Enhanced Seebeck effect in graphene devices by strain and doping engineering
在这项工作中，我们研究了通过应变和掺杂工程来提高石墨烯器件中的热电功率（塞贝克系数）的可能性。虽然局部应变可以导致k空间中不同石墨烯部分的狄拉克锥的未对准，但是掺杂工程导致它们的能量位移。通过结合这两种效应，我们证明了可以实现高达几百meV的导电间隙，因此增强的塞贝克系数可以达到高于1.4 mV/K的值，在石墨烯掺杂的异质结与局部应变区。这种异质通道似乎非常有希望扩大石墨烯器件在应变和热传感器中的应用。
2015-06-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Molecular Doping of Graphene
石墨烯是一种单原子厚的零能隙半导体[1，2]，由于其显著的物理性质，从类似于相对论动力学的电子光谱[3-12]到环境条件下的弹道输运[1-4]，石墨烯吸引了越来越多的兴趣。后者使石墨烯成为未来电子产品的一种有前途的材料，最近证明了化学掺杂而不显著改变迁移率的可能性，进一步改善了石墨烯的前景[13]。然而，要找到最佳的掺杂剂，更一般地说，要朝着石墨烯基电子产品的方向发展，需要了解化学掺杂背后的物理机制，而这是迄今为止所缺乏的。在这里，我们提出了第一个联合实验和理论研究吸附在石墨烯上。我们阐明了掺杂强度和吸附物是否具有磁矩之间的一般关系：顺磁性的单个NO2分子被发现是一个强的受体，而其抗磁性的二聚体N2 O 4只导致弱掺杂。这种效应与石墨烯特有的态密度有关，这为半导体中掺杂效应的模型研究提供了理想的条件。此外，我们解释了最近关于其“化学传感器”特性的结果，特别是检测单个NO2分子的可能性[13]。
2007-03-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Scanning Gate Microscopy on Graphene: Charge Inhomogeneity and Extrinsic Doping
我们已经进行了扫描栅显微镜（SGM）的石墨烯场效应晶体管（GFET），使用偏置的金属纳米线涂有介电层作为接触模式的尖端和局部顶栅。在各种背栅电压下通过石墨烯的电传输被监测为尖端电压和尖端位置的函数。在狄拉克点附近，石墨烯电阻对尖端电压的依赖性显示出随尖端位置的显著变化。SGM成像揭示了电子掺杂和空穴掺杂区域的介观域。我们的测量表明，由于非本征局部掺杂，石墨烯中的载流子密度存在显著的空间波动（约为10^12/cm ^2）。在我们的样品中发现的这种掺杂的重要来源包括金属接触，石墨烯的边缘，结构缺陷和抗蚀剂残留物。
2010-03-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Charge doping induced phase transitions in hydrogenated and fluorinated graphene
我们发现，电荷掺杂可以诱导氢化和氟化石墨烯中三种不同的吸附物相之间的转变。通过结合从头算，近似密度泛函理论和紧束缚计算，我们确定了过渡从岛的C $_8$ H $_2$和C $_8$ F $_2$的随机吸附分布周围的掺杂水平$\pm 0.05$ e/C-原子。此外，在具有随机吸附物覆盖的情况下，电荷掺杂被示出为触发有序转变，其中当掺杂水平超过吸附物浓度时，亚晶格对称性自发地被破坏。再杂化能和晶格畸变能使得仅从一侧共价官能化的石墨烯最容易发生这两种相变。与聚集和有序转变相关的能量增益超过室温热能。
2013-12-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electronic Doping and Scattering by Transition Metals on Graphene
我们采用分子束外延结合原位输运测量的方法研究了过渡金属（TM）对石墨烯中电子掺杂和散射的影响。TM在石墨烯上的室温沉积产生掺杂n型的所有TM研究（Ti，Fe，Pt）的集群。我们还发现，TM团簇的散射表现出不同的行为相比，1/r库仑散射。在高覆盖率下，Pt膜能够产生n型或弱p型掺杂，这为理论预测的有利于n型掺杂的强界面偶极子提供了实验证据。
2009-06-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Room-temperature Tunable Fano Resonance by Chemical Doping in Few-layer Graphene Synthesized by Chemical Vapor Deposition
利用红外傅里叶变换光谱在室温下观察到了少层（~3）石墨烯中的类Fano声子共振。这种Fano共振是石墨烯中的离散面内晶格振动模式和连续电子激发之间的强电子-声子相互作用的表现。通过氨水化学掺杂，我们得到了不同的Fano线形状，从空穴掺杂的石墨烯中的反共振到n型石墨烯中的声子主导。当费米能级位于狄拉克点附近时，Fano共振表现出最强的干涉特征。带电声子表现出大大增强的振子强度，并随着电子密度的增加经历连续的频率红移。研究表明，随着费米能级的变化，声子耦合到不同的电子跃迁。
2010-04-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Evolution of the electronic band structure of twisted bilayer graphene upon doping
