Tight--binding description of the quasiparticle dispersion of graphite and few--layer graphene
提出了一种通用的第三近邻紧束缚（TB）参数集，用于计算具有$AB$堆叠序列的$N$堆叠的$sp^2$石墨烯层（$N=1... \infty$）的准粒子（QP）色散。的QP带强烈重整化的电子-电子相互作用，这导致在最近的邻居在-平面和出-平面TB参数增加20%相比，从密度泛函理论的能带结构。与新的一组TB参数，我们确定的费米面和评估激子能量，载流子等离子体激元频率和电导率是相关的最近的角度分辨光电发射，光学，电子能量损失和运输测量。这些数量与实验的比较产生了很好的一致性。此外，我们讨论了从几层石墨烯到石墨的过渡和TB框架中的半金属到金属的过渡。
2008-08-13 cond-mat.mtrl-sci
Potassium intercalation in graphite: A van der Waals density-functional study
用第一性原理研究了钾在石墨中的嵌入过程。传统的半局域密度泛函理论（DFT）计算合理地解释了钾-石墨化合物中的键合。然而，要研究纯钾原子和石墨的插层形成能，需要使用石墨层间结合的描述，从而对非局部色散相互作用进行一致的描述。这是无缝地包括与普通DFT的范德华密度泛函（vdW-DF）的方法[物理评论快报。92，246401（2004）]。发现使用vdW-DF稳定石墨晶体，晶体参数与实验相当一致。对于石墨和钾插层石墨的结构参数，如结合分离，层结合能，形成能，和体积模量的报告。此外，吸附和亚表面钾吸收能量的报告。vdw-DF描述，与传统的半局部方法相比，被发现弱软化的弹性响应。
2007-04-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
A van der Waals density functional study of adenine on graphite: Single molecular adsorption and overlayer binding
腺嘌呤分子在石墨烯上的吸附使用第一原理范德华泛函（vdW-DF）来研究[Dion等人，物理修订信函92，246401（2004）]。有序腺嘌呤覆盖层的内聚能也估计。对于单个分子的吸附，我们通过平移和旋转分子来确定最佳结合构型和吸附能。腺嘌呤的单分子的吸附能被发现是711毫电子伏，这是接近的计算吸附能的类似大小的萘。基于单分子结合构型，我们估算了二维有序覆盖层的结合能。我们发现一个显着更强的结合能的有序的覆盖层比单分子吸附。
2010-09-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Three-dimensional Printing of Complex Graphite Structures
具有许多工业应用的石墨是广受追捧的碳的同素异形体之一。碳的sp2杂化和热稳定形式形成具有强面内碳键和弱层间范德华键的层状结构。石墨也是一种高温陶瓷，将它们塑造成复杂的几何形状具有挑战性，因为即使在高温下，其烧结行为也有限。虽然在许多应用中石墨结构的几何设计可以决定其精确性能，但是由于固有的脆性和高温加工的困难，用于配制复杂几何石墨形状的常规合成方法受到限制。在这里，我们报告了从商业石墨粉末中开发胶体石墨墨水，具有可再现的流变行为，允许在室温下通过3D打印制造具有可调几何形状和方向性的任何复杂架构。该方法通过使用少量的粘土（另一种层状材料）作为添加剂来实现，从而允许石墨烯墨水的适当设计和随后在打印期间石墨片晶的结合。剪切的粘土层很容易流动，适应，并与石墨层形成界面，在层之间和颗粒之间形成强大的结合，从而形成更大的结构。石墨的复杂3D架构的直接油墨打印而无需进一步的热处理可以导致各种长度尺度的石墨的容易的形状工程和相关应用，包括复杂的石墨模具或坩埚。3D打印的复杂石墨结构表现出优异的热、电和机械性能，而粘土添加剂似乎不会改变这些性能，这是由于石墨材料中优异的层间分散和混合。
2020-12-02 cond-mat.mtrl-sci
Localized States at Zigzag Edges of Multilayer Graphene and Graphite Steps
我们报道了位于$N$层石墨烯之字形边缘的零能表面态的存在。紧束缚近似下，并使用最简单的最近邻模型，我们推导出这些奇特的表面态的波函数的解析解。结果表明，多层石墨烯中的零能边缘态可以分为三个家族：（i）仅存在于单个平面上的态，相当于单层石墨烯中的表面态;（ii）在堆叠的最后两层或前两层上具有有限振幅的态，相当于双层石墨烯中的表面态;（iii）在三个连续层上具有有限振幅的态。多层石墨烯的边缘状态被证明是强大的列入下一个最近的邻居层间跳跃。我们概括的边缘状态的解决方案的情况下，石墨台阶锯齿形边缘，并表明，通过扫描隧道显微镜和光谱石墨步骤测量的边缘状态属于上述家庭（i）或（ii），取决于顶层的方式被切断。
