Spin-dependent ballistic transport properties and electronic structures of pristine and edge-doped zigzag silicene nanoribbons: large magnetoresistance
采用非平衡格林函数方法结合密度泛函理论研究了边缘掺杂锯齿型硅烯纳米带（ZSiNR）的电子结构和电导.双探针系统的ZSiNR在铁磁和反铁磁状态被认为是。掺杂效应的元素从第III和V族，在一个平行或反平行的两个电极的磁性配置，进行了讨论。打开和关闭外部磁场，我们可以将金属铁磁ZSiNR转换为绝缘反铁磁ZSiNR。在铁磁状态下，偶数或奇数宽度的ZSiNR表现出截然不同的磁阻。在奇数宽度边缘掺杂的ZSiNR中，与原始ZSiNR相比，发生大的磁阻。在宽度均匀的ZSiNR中情况相反。这些现象是由反平行结构中电导的剧烈变化引起的。
2014-08-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin-polarization anisotropy included by mechanical bending in tungsten diselenide nanoribbons and tunable excitonic states
WSe $_2$单分子膜由于其自旋轨道耦合引起的费米能级附近带的自旋分裂和自旋谷结构而显示出许多有趣的性质。自旋极化在相关能带中的取向对于激子态的性质和光谷选择性至关重要。本文采用密度泛函理论研究了不同弯曲曲率和电子/空穴掺杂下的WSe $_2$纳米带，采用多体微扰GW和BSE（Bethe-Salpeter方程）方法研究了其光吸收和激子态。我们发现，WSe $_2$纳米带在弯曲时可以表现出增强的SOC效应和费米能级附近的带的空间变化的自旋极化。自旋极化可以在这些近简并带中表现出各向异性（或不对称性），从而通过弯曲和电子/空穴掺杂到纳米带中而导致可控的磁性，这表明在紧凑和可控的磁性纳米器件和自旋电子学中的潜在应用。纳米颗粒的光学吸收光谱呈现出在约0.4至1.5eV的近红外区域内弯曲的大的可调谐性，在大的弯曲条件下显示出增强的吸收。激子态通常在电子和空穴对中表现出混合或各种自旋构型，这些构型由弯曲控制，潜在地可用于基于自旋的量子信息过程中的应用。
2022-11-01 cond-mat.mtrl-sci
Tunable Thermal Conduction in Graphane Nanoribbons
石墨烯和石墨烯都是二维材料，但具有不同的键合构型，这可以导致不同的热传导性质。我们模拟石墨烷纳米带（GANRs）使用非平衡格林函数方法的热传导。研究发现，GANRs具有较低的弹道热导和较强的热导各向异性比石墨烯同行。此外，GANRs的氢空位显著抑制热传导，伴随着增强的热导各向异性。通过控制GANRs的宽度、边缘形状和氢空位浓度实现的可调热传导可用于热管理和热电应用。
2014-02-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tunable resonances due to vacancies in graphene nanoribbons
研究了锯齿形和金属扶手椅型石墨烯纳米带中存在一个或两个空位时的相干电子输运。考虑到电导指纹的原子尺度可调谐性，主要关注的是到边缘的距离和空位间距的影响。一个参与的相互作用的空位亚晶格位置和纳米晶边缘终止，连同间距参数导致宽电导共振线形状的修改。打开磁场引入了一种新的长度尺度，揭示了系统的纯几何方面与石墨烯的基本原子尺度性质之间相互作用的反直觉方面。
2010-10-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnetic Boron Nitride Nanoribbons with Tunable Electronic Properties
我们提出的理论证据，总能量第一性原理计算的基础上，存在的自旋极化状态以及本地化和沿裸锯齿形氮化硼纳米带的边缘延伸。我们的计算预测，在这项工作中研究的所有磁配置是热可及的在室温下，并提出了一个能隙。特别是，我们表明，高自旋状态，在每个边缘原子的磁矩为1 $μ_B$，提出了丰富的电子行为谱，因为它可以通过施加外部电场来控制，以获得金属$\leftrightarrow$半导体$\leftrightarrow$半金属过渡。
2008-03-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Electrically-tunable ultra-flat bands and $π$-electron magnetism in graphene nanoribbons
该研究预测一维锯齿形石墨烯纳米带在横向电场下可产生可逆的超平能带，并在电荷掺杂时引发边缘局部磁矩，为诱导强关联电子相提供了新途径。
2024-12-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tunable Quantum Temperature Oscillations in Graphene and Carbon Nanoribbons
研究了在热梯度作用下碳纳米带和石墨烯结中的局域电子温度分布。使用一个现实的模型的扫描热显微镜，我们预测量子温度振荡的波长相关的弗里德尔振荡。在实验上，这个波长可以通过门控/掺杂在几个数量级上调谐，使量子温度振荡达到现有测量技术的空间分辨率。