扭曲双层石墨烯的电子能带结构发展出范霍夫奇点，其能量取决于两层之间的扭曲角。使用拉曼光谱，我们监测掺杂后的电子能带结构的演变，使用G峰面积，当激光光子能量与van Hove奇点的能量分离共振时，G峰面积增强。在电荷掺杂时，拉曼G峰面积最初对于大于临界角的扭转角增加，并且对于较小的角度减小。为了解释这种具有扭曲角的行为，范霍夫奇点的分离能量必须随着电荷密度的增加而降低，这证明了通过掺杂改变扭曲双层石墨烯的电子和光学性质的能力。
2017-08-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Influence of doping on non-equilibrium carrier dynamics in graphene
University of Regensburg（雷根斯堡大学）；Technical University Chemnitz（开姆尼茨工业大学）；Istituto Italiano di Tecnologia（意大利理工学院）
本文通过钾掺杂调控石墨烯的掺杂水平，利用trARPES研究其超快载流子动力学，发现掺杂增加会降低电子温度和冷却速率，为优化石墨烯光电器件提供新见解。
2025-04-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Water-Gated Charge Doping of Graphene Induced by Mica Substrates
我们报告存在的水栅电荷掺杂的原子级平坦的云母基板上沉积的石墨烯。发现在通过微机械剥离kish石墨制备的石墨烯/云母异质堆叠的界面区域中存在约0.4 nm厚的双层单元中的水分子膜。如通过拉曼映射可视化的G和2D带的光谱变化示出云母衬底诱导石墨烯中的强p型掺杂，空穴密度为$(9 \pm 2) \times 1012 cm$ {-2}$。然而，疏水膜有效地阻止界面电荷转移，使石墨烯的空穴掺杂显著减少。扫描开尔文探针显微镜独立证实了水门调制的费米能级由0.35 eV，与光学确定的空穴密度。在这项研究中展示的石墨烯的电子性质的操纵应该作为一个有用的工具，在实现未来的石墨烯应用。
2012-01-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Impact of Extrinsic Interface Traps and Doping Atoms on Conductivity of Graphene Field Effect Devices
石墨烯表面上或石墨烯-电介质界面处的近界面氧化物陷阱和化学杂质可以是石墨烯片的有意或无意掺杂的来源。这种化学掺杂的效率可以根据石墨烯场效应器件的参数在宽范围内变化。需要理解掺杂效率对器件特性的这种敏感性的机制。本文的目的是从理论上推导出适合石墨烯化学掺杂显式计算的解析关系式。
2019-06-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Tuning the van der Waals Interaction of Graphene with Molecules via Doping
我们使用扫描隧道显微镜来可视化和热脱附光谱来定量测量萘分子与石墨烯（Gr）的结合，纯范德华（vdW）相互作用的情况，用$n$增强-并且用$p$减弱-掺杂Gr。密度泛函理论计算包括无缝的vdW相互作用，从头算方法准确地再现了结合能中观察到的趋势。基于模型计算，我们提出通过掺杂改变Gr的$π$轨道的空间范围来改变vdW相互作用。
2015-09-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Probing the nanoscale origin of strain and doping in graphene-hBN heterostructures
我们使用共焦拉曼显微镜和改进的矢量分析方法，调查剥离的石墨烯六方氮化硼（hBN）异质结构上的应变和载流子浓度的纳米级起源二氧化硅（SiO2）。研究了两种类型的异质结构：SiO2上的石墨烯部分由hBN覆盖，石墨烯完全封装在两个hBN薄片之间。我们扩展的矢量分析方法，产生的应变和掺杂的异质结构的变化的空间图。这使我们能够可视化并直接量化环境对载流子浓度以及石墨烯应变的影响。此外，我们证明了应变和载流子浓度的变化在石墨烯中产生的异质结构，如断裂，折叠和气泡层之间捕获的纳米级功能。对于hBN封装的石墨烯中的气泡，流体静力学应变被示出为在气泡中心处是最大的，而载流子浓度的最大值被定位在气泡边缘。拉曼光谱被证明是一种非侵入性的工具，用于探测石墨烯中的应变和掺杂，这可能被证明是有用的二维设备的工程。
2018-10-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Impossibility of Increasing N$\acute{\textrm{e}}$el Temperature in Zigzag Graphene Nanoribbon by Electric Field and Carrier Doping
我们研究了反铁磁有序锯齿形石墨烯纳米晶中N-$\acute{\textrm{e}}$电致发光温度作为临界温度对电场和空穴-电子掺杂的依赖关系。在平均场近似下，通过平均布里渊区中的磁振子能量来计算温度。我们采用广义布洛赫定理代替超原胞方法来获得磁振子谱，从而大大减少了计算量。我们发现，当增加电场和空穴-电子掺杂时，N $\acute{\textrm{e}}$的el温度降低，因此这些处理不会提高N $\acute{\textrm{e}}$ el温度。
