in graphene antidot barriers and tunneling devices
石墨烯中的反点的周期性阵列，即纳米级穿孔，使得能够紧密限制载流子和有效的传输屏障。这样的障碍规避克莱因隧道机制的质量，而不是静电类型。虽然所有的石墨烯反点晶格（GAL）可以支持定向障碍，但是，我们表明，一个完整的传输间隙只存在于特定的GAL取向。此外，我们评估的适用性的间隙石墨烯和狄拉克连续的方法作为各种antidot结构的简化模型，特别是，前者是一个很好的近似运输GALs支持散装带隙。最后，基于GAL的共振隧穿二极管的输运性质进行了分析，表明这种先进的基于石墨烯的器件确实可以使用GAL结构来实现。
2012-11-19 cond-mat.mes-hall
Electronic transport in disordered graphene antidot lattice devices
石墨烯的纳米结构化部分地由在电子能带结构中打开间隙的要求所激发。特别地，反点晶格形式的周期性穿孔的石墨烯片可以具有这样的间隙。已经研究了这种系统，以期在晶体管或波导器件中应用。已经预测了原子精确系统所需的特性，但制造方法将在单个反点的形状、位置和边缘配置中引入显著的无序水平。我们计算了各种有限石墨烯反点器件的电子输运性质，以确定这些紊乱对其性能的影响。适度的几何无序被认为对含有小的、紧密堆积的反点的设备具有不利影响，所述反点在原始晶格中具有最佳性能。较大的反点显示一系列的效果，这在很大程度上取决于它们的边缘几何形状。具有扶手椅边缘的反点系统被认为比由锯齿形或混合边缘反点组成的反点系统具有更稳健的输运能隙。无序在波导几何形状中的作用略有不同，并且可以通过扩展观察到波导行为的能量范围来增强性能。
2014-09-08 cond-mat.mes-hall
A DFT study on the electronic and magnetic properties of triangular graphene antidot lattices
通过第一性原理计算，研究了反点尺寸对石墨烯反点晶格的电磁性质的影响。研究了两种不同的等边三角形和直角三角形锯齿形和混合锯齿形扶手椅边反量子点的自旋极化态密度、带隙、形成能和总磁化强度。我们发现，虽然两种结构的带隙，形成能和总磁化强度的值是不同的，这些值可能会增加锯齿形边缘的数量时，增加。扶手椅边缘对直角三角形反点的总磁化强度没有贡献。感生磁矩主要集中在边缘原子上，最大值出现在三角形各边的中心。我们发现，一个自旋相关的带隙打开在双层石墨烯作为结果的antidot图案在只有一层的结构。这种三角形反点的周期性阵列在费米能周围引起自旋相关的带隙，可以用于将石墨烯从抗磁性半金属转变为磁性半导体。
2018-12-15 cond-mat.mes-hall
Weak Localization and Transport Gap in Graphene Antidot Lattices
我们在单层石墨烯中制造并测量了晶格周期低至90 nm的反点晶格。在大周期晶格中，观察到了定义明确的量子霍尔效应。当反点间距变小时，量子霍尔效应随着几何尺寸效应逐渐消失。在反点之间具有窄收缩的晶格表现为纳米带的网络，显示出高电阻状态和狄拉克点周围几mV的输运间隙。我们观察到明显的弱磁致电阻的本地化，表明强烈的谷间散射的antidot边缘。在低温下，相相干路径的面积由晶胞尺寸限制，因此晶格的每个晶胞充当弹道腔。
2009-09-16 cond-mat.mes-hall
Screening in graphene antidot lattices
我们在随机相位近似下计算了石墨烯反点晶格的动态极化函数。计算出的极化函数显示出比原始石墨烯更复杂的结构（即使在Dirac-cone近似下进行评估）;这反映了反点晶格的迷你带结构和相关的van Hove奇点。偏振函数依赖于{ \bf q}矢量的方位角。我们开发的近似，以减轻数值工作，并严格评估各种方案的性能。我们还计算了等离子体激元色散定律，并发现与掺杂石墨烯相比，抑制等离子体激元频率的近似平方根依赖性。等离激元色散几乎是各向同性的，并且开发的近似方案与完整的计算结果吻合得很好。
2011-06-15 cond-mat.mes-hall
Localized States and Resultant Band Bending in Graphene Antidot Superlattices
我们制作了染料敏化的石墨烯反点超晶格，目的是阐明局域边缘态密度的作用。从沉积的染料分子的荧光被发现强烈淬灭作为一个函数的增加antidot填充分数，而它是增强在未图案化，但电背门控样品。这种对比行为强烈地指示了导致荧光猝灭以及p型掺杂的内置横向电场。这些发现对于需要电子-空穴对的场分离的光捕获应用具有极大的兴趣。
2011-02-25 cond-mat.mes-hall
Effect of pseudospin polarization on wave packet dynamics in graphene antidot lattices (GALs) in the presence of a normal magnetic field
我们已经研究了赝自旋极化在原始石墨烯和石墨烯反点晶格中的电子波包动力学中的作用，该反点晶格受到外部磁场的影响。采用格林函数的形式主义，我们表明，电子动力学可以通过调整赝自旋极化控制。我们发现，在朗道量子化的原始石墨烯的电子波包的传播和Zitterbewegung振荡强烈依赖于赝自旋极化。发现电子波包沿初始赝自旋极化方向传播。我们还表明，在这个系统中，电子的传播可以增强在任何所需的方向上雕刻一个一维的反点晶格在该方向上。该研究表明，石墨烯反点晶格可以作为电子输运的通道，通过赝自旋极化，反点电位和施加的正常磁场强度的可调谐性的可能性。
2021-03-06 cond-mat.mes-hall
Graphene Antidot Lattices - Designed Defects and Spin Qubits