2008-09-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Microscopic thickness determination of thin graphite films formed on SiC from quantized oscillation in reflectivity of low-energy electrons
利用低能电子显微镜（LEEM）测量了石墨化SiC（0001）对低能电子的反射率。反射率显示出明显的量子化振荡作为电子能量和石墨厚度的函数。薄石墨膜中的传导带形成离散的能级，其波矢垂直于表面。入射电子与这些量子化导带态的共振增强了电子通过薄膜传输到SiC衬底中，导致反射率下降。利用紧束缚和第一性原理计算很好地解释了倾角位置。石墨厚度分布可以从LEEM反射率测量显微镜确定。
2007-10-02 cond-mat.mtrl-sci
Low energy excitations in graphite: The role of dimensionality and lattice defects
利用高分辨角分辨光电子能谱（ARPES）研究了石墨的电子性质。我们发现，石墨中的低能激发的性质是特别敏感的层间耦合以及晶格无序。作为层间耦合的结果，我们首次观察到在布里渊区角K附近的$π$带被$\approx$ 0.7 eV分裂。在低结合能下，我们观察到具有线性色散的无质量狄拉克费米子的特征（如石墨烯的情况），与具有抛物线色散和有限有效质量的准粒子共存。我们还报告了第一ARPES签名的电子-声子相互作用在石墨：一个扭结的分散和散射率的突然增加。此外，晶格无序强烈地影响低能激发，在费米能级附近产生新的局域态。这些结果为石墨的电子和输运性质的不寻常性质提供了新的见解。
2006-09-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Accurate Measurement of the Cleavage Energy of Graphite
石墨的基面解理能（CE）是理解石墨、石墨烯和碳纳米管的许多不寻常性质的关键材料参数。CE等于表面能的2倍，与石墨的层间结合能和剥离能密切相关。尽管如此，这些属性的价值范围很广，尚未就其大小达成共识。在这里，我们报告的第一个直接的，准确的实验测量的CE石墨使用一种新的方法的基础上，最近发现的自收缩现象的石墨。双晶石墨无公度状态的测量值为0.37 +/- 0.01 J/m2，几乎不随温度（从22°C到198°C）和双晶扭曲角而变化，并且对杂质（来自大气）不敏感。基于测量的CE和理论计算的组合，计算出理想ABAB石墨堆叠的裂解能0.39 +/-0.02J/m2。这些实验测量是理想的，用于评估竞争的理论方法的有效性。
2015-05-14 cond-mat.mtrl-sci
Etching of Photon Energy into Binding Energy in Depositing Carbon Films at Different Chamber Pressures
本文研究热丝化学气相沉积中腔室压力对碳膜沉积的影响，发现压力变化通过改变气体活化、碰撞及原子氢对光子的刻蚀作用，调控碳原子向石墨态或金刚石态转变，从而影响碳膜形貌、结构和生长速率。
2022-11-10 cond-mat.mtrl-sci
The interlayer cohesive energy of graphite from thermal desorption of polyaromatic hydrocarbons
利用热脱附光谱研究了多环芳烃与石墨基面的相互作用。苯，萘，coronene和ovalene在亚单层覆盖率的解吸动力学产生的活化能分别为0.50 eV，0.85 eV，1.40 eV和2.1 eV。苯和萘遵循简单的一级脱附动力学，而晕苯和卵戊烯表现出分数级动力学，由于2-D吸附物岛的稳定性的脱附温度。指数前频率因子被发现是在范围$10^{14}$ - $10^{21} s^{-1}$，从Falconer-Mastenium（等温解吸）分析和安托万的适合蒸汽压数据。PAH的每个碳原子的所得结合能为$52\pm$ 5 meV，并且可以用石墨的层间结合能来识别。石墨的裂解能为$61\pm5$ ~meV/atom，比以前报道的实验值大得多。
2003-08-22 cond-mat.mtrl-sci
Molecular hydrogen in graphite: A path-integral simulation
用路径积分分子动力学模拟研究了石墨块体中的分子氢。在300 ~ 900 K温度范围内，分析了H_2分子在石墨层间吸附的等温特性。原子间的相互作用模型的紧束缚势拟合密度泛函计算。在最低能量位置，发现H_2分子平行于片平面排列。在有限的温度下，分子探索其他方向，但其旋转部分受到相邻石墨层的阻碍。振动频率从线性响应的方法，原子位移的相关性的基础上获得。对于分子的伸缩振动，我们发现在300 K时频率ω_s = 3916 cm-1，比孤立H_2分子的频率低100 cm-1以上。同位素效应也通过考虑氘和氚分子进行了研究。对于石墨中的D_2，我们得到ω_s = 2816 cm-1，即，同位素比值ω_s（H）/ω_s（D）= 1.39。