2021-02-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
Tuning many-body interactions in graphene: The effects of doping on excitons and carrier lifetimes
石墨烯的光学性质受到电子-电子（e-e）和电子-空穴（e-h）相互作用的强烈影响。在这里，我们通过改变自由载流子的密度来调节这些多体相互作用。从红外到紫外的测量揭示了电子和空穴掺杂的石墨烯的光学电导率的显着变化。鞍点激子共振的位移、加宽和形状的改变反映了载流子对多体相互作用的强屏蔽，以及准粒子寿命的变化。从头计算的GW Bethe-Salpeter方程（GW-BSE），其中考虑到修改的排斥e-e和吸引e-h相互作用，提供了良好的协议与实验。了解石墨烯在广泛掺杂范围内的光学性质和高能载流子动力学对于基础石墨烯物理学和石墨烯在光子学中的新兴应用至关重要。
2013-12-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Complementary-like Graphene Logic Gates Controlled by Electrostatic Doping
用石墨烯实现逻辑电路对于高速纳米电子学是非常有吸引力的。然而，固有的双极性质阻碍了具有传统互补架构的石墨烯逻辑器件的形成。使用静电掺杂调制，我们在这里展示了一种简便的方法来控制电荷中性点，并形成一个互补的结构，其中双极导电被用来作为一个好处，而不是一个缺点，以构建逻辑器件。在沟道中还引入带隙以提高石墨烯晶体管的开关比。第一次展示了互补的NOR和NAND逻辑门。该方法为双极性石墨烯的逻辑电路提供了一条可能的路线，原则上也可以推广到其他双极性半导体，如有机化合物和碳纳米管薄膜。
2011-04-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electron-electron interactions and doping dependence of the two-phonon Raman intensity in graphene
拉曼光谱是表征石墨烯样品的快速、非破坏性手段。特别地，拉曼光谱显示出对掺杂的显著依赖性。虽然G峰的位置和宽度的变化可以通过$Γ$处的非绝热Kohn异常来解释，但是还没有解释2D峰强度的显著掺杂依赖性。在这里，我们表明，这是由于电子-声子和电子-电子散射的组合。在全共振条件下，光生电子-空穴对不仅可以与声子散射，还可以与掺杂诱导的电子或空穴散射，这改变了强度。我们解释了掺杂的依赖性，并展示了它如何可以用来确定相应的电子-声子耦合。这是高于预测的密度泛函理论，作为一个后果的重整化库仑相互作用。
2009-06-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Optical Separation of Mechanical Strain from Charge Doping in Graphene
石墨烯，由于其优异的拉伸性，表现出丰富的结构变形行为，其应变工程已被证明是有用的，在修改其电子和磁性。尽管拉曼G和2D模式的应变敏感性，在二氧化硅衬底上的石墨烯中的原生应变的光学表征已经被干扰两种模式的过量电荷所阻碍。在这里，我们表明，应变和电荷的影响，可以在光学上相互分离的两种模式的相关分析，使两者的简单量化。具有在-0.2%至0.4%之间随机发生的面内应变的石墨烯在热处理时经历适度压缩（-0.3%）和显著的空穴掺杂。这项研究表明，基板介导的机械应变是一个普遍存在的现象，在二维材料。所提出的分析将在表征石墨烯基材料和器件方面有很大的用处。
2012-09-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Single-Molecule Magnet Mn$_{12}$ on GaAs-supported Graphene: Gate Field Effects From First Principles
研究了Mn $_{12}$ O $_{12}$（COOH）$_{16}$（H $_2$ O）$_4$的栅场效应|石墨烯|砷化镓异质结构的第一性原理计算。我们发现在中等掺杂水平下，电子可以被加入到单分子磁体Mn $_{12}$ O $_{12}$（COOH）$_{16}$（H $_2$ O）$_4$（Mn $_{12}$）中，但不能从其中取出. Mn $_{12}$的磁各向异性能（MAE）随着电子掺杂水平的增加而降低，这是由于电子从石墨烯转移到Mn $_{12}$以及Mn $_{12}$和石墨烯之间的能带对准的变化。在$-5.00 \times 10^{13}\, \textrm{cm}^{-2}$的电子掺杂水平下，与零掺杂相比，MAE降低约18%。由于GaAs的价带接近费米能级，石墨烯和GaAs之间的能带对准对电子掺杂比空穴掺杂更敏感。GaAs衬底在零栅极场和几乎无应变的配置下在支撑的石墨烯中诱导小的带隙。最后，我们提出了一个垂直隧道结探测通过电子输运测量MAE的栅极依赖性。
2022-01-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
Optical Phonons in Twisted Bilayer Graphene with Gate-Induced Asymmetric Doping