定义在半导体异质结构上的二维电子气上的反点晶格是一类研究得很好的人造结构，具有有趣的物理性质。我们指出，一个密切相关的系统，石墨烯片与规则间隔的孔（“antidots”），应该显示类似的现象，但在一个更有利的能量尺度，费米能级周围的状态的狄拉克费米子性质的结果。此外，通过省略一些空穴，可以产生缺陷态或耦合缺陷态对，其可以用作电子自旋量子位的宿主。我们提出了一个详细的研究周期性石墨烯反点晶格的能量，分析一个单一的缺陷的水平结构，计算一对自旋量子位之间的交换耦合，并确定进一步发展的可能途径。
2008-02-27 cond-mat.mes-hall
Imaging the localization of the quasi-bound states in graphene antidots
我们考虑电荷输运通过一个有限的石墨烯片与圆形antidot定义在其中心。薄片连接到薄的金属扶手椅纳米带，研究覆盖了中性点附近的能量范围。我们解决了散射问题，使用紧束缚哈密顿量，发现系统的电导是非零的只有近窄共振，准约束在整个腔或antidot本身。我们证明了扫描探针技术可以用于确定状态是否是本地化的反点或在整个腔的目的。我们指出，潜在的扰动的共振的位置和位移的散射概率密度的本地化有关。当探针引入的扰动干扰反点内的电流涡旋时，共振寿命既可以减少也可以增加。
2014-07-02 cond-mat.mes-hall
Optical properties of graphene antidot lattices
未掺杂的石墨烯是半金属的，因此不适用于许多需要带隙半导体材料的电子和光电应用。然而，孔的周期性阵列（反点晶格）使得石墨烯具有可控带隙的半导体性。使用原子模型，我们证明了这种人工纳米材料是一个偶极允许的直接带隙半导体具有非常明显的光学吸收边。因此，光学红外光谱应该是一个理想的探针的电子结构。为了解决现实的实验情况下，我们包括由于无序和基板的存在下，在分析的影响。
2008-06-02 cond-mat.mes-hall
Boron and nitrogen doping in graphene antidot lattices
石墨烯反点晶格（GAL）的自下而上的制造先前已经产生了具有亚纳米周期性的原子级精确结构。专注于这种类型的实验实现的GAL，我们进行密度泛函理论计算的原始结构，以及GALs与边缘碳原子取代硼或氮。我们发现，p-和n-型掺杂水平出现的活化能，取决于在杂质的氢化水平。此外，紧束缚参数化与格林函数方法一起被用来描述更稀的掺杂。
2016-07-27 cond-mat.mes-hall
Effect of Hexagonal Boron Nitride on Energy Band Gap of Graphene Antidot Structures
当石墨烯被周期性排列的六边形反点图案化时，零带隙（Eg）石墨烯变成窄Eg半导体，其产物是六边形石墨烯反点晶格（hGAL）。根据反点之间原子链的数量，hGAL可以是偶数和奇数。偶数hGAL（ehGAL）是窄Eg半导体，奇数hGAL（ohGAL）是半金属。由hGAL打开的Eg不足以操作现实的开关晶体管。此外，在Si/SiO2衬底上实现的hGAL晶体管具有低载流子迁移率和开-关电流比。为了获得具有良好迁移率的相当大的Eg，本文首次报道了六方氮化硼（hBN）上的AB Bernal堆叠hGAL、ABA Bernal堆叠hBN / hGAL / hBN三明治结构和AB未对准hGAL /hBN结构。用第一性原理方法计算了电子结构。当支撑在hBN上的最小颈宽中等半径ehGAL时，打开约1.04eV（940 ± 100 meV）的相当大的Eg，并且当其夹在hBN层之间时打开约1.1eV（940 ± 200 meV）。Bernal堆叠的ohGAL / hBN的带隙为71 meV的顺序打开，hBN / ohGAL /hBN结构的最小半径和宽度的9个原子链之间的反点打开近142 meV。与hBN上的未对准石墨烯不同，未对准的ohGAL/hBN结构显示出增加的Eg。该研究为石墨烯基纳米结构的带隙工程开辟了新的途径。关键词：石墨烯，石墨烯反点，六方氮化硼，能带结构，带隙工程
2013-01-10 cond-mat.mes-hall
Dirac Fermion Quantum Hall Antidot in Graphene
在介观结构中定位和操纵单个准粒子的能力在量子力学和热力学的实验研究中以及在潜在的量子信息设备中是至关重要的，量子计算的拓扑方案。在强磁场中，量子霍尔边缘模可以被限制在一个小的反点周围，形成离散的能级，具有独特的局部化分数带电准粒子的能力。在这里，我们证明了一个狄拉克费米子量子霍尔反点在石墨烯的整数量子霍尔制度，其中电荷传输特性可以通过调整之间的耦合强度的接触和反点，从库仑阻塞为主的隧道弱耦合下的有效非相互作用的共振隧穿强耦合下。这两个制度的特点是单通量和电荷振荡电导持续高达2个数量级以上的温度比以前的报告在其他材料系统。这种石墨烯量子霍尔反点可以作为一个有前途的平台，用于建立和研究新的量子线路的量子模拟和计算。
2019-04-03 cond-mat.mes-hall
Weak localization and Raman study of anisotropically etched graphene antidots
我们研究了石墨烯纳米结构的晶体学蚀刻过程，其中锯齿形边缘可以选择性地制备。该过程涉及在820 ℃的氩气气氛中加热具有预定义的反点阵列图案的剥离的单层石墨烯样品，其选择性地去除位于扶手椅位点上的碳原子。原子力显微镜和扫描电子显微镜无法解析原子尺度上的结构。然而，弱本地化和拉曼测量-这两个探针谷间散射扶手椅边缘-表明，锯齿形区域相比，仅与氧基反应离子蚀刻制备的样品增强。
2013-10-09 cond-mat.mes-hall
Upstream modes and antidots poison graphene quantum Hall effect
量子霍尔效应是拓扑保护的开创性例子，因为载流子通过禁止反向散射的一维边缘通道传输。石墨烯已经成为一个特殊的平台，揭示了这一非凡属性的新方面。然而，在传统的霍尔条几何形状中，石墨烯边缘沟道的拓扑保护被发现令人遗憾地不如高迁移率半导体中的那样稳健。在这里，我们探索石墨烯量子霍尔制度在本地规模，使用扫描门显微镜。我们揭示了沿石墨烯边缘的反量子点的不利影响，介导反向散射向上游边缘通道，从而触发拓扑击穿。结合模拟，我们的实验结果提供了进一步的见解石墨烯量子霍尔通道的脆弱性。反过来，这可能会使未来的发展朝着精确操纵的拓扑保护的边缘通道托管在各种类型的二维晶体。