2013-06-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Electronic transport across quantum dots in graphene nanoribbons: Toward built-in gap-tunable metal-semiconductor-metal heterojunctions
全石墨烯电子器件的成功受到半导体沟道和金属接触的挑战性实现和后续集成的严重阻碍。在这里，我们全面调查的宽度调制异质结的电子输运组成的石墨烯量子点的不同长度和宽度嵌入在一对扶手椅边缘的金属纳米带，最近通过表面合成制造的那种。我们表明，量子点的存在下，使宽度依赖的传输带隙的开放，从而产生内置的一维金属-半导体-金属结。此外，我们发现，在附近的带边，电导是受一个平滑的过渡，从反共振到共振输运制度时，增加沟道长度。这些结果是合理的量子限制效应和量子点之间的竞争方面的铅耦合。总的来说，我们的工作建立了石墨烯量子点纳米架构作为吸引人的平台，无缝集成间隙可调半导体通道和金属接触到一个单独的纳米管，从而实现自包含的碳基电子器件。
2020-11-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Imprinting Tunable $π$-Magnetism in Graphene Nanoribbons via Edge Extensions
磁性碳纳米结构目前正受到广泛应用的审查。在这里，我们从理论上研究扶手椅型石墨烯纳米带图案化与不对称的边缘扩展组成的横向稠合的萘酚基团，最近通过表面合成制造。我们表明，一个单独的边缘扩展作为一个自旋$\frac{1}{2}$中心，并开发了相当大的自旋极化的带边缘周围的电导。一对边缘扩展之间的海森堡交换耦合由碳骨架中第二个萘并基团的位置决定，从而实现铁磁、反铁磁或非磁性状态。边缘扩展的周期性排列在能带极值处产生完全的自旋极化，并且伴随的铁磁基态可以通过外部刺激被驱动到非磁性或反铁磁相。总的来说，我们的工作揭示了精确的可调谐性的$π$ -磁性的石墨烯纳米带诱导的萘酚基团，从而建立这些一维架构作为合适的平台，逻辑自旋电子学。
2021-02-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tunable Electronic Properties of Multilayer Phosphorene and Its Nanoribbons
研究了垂直电场对多层磷烯及其纳米带的电子能带结构和输运性质的影响。在磷烯中，在临界值的垂直电场（$E_c$），带隙关闭和能带结构经历了一个无质量狄拉克费米子跃迁沿扶手椅方向。这种跃迁在量子霍尔测量中是可观察到的，因为朗道能级能量对磁场$B$的幂律依赖性从低于$E_c$的$\sim (n+1/2)B$到$E_c$的$\sim [(n+1/2)B]^{2/3}$，再到高于$E_c$的$\sim [(n+1/2)B]^{1/2}$。在多层磷烯纳米带（PNR）中，垂直电场可以用来操纵与边缘态相关联的中间带隙能带，从而产生新的器件功能。我们提出了一个双边缘栅PNR结构，作为一个量子开关。
2017-07-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Disorder-induced pseudodiffusive transport in graphene nanoribbons
我们研究了在存在二元无序的情况下石墨烯纳米带中从弹道到扩散和局域输运的转变，这种无序可以通过化学吸附物或替代掺杂产生。我们发现，诱导平均掺杂（所产生的非零平均的障碍）和杂质散射之间的相互作用修改了传统的相位相干传输的图片。在狄拉克点附近，杂质产生的固有倏逝模在短距离处占主导地位，从而产生类似于清洁石墨烯中的伪扩散传输的新机制，但不需要重掺杂接触。这种内在的伪扩散制度先于传统的弹道，扩散和本地化制度。最后两个政权表现出强烈修改的有效传播模式的数量，和平均自由程变得异常大的狄拉克点附近。
2009-06-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electric Field Tunable Topological Phases in Graphene Nanoribbons
石墨烯纳米带（GNRs）具有独特的保护性拓扑相。我们表明，通过第一性原理计算，通过施加一个实验上可访问的横向电场（TEF），某些硼和氮周期性共掺杂GNRs具有可调的拓扑相位。由于导带和价带态对电场的相反响应，场致能带反转引起可调谐性。利用空间变化的施加场，创建不同拓扑相位的GNR的片段，从而产生拓扑结态的现场可编程阵列，每个拓扑结态可以被电荷或自旋占据。我们的研究结果不仅表明电场可以作为一个简单的调谐旋钮的拓扑相位在准一维系统中，但也提供了新的设计原则，未来GNR基量子电子器件的拓扑特性。
2021-02-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Tunable Magnetic Semiconductor Behavior Driven by Half-Filled One Dimensional Band in Zigzag Phosphorene Nanoribbons
通过密度泛函理论计算发现锯齿形磷烯纳米带具有反铁磁绝缘态。与其他一维系统相比，ZPNR的磁性表现出几个令人惊讶的特点：（i）磁矩在每个锯齿形边缘反平行排列;（ii）磁性能量相当稳定（约29 meV/磁离子），带隙很大（约0.7 eV）;（iii）适度的压缩应变将诱导磁性到磁性以及半导体到金属的转变。所有这些现象都是由于一种独特的机制而自然产生的，即半充满的一维带在π/2 α附近穿过费米能级引起的电子不稳定性。ZPNR独特的电子和磁性使其在纳米电子器件中具有巨大的应用潜力。
