Performance Analysis of Boron Nitride Embedded Armchair Graphene Nanoribbon MOSFET with Stone Wales Defects
研究了石墨烯-氮化硼（GNR-BN）扶手椅型纳米晶（a-GNR-BN）MOSFET在其弹道输运极限下的性能。我们考虑了BN原子嵌在GNR两侧{每侧2，4，6个BN}的a-GNR-BN的三种几何构型3 p，3 p +1和3 p +2。利用密度泛函理论{DFT}对这些H钝化结构的带隙、有效质量和态密度等材料性质进行了计算。利用这些材料参数，在非平衡格林函数（NEGF）形式下进行了自洽Poisson-Schrodinger模拟，计算了弹道MOSFET器件的特性。对于宽度约为5 nm的混合纳米管，发现模拟的导通电流在276 uA - 291 uA的范围内，对于VDD = 0.68 V，导通/关断比为7.1 x 10^6 - 7.4 x 10^6，对应于10 nm技术节点。我们进一步研究了随机分布的Stone Wales {SW}缺陷在这些混合结构中的影响，并且对于6.35%的SW缺陷密度，仅观察到2.52%的导通电流退化。
2013-09-24 cond-mat.mes-hall
Stone-Wales defects in nitrogen-doped C$_{20}$ fullerenes: Insight from $\textit{ab initio}$ calculations
用密度泛函理论研究了十二面体C $_{20}$富勒烯和氮掺杂C富勒烯中Stone-Wales缺陷的形成机理。得到了初始笼和缺陷笼的分子结构以及划分它们的过渡态。根据笼中氮原子的数量及其相对位置，Stone-Wales缺陷是通过单个附加中间态或直接形成的。缺陷形成的激活能势垒从纯C $_{20}$的4.93 eV降低到单掺杂C $_{19}$ N的2.98 eV，进一步掺杂后达到$\sim$ 2 eV。所有的氮掺杂富勒烯被认为在室温下具有高的动力学稳定性。然而，它们在约750 K的温度下变得不太稳定，这对于富勒烯退火过程是典型的。
2016-11-30 cond-mat.mes-hall physics.chem-ph
Interaction of chlorine with Stone-Wales de- fects in graphene and carbon nanotubes, and thermodynamical prospects of chlorine-induced nanotube unzipping
我们研究了氯原子在Stone-Wales缺陷处与碳纳米管和石墨烯的结合以及与原始纳米管侧壁的结合。我们使用从头算热力学表明，如果环境中的氯是足够丰富的，碳纳米管解压缩成石墨烯纳米带氯化边缘可能是可行的。通过温度和压力控制Cl化学势，选择性地打开低于阈值直径的管是可能的。此外，我们发现与无缺陷的石墨烯和纳米管相比，与Stone-Wales缺陷结合的氯原子的结合能增加，这表明缺陷可能作为管解链的成核位点。在石墨烯上，在环境条件下，不超过一个Cl原子可以与缺陷结合，从而限制了所得纳米带中可能的Cl诱导的变化。
2013-05-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Charge transfer of edge states in zigzag silicene nanoribbons with Stone-Wales defects