2021-04-19 cond-mat.mes-hall
Ballistic transport in graphene antidot lattices
如果衬底和环境的影响最小化，石墨烯样品可以具有非常高的载流子迁移率。将石墨烯片嵌入到两侧具有六方氮化硼（hBN）的异质结构中被证明是实现高体迁移率的特别有效的方式。纳米图案化石墨烯可以增加额外的损伤，并通过边缘无序大大降低样品的迁移率。在hBN衬底而不是SiO2的顶部制备蚀刻的石墨烯纳米结构是没有补救措施的，因为传输特性仍然由边缘粗糙度主导。在这里，我们表明，在纳米级上蚀刻完全封装的石墨烯更温和，并且可以保留高迁移率。为此，我们准备了石墨烯antidot晶格，我们观察磁输运功能源于弹道输运。由于我们的样品的晶格周期很短，我们还可以探索经典和量子输运机制之间的边界。
2015-09-17 cond-mat.mes-hall
Thermoelectric properties of disordered graphene antidot devices
我们计算的电子和热输运性质的设备的基础上有限的石墨烯antidot晶格（GAL）连接到完美的石墨烯引线。我们使用原子的方法的基础上的$π$紧束缚模型，布伦纳潜力，并采用递归格林函数。我们考虑了随机无序对电子和热输运性质的影响，并研究了通过剪裁无序的热电价值的潜在增益。我们提出了几种路线来优化GAL系统的传输特性。最后，我们说明了如何量子热输运可以解决分子动力学模拟，并比较的GAL系统的弹道极限的格林函数的结果。
2012-09-14 cond-mat.mes-hall
Emergence of bound states in ballistic magnetotransport of graphene antidots
提出了一种通过测量弹道两端电导来探测石墨烯片中空穴形成的反点周围束缚态的实验方法。特别是，我们考虑了由磁场形成的束缚态对两端电导的影响，并表明，人们可以观察到Breit-Wigner一样的共振的电导作为费米能级的函数接近的束缚态的能量。此外，我们开发了一种新的数值方法，其中的计算工作量是成比例的线性尺寸，而不是现有的数值递归格林函数方法的典型的散射区域的面积。
2014-09-25 cond-mat.mes-hall
Gas adsorption effects on electronic and magnetic properties of triangular graphene antidot lattices
采用第一性原理计算研究了小分子（H $_{2}$、O、CO、NH $_{3}$、NO $_{2}$）和大分子（四氰基对苯二酚二甲烷（TCNQ）和四氟四氰基对苯二酚二甲烷（F4 TCNQ））对两种三角形石墨烯反点晶格（GAL）$[10,3,6]_{RTA}$和$[10, 5]_{ETA}$的电磁性质的影响.我们发现，CO，NO $_{2}$，TCNQ，和F4 TCNQ分子的化学吸附的两个antidot，而NH $_{3}$的物理吸附（化学吸附）的$[10, 5]_{ETA}$（$[10,3,6]_{RTA}$）结构。H $_{2}$ O，CO，NH $_{3}$分子对这些反点结构的电子和磁性没有明显的影响。吸附NO $_{2}$分子通过改变半导体性质到半金属性质的电子结构来影响半导体激光器的能隙。这表明两种GAL都可以充当有效的NO $_{2}$传感器。TCNQ和F_4TCNQ分子在GAL上的吸附在费米能级附近产生了平坦的能带，也使反点晶格的电子结构变为半金属性。在小分子和大分子中，NO $_{2}$分子诱导的总磁矩最多，为制造磁性GAL基器件铺平了道路。
2020-07-22 cond-mat.mes-hall
Thermoelectric properties of finite graphene antidot lattices
我们提出了计算的电子和热输运性质的石墨烯antidot晶格沿输运方向具有有限的长度。计算基于单轨道紧束缚模型和Brenner势。我们发现，电子和热输运性质收敛快速向体极限随着晶格长度的增加：只有几个重复（~6）的基本晶胞需要恢复的电子带隙的无限晶格作为有限晶格的运输间隙。我们研究了不同的反点形状和大小如何影响热电性能。由此产生的热电品质因数ZT可以超过0.25，并且它对反点边缘的原子排列高度敏感。具体地，与纯扶手椅边缘相比，具有纯锯齿形边缘的六边形孔导致较小的ZT的数量级。我们解释这种行为的结果的本地化的状态，这主要是发生在锯齿形的边缘，和增加分裂的电子迷你带，这降低了功率因数。
2011-07-28 cond-mat.mes-hall
Tunable inter-edge interactions in a bilayer graphene quantum Hall antidot
Institute of Physics, École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL)（洛桑联邦理工学院物理研究所）；Research Center for Functional Materials, National Institute for Materials Science（国立材料研究所功能材料研究中心）；International Center for Materials Nanoarchitectonics, National Institute for Materials Science（国立材料研究所国际纳米材料架构中心）；Institute of Experimental and Applied Physics and Halle-Berlin-Regensburg Cluster of Excellence CCE, University of Regensburg（雷根斯堡大学实验与应用物理研究所及哈勒-柏林-雷根斯堡卓越集群CCE）；Center for Quantum Science and Engineering (QSE Center), École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL)（洛桑联邦理工学院量子科学与工程中心）