2011-08-11 cond-mat.mtrl-sci
Diffusion of hydrogen in graphite: A molecular dynamics simulation
用分子动力学模拟研究了原子氢和分子氢在石墨片间隙中的扩散。原子间的相互作用模型的紧束缚势拟合密度泛函计算。氢原子与碳原子结合，其扩散是从一个碳原子跳到相邻的一个碳原子，其活化能约为0.4 eV。分子氢较少地附着在主体片上，并且比孤立的H扩散得更快。在低于500 K的温度下，H_2扩散的活化能为89 meV，而在较高的温度下，H_2的扩散由于分子的较长跳跃以及连续跳跃之间的相关性而增强，得到190 meV的有效活化能。
2011-08-11 cond-mat.mtrl-sci
Predicting a Gapless Spin-1 Neutral Collective Mode branch for Graphite
利用具有短程电子排斥的2d石墨紧束缚模型，我们发现了一个自旋为1的无带隙中性集体模分支{ \em低于粒子-空穴连续区}，其能量随动量线性消失于BZ中的$Γ$和$K$点.这种自旋为1的模式具有宽的能量色散，从0到$\sim 2 eV$，并且不是朗道阻尼的。在石墨的化学势下，电子的“狄拉克锥谱”产生了我们的集体模式;因此我们称之为“狄拉克海”的“自旋-1零声”。超热中子散射实验，其中石墨单晶通常用作分析器（“自我分析”的机会！），而自旋极化电子能量损失谱（SPEELS）可以用来确认和研究我们的集体模式。
2001-10-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Calculation of the graphene C 1$\textit{s}$ core level binding energy
X射线光电子能谱学（XPS）结合第一性原理模型是确定新材料化学组成和电子结构的有力工具。其中，石墨烯是理解其他碳纳米材料性质的特别重要的模型系统。在这里，我们计算碳1 $\textit{s}$核心水平的结合能的原始石墨烯使用两种方法的基础上的密度泛函理论的总能量差：计算与一个明确的核心空穴（$Δ$ KS），和一种新的全电子扩展的δ自洽场（$Δ$ SCF）方法。我们系统地研究了它们的收敛性和计算量，以及能量对所选交换相关泛函的依赖性。$\mathrmΔ$ SCF方法计算更昂贵，但能给出更高的C1 $\textit{s}$结合能.虽然有一个显着的功能依赖性，使用PBE功能计算的结合能被发现是非常接近已被测量的石墨。
2014-12-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Direct imaging of the band profile in single layer ${\small MoS_2}$ on graphite: quasiparticle energy gap, metallic edge states and edge band bending
利用扫描隧道显微镜和光谱学研究了石墨表面单层${\small MoS_2}$的电子结构。结果表明，在77 K时，单层${\small MoS_2}$的准粒子能隙为2.15 $\pm$ 0.07 eV.结合温度相关的光致发光研究，我们推导出激子的结合能为0.22 $\pm$ 0.1 eV，这个值远低于目前的理论预测。与理论预测一致，我们直接观察到单层${\small MoS_2}$的金属边缘状态。在${\small MoS_2}$的体区中，费米能级位于价带最大值以上1.8 eV处，这可能是由于石墨/ ${\small MoS_2}$异质结的形成。然而，在边缘处，我们观察到在约5 nm的短耗尽长度内的0.6 eV的向上能带弯曲，类似于金属表面态对3D半导体的费米能级钉扎的现象。
2014-04-07 cond-mat.mtrl-sci
Accurate Tight-Binding Hamiltonians for 2D and Layered Materials
我们提出了一个计划，以可控地提高紧束缚哈密顿矩阵的准确性，通过投影平面波从头计算的解决方案原子轨道基组。通过系统地增加原子轨道的基组的完整性，我们能够在宽的能量范围内优化能带结构内插的质量，包括未占据的状态。这种方法适用于夹层和图像状态的情况下，出现几个电子伏特以上的费米能级的材料具有大的间隙区域或表面，如石墨和石墨烯。由于它们在系统内部或外部的空区域中的空间定位，这些状态已经无法用传统的紧束缚模型甚至原子中心基函数的从头计算来计算。
2016-01-11 cond-mat.mtrl-sci
Inter-Layer Screening Length to Electric Field in Thin Graphite Film