利用拉曼光谱研究了具有离子凝胶栅结构的扭曲双层石墨烯（tBLG）器件，在扭曲角区域可以观察到共振增强的G带。我们观察到突出的分裂和强度猝灭的G拉曼带时，载流子密度被调谐远离电荷中性。这种G峰分裂归因于两个石墨烯层中的不对称电荷掺杂，这揭示了石墨烯的两个弱耦合层的个体声子自能重整化。我们估计的有效层间电容在低掺杂浓度的tBLG使用层间屏蔽模型。两个G峰的异常强度猝灭归因于两个鞍点（van Hove奇点）之间的共振带间跃迁的抑制，这是在动量空间中通过门调谐位移。此外，我们观察到软化（硬化）的R拉曼带，超晶格诱导的声子模式tBLG，在电子（空穴）掺杂。我们的研究结果表明，栅极调制可以用来控制tBLG器件的光电和振动特性。
2014-12-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tuneable molecular doping of corrugated graphene
采用密度泛函理论（DFT）模拟了四种不同类型的分子（甲苯、溴二聚体、水和二氧化氮）在石墨烯波纹上的物理吸附。对于所有类型的分子，均发现了平面石墨烯的电荷转移能和结合能的变化，并提出了波纹石墨烯电子结构和碳原子π轨道转角的变化以及吸附分子化学结构的变化是导致完美石墨烯情况和不同类型分子吸附性质差异的原因.计算结果表明，波纹的顶部对大分子更有吸引力，波纹之间的谷对小分子更有吸引力。讨论了分子在波纹上的稳定性以及在平坦和波纹状石墨烯上迁移的能垒。
2010-09-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Controlling doping in graphene through a SiC substrate: A first-principles study
通过掺杂控制载流子的类型和密度是发展石墨烯电子学的关键步骤。然而，石墨烯的直接掺杂是相当大的挑战。基于第一性原理计算，提出了一种通过衬底来克服石墨烯掺杂困难的概念，发现在碳化硅衬底上外延生长的石墨烯中，掺杂可以得到强烈的增强。与自支撑石墨烯相比，掺杂剂的形成能可以降低多达8eV。外延石墨烯层的载流子的类型和密度可以通过合适的掺杂剂和表面钝化来有效地控制。更重要的是，与石墨烯的直接掺杂相比，由于掺杂剂与导电沟道之间的空间分离，外延石墨烯层中的载流子被掺杂剂弱散射。最后，我们表明，类似的想法也可以用来控制磁性，例如，诱导半金属状态的外延石墨烯没有磁性杂质掺杂。
2011-07-23 cond-mat.mes-hall
Electronic inhomogeneities in graphene: the role of the substrate interaction and chemical doping
我们使用扫描探针显微镜技术探测石墨烯在纳米尺度上的电子性质的局部不均匀性。首先，我们重点研究了氧化硅上剥离的石墨烯样品中石墨烯-基底相互作用引起的电子不均匀性。我们发现，带电杂质，存在于石墨烯基板界面，扰动载流子密度显着改变石墨烯的电子性质。这一发现有助于理解通常在石墨烯基电子器件中观察到的器件间变化。其次，我们探讨了化学改性对石墨烯电子性质的影响，石墨烯是通过化学气相沉积在镍上生长的。我们发现，氢的化学吸附和卟啉分子的物理吸附都强烈地抑制了低偏压下的电导，表明石墨烯中的带隙的开放，为石墨烯的电子性质的化学工程铺平了道路。
2012-10-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
Doping the spin-polarized Graphene minicone on Ni(111)
本文理论研究了在Gr/Ni(111)上掺杂稀土离子以诱导自旋极化微锥态至费米能级的可行性，通过比较不同稀土离子确定了最佳掺杂元素并阐明了电荷转移机制。
2024-09-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Valley symmetry breaking and gap tuning in graphene by spin doping
我们研究了具有吸附自旋纹理的石墨烯，其中局部自旋产生周期性的磁通量。后者在石墨烯光谱中产生间隙并打破谷对称性。由此产生的有效的电子模型，这是类似于Haldegree的周期性通量模型，使我们能够调整一个山谷的间隙独立于其他山谷。这导致两个霍尔平台和量子霍尔跃迁的形成。我们讨论了非零频率和非零温度下的态密度、光学纵向电导率和霍尔电导率。当外场频率与间隙宽度一致时，霍尔电导率出现一个强对数奇异性。
2010-07-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Designing band gap of graphene by B and N dopant atoms
采用从头计算方法研究了硼（B）和氮（N）掺杂石墨烯片的几何结构和电子结构。掺杂的效果已经通过改变掺杂剂的浓度从2%（50个主体原子中的掺杂剂的一个原子）到12%（50个主体原子中的六个掺杂剂原子）并且还通过考虑对于相同浓度的替代掺杂的不同掺杂位点来研究。所有的计算都是用基于密度泛函理论的VASP（Vienna Ab-initio Simulation Package）进行的。通过B和N掺杂，在石墨烯片中分别诱导p型和n型掺杂。虽然石墨烯片的平面结构不受掺杂影响，但随着掺杂剂数量的增加，电子性质从半金属变为半导体。已经观察到，形成的异构体在稳定性、键长和引入的带隙方面显著不同。当掺杂剂被放置在石墨烯的相同子晶格点处时，由于子晶格的对称性破缺的组合效应，带隙最大，并且当掺杂剂被放置在相邻位置（交替的子晶格位置）处时，带隙闭合。这些有趣的结果提供了根据需要调节石墨烯带隙的可能性，以及其在电子器件中的应用，例如在聚合物电解燃料电池（PEFC）中替代Pt基催化剂。