Stone-Wales（SW）缺陷存在于具有蜂窝晶格结构的石墨烯类材料中，并可能用于改变能带工程中的电子性质。本文利用周期性边界条件和第一性原理计算研究了体硅烯及其纳米带中SW缺陷的结构和电子性质随其浓度的变化。我们首先计算了体硅烯中SW缺陷的形成能、结构性质和电子能带结构，并计算了SW缺陷浓度对缺陷的影响。我们的结果表明，从以前的第一性原理计算的可用值有很好的协议。得到了边氢化锯齿型硅烯纳米带中SW缺陷的能量、结构和电子性质随缺陷浓度和位置的变化关系。对于所有计算的浓度，SW缺陷更喜欢位于边缘，由于较低的形成能量。硅烯纳米带中心的SW缺陷对电子性质的影响较小，而硅烯纳米带边缘的SW缺陷分裂了简并的边缘态，产生了相当大的能隙，这取决于缺陷的浓度.值得注意的是，SW缺陷会产生一个微扰排斥势，导致缺陷一侧边缘态的分解电荷转移到无缺陷一侧。
2015-09-12 cond-mat.mes-hall
Effect of Randomly Distributed Asymmetric Stone-Wales Defect on Electronic and Transport Properties of Armchair Graphene Nanoribbon
利用紧束缚模型研究了扶手椅型石墨烯纳米颗粒（AGNR）上随机分布的Stone-Wales（SW）缺陷的电子和输运性质。我们使用四个不同的函数，作为分布函数，以产生我们的SW缺陷纳米带。结果发现，缺陷密度可以有一个主要的影响，我们的缺陷系统的电导，而其他配置，如缺陷取向将有助于较少。发现了一些特殊的几何构型，显示了有趣的电子和输运性质。这些特殊情况以及提供的其他数据可以用于设计石墨烯纳米带的带隙，电子特性和传输特性，以满足所需的目的。
2019-01-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electronic transport through graphene nanoribbons with Stone-Wales reconstruction at edges and interfaces
本文利用转移矩阵方法研究了石墨烯纳米带在Stone-Wales重构下的电导。半无限长量子线作为引线连接到带状物上。S-W重构发生在电极和条带之间的边缘和界面上。当重构发生在边缘上时，如果栅极电压$V_g$在正能量区域和负能量区域中均取$|V_{g}|\sim t_0$（$t_0$是石墨烯的跳跃幅度）附近的中间值，则电导被显著抑制。相反，如果$V_g$靠近狄拉克点或带边缘，则电导对边缘重建相对不敏感。边缘重建的影响变得不那么重要，增加色带宽度，正如预期的那样。S-W重构也可能发生在界面处。在这种情况下，对于扶手椅GNR，重构在$V_g$的整个范围内相同地抑制电导。对于锯齿形GNRs，电导在负能区被强烈抑制，而电导在正能区的变化相对较小。我们还分析了具有界面缺陷的中性扶手椅型GNRs的透射系数随沟道折射率（导线的横向动量$k_y$）的变化。有趣的是，由于晶胞倍增，在$k_{y}=π/3$和$k_{y}=2π/3$处出现两个透射峰。
2015-05-05 cond-mat.mes-hall
Theoretical prediction of a low-energy Stone-Wales graphene with intrinsic type-III Dirac-cone
基于第一性原理方法，我们预测了一种新的低能Stone-Wales石墨烯SW 40，它具有Pbam对称的正交晶格，晶胞中有40个碳原子，形成有序的Stone-Wales图案。计算的SW 40的总能量仅比石墨烯高约133 meV，表明其优异的稳定性超过了所有先前提出的石墨烯同素异形体。我们发现SW 40处理固有的III型Dirac-cone（Phys. Rev. Lett.，120，237403，2018），其由局部线性带和局部平带的带交叉形成，这可以导致系统中的高度各向异性的费米子。有趣的是，这种本征III型Dirac-cone可以有效地调整内层应变，它将被转移到II型和I型Dirac-cone拉伸和压缩应变下，分别。最后，我们建立了一个通用的紧束缚模型来理解SW 40中费米能级附近的电子性质。结果表明，利用相邻Stone-Wales缺陷间的$π$ -电子相互作用可以很好地理解第三类Dirac-cone特征.