2014-09-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tunable Interlayer Excitons in Bilayer Graphene Nanoribbons
本研究通过激发态密度泛函计算，证明扶手椅型双层石墨烯纳米带中存在强层间激子耦合，发现其具有室温长寿命辐射特性，并指出通过堆叠顺序工程可调控激子响应与寿命。
2025-07-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tunable transmission due to defects in zigzag phosphorene nanoribbons
分析了两种杂质/空位存在下边态电子沿锯齿形磷烯纳米带的输运。考虑到缺陷的位置，检查了许多不同的情况。当这两个缺陷都位于锯齿形链的边缘时，正如所预期的那样，随着行进电子能量的改变，电导表现出共振行为。在这种情况下，对于两个空位，观察到的共振峰变得非常尖锐。当第二个空位位于扶手椅链上，而第一个空位位于边缘之字形和扶手椅链的交叉点时，可以看到一个惊人的行为。在这种情况下，在相当大的能量范围内，电导强烈加强。实际上，第二空位的存在在第一空位周围产生屏蔽区域，因此，行波绕过该区域并增强电导率。分析结果与数值模拟进行了比较，显示出非常好的协议。
2018-10-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Twisted bilayer zigzag-graphene nanoribbon junctions with tunable edge states
堆叠二维层状材料，如石墨烯和过渡金属二硫属化物与非零层间扭转角最近已成为有吸引力的，因为新的物理性能的出现。一维纳米材料的堆叠提供了横向堆叠偏移作为用于调制所得材料性质的附加参数。在这里，我们报告的扭曲双层锯齿形石墨烯纳米带（TBZGNRs）的边缘状态可以调整与扭曲角和堆叠偏移。通过密度泛函理论（DFT）计算首次揭示了在堆积区的强边态变化。利用扫描隧道显微镜在Au（111）表面构建并表征了扭曲双层锯齿形石墨烯纳米颗粒（TBZGNR）体系。三个典型的正交TBZGNR结表现出不同的堆叠偏移通过扫描隧道光谱的详细分析揭示了新兴的近零能量状态。通过与密度泛函理论计算结果的比较，我们得出结论：边缘态的产生是由于平带的形成，平带的能量和自旋简并度随堆叠偏移量的变化是高度可调的。我们的工作突出了2D和1D twistronics之间的根本区别，并刺激进一步调查扭曲的一维系统。
2023-02-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Modeling edge effects in Graphene Nanoribbon Field-effect Transistors with real and mode space methods
发展了一种计算效率高的模空间模拟方法，用于弹道极限下石墨烯纳米晶体管场效应晶体管的原子模拟。所提出的模拟方案，它解决了非平衡格林函数耦合的三维泊松方程，是基于原子的哈密顿在一个解耦的模式空间。模式空间的方法，它只处理几个模式（子带），显着减少了仿真时间。此外，边缘键弛豫和第三近邻效应也被包括在量子输运求解器中。仿真实例表明，模态空间方法可以显著降低仿真代价约一个数量级，而结果仍然是准确的。本文还论证了边缘键弛豫效应和第三近邻效应对晶体管性能的影响，并指出在建模中必须考虑这些效应。
2009-02-26 cond-mat.mtrl-sci
First-principles predictions of tunable half metallicity in zigzag GaN nanoribbons with possible applications in CO detection and spintronics
基于系统的第一性原理密度泛函理论（DFT）模拟，我们预测锯齿形GAN纳米带（ZGaNNR）既可以用作高效CO探测器，也可以用作自旋过滤器。我们对无限长的纳米带和有限股进行的计算表明：（a）CO在ZGaNNRs的边缘强烈结合，以及（b）几种所得的配置表现出半金属行为。我们考虑了不同的边缘钝化位点，发现所有的结构都是稳定的。的金属，半金属，和半导体的配置被观察到作为一个功能的CO钝化覆盖。我们还计算了各种结构的电流-电压（I-V）特性，使用Landauer形式主义，并发现由半金属配置的设备作为高效的自旋过滤器。CO浓度的影响也进行了研究，这表明一个可行的方法，不仅调整ZGaNNRs的电子带隙，但它们的半金属。因此，我们的模拟提出了一个新的研究方向可能的器件应用的III-V族异质结构。
2022-09-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Highly tunable spin-dependent electron transport through carbon atomic chains connecting two zigzag graphene nanoribbons
受最近成功从石墨烯中切割出稳定碳原子链的实验的启发，我们研究了连接两个锯齿形石墨烯纳米带的碳链的器件结构，其具有高度可调的自旋相关输运性质。基于非平衡格林函数方法结合密度泛函理论的计算表明，输运行为对铅的自旋构型和带隙中桥的位置很敏感.中间的桥给出了总体良好的耦合，除了在费米能周围，其中具有反平行自旋的引线产生小的传输间隙，而具有平行自旋的引线给出有限的态密度，并在碳链中的原子数方面引起电导的奇偶振荡。另一方面，在边缘处的桥显示出与自旋极化边缘态相关的输运行为，在传输函数中呈现出在费米能旁边的尖锐的纯$α$ -自旋和$β$ -自旋峰。这使得通过调整引线的自旋状态和桥位置来实现片上互连或自旋电子器件成为可能。