通过两个栅电极对石墨薄膜的电导进行调谐，阐明了栅电场如何在石墨薄膜中诱导载流子。石墨夹在以顶部和底部栅极配置布置的两个栅极电极之间。顶部栅极电压的扫描在双极响应中产生电阻峰值。双极峰被底栅电压移位，其中移位速率取决于石墨厚度。根据层间屏蔽长度对双栅石墨膜中电场的影响，阐明了厚度依赖的峰位移。实验得到了1.2nm的屏蔽长度。
2008-03-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Oxygen adsorption effect on magnetic properties of graphite
对微米石墨和纳米石墨磁性的实验和理论研究表明，石墨锯齿形边缘的部分氧化在铁磁性中起着至关重要的作用。与全部和部分氢化相反，石墨边缘上的一半碳原子的氧化将石墨平面之间和石墨带上方的反铁磁交换相互作用转变为铁磁相互作用。讨论了铁磁性的稳定性。
2011-06-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tuning the Electronic Structure of Graphene by Controlling Spatial Confinement
Center for Advanced Systems Understanding (CASUS)（高级系统理解中心）；Helmholtz Zentrum Dresden-Rossendorf（德累斯顿-罗斯多夫亥姆霍兹中心）；Institute of Artificial Intelligence, Technische Universität Dresden（德累斯顿工业大学人工智能研究所）
通过调控石墨烯纳米带与石墨片的异质结构，研究其电子结构的变化，发现能隙可调，具有潜在的电子应用价值。
2026-01-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
First-principles study of ternary graphite compounds cointercalated with alkali atoms (Li, Na, and K) and alkylamines towards alkali ion battery applications
采用密度泛函理论计算方法研究了含碱金属原子（AM）和正烷基胺分子（nC $x$）的三元石墨层间化合物（AM-nC $x$ -GIC）（AM=Li，Na，K，$x$ =1，2，3，4）的结构、能量和电子性质.正交晶胞已被用于建立结晶阶段-I AM-nC $x$ -GIC的模型。通过可变晶胞弛豫和结果分析发现，与AM-GIC相比，随着碱原子原子序数的增加，层间距减小，而碱原子与石墨烯层和烷基胺氮原子的键长减小。计算了AM-nC 3-GIC的形成能和层间结合能，表明从Li到K，AM-nC 3-GIC的稳定性增加。计算的碱金属离子迁移能垒表明，具有较大离子半径的碱金属离子在石墨中的扩散更平稳，类似于AM-GIC。态密度、电子密度差和原子布居的分析说明了一种机制，该机制如何通过与烷基胺共插层使碱金属原子中的特别是Na在第一阶段插入石墨中变得容易，从更具正电性的碱金属原子到石墨烯层的碳环发生更大程度的电子电荷转移，而烷基胺分子通过价电子轨道杂化与石墨烯层发生强烈的相互作用。
2017-09-19 cond-mat.mtrl-sci
Theoretical investigation of hydrogen storage in metal-intercalated graphitic materials
我们用第一性原理方法研究了分散在石墨材料层间空间的金属原子如何影响它们的氢键性质。我们已经考虑了理想的第一阶段的金属插层石墨的各种组合物作为代表性的模型系统。我们的计算表明，碱土金属可以显着提高储氢性能：例如，Be和Mg原子将作为三个或四个氢分子的结合位点，与结合能每H $_2$在0.2--0.7 eV的范围内，根据应用的要求。我们还发现，碱金属和过渡金属是不是有效地提高存储容量。
2008-06-18 cond-mat.mtrl-sci
Ozone adsorption on graphene: ab initio study and experimental validation
采用从头计算密度泛函理论方法研究了臭氧在石墨烯上的吸附行为。臭氧分子吸附在石墨烯基面上，结合能为0.25 eV，物理吸附的分子可以与石墨烯发生化学反应，形成环氧基团和氧分子。从物理吸附到化学吸附的活化能势垒为0.72 eV，化学吸附态的结合能为0.33 eV。结合能和能垒表明臭氧在石墨烯上的吸附是温和的、可逆的。在臭氧处理的石墨上的原子层沉积实验已经证实了在石墨烯基面上存在均匀的亲水基团。这一发现可以应用于石墨烯基面的各种化学功能化。
2009-06-12 cond-mat.mtrl-sci
Experimental Study of the Intrinsic and Extrinsic Transport Properties of Graphite and Multigraphene Samples