2020-01-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Graphene Nanoengineering and the Inverse-Stone-Thrower-Wales Defect
我们分析了一个新的基本构建块单片纳米工程石墨烯：逆石投掷威尔士（ISTW）缺陷。ISTW是由一对连接的五边形碳环放置在一对七边形环之间形成的;众所周知的掷石者-威尔士（STW）缺陷也是相同的排列，但连接的是七边形环而不是五边形环。当用氢去除和钝化时，该结构构成新的分子，重氮烯，其可以被视为蒽上的ad-二聚体缺陷的结果。将重氮烯嵌入到蜂窝晶格中，研究了添加二聚体对平面石墨烯的影响。由于ISTW缺陷尚未被实验确定，我们研究了几种合成路线，并找到一个势垒仅略高于与吸附原子跳跃石墨烯。ISTW和STW缺陷可以被视为石墨烯上的单片结构的基本构建块。我们展示了如何在石墨烯表面上以水泡，气泡和脊的形式构建扩展的缺陷域，其长度尺度小至2埃乘7埃。我们在这些研究中的主要工具是密度泛函理论。
2010-03-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Graphene quantum dots with Stone-Wales defect as a topologically tunable platform for visible-light harvesting
在这项工作中，我们首次报道了拓扑异常如Stone-Wales（SW）型键旋转在调整石墨烯量子点（GQD）光学性质中的关键作用。通过第一性原理计算，我们首次发现量子点的结构稳定性强烈依赖于SW缺陷的位置。然后使用电子相关方法计算光学吸收光谱，以证明SW型重建是负责的光学间隙以下的新的缺陷引起的峰的出现，并显着修改的光学吸收曲线。此外，我们的调查表明，电子相关效应变得更占主导地位的SW缺陷的GQD。我们最终确定，在特定位置处引入SW缺陷强烈增强了可见光范围内的光吸收，这对于设计光捕获、光催化和光电子器件是至关重要的。
2021-06-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Zigzag graphene nanoribbon edge reconstruction with Stone-Wales defects
在这篇文章中，我们研究锯齿形石墨烯纳米带与斯通-威尔士缺陷重建的边缘，通过经验（第一邻居）紧束缚方法，与从头计算非常窄的带的参数确定。我们探讨的电子能带结构的特点，重点放在边缘状态的性质。边缘重构允许出现一种新的边缘状态。它们是色散的，在两个子晶格中都有非零的振幅;此外，振幅有两个分量，它们随着与边缘的距离而以不同的衰减长度减小;在狄拉克点处，其中一个长度发散，而另一个长度保持有限，为晶格参数的量级。我们跟踪这种奇怪的效果，沿着边缘的单位细胞的加倍，所带来的边缘重建。在有磁场存在的情况下，零能朗道能级不再像原始之字形带那样是边态简并的。
2011-07-24 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Stone-Wales defects can cause a metal-semiconductor transition in carbon nanotubes depending on their orientation
研究表明，碳纳米管表面的Stone-Wales（SW）缺陷具有两种不同的取向，即纵向和周向SW缺陷，导致了两种不同的电子结构。基于密度泛函理论，我们已经表明，纵向SW缺陷不打开附近的费米能的带隙，而一个相对较小的带隙出现在管与周向缺陷。我们认为，在周向SW缺陷的存在下的带隙开放是长程对称性破缺的结果，可以沿着管的所有方式传播。具体而言，由于缺陷的存在而导致的收缩和拉伸键长的分布以及低能电子（即2 pz电子）的跳跃能显示了两种类型缺陷的两种不同模式。对于不同的缺陷浓度的几何特征和电子性质的管之间的相互作用也进行了研究。考虑到$π$ -轨道电荷密度，它也已被证明，键长从其松弛长度的偏差导致在不同的掺杂的缺陷周围的两个缺陷取向-电子丰富的圆周缺陷和空穴丰富的纵向缺陷。我们还表明，在管具有两种类型的缺陷，周向缺陷将占主导地位，并施加其电子特性。
2013-01-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Effect of Topological Non-hexagonal Rings and Stone Wale Defects on the Vibrational Response of Single and Multi-Layer Ion Irradiated Graphene