2012-05-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tunable electronic properties of partially edge-hydrogenated armchair boron-nitrogen-carbon nanoribbons
采用基于密度泛函理论（DFT）的第一性原理计算方法，研究了部分和完全边缘氢化的扶手椅型硼氮碳（BNC）纳米带（ABNCNRs）的电子性质.由于边缘的部分钝化，不参与成键的电子形成位于费米能级附近的新的能态。由于这些额外的能带，一些ABNCNR表现出金属行为，这在扶手椅型纳米带中是非常罕见的。我们的计算表明，金属行为观察到以下钝化模式：（i）当从一个边缘的B原子，从另一个边缘的N原子，未钝化。(ii)当来自两个边缘的N原子未钝化时。(iii)当来自一个边缘的C原子和来自另一个边缘的N原子未钝化时。此外，自旋极化也观察到某些钝化方案，这也是非常罕见的扶手椅纳米带。因此，我们的研究结果表明，ABNCNRs表现出广泛的电子和{磁}属性的完全边缘氢化的ABNCNRs是直接带隙半导体，而部分边缘氢化的是半导体，或金属，同时表现出自旋极化，基于钝化的性质。我们还发现，与较窄的相比，具有较大宽度的条带更稳定。
2018-03-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Highly tunable charge transport in defective graphene nanoribbons under external local forces and constraints: A hybrid computational study
在本文中，我们提出了一个结合分子力学（MM）和紧束缚（TB）的方法，这使我们能够研究的影响因素，如外部的局部力，约束，和空位缺陷的纳米材料的电子输运性质。在这项工作中选择的纳米结构是扶手椅型石墨烯纳米带（AGNRs）。根据该方法，纳米结构被建模为一个框架，和梁单元被用来说明键中的共价原子间的相互作用。在我们的计算中，扭转，拉伸和弯曲能量的条款被认为是。所选择的原始纳米晶体是金属，本研究的目的是找到机械载荷，空位缺陷和它们的位置对结构的电导的影响。我们观察到，在结构中的空位缺陷的存在下，导致开放的能隙，这改变了相的纳米结构从金属到半导体。我们发现，随着点缺陷数目的增加，应变系统的能隙尺寸增大。此外，增加局域力的大小会减小系统的电导和能隙。通过改变点缺陷的数量和局部力的大小等参数，可以控制系统的输运间隙。本研究之结果对于奈米机电系统之设计有一定之参考价值。
2020-12-22 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Voltage-tunable lateral shifts of ballistic electrons in semiconductor quantum slabs
研究了弹道电子通过半导体量子板时的横向位移可以是正的也可以是负的，这类似于透射光束通过介质板时的反常横向位移。提出了位移为负的必要条件。结果表明，横向位移不仅与半导体量子板的结构参数有关，还与入射角和入射能量有关。数值计算进一步表明，外加电场可以将横向位移从负向正调谐。这种电压可调的横向位移在量子电子器件中具有潜在的应用前景。
2009-03-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electric control of the edge magnetization in zigzag stanene nanoribbon
在低维结构中操纵电子和空穴的自旋态以实现电子学和自旋电子学的应用，一直是人们极大的兴趣。利用第一性原理计算研究了锯齿形锡烯纳米带的边缘磁耦合和各向异性。考虑到相当大的自旋轨道耦合和铁磁性在每个边缘，锯齿形锡烯纳米粒子是绝缘的，其带隙取决于边缘间的磁耦合和磁化方向。特别是对于具有面外反铁磁耦合的纳米晶边缘，边缘态出现两个非简并谷，且自旋简并度可通过横向电场调节，充分发挥了自旋和谷的自由度.更重要的是，磁序和各向异性都可以通过电子和空穴掺杂来选择性地控制，这表明了容易获得的栅极诱导的磁性调制。这些有趣的特性为设计基于电子和磁电耦合多自由度的节能器件提供了一条实用的途径。
2017-06-28 cond-mat.mtrl-sci
Comparative Studies on Giant Magnetoresistance in Carbon Nanotubes and Graphene Nanoribbons with Ferromagnetic Contacts
这篇文章报道了碳纳米管（CNT）和石墨烯纳米带的巨磁电阻（GMR）的比较研究相似的纵横比（即周长/长度和宽度/长度比，分别为前者和后者）。这个问题是解决在零温度下的弹道输运制度，通过紧束缚模型内的格林函数技术和所谓的宽带近似的电极。石墨烯的巨磁电阻效应与碳纳米管的巨磁电阻效应相当，它强烈地依赖于手性，而仅轻微地依赖于纵横比。事实证明，石墨烯，类似于碳纳米管，可能是自旋电子应用的一种非常有趣的材料。
2008-05-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tunable spin and transport in porphyrin-graphene nanoribbon hybrids