这项工作涉及石墨结构内部的石墨烯层的内在和外在性质，特别是缺陷和界面的影响。我们讨论了在介观石墨样品中发现的弹道输运的证据和获得石墨的本征载流子密度的可能性，而不需要自由参数或任意假设。详细阐述了内界面对石墨输运性质的影响。我们表明，在特别制备的多石墨烯样品的传输特性显示出明确的迹象，存在颗粒超导石墨界面内。我们认为，超导绝缘体或金属绝缘体转变（MIT）在文献中报道的块状石墨是不是固有的石墨结构，但它是由于这些接口的影响。在超导临界温度高于150 K时，电流-电压特性曲线显示出类约瑟夫森行为。
2011-08-02 cond-mat.mtrl-sci
Interlayer shear strength of single crystalline graphite
石墨的层间剪切强度（ISS）在0.2MPa ~ 7.0GPa范围内存在很大的分散性。获得国际空间站可靠数值的主要挑战是缺乏精确的实验方法。在这里，我们提出了一种新的实验方法来测量ISS，并获得的值为0.14 GPa。我们的研究结果可以作为理解石墨或石墨烯基材料的力学行为的重要基础。
2012-07-10 cond-mat.mtrl-sci
A comment on "Interlayer interactions in graphites" [Chen et al., Sci. Rep. 3, 3046 (2013)]
从\emph{ab initio}计算中确定石墨和双石墨烯等层状系统的材料性质是非常困难的。这主要是由于复杂的范德华力有助于结合层。最近，Chen~ \emph{et al.} [Chen et al.，Sci. Rep. 3，3046（2013）]报道了一种用于从对AA、AB和ABC石墨的周期性石墨计算中提取一般层状石墨系统的几何形状相关的能量性质的新方法。不幸的是，他们的分析遭受了一些技术和理论缺陷，使他们的结果不可靠的预测能量属性。我们建议，他们在这方面的结论应该重新评估，或重新分析使用更合适的范德华理论。
2014-06-24 cond-mat.mtrl-sci
Strength of effective Coulomb interactions in graphene and graphite
为了从第一性原理得到石墨烯及相关材料的有效多体模型，我们计算了部分屏蔽的频率相关库仑相互作用。在石墨烯中，有效的现场（哈伯德）相互作用是U_00 = 9.3 eV，非常接近将导电石墨烯与绝缘相分离的临界值，强调了非局部库仑项的重要性。最近邻库仑相互作用强度计算为U_01 = 5.5 eV。在长波长范围内，我们发现石墨的有效本底介电常数ε= 2.5，与实验非常一致。
2011-06-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
On the phase of magneto-oscillations in graphite
研究了垂直磁场作用下石墨中狄拉克费米子的问题。我们分析表明，石墨烯片之间的弱层间相互作用导致异常的Shubnikov-de Haas和de Haas-van Alphen磁振荡所支配的极端截面周围的石墨费米面的轨道。四带连续模型内进行的朗道图的计算表明，磁振荡是非周期性的，除了在石墨布里渊区的H点处的层间相互作用消失的情况下。此外，对于沿H-K-H边缘的所有其他轨道，磁振荡仅在准经典极限下是渐近周期性的，其相位对应于大质量费米子。
2009-04-27 cond-mat.mtrl-sci
Interplay of Inhomogeneous Electrochemical Reactions with Mechanical Responses in Silicon-Graphite Anode and its Impacts on Degradation
增强的EV市场渗透需要具有高能量吞吐量的电池的耐久性。对于具有高能量密度的硅-石墨阳极的长期循环稳定性，可逆的氧化还原反应是至关重要的。在这里，我们揭示了有趣的电化学现象，如硅和石墨之间的锂离子（$Li^{+}$）的串扰，$Li^{+}$在硅中的积累，以及高压下石墨的容量下降，从而产生不可逆的氧化还原反应。基于所揭示的结果，对活性物质性质，即硅的尺寸和石墨的硬度、硅-石墨阳极进行了修改，以提高反应均匀性并减少随后的降解。由于阳极活性物质的性质变化，硅-石墨阳极与高镍阴极配对允许具有8.7 Ah的方形电池达到超过750次循环的循环性能，其中体积能量密度为665 $Whl^{-1}$，这对应于具有87 Ah的方形电池中的800 $Whl^{-1}$。最后，循环性能可以通过设计调节$Li^{+}$串扰的电极来定制。我们的研究结果提供了电化学的降解机制的见解和一个有前途的方向，逐步改善材料和电极的硅-石墨阳极的设计。
2019-06-10 cond-mat.mtrl-sci
Graphite Under Compression: Shift of Layer Breathing and Shear Modes Frequencies with Interlayer Spacing