本研究利用双层石墨烯反点，通过调节边缘间相互作用实现单点到双点行为的转变，并观察到隧穿电荷加倍，揭示了边缘间耦合对干涉效应的重要影响。
2026-09-29 cond-mat.mes-hall
Resonant plasmonic effects in periodic graphene antidot arrays
我们发现，石墨烯片穿孔与微米或纳米尺寸的antidot在微波和太赫兹区域具有突出的吸收共振。这些共振对应于由晶格“扰动”的连续片的表面等离子体激元。它们以不同的衍射级被激发，与存在于断开的石墨烯结构中的腔表面等离子体激元模式相反。反点阵列的共振吸收可以基本上超过连续石墨烯片的吸收，即使对于高的反点直径与周期的纵横比。对于载流子的较高弛豫时间，表面等离子体增强的吸收和抑制的透射更有效。
2012-06-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Robust band gap and half-metallicity in graphene with triangular perforations
理想的石墨烯反点晶格被预测显示出有希望的带隙行为（即，$E_G\simeq 500$ meV）。然而，对于迄今为止研究的结构，这种行为严重依赖于超晶格几何形状，并且对实验现实的障碍并不鲁棒。在这里，我们研究了一个矩形阵列的三角形antidot与锯齿形边缘的几何形状，并表明，它们的带隙行为定性地不同于所表现出的标准行为，例如，由扶手椅边三角形的矩形阵列。在自旋非极化的情况下，扶手椅边缘的反点产生较大的带隙相比，扶手椅边缘的反点，不管规则支配的扶手椅边缘的反点晶格中的间隙的存在。此外，在存在几何无序的情况下，扶手椅边缘的反点比扶手椅边缘的反点显得更稳健。在平均场哈伯德方法中包含自旋极化，由于三角形几何形状造成的亚晶格不平衡，在每个反点处产生大的整体磁矩。半金属的行为是由于在费米能级附近形成自旋分裂的色散态，与未极化的情况相比，减少了带隙。这种行为也被发现是强大的存在的障碍。我们的研究结果突出了使用石墨烯中的三角形穿孔在具有实验现实水平的无序的系统中打开电子带隙的可能性，并且此外，利用自旋电子学应用系统的强自旋依赖性。
2016-06-27 cond-mat.mes-hall
Electron-phonon coupling in graphene antidot lattices: an indication of polaronic behavior
我们研究石墨烯反点晶格-超晶格的穿孔（反点）在石墨烯片-使用的模型，占的声子调制的$π$ -电子跳跃积分。我们使用两种不同的半经验方法计算选定的反点晶格的声子谱。基于所采用的模型，我们量化的性质的载流子在系统中通过计算准粒子的重量，由于电子-声子相互作用的过剩电子在导带。我们发现一个非常强的声子诱导重整化，与有效电子质量表现出非单调依赖于超晶格周期为一个给定的反点直径。我们的研究提供了一个指示的极化行为，并指出考虑到非弹性自由度的必要性，在未来的研究中的石墨烯antidot晶格的运输。
2010-01-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Dimensional crossover and enhanced thermoelectric efficiency due to broken symmetry in graphene antidot lattices
石墨烯反点晶格（GAL）是二维（2D）单层，其在原本原始的石墨烯中具有周期性放置的孔。我们调查的对称和不对称的GAL结构具有六边形孔的电子特性，并表明，各向异性的2D GAL可以显示一个维度的交叉，有效地一维（1D）的电子结构可以实现在二维周围的电荷中性点。我们利用非平衡格林函数（NEGF）方法研究了这些二维半导体激光器的输运和热电性质。尺寸交叉表现为传输平台（1D系统的特征）和热电效率的增强，其中热电优值$zT$在室温下可高达0.9。我们还研究了Anderson无序下的输运性质，发现各向异性结构的有效一维电子的平均自由程比各向同性结构的有效一维电子的平均自由程长得多。我们进一步认为，由于对称性破缺和热电效率的提高，尺寸交叉可以是几乎所有二维材料的纳米结构化策略。
2020-09-03 cond-mat.mes-hall
Hofstadter butterflies and magnetically induced band gap quenching in graphene antidot lattices
我们研究了磁场中的石墨烯反点晶格。使用紧束缚模型和递归格林函数技术，我们扩展到处理周期性结构，我们计算的GALs的霍夫施塔特蝴蝶。我们比较的结果，在一个更简单的间隙石墨烯模型。最低朗道能级的行为出现了一个关键的差异，在带隙的石墨烯模型中，朗道能级与磁场无关。与此形成鲜明对比的是，我们发现，在GAL的带隙可以完全关闭通过施加磁场。虽然我们的数值模拟只能在比实验实现的小得多的结构上进行，但我们发现间隙关闭的临界磁场可以直接与GAL的回旋半径和颈部宽度之间的比率相关。通过这种方式，我们得到一个简单的标度律外推我们的结果，以更现实的尺寸结构，并找到由此产生的淬火磁场，应该是在实验范围内。
2013-02-11 cond-mat.mes-hall
Band gap engineering in graphene and hexagonal BN antidot lattices: A first principles study
采用基于密度泛函理论的第一性原理方法研究了反点晶格对石墨烯和六方氮化硼（h-BN）电子结构的影响.对于石墨烯，我们发现当反点晶格沿锯齿方向时，带隙开口可以与谷间散射有关，并且不遵循文献中先前提出的沿扶手椅方向的反点晶格的简单标度规则。对于h-BN，我们的计算表明，反点晶格导致带隙减小。再加上碳原子的掺杂，h-BN反点晶格的带隙可以降低到2 eV以下，这可能在发光器件或光电化学中具有意义。
2013-11-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Resonant electron scattering by graphene antidot