本研究探讨了观察拓扑非六边形环（NHR）和石纹（SW）缺陷的拉曼实验后，单层（SLG）和多层石墨烯（MLG）与100- 300 eV的Ar离子辐照。虽然通过理论研究预测，但实验首次表明石墨烯SW/NHR缺陷在拉曼光谱中具有特征。相关拉曼特征的宽带宽表明存在不止一种SW/NHR缺陷模式，这与DFT研究一致。SW/NHR相关的拉曼模式强度的变化表明，这些拓扑缺陷在较高的能量湮灭。拉曼允许的G和2D激发的行为，以及无序激活的D，D'和G* 线，也已经在SLG和MLG中进行了研究。这些表明，石墨烯中的缺陷与离子辐照的演变，以及存在的过渡态，超过该过渡态，拉曼模式由sp3含量的上升所主导。这些方面与SW/NHR拉曼光谱的相关性为离子诱导石墨烯的演化提供了重要的见解。通过拉曼光谱直接观察SW/NHR缺陷对于促进在各个领域探索石墨烯的丰富拓扑方面非常重要。
2021-12-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Attraction between topological defects in graphene
通过计算机模拟研究了石墨烯中Stone-Wales拓扑缺陷的相互作用。该模拟揭示了两个缺陷的配置，其能量低于具有两个间隔缺陷的单层的能量。这表明了缺陷之间的吸引力和形成其簇的可能性。吸引力是由于缺陷引起的单层结构的波状变形之间的干扰。在这种情况下，一对缺陷附近的原子的横向位移幅度达到2-3埃。这种由斯通-威尔士缺陷引起的石墨烯的强烈变形可能是其实验观察到的“褶皱”纹理的原因之一。
2015-03-25 cond-mat.mes-hall
Generation of chirality and orbital magnetization by Stone-Wales-type lattice defects in the Kitaev spin liquid
School of Physics, Georgia Institute of Technology（佐治亚理工学院物理学院）
研究石墨烯型晶格缺陷对Kitaev自旋液体间隙less相的影响，发现缺陷产生大手性，导致拓扑间隙和Chern数变化，同时引发铁磁相互作用和相变。
2026-05-01 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Epitaxial growth mechanisms of graphene and effects of substrates
采用密度泛函理论中的有限温度分子动力学从头算方法研究了单层石墨烯的生长过程。在原子水平上的外延石墨烯的生长机制的理解提供了通过探索发生在石墨烯的生长边缘的瞬态阶段。这些阶段是大碳环的形成和塌陷，以及像五边形-七边形缺陷的Stone-Wales的形成和愈合。使用爬像轻推弹性带方法计算了各种衬底上这些生长诱导缺陷愈合的激活势垒，并与Stone-Wales缺陷进行了比较。发现生长过程中发生在边缘附近的五边形-七边形缺陷比Stone-Wales缺陷更容易愈合。还详细研究了衬底在外延生长和修复缺陷中的作用，以及使用碳二聚体作为石墨烯生长的构建块的影响。
2012-06-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
A comparative study of density functional and density functional tight binding calculations of defects in graphene
密度泛函紧束缚方法（DFTB）非常适合于研究石墨烯基体系中的点缺陷和线缺陷。在简要回顾使用DFTB在这方面，我们提出了一个比较研究的缺陷结构，能量和动力学之间的DFTB的结果使用DFTB+代码，密度泛函结果使用局部高斯轨道代码，AIMPRO。DFTB精确地再现了一系列点缺陷结构的结构和能量，例如石墨烯中的空位和Stone-Wales缺陷，以及各种未官能化和羟基化的石墨烯片边缘。迁移障碍的空缺和斯通-威尔士缺陷形成障碍准确地再现使用轻推弹性带的方法。最后，我们探讨了使用DFTB的动态缺陷模拟的潜力，作为一个例子，在石墨烯的电子辐照损伤。
2012-07-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quantum Manifestations of Graphene Edge Stress and Edge Instability: A First-Principles Study