层状材料由于其特殊的性质在各种应用中具有巨大的潜力。确定层间相互作用（或等效的层间距在不同的扰动）是至关重要的。在这封信中，我们专注于一个最突出的层状材料，石墨，并从理论上量化其层间距和层呼吸和剪切模式，这是层间相互作用的措施的振动频率之间的关系。本文所用的确定层间相互作用的方法可以进一步应用于其他层状材料。
2017-04-13 cond-mat.mtrl-sci
Influence of Interfaces on the Transport Properties of Graphite revealed by Nanometer Thickness Reduction
我们研究了厚度减小对石墨微片输运性质的影响。利用氧等离子体刻蚀技术，将高取向热解石墨（HOPG）微晶片的厚度从$\sim 100$ ~ nm系统地减小到$\sim 20$ ~nm。保持电流和电压电极完整，在每个单独的样品中以及在每个几nm的蚀刻步骤之后测量电阻$R(T)$、磁阻（MR）和拉曼光谱。结果表明，$R(T)$和MR随样品厚度的增加而增加或减小，但并不具有系统性。结果表明，HOPG样品是不均匀的材料，与扫描透射电子显微镜图像和X射线衍射数据相一致。我们的研究结果进一步表明，量子振荡的MR是不是一个理想的石墨结构的内在属性，但它们的起源是有关的内部导电界面。
2018-07-24 cond-mat.mtrl-sci
Ab initio study of sodium cointercalation with diglyme molecule into graphite
钠与溶剂有机分子共插层石墨，可以解决形成钠离子电池主要阳极--Ⅰ级钠-石墨层间化合物的困难。为了阐明这种共插层的机理，我们用{ \it ab initio}计算方法研究了溶剂化的Na-二甘醇二甲醚离子在石墨中脱嵌的原子结构、能量学、电化学性质、离子电导和电子电导以及电荷转移.发现Na（digl）$_2$ C $_n$化合物在$n\approx$ 21处具有负最低的嵌入能，溶剂化的Na（digl）$_2$离子在层间空间扩散快，与石墨相比，它们的电子电导可以增强。计算结果表明，二甘醇二甲醚分子和Na原子向石墨烯层提供电子，导致石墨烯层与二甘醇二甲醚分子之间形成离子键。这项工作将有助于开发创新的阳极材料的碱离子电池的应用。
2017-05-04 cond-mat.mtrl-sci
Initial stages of the graphite-SiC(0001) interface formation studied by photoelectron spectroscopy
用ARPES、高分辨XPS和LEED研究了6 H-SiC（0001）表面的石墨化随退火温度的变化。对于石墨化的初始阶段-6 root 3重建的表面-我们观察到石墨sp2键合碳的特征的σ带。π带通过与衬底的相互作用而被修改。C1 s芯能级光谱表明，该层由两种不等价的碳原子组成。在TA=1250-1300摄氏度下，在6 root 3表面顶部形成的下一层石墨（石墨烯）具有未扰动的电子结构。在较高温度下的退火导致多层石墨膜的形成。结果表明，石墨与SiC（0001）表面之间的界面的原子排列实际上是相同的6 root 3重建层。
2006-09-15 cond-mat.mtrl-sci
Landau Level optical Hall effect spectroscopy on two- and three-dimensional layered materials with graphene and graphite as examples
我们提出了一个全面的研究的能带结构的二维和三维六方层状材料，使用朗道能级光学霍尔效应光谱调查，采用石墨烯和石墨作为模型系统。我们研究了高取向热解石墨和C面6 \textit{H} -SiC上的多层石墨烯叠层的朗道能级间跃迁，使用来自反射型光学霍尔效应测量的数据，在样品温度为$T=1.5$ ~K和磁场高达$B=8$ ~T的中红外光谱范围内。我们描述了一个全面的介电极化率模型间朗道能级跃迁，它允许分析的光学霍尔效应数据。根据它们的磁场依赖性，我们确定了石墨中的H点和K点朗道能级间跃迁的集合，以及多层石墨烯堆叠的去耦石墨烯单层和耦合石墨烯双层、三层和四层的朗道能级间跃迁的集合。对于去耦石墨烯单层中的朗道能级间跃迁和石墨中的H点跃迁，我们观察到偏振模式保持行为，需要对相应的介电张量的对称磁光贡献。耦合石墨烯层中的朗道能级间跃迁以及石墨中的K点跃迁表现出偏振模式混合行为，需要对相应介电张量的反对称磁光贡献。从圆极化平均的朗道能级间跃迁能量和左右手圆极化朗道能级间跃迁的能量分裂，我们确定了二维和三维六方层状材料的Slonczewski-Weiss-McClure能带结构近似的模型参数，以石墨烯和石墨为例。
2017-05-23 cond-mat.mtrl-sci
Electron-phonon interaction in Graphite Intercalation Compounds