在石墨烯的线性边缘上观察到的边缘状态也可以在弯曲边缘上持续存在。我们计算了石墨烯纳米孔上支持边缘态的弹性输运散射截面。得到了具有这种纳米孔的石墨烯的电导率的栅电压依赖性的谐振峰。共振的位置和高度由准束缚边缘态的局域化深度和宽度--由它们的寿命决定。共振能量附近的散射振幅具有很强的谷值不对称性。我们评估的边缘状态上的适度的边缘波纹，沿边缘的边界参数的不均匀性，和库仑效应（带电纳米孔）的效果，并表明它们不影响共振的存在，但可以大大影响它们的位置，高度和宽度。纳米孔附近的局域态密度也表现出对栅极电压的共振依赖性。
2015-09-29 cond-mat.mes-hall
DFT study of graphene antidot lattices: The roles of geometry relaxation and spin
具有规则穿孔的石墨烯片，被称为反点晶格，理论上被预测具有许多有趣的特性。他们最近的实验实现与晶格常数低于100纳米强调了一个彻底了解其电子特性的紧迫性。在这项工作中，我们使用自旋极化密度泛函理论（DFT）和基于DFT的紧束缚（DFTB）的能带结构进行计算，并解决使用任一方法或其组合的结构的弛豫的重要性。我们发现，从DFT研究的所有结构的带隙范围从0.2 eV到1.5 eV。带隙尺寸和一般趋势很好地捕获DFTB与带隙同意约0.2 eV内，即使是非常小的结构。这两种方法的组合被发现提供了一个很好的计算成本和精度之间的权衡。这两种方法预测非简并midgap状态的某些antidot孔对称性。自旋的引入导致这些态的自旋分裂以及磁矩服从Lieb定理。磁和非磁对称性的本地自旋纹理的解决。
2009-04-08 cond-mat.mes-hall
Dirac model of electronic transport in graphene antidot barriers
为了将石墨烯用于半导体应用，例如具有高开/关比的晶体管，必须将带隙引入这种半金属材料中。实现带隙的一种有前途的方法是通过以周期性图案引入纳米级穿孔（antidot），称为石墨烯antidot晶格（GAL）。石墨烯反点阻挡层（GAB）可以通过在石墨烯的原始片中引入1D GAL条来制备。在本文中，我们将使用狄拉克方程（DE）与空间变化的质量项来计算电子输运通过这样的结构。我们的方法是更普遍的比以前的尝试使用狄拉克方程计算狄拉克电子的反点散射。使用DE的优点是计算时间是尺度不变的，因此我们的方法可以用于计算任意大结构的性质。我们表明，我们的狄拉克模型的结果是在定量协议与紧束缚的六角反点扶手椅边缘。此外，对于各种各样的结构，我们验证了一个相对较窄的GAB，只有几个antidot在晶胞中，是足以引起一个传输间隙。
2014-08-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Polaronic signatures and spectral properties of graphene antidot lattices
我们探索了石墨烯反点晶格（石墨烯纳米网）中电子-声子（e-ph）耦合的结果，即，在石墨烯片中的圆形孔（反点）的三角形超晶格。它们显示直接带隙，其大小可以通过反点的大小和密度来控制。石墨烯的这些半导体对应物中的相关耦合机制是由于晶格畸变（Peierls型e-ph耦合）引起的最近邻电子跳跃积分的调制。我们计算了一些有代表性的antidot晶格的e-ph顶点函数的全动量依赖性。基于后者，我们讨论了先前发现的大导带准粒子谱权重由于e-ph耦合的起源。此外，我们研究了非零动量准粒子的性质与援助的自洽玻恩近似，产生的结果，可以与未来的角度分辨光电能谱测量。我们的主要发现是一个显着的e-ph质量增强，极化行为的指示。这可以归因于这些窄带系统中e-ph相互作用的特殊动量依赖性，这有利于小声子动量散射。我们还讨论了我们的研究最近制造的大周期石墨烯反点晶格的影响。
2010-10-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Electronic and transport properties in geometrically disordered graphene antidot lattices
通过石墨烯片的规则穿孔产生的石墨烯反点晶格可以表现出许多电子器件所需的相当大的带隙。然而，在实际的实验设置中，总是存在与完美周期性的偏差，并且会破坏带隙。我们的数值模拟，使用一个有效的线性尺度量子输运模拟方法实现的图形处理单元，显示破坏的带隙的无序可以引起的传输带隙引起的安德森局域化。发现缺陷诱导的输运能隙的大小与反点的半径成正比，与晶格周期的平方成反比。此外，反点位置的随机性被发现比反点半径的随机性更有害。根据最近的实验，发现与原始石墨烯中发现的值相比，载流子迁移率非常小。
2014-12-22 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall
Character of electronic states in graphene antidot lattices: Flat bands and spatial localization
石墨烯反点晶格最近被提出作为一种新的石墨烯基超晶格结构。我们研究了三角形反点晶格的电子性质，重点是无色散（平）带的发生和随之而来的电子局域化。除了严格平坦带在零能量（费米能级），其存在是密切相关的二分晶格结构，我们也发现准平坦带在低能量。我们预测的真实空间的电子密度分布，由于这些本地化的状态，一些代表性的antidot晶格。我们指出，所研究的低能量，本地化的国家竞争的超晶格尺度上的缺陷，在这个系统中已被提出作为主机的电子自旋量子比特诱导的状态。我们还认为，在这些中能隙零能态中形成的局部矩可能是最近在石墨烯反点晶格中弱局域化测量中观察到的电子退相长度令人惊讶的饱和的起源。
2009-07-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Scanning Raman spectroscopy of graphene antidot lattices: Evidence for systematic p-type doping