最近，卟啉单元已被连接到石墨烯纳米带（Por-GNR），使众多可能的结构。在这里，我们报告的第一性原理计算的两个原型，实验上可行的，Por-GNR的混合动力车，其中之一显示出一个小的带隙相关的其作为电极在设备中使用。在卟啉中嵌入Fe原子引起自旋基态$S=1$的自旋极化。我们采用密度泛函理论和非平衡格林函数输运计算，以研究一个2端设置，涉及一个Fe-Por-GNR之间的两个金属，小带隙，Por-GNR电极。Fe- $d$和GNR带态之间的耦合导致自旋输运中接近费米能的Fano反共振特征。这一特点使得运输高度敏感的Fe自旋状态。我们演示了如何机械应变或化学吸附的Fe引起自旋交叉$S=1$和$S=0$，分别直接反映在运输的变化。我们的理论结果为在表面合成Por-GNRs杂化物提供了线索，这将为碳基自旋电子学和化学传感开辟一条新的途径。
2022-10-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Strain Effect on Energy Gaps of Armchair Graphene Nanoribbons
我们报告了第一性原理研究的电子结构的变形扶手椅型石墨烯纳米带（AGNRs）。AGNR的能隙随单轴应变的变化呈现锯齿形，表明AGNR的能隙可以有效地调节。在不同的应变下，费米能级附近的两个占据子带和两个空子带的空间分布发生了交换。随着AGNR宽度的增加，能隙的可调宽度变窄。在紧束缚近似下，我们的模拟包括了碳原子$π$ -轨道间的最近邻跳跃积分，通过第一性原理计算再现了这些结果.得到了描述能隙最大值随AGNR宽度变化的简单经验公式。
2007-03-30 cond-mat.mtrl-sci
Controllable optical and magneto-optical properties of magnetic CrI3 nanoribbons
单层CrI 3具有惊人的铁磁基态。本文采用密度泛函理论计算了拉伸应变和弯曲锯齿形CrI 3纳米带的能带结构和磁矩。边缘碘原子形成平坦的低导带，与铬原子铁磁耦合，而非边缘碘原子弱反铁磁耦合。CrI 3纳米带对面外和面内磁矩配置具有几乎相等的偏好，略微偏好面内配置。我们还利用多体微扰GW-BSE（Bethe-Salpeter方程）计算了光吸收，并研究了磁光特性，包括磁二向色性、法拉第效应和磁光克尔效应。低能暗激子主要来自自旋不同的电子和空穴之间的跃迁，并且是非Frenkel型的，而亮激子具有混合自旋构型。拉伸应变和弯曲明显调制的吸收光谱和CrI 3纳米带的磁光性能在技术上重要的光子能量范围内的~1.0-2.0 eV，这表明在可调谐磁光电子学的潜在应用。
2022-11-01 cond-mat.mtrl-sci
Tunable hyperbolic Landau-level polaritons in charge-neutral graphene nanoribbon metasurfaces
Donostia International Physics Center（多诺斯蒂亚国际物理中心）；Universidad del Pais Vasco/Euskal Herriko Unibertsitatea（巴斯克地区大学/巴斯克大学）；Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM), CSIC（马德里材料科学研究所，西班牙国家研究委员会）；Chemistry Faculty (UPV/EHU)（化学学院（巴斯克地区大学））；Department of Quantum Matter Physics, University of Geneva（日内瓦大学量子物质物理系）；Instituto de Nanociencia y Materiales de Aragon (INMA), CSIC-Universidad de Zaragoza（阿拉贡纳米科学与材料研究所，西班牙国家研究委员会-萨拉戈萨大学）；Departamento de Fisica de la Materia Condensada, Universidad de Zaragoza（萨拉戈萨大学凝聚态物理系）；IKERBASQUE, Basque Foundation for Science（伊克尔巴斯科奎，巴斯克科学基金会）
本研究设计电荷中性石墨烯纳米带超表面，通过外磁场实现朗道能级间跃迁产生可调谐双曲量子极化激元，并发现等频曲线拓扑转变及沟道化现象，为量子传感与计算提供新途径。
2025-10-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin-Resolved Self-Doping Tunes the Intrinsic Half-Metallicity of AlN Nanoribbons
利用第一性原理理论研究了电场和应变控制的氮化铝（AlN）纳米带的本征半金属性质。我们表明，半金属属性的AlN带可以经历一个过渡到全金属或半导体行为与应用程序的电场或单轴应变。外部横向电场引起使材料半导电的全电荷屏蔽。相比之下，作为单轴应变从压缩到拉伸，自旋分辨的选择性自掺杂增加了半金属特性的带。相关的应变引起的电子性质的变化产生的能带结构的修改在费米能级作为一个自旋极化的电荷转移之间的π轨道的N和Al边缘原子在自旋分辨的自掺杂过程的结果。这种能带结构的可调谐性表明，通过从具有足够不同的局域化性质的元素导出边缘态，设计具有可调谐电子结构的磁性纳米带的可能性。有限温度分子动力学揭示了一个热稳定的半金属纳米到室温。
2013-11-04 cond-mat.mtrl-sci
Magnetic Interactions Between Radical Pairs in Chiral Graphene Nanoribbons