2012-09-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electronic and structural distortions in graphene induced by carbon vacancies and boron doping
通过热力学和能带结构计算，对改性石墨烯中空位的产生、硼原子的引入以及两者共存所导致的结构和电子畸变进行了从头算研究.在硼原子与空位共存的情况下，只有当硼原子远离空位时，改性石墨烯才呈现自旋极化。因此，当硼原子填充单空位和双空位时，其抑制电荷密度的自旋极化。特别地，当B原子填充双空位时，发生新型重排，其中形成稳定的BC4单元，引起石墨烯的重要面外畸变。所有这些发现表明，石墨烯的新化学修饰和新型空位可用于感兴趣的应用，如传感器和化学标记。
2010-06-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Polarization amplification by spin-doping in nanomagnetic/graphene hybrid systems
非平衡电子自旋极化的产生、自旋输运和自旋检测在许多量子器件中是基本的。我们证明了磁性纳米点的晶格通过载流子交换增强了单层石墨烯中的电子自旋极化。我们通过连续检测到的电子自旋共振（ESR）的变体探测自旋极化，并观察到纳米点的存在介导的共振放大。每个纳米点局部地将过剩的自旋极化载流子注入石墨烯中，并且所有“自旋热点”的集合在宏观长度处的石墨烯层中产生非平衡电子自旋极化。每当点间距离与自旋扩散长度相当或小于自旋扩散长度时，就会发生这种情况。
2021-02-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Identification of a strong contamination source for graphene in vacuum systems
为了最小化由不受控制的材料吸附引起的寄生掺杂效应，通常在真空下研究石墨烯。在这里，我们报告了一个完全意想不到的现象发生在真空系统中，即强n掺杂的石墨烯由于常见的离子高真空计产生的化学物种。这种效应--在石墨烯暴露在空气中时是可逆的--是显著的，因为掺杂速率可以大大超过10^{12} cm^{-2}/小时，这取决于压力和测量仪与石墨烯设备的相对位置。重要的是要意识到这种现象，因为它的基本表现可能被错误地解释为p型掺杂剂的真空诱导脱附。
2013-11-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Control of Raman scattering quantum interference pathways in graphene
石墨烯是通过调节掺杂或激光激发能来研究量子干涉路径相干性的理想平台。后者产生的拉曼激发分布，提供了直接洞察到中间电子激发的寿命，因此，量子干涉，这至今仍然难以捉摸。在这里，我们通过调节掺杂至1.05eV的石墨烯中的激光激发能来控制拉曼散射路径，高于静电掺杂可实现的能量。G模的拉曼激发曲线表明其位置和半峰全宽与掺杂成线性关系。掺杂增强的电子-电子相互作用主导拉曼散射路径的寿命，并减少拉曼干扰。这为在掺杂石墨烯、纳米管和拓扑绝缘体中设计量子通路铺平了道路。
2023-01-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Crown Graphene Nanomeshes: Highly Stable Chelation-Doped Semiconducting Materials
通过在石墨烯中产生孔超晶格而形成的石墨烯纳米网（GNM）由于其半导体性质（包括分数eV带隙的出现）而成为基于石墨烯的电子器件的可能途径。如果开发出稳定和可控地掺杂GNM的方案，则GNM的效用将显著增加。在这项工作中，提出了一种基于选择性孔周边钝化和随后的离子螯合的化学激发的GNM掺杂方法。第一性原理计算表明，离子螯合导致钝化GNM的稳定掺杂-{ \it n}-和{ \it p}-掺杂在刚性带图片内实现。这种螯合或"冠“GNM结构是具有本征掺杂浓度控制的稳定的高迁移率半导体材料;这些可以用作包括基于GNM的互补金属氧化物半导体（CMOS）型逻辑开关的无边缘石墨烯纳米电子器件的构建块。
2013-11-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Doping of Graphene Nanoribbons via Functional Group Edge Modification
我们报道了在表面上合成7个腈基取代的扶手椅型石墨烯纳米带（7-AGNRs）。CN基团通过修饰7-AGNR前体连接到GNR骨架上。虽然这些基团中的许多幸存的表面上的合成，反应过程导致一些CN从带状骨架和表面上的环异构化的几个腈到吡啶环的裂解。扫描隧道能谱和密度泛函理论揭示CN基团表现为非常有效的n型掺杂剂，显著地降低带的能带，并引入与氮电子孤对相关的深杂质能级。
2017-05-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Self-doping effects in epitaxially grown graphene