我们研究了反点晶格，这是通过电子束光刻和离子刻蚀剥离石墨烯单层制备，通过扫描拉曼光谱。在一系列样品中，系统地研究了碳晶格特征声子模的峰位、峰宽和强度。在图案化的样品中，我们发现G带模式的系统硬化，伴随着线变窄，而2D模式能量被发现与G模式能量线性相关。我们将此解释为纳米结构石墨烯的p型掺杂的证据。
2010-06-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Plasmon-phonon coupling in large-area graphene dot and antidot arrays
SiO2衬底上的纳米结构石墨烯为增强光-物质相互作用和在中红外区探索强等离子体-声子杂化铺平了道路。前所未有的大面积石墨烯纳米点和反点光学阵列是通过纳米球光刻法制造的，其结构控制低至100纳米以下。石墨烯等离子体激元模式和基板声子之间的相互作用的实验证明和结构控制被用来映射出的等离子体激元和声子的杂交，显示的顺序20毫电子伏的耦合能量。理论计算和数值模拟进一步支持了我们的发现。
2013-12-09 cond-mat.mes-hall physics.optics
Electronic properties of antidot lattices fabricated by atomic force lithography
利用原子力光刻技术，利用局部氧化技术制备了反点晶格。高质量的有限20 × 20晶格被证明具有300 nm的周期。低温磁电阻显示出良好的可磁化性振荡以及零磁场附近的霍尔效应的淬灭。此外，我们还发现在1.7K的温度下，B周期振荡叠加在经典的可磁化率峰上。这些观察结果表明我们的样品具有高电子质量。
2001-08-30 cond-mat.mes-hall
Screening and Collective Modes in Disordered Graphene Antidot Lattices
在$π$能带紧束缚模型下研究了石墨烯反点晶格的激发光谱和集体模.在无规相位近似下计算了动态极化率和介电函数。计算中考虑了几何无序和化学无序等不同类型无序的影响。我们强调了GAL相对于单层石墨烯（SLG）的主要差异。我们的研究结果表明，除了在掺杂样品中的体等离子体激元，带间等离子体激元出现在GAL。我们进一步表明，未掺杂和掺杂的GAL的静态屏蔽性能是定量不同的SLG。
2013-11-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Terahertz ratchet in graphene 2D metamaterial formed by a patterned gate with an antidot arrayd
University of Regensburg（雷根斯堡大学）；National Cheng Kung University（国立成功大学）；National Institute for Materials Science（国立材料研究所）
研究通过图案化栅极与抗点阵列在石墨烯二维超材料中观察到太赫兹诱导的马车效应，通过电势和辐射电场的相互作用调控马车电流方向和大小。
2024-02-06 cond-mat.mes-hall
Electronic and optical properties of graphene antidot lattices: Comparison of Dirac and tight-binding models
石墨烯的电子性质可以通过在周期性图案中引入穿孔（反点）而从半金属变为半导体。这种石墨烯反点晶格（GAL）的性质以前已经使用原子模型进行了研究，这对于大型结构来说非常耗时。我们提出了一个连续介质模型，使用狄拉克方程（DE）来描述的电子和光学性质的GAL。狄拉克模型的优点是计算时间不依赖于结构的大小，并且结果是可扩展的。此外，使用DE的带隙的近似。狄拉克模型进行了比较，最近邻紧束缚（TB），以评估其准确性。延伸的锯齿形区域引起局部边缘状态，而扶手椅边缘不。我们发现，狄拉克模型是在定量协议与TB的GAL没有边缘状态，但偏离反点与大Z字形区域。
2014-04-29 cond-mat.mes-hall physics.comp-ph
Clar Sextet Analysis of Triangular, Rectangular and Honeycomb Graphene Antidot Lattices
原始石墨烯是一种半金属，因此没有带隙。通过在石墨烯片中制造纳米级周期性孔阵列，可以形成带隙;通过调整晶格的参数可以控制带隙的大小。孔直径、孔几何形状、晶格几何形状和孔的间隔是在确定带隙的尺寸中都起重要作用的参数，对于技术应用，带隙的尺寸应当至少为十分之一eV的量级。我们研究了四种不同的孔结构：矩形，三角形，旋转三角形和蜂窝晶格。结果发现，晶格的几何形状起着至关重要的作用的带隙的大小：三角形的安排总是显示一个相当大的差距，而对于其他类型只有特定的孔分离导致一个大的差距。我们用Clar六重态理论解释了这一现象，发现六重态的数量超过晶胞中六边形总数的三分之一是大间隙的充分条件。此外，我们研究非等腰三角形结构，以探讨三角形晶格中的间隙对几何形状的微小变化的敏感性。
2011-06-22 cond-mat.mes-hall
Electron trajectories and magnetotransport in nanopatterned graphene under commensurability conditions
周期性图案系统的磁输运中的可公度振荡，来自于回旋轨道和图案周期性的相互作用，是电子气系统中介观物理的基准。利用2D材料中的类似效应将允许对电子行为的特殊控制，但受到在大长度尺度上保持弹道输运的要求的阻碍。最近的实验已经克服了这一障碍，并观察到不同的磁阻可重复性峰值穿孔石墨烯片（antidot晶格）。解释这些峰背后的确切机制至关重要，特别是在石墨烯中，通过改变电子密度可以获得一系列机制。在这项工作中，一个完全原子的，基于设备的模拟磁阻实验，使我们能够分析的电阻峰值和电流在可重复性条件。磁电阻谱发现与实验非常吻合，但我们表明，一个半经典的分析，在简单的跳跃或钉扎轨道，是不足以充分描述相应的电子轨迹。相反，需要一种通用机制，将状态与单个抗点或抗点组结合起来。可公度性的功能时，出现这种状态之间的散射增强。探讨了不同反点尺寸、磁场强度和电子密度下可磁化峰的出现和抑制。从我们的研究中获得的见解将指导未来纳米结构石墨烯实验的设计和优化。