我们已经进行了第一性原理计算的石墨烯边缘应力，这显示了两个有趣的量子表现缺席的经典解释：扶手椅边缘应力振荡与纳米尺度的宽度，和锯齿形的边缘应力显着减少自旋极化。这种量子应力效应反过来又表现在机械边缘扭曲和翘曲不稳定性，显示出经验势或连续统理论所没有的特征。边缘吸附的H和斯通-威尔士重建提供替代机制，在缓解边缘压缩，从而稳定的平面边缘结构。
2010-02-24 cond-mat.mes-hall
Dislocations in graphene
我们研究了平面石墨烯片中各种弹性缺陷的稳定性和演化以及最稳定构型的电子性质。两种类型的位错被发现是稳定的：“滑移”位错组成的七边形，五边形对，和“洗牌”位错，一个八角形的悬挂键。与碳纳米管的大多数研究情况不同，Stone Wales缺陷在平面石墨烯片中是不稳定的。类似的缺陷，其中一个五边形-七边形对相对于另一个垂直位移被发现是动态稳定的。洗牌位错将产生局部磁矩，这可以为石墨烯中的磁性提供替代途径。
2008-06-18 cond-mat.mes-hall
Localized defect modes in graphene
我们研究了石墨烯片中与结构缺陷相关的局域振动模式的性质。对于Stone-Wales缺陷，单原子和双原子空位，多原子线性空位和蜂窝晶格中的吸附原子的例子，我们证明了局部缺陷模式的特征在于稳定的振荡，其频率位于理想石墨烯的线性频带之外。在热振荡的频谱密度中，这种局部缺陷模式导致来自理想石墨烯片的频带的右侧的附加峰。因此，频谱密度的一般结构可以提供其质量的指纹和石墨烯片可能包含的结构缺陷的数量类型。
2013-04-29 cond-mat.mes-hall
Electronic Structures of N-doped Graphene with Native Point Defects
石墨烯中的氮掺杂在石墨烯基器件和催化剂中具有重要意义。采用密度泛函理论计算了含空位和Stone-Wales缺陷的N掺杂石墨烯的电子结构。我们的研究结果表明，在石墨烯中的单空位作为空穴掺杂剂，需要两个替代N掺杂剂来补偿由单空位引入的空穴。另一方面，双空位不产生任何自由载流子。有趣的是，一个单一的N掺杂剂在双空位作为受体，而不是施主。本征点缺陷和N掺杂剂之间的干扰强烈修改的作用，N掺杂的自由载流子的生产在体π带。对于一些缺陷和N掺杂剂-缺陷复合物，局部缺陷π态被部分占据。讨论了这种情况下自旋极化的可能性。我们还提出了定性的论点的基础上的本地债券图片的电子结构。结合实验结果，分析了N掺杂在空位和Stone-Wales缺陷处的1 s相关X射线光电子能谱和吸收光谱。我们还讨论了特征扫描隧道显微镜（STM）图像起源于电子和结构的N掺杂缺陷复合物的修改。小负偏压下的STM成像将为氧还原反应提供重要的活性位点信息。
2013-04-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Two-dimensional Graphene with Structural Defects: Elastic Mean Free Path, Minimum Conductivity and Anderson Transition
采用从头计算的π-π* 紧束缚模型研究了具有结构缺陷（Stone-Wales和双空位）的无序石墨烯的量子输运性质.平均自由程和半经典电导率，然后计算作为缺陷的性质和密度的函数（使用阶N实空间库博-格林伍德方法）。随着缺陷密度的增加，半经典电导率的衰减在载流子密度的较大范围（> 0.5 × 10^{14}cm^{-2}）内饱和到最小值4 e^2/πh。此外，量子干涉的强贡献表明，安德森局域化制度可以在实验上测量的缺陷密度低至1%。
2010-12-22 cond-mat.mes-hall
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
Visualizing influence of point defects on electronic band structure of graphene
超原胞方法使我们能够处理缺陷晶体的电子结构，但由于不可避免的区域折叠，计算出的能带太复杂，无法理解或与角分辨光电子能谱进行比较。我们讨论了如何更有效地可视化超原胞能带结构，将它们展开的光谱权重和轨道分解。然后，我们应用这些想法，以获得更好的理解的能带结构的石墨烯含有各种类型的点缺陷，包括氮杂质，氢吸附物，和空位缺陷，以及斯通-威尔士缺陷。