通过研究具有不同特征横向平台宽度的单层外延生长的石墨烯样品，研究了石墨烯中的自掺杂。低能电子显微镜被用来获得有关石墨烯表面形态的实空间信息，并与角分辨光电子能谱获得的数据进行比较，以研究单层石墨烯平台宽度对低能色散的影响。通过改变石墨烯平台的宽度，我们报告的材料的电子结构和准粒子弛豫时间的显着变化，除了平台宽度依赖的掺杂效应。
2009-01-13 cond-mat.mes-hall
The impact of nitrogen doping on the linear and nonlinear terahertz response of graphene
众所周知，杂质在石墨烯在光学和太赫兹频率下的线性和非线性响应中起着核心作用。在这项工作中，我们使用密度泛函紧束缚方法计算氮掺杂单层石墨烯的能带和带内偶极连接元。利用这些结果，我们计算了掺杂石墨烯的线性和非线性响应的太赫兹脉冲使用密度矩阵的方法在长度计。我们提出的线性和非线性迁移率以及三次谐波产生的石墨烯吸附和替代氮掺杂的各种掺杂密度的结果。我们发现，在石墨烯结构与取代氮掺杂比那些吸附氮的导带更抛物线。结果表明，取代掺杂对石墨烯的太赫兹迁移率和非线性响应的影响要大于吸附氮的影响。
2021-06-11 cond-mat.mes-hall
Silicon carbide stacking-order-induced doping variation in epitaxial graphene
一般认为外延石墨烯中的费米能级受两种效应控制：由六角SiC（0001）衬底体诱导的p型极化掺杂和与缓冲层相关的类施主态的过补偿。在这项工作中，我们的证据表明，这种效果也与特定的底层SiC梯田。我们制作了一个周期性的序列不相同的SiC梯田，这是明确归因于特定的SiC表面终端。实验观察到SiC终端和电子石墨烯性能之间的明确相关性，并通过各种互补的表面敏感方法证实。我们将这种相关性归因于SiC终止依赖的极化掺杂对上覆石墨烯层的邻近效应。我们的研究结果为纳米级掺杂工程开辟了一条新途径，即在介电极性衬底上自图案化外延石墨烯和其他2D层。
2020-05-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Surface charge-transfer doping a quantum-confined silver monolayer beneath epitaxial graphene
最近，石墨烯/SiC界面已经成为一个通用的平台，否则不稳定的，单元素，二维（2D）层通过嵌入外延。它们内部覆盖了一个带有顶部石墨烯的范德华异质结构，构成了一类新的量子材料，与它们的母体大块晶体相比具有惊人的特性。嵌入银提出了一个典型的例子，其中2D量子限制和反转对称性破缺需要金属到半导体的转变。然而，很少有人知道相关的未被占领的国家，和控制费米能级的位置跨越带隙将是可取的。在这里，我们通过原位钾沉积对石墨烯/2D-Ag/SiC异质叠层进行n型掺杂，并通过基于同步加速器的角度分辨光电子能谱学探测其能带结构。虽然在$10^{14}$ cm $^{-2}$数量级上的诱导载流子密度还不足以达到银导带的起始，但是石墨烯的能带排列相对于刚性移动的Ag价带和衬底芯能级而改变。我们进一步证明了一个有序的钾吸附层（$2\times 2$相对于石墨烯）与自由电子的分散，通过增强金属化的异质叠层抑制等离子体准粒子在石墨烯。我们的研究结果建立了表面电荷转移掺杂作为一种有效的处理，以修改能带排列和电子性质的范德华异质结构组装从石墨烯和一种新型的单层量子材料。
2022-06-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Programmable graphene doping via electron beam irradiation
石墨烯是一种很有前途的候选人，成功的硅基器件和掺杂的石墨烯电子学的关键。通过表面功能化或晶格改性的常规掺杂方法在调节载流子密度方面是有效的。然而，这些工艺由于结构缺陷的产生而导致器件性能的劣化。一个挑战仍然是可控地掺杂石墨烯，同时保持其最高性能。在这里，我们展示了一种新的方法，可调和可擦除掺杂的片上石墨烯，实现了使用聚焦电子束。我们的研究结果表明，通过调制电介质衬底中的电荷分布，可以实现对载流子类型和浓度的特定控制。因此，石墨烯的结构完整性和电性能得以保持，并且掺杂状态被抑制。因此，在单个石墨烯片中实现了不同的逻辑运算。通过将这种方法扩展到其他二维材料，这项工作为将二维材料纳入未来电子技术的强大而简单的方法奠定了蓝图。
2016-11-15 cond-mat.mes-hall
Doping Mechanisms in Graphene-MoS2 Hybrids
我们提出了一个联合的理论和实验研究的电荷掺杂和电子势景观的混合结构组成的石墨烯和半导体单层二硫化钼。从第一性原理模拟，我们发现电子掺杂的石墨烯由于存在的MoS 2中的杂质。此外，我们还表明，MoS 2边缘会引起石墨烯中的电荷重新排序和电位漂移，这可以通过外部栅极电压来控制。边缘和杂质效应的相互作用允许使用石墨烯-MoS 2杂化物作为光电探测器。空间分辨的光电流信号可用于分辨样品中的电势梯度和局部掺杂水平。
2013-12-20 cond-mat.mes-hall
Four-terminal magneto-transport in graphene p-n junctions created by spatially selective doping