出于最近发现的超导电性在钙和镱插层石墨（CaC $_{6}$和YbC $_{6}$），并从正在进行的辩论的性质和作用的层间状态在这类化合物，在这项工作中，我们严格研究的电子-声子性质的一个简单的模型的基础上原始石墨。我们发现，这个模型捕捉到的石墨层间化合物（GIC）的电子-声子性质的一个基本特征，即，存在一个强大的休眠层间和$π^{\ast}$电子之间的电子-声子相互作用，为此，我们提供了一个简单的几何解释的NMTO Wannier函数。我们的研究结果纠正了过度简化的观点，即近自由电子态不能与周围的晶格相互作用，并解释了石墨层间化合物的层间带的填充和超导电性的发生之间的经验相关性。
2007-01-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Graphite in the bi-layer regime: in-plane transport
载流子数量的增加和散射时间的减少之间的相互作用预计将导致高于室温的石墨中的面内电阻率$ρ_{ab}$的饱和。与这一预期相反，我们观察到在300和900 K之间的间隔中$ρ_{ab}$的显著增加。我们提供了一个理论，这种效果的基础上的谷间散射的载流子的高频，石墨烯类光学声子。
2009-07-02 cond-mat.mtrl-sci
Essential properties of Li/Li$^+$ graphite intercalation compounds
用第一性原理方法研究了石墨基三维体系的基本性质。这些材料包括简单的六方石墨、Bernal石墨和1级至4级Li/Li $^+$石墨层间化合物。详细计算和分析了Li-/Li $^+$ - $\&$ C-轨道分解的DOSs的最佳堆叠构型、键长、层间距、自由电子$\&$空穴密度、费米能级、化学键中的转移电荷、原子或离子主导的能带、空间电荷分布和插层后的显著变化。上述物理量足以确定导致不寻常基本性质的临界轨道杂化。如何通过调节探索原子/探索离子的浓度来显著改变低能级的电子结构是人们关注的焦点之一，费米能级、能带宽度和能带数量的剧烈变化。通过高分辨角分辨光电子能谱（ARPES）验证了与能级n相关的能带结构的理论预言。最重要的是，费米面附近的低能态密度可以为估算由于层间原子相互作用或探索原子/探索离子嵌入引起的自由载流子密度提供可靠的数据。范霍夫奇异性主要产生于能量波矢空间的临界点，可以通过扫描隧道谱（STS）的实验测量直接检测。它们的特征对于区分阶段- $n$石墨层间化合物之间的重要差异以及由于原子或离子装饰而产生的不同效应是非常有用的。
2018-10-26 cond-mat.mtrl-sci
Graphene Physics in Graphite
单层碳被称为“石墨烯”，石墨是由它制成的，由于最近令人兴奋的实验结果，它引起了科学界的广泛兴趣。石墨烯从基础研究的角度以及潜在的技术应用来看都很有趣。在这里，我们简要概述了这一领域的最新发展，特别是石墨的电子特性。实验证据表明，高质量的石墨是具有几乎解耦的2D石墨烯平面的多层系统。根据实验观察，我们预计薄石墨样品而不是单层将是石墨烯电子产品最有前途的候选者。
2008-01-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Amorphous interface layer in thin graphite films grown on the carbon face of SiC
横截面透射电子显微镜（TEM）是用来表征在界面处观察到的石墨和石墨烯薄膜生长通过C-面4 H-SiC的热分解的非晶层。非晶层不覆盖整个界面，但均匀的连续区域跨越几微米的横截面界面。环形暗场扫描透射电子显微镜（ADF-STEM）图像和电子能量损失谱（EELS）表明，非晶层是Si/C的富碳组合物。在氩气中，在1600°C的生长压力范围内生长的样品中清楚地观察到非晶层，但在1500°C下没有观察到，表明温度依赖性形成机制。
2011-05-10 cond-mat.mtrl-sci
Essential electronic properties on stage-1 Li/Li+-graphite-intercalation compounds for different concentrations
采用密度泛函理论（DFT）中的第一性原理计算方法，研究了不同浓度的第一阶段Li-和Li+-石墨-层间化合物（LiCx/Li+Cx，x= 6，12，18，24，32和36）的电子性质.轨道的杂化决定了分子的几何结构、能带结构和空间电荷分布等基本性质。能带结构/态密度/空间电荷分布表明，Li-GIC具有费米能蓝移，与金属相似，而Li+-GIC仍保持原始石墨或所谓的半金属，具有相同的自由电子和空穴密度。根据这些性质，我们发现石墨层间存在着微弱但显著的范德华力，Li和C之间存在着2s-2 pz杂化。Li ~+-C之间几乎不存在强相互作用。Li和C之间的主要相互作用是2s-2 pz轨道-轨道耦合，Li+和C的轨道-轨道耦合不显著，偶极-偶极耦合显著.