2017-08-29 cond-mat.mes-hall
Superballistic conduction in hydrodynamic antidot graphene superlattices
本研究构建了三种不同孔径的反点石墨烯超晶格，通过测量其在不同温度和垂直磁场下的电学性质，发现超弹道效应增强且随磁场非单调变化，并分析了器件电阻的标度律，证明该结构是实现流体动力学流动的便捷几何结构。
2025-04-10 cond-mat.mes-hall physics.flu-dyn
Multiband ballistic transport and anisotropic commensurability magnetoresistance in antidot lattices of AB-stacked trilayer graphene
在由AB堆叠的三层石墨烯的反点晶格组成的多带系统中研究了弹道输运。低温磁电阻显示出由AB堆叠的三层石墨烯中的每个单层和双层带的反点晶格周期和回旋轨道半径的匹配所产生的可磁化峰。类单层带的磁化率峰出现在比类双层带低的磁场处，反映了类双层带的费米面大于类单层带的费米面。反点晶格相对于石墨烯的晶轴的旋转导致各向异性磁阻，其反映了双层带的三角弯曲费米表面。假设单层和双层带中的弹道输运的磁电阻数值模拟大致再现了观察到的磁电阻特征。有人发现，单层带显着有助于导电性，即使它的载流子密度是一个订单小于双层带。这些结果表明，弹道输运实验可用于研究多能带系统的各向异性能带结构。
2019-12-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Trapping $e/4$ quasiparticles in bilayer graphene
Institute of Physics, École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL)（洛桑联邦理工学院物理研究所）；International Center for Materials Nanoarchitectonics, National Institute for Materials Science（国家材料科学研究所纳米材料国际中心）；Center for Quantum Science and Engineering (QSE Center), École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL)（洛桑联邦理工学院量子科学与工程中心）
本研究通过门控反点测量双层石墨烯分母为偶数的FQH态准粒子电荷，观测到$e/4$等电荷，揭示其与非阿贝尔基态兼容，为准粒子局域用于拓扑量子计算提供依据。
2026-08-28 cond-mat.mes-hall
Detecting the Major Charge-Carrier Scattering Mechanism in Graphene Antidot Lattices
载流子散射对二维材料如石墨烯、过渡金属二硫属化物单层、黑磷烯和碲烯的电学性质至关重要。除了原始的二维材料之外，还可以通过纳米多孔图案实现进一步的定制特性，例如跨材料的纳米或原子级孔（反点）。作为一个例子，近年来已经研究了石墨烯反点晶格（GAL）的结构依赖的电学/光学性质。然而，详细的载流子散射机制仍然没有完全理解，这阻碍了未来的改进和潜在的应用这种超材料。本文通过分析最大Seebeck系数随栅极电压的变化和费米能级的移动，揭示了半导体激光器中载流子散射的能量敏感性和主要的散射机制。它表明，从孔边缘捕获的电荷的散射是占主导地位的，特别是在高温下。对于热电的利益，不同的GAL样品的栅电压依赖的功率因数测量高达509在400 K的GAL与正方形图案。这种高功率因数比现有技术的体热电材料的值提高了一个数量级以上。凭借其高导热率和功率因数，这些GAL可以很好地适用于电子设备内的“主动冷却器”，其中在热点处产生的热量可以通过被动热传导和主动珀耳帖冷却两者来去除。
2018-09-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Optimizing thermoelectric performance of graphene antidot lattices via quantum transport and machine-learning molecular dynamics simulations
本研究通过结合机器学习分子动力学和量子输运模拟，系统优化石墨烯反点晶格的热电性能，发现中等几何参数可实现ZT值接近2，为高效热电转换提供新途径。
2025-04-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Floquet Graphene Antidot Lattices
我们建立了Floquet石墨烯反点晶格的理论基础，从而无质量的狄拉克费米子周期性地由圆极化电磁场驱动，同时将它们的运动排除在纳米孔阵列之外。感兴趣的属性编码的准能谱，这是非微扰计算内的Floquet形式主义。我们发现，丰富的Floquet相图出现的驱动场的振幅是不同的。值得注意的是，狄拉克色散可以相对于带隙平衡态实时恢复，这可以使得能够创建光电开关或动态可调谐电子波导。随着振幅的增加，在高对称点之间移动准能隙的能力可以改变在与电子输运和光发射相关的散射过程中占主导地位的晶体动量。此外，带可以在$Γ$点附近变平，这指示选择性动力学定位。最后，在$M$点的正交方向上出现二次和线性色散，表明是Floquet半狄拉克材料。重要的是，我们所有的预测是有效的实验可访问的近红外辐射，这对应于上述带宽限制的石墨烯反点晶格。工程Floquet电子阶段之间的循环可能在开发下一代光电应用的片上器件中发挥关键作用。