在本文中，我们描述了一个石墨烯pn结创建的化学掺杂。我们发现，化学掺杂并不降低流动性，相反，顶栅。该制备技术是通过对新鲜制备的石墨烯的初始掺杂的影响进行系统研究而发展起来的。我们研究了通过真空处理、退火和使用NH3的补偿掺杂来去除吸附物。在电场效应中，由于偶极吸附物如水和NH3，观察到滞后行为。最后，我们展示了空间选择性掺杂的石墨烯使用图案化的PMMA。4-p-n器件的终端输运测量揭示了量子霍尔区中的边缘沟道混合。可以观察到h/e^2、h/3e^2和h/15e^2的量子化电阻，正如理论所预期的那样。
2009-03-31 cond-mat.mes-hall
Alkali doping of graphene: the crucial role of high temperature annealing
在超高真空条件下研究了低温下沉积在外延和CVD单层石墨烯上的锂的掺杂效率。载流子密度的变化进行了监测的狄拉克点的栅极电压漂移和霍尔测量，在低和高掺杂制度。发现预退火石墨烯极大地增强了可以实现的最大掺杂水平：在没有退火的情况下，掺杂在$Δn = 2\times 10^{13}$ e $^-$ /cm $^2$处饱和，与样品类型或先前处理无关;在900 K退火之后，饱和掺杂上升一个数量级至$Δn = 2\times 10^{14}$ e $^-$ /cm $^2$。
2016-10-02 cond-mat.mes-hall
Tuning Magnetic Properties of Penta-Graphene Bilayers Through Doping with Boron and Oxygen
五-石墨烯（PG）是一种碳同素异形体，由于其用于可再生能源应用的有趣性质，最近引起了材料科学界的注意。虽然在其纯形式下不稳定，但已表明官能化可以稳定其结构。由此产生的一个问题是，使用这种方法是否还可以进一步改善其出色的电子特性。由于PG双层存在sp $^2$和sp $^3$碳平面，因此它由用于电磁性质的官能化调谐的灵活候选物组成。在这项工作中，我们进行密度泛函理论模拟，研究如何的电子和结构性能的PG双层可以调整作为替代掺杂的结果。具体而言，我们观察到不同的磁性能的出现时，硼被用作掺杂剂物种。另一方面，在掺杂有氧的情况下，sp $^2$平面中的键的断裂不会在材料中感生磁矩。
2020-10-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Single Gate P-N Junctions in Graphene-Ferroelectric Devices
石墨烯的线性色散关系和随之而来的双极电子应用的影响已经激发了一系列旨在在石墨烯中产生pn结的实验努力。在这里，我们报告通过简单的修改PbZr $_{0.2}$ Ti $_{0.8}$ O $_3$基板，结合自组装层的周围环境掺杂剂形成的石墨烯pn结的电输运测量。我们表明，衬底配置控制的局部掺杂区域，和pn结的行为可以控制与一个单一的栅极。最后，我们表明，铁电衬底诱导的环境掺杂，可用于激活和钝化掺杂的滞后，产生一个“按需”的pn结在石墨烯控制的一个单一的，通用的背栅。
2016-01-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Doping dependence of the Raman peaks intensity of graphene near the Dirac point
在这里，我们使用原始石墨烯样品，以分析在2.4 eV和1.96 eV激发能下测量的拉曼峰强度如何随掺杂量而变化。原始石墨烯的使用允许研究接近狄拉克点的强度依赖性。我们发现，G峰强度是独立的掺杂，而2D峰强度强烈降低，增加掺杂。在完全共振过程的框架中分析这种依赖性，我们发现总的电子-声子散射率在2.4 eV时为~40 meV。
2009-08-31 cond-mat.mes-hall
Spatial control of laser-induced doping profiles in graphene on hexagonal boron nitride
我们提出了一种在石墨烯-六方氮化硼（hBN）异质结构中创建和擦除空间分辨掺杂分布的方法。该技术基于通过聚焦激光的光诱导掺杂，并且不需要掩模也不需要光刻胶。这使得我们的技术对于非常规电子器件方案的快速原型制作很有意义，其中，可重复的、长期稳定的掺杂分布的空间分辨率仅受激光光斑尺寸（~600 nm）和样品定位精度的限制。我们的光学掺杂方法提供了一种在同一个石墨烯器件中实现和测试不同的复杂掺杂图案的方法，这是传统的选通技术无法实现的。
2015-11-02 cond-mat.mes-hall
Temperature Dependence of Electric Transport in Few-layer Graphene under Large Charge Doping Induced by Electrochemical Gating
在大的电荷掺杂的单层和几层石墨烯的电输运性质的温度依赖性是非常感兴趣的散射过程的研究主导的电导率在不同的温度下，并在理论上预测的可能性，以达到超导状态在这种极端条件下。在这里，我们展示了在低至3.5 K的3层、4层和5层石墨烯器件中获得的结果，其中通过采用新型聚合物电解质溶液进行电化学门控，已经达到了高达约6.8x10^14 cm^（-2）的大表面电荷密度。与最近在单层石墨烯中获得的结果相反，在20 K和280 K之间的薄层电阻的温度依赖性显示了T^2分量的低温优势-这可能与电子-电子散射有关-并且在大约100 K时，与经典的电子-声子区域交叉。出乎意料的是，这种交叉并没有显示出对感应电荷密度的任何依赖性，即对费米能量的大调谐。