2014-03-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Combined effect of strain and defects on the conductance of graphene nanoribbons
我们研究了结构缺陷和单轴纵向应变对扶手椅型石墨烯纳米带的电子输运性质的综合影响，使用基于半经验紧束缚模型，Landauer形式主义和格林函数的递归方法的数值方法。我们计算了在量子相干状态下，不同缺陷类型和浓度的石墨烯纳米带的电导。此外，我们施加均匀的平面张力的非理想石墨烯带随机分布和取向的单，双空位和Stone-Wales缺陷。由于石墨烯纳米带的输运特性对边缘终止和纵横比非常敏感，并且已经表明能隙可以在临界应变下出现;需要研究这两种效应的相互作用。我们表明，带隙工程使用应变仍然是可能的非理想扶手椅带具有小的缺陷浓度，作为间隙的振荡行为被保存。
2013-09-27 cond-mat.mes-hall
Non-hexagonal-ring defects and structures induced by strain in graphene and in functionalized graphene
我们执行{ \textit从头计算}的应变诱导形成的非六方环缺陷的石墨烯，石墨烷（平面CH），和石墨烯酚（平面COH）。我们发现，最简单的这种拓扑缺陷，斯通-威尔士缺陷，作为种子的应变诱导的解离和倍增的拓扑缺陷。通过应用非均匀变形的石墨烯，graphane和graphenol与最初的小浓度的五边形和七边形环，我们得到了几个新的稳定的结构，拥有，在同一时间，大浓度的非六边形环（从四倍到十一倍）和小的形成能。
2012-03-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Transport properties of 2D graphene containing structural defects
我们提出了一个广泛的报告，在二维石墨烯中存在的结构缺陷的电子输运的模拟。在sp $^2$碳基材料中的各种缺陷中，我们专注于斯通-威尔士缺陷和两种双空位型重构缺陷。首先，基于从头计算，一个紧束缚模型来描述这些缺陷的电子结构。然后，半经典输运性质，包括弹性平均自由程，迁移率和电导率使用一个N阶实空间Kubo-Greenwood方法计算。随着缺陷密度的增加，逐渐观察到最小电导率（$σ^{min}_{sc}= 4e^2/πh$）的平台。电导率衰减到$σ^{min}_{sc}$的这种饱和与缺陷相关的共振能量有关。最后，局部化现象被捕获超出半经典制度。安德森过渡预测与几十纳米的顺序的缺陷密度约1%的本地化长度。
2012-04-20 cond-mat.mes-hall
Effect of Ultrahigh Stiffness of Defective Graphene from Atomistic Point of View
在低维材料中，宏观固体中点缺陷影响下的机械刚度退化的众所周知的效应可以有争议地逆转。使用原子模拟，我们在这里表明，单层石墨烯薄膜可以充分硬化的单空位缺陷在一个微小的浓度。我们的结果与最近的实验数据吻合良好，并表明机械刚度增加的效果主要来自于特定的键分布在周围的单空位缺陷区域。我们表明，这种不寻常的机械响应是存在特定单空位的特征，而其他类型的点缺陷，如双空位，555-777和Stone-Wales缺陷，导致石墨烯机械刚度的普通退化。
2015-08-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Effect of edge reconstruction and electron-electron interactions on quantum transport in graphene nanoribbons
我们提出了在石墨烯纳米带与重构边缘的基础上的标准紧束缚模型和扩展的Huckel模型的重构缺陷的导电的数值研究。我们使用密度泛函理论对单个缺陷进行了原子几何弛豫，然后明确计算了用于在具有重构边缘的石墨烯中模拟电子输运的紧束缚参数。计算的电导揭示了强烈的背散射和电子空穴的不对称性取决于边缘和缺陷类型。这是一个额外的缺陷引起的带，其波函数是不匹配的原始带的传播状态。我们发现一个运输间隙附近的狄拉克点和成反比的带状宽度，类似于在实验中观察到的。我们预测最大的运输间隙发生扶手椅边缘与石威尔士缺陷，而七边形和五边形缺陷导致大约相等的背散射电子和空穴，分别。选择的七边形缺陷作为一个例子，我们表明，虽然在Hartree近似的电子相互作用导致的缺陷上的载流子的积累，令人惊讶的是，他们对运输的影响是减少载流子的背散射的缺陷，从而提高电导。
2013-06-05 cond-mat.mes-hall