2021-11-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.other quant-ph
Electronic Properties of Disordered Graphene Antidot Lattices
已知石墨烯（石墨烯反点晶格，GAL）中的规则纳米级穿孔导致能谱中的间隙，从而为许多应用铺平了可能的道路。这种理论预测依赖于完全相同的穿孔的完美位置，这种情况在实验室中不太可能发生。在这里，我们提出了一个系统的研究，在GAL的障碍的影响。我们考虑了几何和化学无序，并评估了无序半导体激光的态密度和光学电导率。理论方法是基于一种有效的算法，用于求解石墨烯片的紧束缚表示中的时间相关薛定谔方程[S. Yuan等人，Phys.Rev.B82，115448（2010）]，其允许我们考虑由6400个$\times$ 6400个碳原子组成的GAL。所有类型的无序的中心结论是，在原始GAL中发现的间隙在相当大的无序度下确实存在，但在非常强的无序度下消失。几何无序比化学无序更不利于间隙的形成。由于无序引入的跃迁，光学电导率在原始GAL带隙以下显示出低能量的尾部。
2012-11-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Enhancing thermoelectric properties of isotope graphene nanoribbons via machine learning guided manipulation of disordered antidots and interfaces
在纳米尺度上的结构操纵打破了不同能量载流子传输特性之间的内在关联，实现了高热电性能。然而，纳米材料设计中的耦合多功能（声子和电子）输运使得热电性能的优化具有挑战性。机器学习为自由度大的纳米结构设计带来了便利。在这里，我们进行了全面的热电优化同位素扶手椅型石墨烯纳米带（AGNRs）的antidots和接口相结合的格林函数方法与机器学习算法。在非周期同位素超晶格的界面处，通过反点操作获得了最佳的AGNR，ZT为0.894，是原始结构的5.69倍。通过机器学习提出的最佳结构提供了物理见解，即碳-13原子倾向于形成垂直于载流子输运方向的连续界面势垒，以抑制声子通过同位素AGNR的传播。反点效应比同位素替代更能有效地改善AGNR的热电性能。所提出的方法将能量载体输运性质分析与机器学习算法相结合，为增强低维纳米材料的热电性质以及探索和获得非直观的物理见解提供了高效的指导。
2022-07-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Robustness of ballistic transport in antidot superlattices
反点晶格的磁电阻显示出明显的峰值，这成为弹道电子输运的标志。虽然大多数研究都认为它们反映了准经典动力学中规则运动和混沌运动的相互作用，但确切的机制却令人惊讶地存在争议。最近的实验表明，石墨烯antidot晶格的效果生存强烈的杂质散射的启发，我们给出了一个新的解释的碰撞时间和可访问的相空间体积之间的基本关系的峰值，占其鲁棒性。由于所描述的机制的基本性质，它将在许多介观输运现象相关。
2019-03-29 cond-mat.mes-hall nlin.CD
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
Antidot superlattices in two-dimensional topological insulators
RMIT University（皇家墨尔本理工大学）；Istituto Nanoscienze – CNR, NEST-SNS（意大利国家研究委员会纳米科学研究所-NEST-比萨大学）；Victoria University of Wellington（惠灵顿维多利亚大学）
该研究通过Bernevig-Hughes-Zhang模型等方法，探究了图案化圆形孔洞阵列的二维拓扑绝缘体的电子与拓扑性质，发现孔洞靠近时其拓扑特性会消失，且图案化可兼容现有光刻技术，具备未来电子应用潜力。
2026-08-25 cond-mat.mes-hall
Nanostructured graphene for spintronics
石墨烯蜂窝结构的锯齿形边缘表现出磁极化，使得它们作为自旋电子器件的构建块具有吸引力。在这里，我们表明，锯齿形边缘的三角形antidots执行必要的自旋电子功能，如空间自旋分裂或自旋过滤的非极化传入电流的设备。通过优化结构可以获得接近完美的性能。器械性能对实质性紊乱具有稳健性。横向电阻的栅电压依赖性对于自旋极化和自旋非极化器件是定性不同的，并且可以用作诊断工具。重要的是，所建议的设备在当前技术中是可行的。
2017-03-21 cond-mat.mes-hall
Oscillator strengths of the intersubband electronic transitions in the multi-layered nano-antidots with hydrogenic impurity
在球对称介质连续模型和有效质量近似下，我们得到了多层量子反点（MLQAD）的薛定谔方程的精确解. MLQAD是纳米结构的半导体系统，其由球形核（例如$Ga_{1-x}Al_{x}As $）和涂覆的球形壳（例如$Ga_{1-y}Al_{y}As $）组成，因为整个反点嵌入在块体材料（例如$GaAs $）内。研究了电子能谱及其径向几率密度随纳米系统半径的变化关系。对有限和无限约束势（CP）以及壳层厚度不变的情况下，在不同半径下，从基态到两个第一允许激发态的子带间量子跃迁的振子强度进行了数值计算和分析.它表明，特别是，结合能和类氢杂质的MLQAD的振子强度的行为不同于单层量子反点（SLQAD）。对于具有有限核壳CP的MLQAD，杂质的态能量和振子强度被发现依赖于壳层厚度。在大的核半径和非常小的壳层厚度，我们的结果更接近于以前报道的SLQAD的相应值。
2013-01-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