磁性石墨烯纳米带（GNRs）已成为未来应用（包括量子技术）的有前途的候选者。在这里，我们表征由手性石墨烯纳米带（chGNRs）托管的磁状态。在chGNR边缘的氢原子被酮基取代有效地将一个p_z电子添加到π电子网络，从而产生未配对的π自由基。一个密切相关的情况发生在常规的酮官能化的chGNR中，其中一个氧原子缺失。两个这样的自由基状态可以通过交换耦合相互作用，我们研究了这些相互作用作为其相对位置的函数，其中包括对手性的显着依赖，以及对周围GNR的性质，即，具有或不具有酮官能化。此外，我们确定的参数，使这种类型的系统与氧杂原子可以充分描述内广泛使用的平均场哈伯德模型。总之，我们提供了新的见解，理论模型和设计GNR为基础的纳米结构具有可调的磁性能。
2021-08-30 cond-mat.mtrl-sci
Effect of the attachment of ferromagnetic contacts on the conductivity and giant magnetoresistance of graphene nanoribbons
特别是碳基纳米结构和石墨烯，作为纳米电子学和自旋电子学的新材料引起了人们的极大兴趣。在这种情况下，最重要的问题之一是外部电极对石墨烯纳米带（GNR）的电子性质的影响。目前的理论方法是基于紧束缚模型和修改的格林函数的递归过程。结果表明，在弹道输运范围内，就电导率而言，所谓的端部接触几何形状（具有最小GNR/电极界面面积）通常比其侧面接触对应物（具有较大的覆盖面积）更有利于实际应用。然而，关于巨磁阻系数，情况正好相反，因为自旋分裂效应在较低导电侧接触设置中更显著。
2012-03-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin relaxation related to the edge scattering in graphene
我们讨论了自旋翻转散射的作用，从磁化的边缘在石墨烯纳米带的电子。自旋翻转散射与边缘处的磁矩的强涨落有关。使用玻尔兹曼方程的方法，这是有效的不太窄的纳米带，我们计算的情况下，贝里-蒙德拉贡和锯齿形石墨烯边缘的自旋弛豫时间。我们还考虑了弹道纳米带的情况下，其特征在于很长的动量弛豫时间在散装，当主要来源的动量和自旋弛豫是自旋相关的散射在边缘。我们发现，在锯齿形边缘的情况下，一个异常的自旋扩散是可能的，这是有关非常弱的自旋翻转散射的电子沿nanoriginal边缘滑动。
2014-04-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electrically Tunable Quasi-Flat Bands, Conductance and Field Effect Transistor in Phosphorene
磷烯是近年来分离得到的一种蜂窝状结构的黑磷。基于紧束缚模型研究了磷烯纳米带的电学性质。一个突出的特点是存在准平坦的边缘带完全脱离散装带。我们探索的准平坦带的出现的机制解析和数值从已知的石墨烯的蜂窝晶格的连续变形的平坦带。准平坦带可以通过施加垂直于带方向的面内电场来控制。电导在临界电场以上被切断，其充当场效应晶体管。临界电场与纳米尺度的宽度成反比。这一结果将为基于磷烯的纳米电子学铺平道路。
2014-04-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Photocurrent in graphene harnessed by tunable intrinsic plasmons
石墨烯在红外和太赫兹中的光学特性可以通过将石墨烯图案化为具有亚波长特征尺寸的周期性超材料来定制和增强。在这里，我们展示了石墨烯纳米阵列中的偏振敏感和门可调光电探测。利用的长寿命的混合等离子体声子模式的电子密度振荡和基板（SiO2）的表面极性声子的耦合激发。它们的激发由s-极化导致的共振光电流的数量级大于p-极化，激发电子-空穴对观察到的光电流。等离子体探测器表现出光致温度增加高达四倍的可比2D石墨烯探测器。此外，由于光激发的混合等离子体声子和电子的衰变通道的差异，光电流符号在最新的纳米阵列中变得偏振敏感。我们的工作提供了一个路径的光敏和频率选择性光电探测器的基础上石墨烯的等离子体激元激发。
2013-06-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Edge Effects on the Electronic Structures of Chemically Modified Armchair Graphene Nanoribbons
在本文中，我们应用第一性原理理论来探讨如何扶手椅型石墨烯纳米带（AGNRs）的电子结构的化学修饰的影响。边缘附着物包括H、F、N、NH $_{2}$和NO $_{2}$。我们的理论结果表明，通过控制AGNR和吸附层的宽度，可以实现对带隙的高度可调。最有趣的发现是，由于N-N键的独特电子特征，具有不同宽度的N-钝化的AGNR是金属的。AGNR的这种性质变化（从半导体到金属）在开发石墨烯基器件中是重要的。
2007-11-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Strain dependence of the heat transport properties of graphene nanoribbons
结合精确的密度泛函理论和非平衡格林函数方法，计算了宽度在3-50 μ m之间的拉伸应变扶手椅型（AGNR）和锯齿型（ZGNR）边缘石墨烯纳米带的弹道热导特性.不同宽度的AGNR的优化的横向晶格常数显示出三族行为时，根据N模3分组的带，其中$N$代表整个宽度的带的碳原子数。两个最低频率的面外声学模式起着决定性的作用，在增加AGNR-N在低温下的热导。在高温下，拉伸应变的作用是降低AGNR-N和ZGNR-N的热导率。这些结果可以解释为力常数在面内和离面方向上的应变的应用的变化。这种对石墨烯纳米带中热传输的基本原子论理解为在各种温度下通过应变影响其热性质的变化铺平了道路。