Real-space method for first-principles electron-transport calculations: self-energy terms of electrodes for large systems
本文提出了一种快速稳定的数值方法，用于第一性原理电子输运计算中电极的自能项。虽然基于实空间有限差分方法的第一性原理计算有利于在大规模并行计算机上执行，但大规模输运计算受到自能项计算的计算成本和数值不稳定性的阻碍。利用对输运现象有实际贡献的广义布洛赫波所跨越的空间的正交补矢量，输运性质的计算精度得到了显著提高，且计算成本适中.为了证明本技术的效率，检查石墨烯和硅烯中的斯通-威尔士（SW）缺陷的电子输运性质。由于硅烯的$σ^\ast$态位于费米能级附近，在硅烯的电导谱中观察到SW缺陷的共振散射。此外，我们发现，一个导电通道是敏感的费米能量附近的缺陷，而另一个通道几乎没有影响。传导通道的这种特征行为被解释为在SW缺陷的形成中蜂窝结构的双晶格之间的键合网络。本技术使我们能够区分石墨烯和硅烯中的两个导电通道的不同行为，由于其出色的准确性。
2015-11-05 cond-mat.mes-hall
Graphene Quantum Dot with Divacancy and Topological Defects: A Novel Material for Promoting Prompt and Delayed Fluorescence of Tunable Wavelengths
这项工作展示了在拓扑Stone-Wales型缺陷石墨烯量子点中引入双空位缺陷的独特方法，用于收获单重态和三重态激子，这对于制造荧光有机发光二极管至关重要。在这里，我们首先揭示了这些系统的结构弛豫建立了高自旋三重态作为稳定的基态在室温下，从而显着增加其在设计自旋电子器件的潜力。然后，我们广泛的电子相关计算表明，在这些松弛的结构中的单重态和三重态的能量排序可以通过各种衰变通道触发不同波长的即时和延迟荧光。特别地，双空位的位置决定了发射波长的可调谐范围。此外，我们从多参考单双构型相互作用（MRSDCI）和第一性原理含时密度泛函理论（TDDFT）方法中获得的结果强调，双空位位置、结构驰豫和自旋多重性的协同效应严格控制了吸收曲线最强峰所表现出的位移的性质和幅度，这对于设计光电子器件至关重要。
2022-08-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Band dispersion of graphene with structural defects
我们使用两种互补的方法研究了具有随机分布结构缺陷的石墨烯的能带色散，紧束缚哈密顿量的精确对角化和实现自洽T矩阵近似。我们确定了三种不同类型的杂质导致在狄拉克点附近的定性不同的光谱。首先，共振杂质，如空位或585缺陷，导致在狄拉克点处的光谱的拉伸，具有有限的局域态密度。这种类型的光谱已经通过光电子能谱在外延石墨烯中观察到，并在文献中广泛讨论。第二，非共振（弱）杂质，如成对空位或斯通-威尔士缺陷，不拉伸光谱，但提供随能量增加的谱线加宽。最后，破坏亚晶格对称性的无序，例如只在一个亚晶格中放置空位，在狄拉克点周围打开一个能隙，并在这个能隙的中间产生一个杂质带。我们发现这两种方法的结果之间的良好协议，也与实验测得的光谱。
2018-10-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Thermodynamics of a Potts-like model for a reconstructed zigzag edge in graphene nanoribbons
为了研究石墨烯的热平衡性质，我们构建了一个三色Potts-like模型，用于研究由Stone-Wales碳环重构的石墨烯锯齿形边缘。我们考虑两种情况下，有不同的基态：边缘与非钝化的悬挂碳键和边缘完全钝化的氢。我们研究了作为温度的函数的缺陷扰动的基态配置的浓度。缺陷浓度被发现是指数依赖于有效的参数，描述在所有温度下的模型。此外，我们分析计算的域尺寸分布的缺陷域，并得出结论，它没有胖尾巴。在附录中，我们展示了如何使用密度泛函理论的结果可以估计模型的交换参数。这样的平衡机制在Z字形边缘中的缺陷浓度上设置下限，因为这样的缺陷的形成是由于非平衡动力学机制。
2013-05-11 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Self healing of vacancy defects in single layer graphene and silicene