2015-03-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ultimate charge transport regimes in doping-controlled graphene laminates: phonon-assisted processes revealed by the linear magnetoresistance
本文通过热解芳香族插层剂实现了对石墨烯叠层掺杂类型与浓度的控制，利用线性磁阻揭示了层内与层间输运机制，发现声子辅助隧穿是室温下导电性的主要限制因素，并展示了无金属石墨烯基热电偶约50 μV K^-1的热电灵敏度。
2024-04-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
The mechanism and process of spontaneous boron doping in graphene in the theoretical perspective
提出了一个理论模型来揭示在微波等离子体实验中选择三甲基硼作为掺杂源（ACS NANO 6（2012）1970）将B掺杂到石墨烯中的机制。结果表明，硼掺杂的原因是三甲基硼分解出的C、H、CH、CH_2或CH_3等基团与硼的结合作用，掺杂过程经历了两个关键步骤。确定了第一步的最小能量路径。所考虑的情况下得到的能量势垒落在0.02-0.43 eV的范围内，支持的事实，即取代C的B可以很容易地实现，即使在室温下。第二步，通过H饱和去除垂直方向上的无关基团，最终实现B的完全掺杂。本工作成功地解释了上述实验现象，并针对石墨烯的硼掺杂提出了一种新颖可行的方法。
2016-02-28 cond-mat.mes-hall
Reversible optical doping of graphene
石墨烯单层提供的最终表面暴露使其成为理想的传感器平台，但也使其固有特性暴露于任何环境扰动。在这项工作中，我们证明了剥离的SiO $_2$ /Si衬底上的石墨烯的电荷载流子密度可以精细和可逆地调整之间的电子和空穴掺杂与可见光子。这种光致掺杂发生在中等激光功率条件下，但受到基板清洁方法的显著影响。特别地，发现需要亲水性基底并且在悬浮的石墨烯中消失。这些发现表明，可以设想以亚秒时间尺度操作的光学门控石墨烯设备，但拉曼光谱并不总是像通常假设的那样是非侵入性的。
2013-04-16 cond-mat.mes-hall
Impact of doping on the carrier dynamics in graphene
我们提出了一个微观研究掺杂对石墨烯中的载流子动力学的影响，特别是专注于其对现实的，掺杂的石墨烯样品中的技术相关的载流子倍增的影响。治疗的时间和动量分辨载波光，载波载波，载波声子相互作用在同一微观基础上，俄歇诱导的载流子倍增的费米能级为300毫电子伏的外观被揭示。此外，我们表明，掺杂有利于所谓的热载流子倍增发生在一个频带内。我们的研究结果直接比较最近的时间分辨ARPES测量和表现出很好的协议的时间演变的热载流子倍增的n-和p-掺杂石墨烯。所获得的见解揭示了现实的掺杂石墨烯样品中的超快载流子动力学
2015-08-27 cond-mat.mes-hall
Graphene on a hydrophobic substrate: Doping reduction and hysteresis suppression under ambient conditions
在热氧化硅上通过机械剥离和标准光刻程序制备的石墨烯的本征掺杂水平变化显著，并且似乎强烈依赖于处理细节和衬底形态。此外，这种石墨烯装置的传输性质在环境条件下遭受滞后行为。这种滞后现象可能是由基底或石墨烯表面上的偶极吸附物引起的。在这里，我们证明，它是可能的，可靠地获得低本征掺杂水平，并强烈抑制滞后行为，即使在环境空气中沉积石墨烯上的薄，疏水自组装层的六甲基二硅氮烷（HMDS）。HMDS用作可重复的模板，防止偶极物质的吸附。它也可以屏蔽基板缺陷的影响。
2009-10-14 cond-mat.mes-hall
Charge confinement and Klein tunneling from doping graphene
在目前的工作中，我们研究了石墨烯中的结构缺陷如何改变其输运性质。特别是，我们发现，打破了亚晶格对称性的石墨烯单层克服了克莱因效应，导致无质量狄拉克费米子的受限状态。在实验上，这对应于外来原子与碳原子的化学键合，碳原子将自己附着在两个子晶格中的一个上的优先位置。此外，我们考虑散射的张量障碍，它描述了一个给定的区域的蜂窝状细胞围绕垂直于石墨烯层的轴的旋转。我们证明，在这种情况下，狄拉克点之间的谷间混合出现，克莱因隧穿发生。
2012-02-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci hep-th
Superconducting Graphene: the conspiracy of doping and strain
石墨烯展现出了丰富的迷人特性，但也被认为不是超导体。值得注意的是，我们表明，石墨烯可以通过电荷掺杂和拉伸应变的综合作用成为传统的Bardeen-Cooper-Schrieffer超导体。掺杂的影响是明显的，使费米面增大，而应变的影响是深刻的，大大增加了电子-声子耦合。在实验可达到的掺杂（4 E +14 cm-2）和应变（~16%）水平下，超导临界温度Tc高达~30 K，是液氢温度以上单元素材料的最高温度。这显著地使石墨烯成为商业上可行的超导体。
2013-08-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