2013-08-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nonlinear thermal transport and negative differential thermal conductance in graphene nanoribbons
采用经典分子动力学方法研究了石墨烯纳米带的非线性热输运。对于GNRs，在超过线性响应范围的大温度偏压下，我们观察到负微分热导（NDTC）的开始。NDTC可通过改变施加温度偏置的方式来调节。随着GNR长度的增加，NDTC减小并最终消失。在三角形GNRs中，我们也观察到了NDTC，其中NDTC只存在于热流从窄端到宽端的情况下。这些效应在纳米级热管理和利用GNRs的热信号处理中可能是有用的。
2011-09-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
External Bias Dependent Direct To Indirect Bandgap Transition in Graphene Nanoribbon
在这项工作中，使用自洽的紧束缚计算，第一次，我们表明，一个直接到间接的带隙转变是可能的扶手椅型石墨烯纳米晶通过沿带的宽度施加外部偏压，开辟了新的设备应用的可能性。借助狄拉克方程，我们利用外加偏压在纳米晶体内部产生的微扰势空间分布的不对称性，定性地解释了这种带隙跃迁。其次是验证的带隙的趋势与数值技术，使用矩阵指数的马格努斯展开。最后，我们证明了载流子有效质量在带隙跃迁点附近具有可调的尖锐特征。
2010-06-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Temperature dependence of the conductivity of ballistic graphene
我们使用Landauer输运理论研究了弹道石墨烯的电导率与温度的关系。我们得到的结果是定性与最近观察到的高流动性悬浮石墨烯的运输测量中的许多功能。在高温度T和低密度n时，电导率σ随T线性增长，而在高密度n时，由于化学势的T依赖性，σ~ |n| ^1/2在小T时有负修正。在中等密度下，电导率是T和n的非单调函数，在T=0.693 \hbar v |n| ^1/2处出现最小值，其中v是费米速度。我们讨论了短纳米带中的两种法布里-珀罗振荡及其在有限温度下的稳定性。
2009-09-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tunable mid-infrared coherent perfect absorption in a graphene meta-surface
我们利用石墨烯纳米带的超表面实现相干完美吸收（CPA）在中红外区。结果表明，准CPA频率，CPA可以证明与适当的相位调制，存在的石墨烯元表面具有强的共振行为。CPA可以通过合并元表面的几何设计和石墨烯的电可调谐性来基本上调谐。此外，我们发现基于石墨烯纳米晶介表面的CPA是可实现的与实验石墨烯数据。该研究结果可以推广到二维光电材料在光学检测和信号处理方面的潜在应用。
2015-02-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Nonlinear transport of ballistic Dirac electrons tunneling through a tunable potential barrier in graphene
研究了偏压作用下倾斜势垒石墨烯在有限带隙和零带隙条件下的二阶电子隧穿和非线性输运性质。为了验证，结果从有限差分为基础的数值方法，这是开发用于计算透射和反射系数与动态可调（随时间变化的偏置场）的势垒分布，进行了比较与静态平方势垒和微扰理论的分析模型，使用Wentzel-Kramers-Brillouin（WKB）近似。对于一个偏置的障碍，传输系数和隧穿电阻的计算和分析，表明一个完全控制的峰值隧穿电阻的偏置场倾斜的障碍，栅电压的势垒高度，和能量的传入电子。此外，在石墨烯中的有限能隙被发现抑制迎面传输以及斜传输与大的横向动量。另一方面，对于无间隙石墨烯，发现了法向入射之外的狄拉克电子的过滤，并且可以用于设计电子透镜。所有这些预测的有吸引力的输运性质预计非常有用的开发新的电子和光学石墨烯为基础的设备。
2019-10-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tuning the polarized quantum phonon transmission in graphene nanoribbons
我们提出的系统，允许通过使用C $^{13}$同位素势垒，antidot结构，和不同的边界条件的声子传输函数T（$ω$）在石墨烯纳米带的调谐。声子模由原子间第五近邻力常数模型（5NNFCM）得到，T（$ω$）由非平衡格林函数形式计算。我们表明，通过施加部分固定的边界条件，它是可能的，以限制在低能量的T（$ω$）的面内声子模式的贡献。相反，面外声子模的传输函数可以通过适当的反点或同位素排列来减小。特别是，我们表明，它们的周期性阵列导致在某些频率$ω_ν$，可以预先定义为所需的通过控制它们的相对距离和大小的传输函数的急剧下降。由此，我们证明了通过适当的工程设计，可以控制石墨烯纳米带中的弹道传输函数T $(ω)$的大小。我们讨论了这些结果的影响，在纳米级的控制热传输的设计，以及在石墨烯基材料的热电特性的增强。