2020-06-23 cond-mat.mtrl-sci
Van der Waals epitaxy of two-dimensional single-layer h-BN on graphite by molecular beam epitaxy: Electronic properties and band structure
我们报告的控制生长h-BN/石墨通过分子束外延（MBE）。X射线光电子能谱学（XPS）表明界面没有任何反应或混合，而角分辨光电子能谱（ARPES）测量表明h-BN层与石墨外延排列。ARPES测量结果表明，h-BN薄膜具有良好的能带结构，反映了h-BN薄膜的高质量。测得的价带最大值（VBM）位于费米能级以下2.8 eV处，表明存在未掺杂的h-BN膜（带隙~ 6 eV）。这些结果表明，虽然h-BN和石墨之间仅存在弱的范德华相互作用，但通过范德华外延，即使在多晶石墨上也可以获得h-BN的长程有序化，从而提供了大面积单层h-BN的前景。
2018-06-19 cond-mat.mtrl-sci
Electronic Conductivity Upturn of HOPG Contrast to Transport Properties of Polycrystal Graphite
研究了高取向热解石墨和多晶石墨的输运性质。HOPG的电导率是多晶石墨的几倍。在0、4、8、12 T磁场作用下，多晶石墨在较宽的温度范围内（约20 ~ 120 K）表现出一致的类磁阻特性，同时具有较大的磁阻效应，而磁场诱导的类金属-半导体相变仅在HOPG中出现。输运性质的差异源于HOPG石墨层中准粒子的库仑相互作用，而多晶石墨层中则是晶界散射。
2008-01-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Free energy landscape of sodium solvation into graphite
与锂相比，已知Na提供非常低的钠嵌入能量容量。在本研究中，我们使用量子力学为基础的metadaptics模拟获得的自由能景观钠离子从二甲基亚砜（DMSO）溶剂嵌入到石墨。我们发现，最低的自由能最小值从metadiposics与钠溶剂化3或4 DMSO。这些状态的自由能极小值被计算为0.17 eV的溶剂化自由能激活，这反过来又是最稳定的。在无偏和有偏的分子动力学模拟中，我们观察到钠与石墨片的弱相互作用。我们的模拟结果表明，溶剂起着重要的作用，在稳定的钠嵌入石墨通过屏蔽的钠，同时调节溶剂与石墨片的相互作用。为了促进这种嵌入，我们提出了具有带负电荷的基团和芳族核的溶剂（例如，环醚），其可以允许更大的阴离子交换速率以增加Na+迁移率。
2018-07-29 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Graphite Nanoeraser
本文介绍了一种从高取向热解石墨中清除中等尺寸（5~ 50 nm）杂质的方法。电子束沉积导致石墨烯和石墨表面上的碳质材料的连续增加，其难以通过常规技术去除。观察到使用石墨纳米擦除器的直接机械擦拭可大幅减少污染物的量。在机械去除污染物后，石墨表面能够在剪切后自缩回，表明范德华接触键合恢复。由于接触键合提供了一个清洁度水平的指示，通常只能在高品质的洁净室，我们讨论了潜在的应用在制备超净表面。
2010-10-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Induced Magnetic Ordering by Proton Irradiation in Graphite
我们提供的证据表明，质子照射的能量为2.25兆电子伏的高度取向的热解石墨样品触发铁或亚铁磁性。用超导量子干涉仪（SQUID）和磁力显微镜（MFM）进行的测量表明，磁有序在室温下是稳定的。
2003-09-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
The Electron-Phonon Coupling Constant for Single-Layer Graphene on Metal Substrates Determined from He Atom Scattering
最近的理论表明，电子-声子耦合强度$λ$的值可以直接从氦原子散射反射率的热衰减（Debye-Waller因子）中提取。该理论在这里扩展到多路半金属系统，并适用于不同的金属基板和石墨上的石墨烯的情况。结果表明，$λ$随着石墨烯-基底结合强度的降低而迅速增加。两种不同的计算模型被认为是产生定性相似的结果的依赖$λ$结合强度。这些模型分别预测具有循环边界条件的假设的平坦独立单层石墨烯的值为$λ_{HAS} = 0.89$和0.32。该方法不仅适用于这里考虑的石墨烯覆盖层的分析和表征，而且适用于其他分层系统，如扭曲的石墨烯双层。
2020-11-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
High-energy excitonic effects in graphite and graphene
采用从头计算方法对石墨、石墨烯和石墨烯双层膜的光吸收进行了研究。电子-空穴相互作用包括在GW准粒子电子结构之上求解Bethe-Salpeter方程。对于所有三个系统，我们观察到强激子效应在高能量，远远超出连续的π-> π* 跃迁。在石墨中，这些影响σ-> σ* 转变的开始。在石墨烯中，我们预测在8.3 eV的激子共振所产生的背景连续的偶极禁戒跃迁。在石墨烯双层中，共振移动到9.6eV。我们对石墨的计算结果与实验符合得很好。
2010-09-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