利用第一性原理计算研究了石墨烯和硅烯中空位缺陷的自修复机制。我们研究了吸附原子的吸附、扩散、空位的形成，揭示了单层石墨烯和硅烯的单、双和三空位愈合的原子机制。硅原子吸附在硅烯的顶位上，通过推动下面的一个硅原子形成哑铃状结构。石墨烯中的单空位的非对称重构是通过两个悬挂键的重新键合和通过剩余的不饱和悬挂键获得显著的磁矩而引起的。在硅烯中，围绕单个空位的三个二重配位原子通过重新键合变为四重配位原子。通过新键形成获得的能量成为重建的驱动力。在外界原子的供给下，石墨烯的空位缺陷在完全愈合的同时，硅烯空位在愈合的过程中会形成Stone-Wales缺陷。通过重构空位缺陷来改变悬浮的单层石墨烯和硅烯的电子和磁性。
2013-08-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
One-step synthesis of graphene containing topological defects
本文提出一步化学气相沉积法，以azupyrene为前驱体在铜基底上生长含拓扑缺陷的石墨烯单层，通过调控温度控制缺陷形态，可转移至其他基底，应用于纳米电子、传感与催化。
2024-11-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Proton and Li-Ion Permeation through Graphene with Eight-Atom-Ring Defects
无缺陷的石墨烯对气体和液体是不可渗透的，但对热质子是高度可渗透的。原子级缺陷，如空位，晶界和斯通-威尔士缺陷，预计将提高石墨烯的质子渗透性，甚至可能允许小离子通过，而较大的物种，如气体分子应保持封锁。到目前为止，这些期望尚未在实验中得到验证。在这里，我们发现具有高密度原子级缺陷的原子级薄碳膜继续阻止所有分子传输，但它们的质子渗透性比无缺陷石墨烯高约1,000倍。锂离子也可以渗透通过这种无序的石墨烯。增强的质子和离子渗透性归因于高密度的8-碳原子环。与石墨烯的6原子环相比，后者对进入的质子造成大约两倍低的能量势垒，并且对Li离子造成约0.6 eV的相对低的势垒。我们的研究结果表明，无序石墨烯可以作为各种锂离子和氢技术中的膜和保护屏障。
2020-05-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Symmetry Guided Band-Gap Opening via Periodic Topological Defects in Graphene
School of Physics, The University of Sydney（悉尼大学物理学院）
研究通过周期性拓扑缺陷在石墨烯中可控打开带隙，揭示了缺陷间距和晶格对称性对带隙形成的影响。
2026-05-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Valley filters using graphene blister defects from first principles
本文通过第一性原理和紧束缚模型研究石墨烯泡缺陷的谷输运性质，发现特定缺陷可抑制K到K′谷间跃迁，并利用共振散射能量分裂实现栅压调控的完全谷极化电流。
2023-08-12 cond-mat.mes-hall physics.comp-ph
Interplay between Nitrogen Dopants and Native Point Defects in Graphene
为了理解氮掺杂与石墨烯中本征点缺陷之间的相互作用，我们通过密度泛函理论计算研究了含空位和Stone-Wales（SW）缺陷的氮掺杂石墨烯的能量稳定性.我们的研究结果表明，N取代积极地倾向于发生在缺陷附近的碳原子，特别是那些网站具有较大的键缩短，表明缺陷引起的应变起着重要的作用，在有缺陷的石墨烯中的N掺杂剂的稳定性。在单空位的存在下，N掺杂剂的最稳定的位置是类吡啶配置，而对于其他点缺陷的研究（SW缺陷和双空位）N更喜欢在五边形环的网站。原生点缺陷对N掺杂剂的影响相当强：虽然N掺杂在无缺陷的石墨烯中是吸热的，但对于有缺陷的石墨烯，它变成放热的。我们的结果表明，本征点缺陷和N掺杂剂相互吸引，即，合作效应，这意味着替代N掺杂剂将增加点缺陷产生的概率，反之亦然。我们的研究结果支持最近的实验研究石墨烯的N掺杂。此外，我们指出了聚集的多个N掺杂剂附近的原生点缺陷的可能性。最后，我们对Fe吸附对N掺杂剂聚集稳定性的影响作了简要的评论。
2012-05-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