2014-09-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Computational Characterization of the Recently Synthesized Pristine and Porous 12-Atom-Wide Armchair Graphene Nanoribbon
State University of Campinas（坎皮纳斯州立大学）；Federal University of Campina Grande（坎皮纳格兰德联邦大学）
本研究通过DFT与MD模拟系统表征本征及多孔12-AGNR的多维度性能，证实孔隙工程可有效调控其电子、光学、热学与力学特性，为其在纳米电子等领域的应用提供理论支撑。
2025-02-27 cond-mat.mtrl-sci
Charge transport in doped zigzag phosphorene nanoribbons
研究了晶格畸变和化学无序对两端锯齿形磷烯纳米带（zPNR）电荷输运性质的影响，该纳米带在外加偏压下表现出共振隧穿行为。我们的综合研究是基于{ \it ab~initio}量子输运计算的Landauer理论的基础上。我们使用氮和硅替代掺杂原子，并采用不同的物理量，如$I-V$曲线，电压降行为，透射光谱，传输路径，和原子电流，探讨zPNR器件在偏压下的输运机制。计算的传输路径显示从弹道输运制度的扩散，并在某些特定情况下，本地化的传输制度的过渡。通过化学键和跳跃流动的电流被监测，然而，电导主要来源于在Z字形边缘附近穿过化学键的电荷。结果表明，在掺杂体系中，器件电导降低，负微分电阻特性减弱或消失。此外，纯zPNR系统的电导几乎与带宽无关。
2018-05-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Width-tuned magnetic order oscillation on zigzag edges of honeycomb nanoribbons
量子限制和干涉经常在纳米结构中产生奇异特性。最近的一个亮点是在约7 nm的临界带宽度处的带边缘的石墨烯纳米带中的磁性相变的实验指示[G. Z. Magda等人，Nature \textbf{514}，608（2014）]。在这里，我们从理论上表明，随着进一步增加的带的宽度，两个边缘的磁关联可以表现出一个有趣的反铁磁和铁磁之间的振荡行为，通过获得两个边缘之间的正相干性，以降低自由能。振荡效应在所施加的磁场中是容易调谐的。这些新的性质表明石墨烯纳米带中边缘磁性有序的新实验表现，并增强了在室温下工作的石墨烯类自旋电子纳米器件的希望。
2017-07-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quantifying Alignment and Quality of Graphene Nanoribbons: A Polarized Raman Spectroscopy Approach
提出基于偏振拉曼光谱和角度高斯分布扩展模型的方法，定量表征不同衬底上9-AGNR的排列与表面无序，揭示覆盖率及转移过程的影响。
2023-07-18 cond-mat.mtrl-sci
Substrate transfer and ex situ characterization of on-surface synthesized graphene nanoribbons
石墨烯纳米带（GNRs）的表面合成的最新进展已经获得了具有可调电子带隙的原子级精确的窄GNRs，这使得它们成为室温开关器件（例如场效应晶体管（FET））的优秀候选者。然而，尽管它们具有特殊的性能，但GNR的加工和表征仍然面临重大挑战。这一贡献解决了一些最重要的挑战，包括GNR制造的可扩展性，基板转移，在环境条件下的长期稳定性和非原位表征。我们专注于使用高通量系统在200 nm Au（111）/云母衬底上生长7和9原子宽扶手椅型石墨烯纳米带（即7-AGNR和9-AGNR）。转移的两个，7-和9-AGNRs从他们的金生长基板上的各种目标基板上的额外的表征是利用无聚合物的方法，避免残留的污染。这导致均匀的GNR膜形态，具有非常少的撕裂和褶皱，如通过原子力显微镜检查的。拉曼光谱表明，在基板转移GNR质量没有显着的退化，并揭示了GNR具有显着的稳定性，在环境条件下超过24个月的时间。使用多波长拉曼光谱，它提供了详细的洞察波长依赖性的宽度特定的振动模式的转移GNRs进行分析。最后，我们通过紫外-可见（UV-Vis）光谱表征了7-和9-AGNR的光学性质
2019-01-18 cond-mat.mtrl-sci
Tuning the electronic properties of hydrogen passivated C3N nanoribbons through van der Waals stacking
二维C3 N材料由于其固有的带隙和可调的电子性质，在高性能器件中具有广阔的应用前景。虽然有一些关于通过堆叠或形成纳米取向物来调节C3 N的带隙的报道，但是具有各种边缘结构的双层C3 N纳米带（C3 NNR）的带隙调制仍然远未被很好地理解。在这里，基于广泛的第一性原理计算，我们通过将C3 N切割成氢钝化的C3 NNR并将其堆叠成双层异质结构来证明C3 N的有效带隙工程。结果表明，具有三种边缘结构的扶手椅型（AC）C_3NNR都是半导体，而只有边缘由C和N原子组成的Z字形（ZZ）C_3NNR（ZZ-CN/CN）是半导体.所有半导体C3 NNR的带隙都大于C3 N纳米片的带隙。更有趣的是，具有CN/CN边缘的AC-C3 NNR（AC-CN/CN）具有直接带隙，而ZZ-CN/CN具有间接带隙。与单层C_3NNR相比，双层C_3NNR的带隙可以通过不同的堆积顺序和边缘结构得到很大的调制，从AB ′堆积的ZZ-CN/CN的0.43 eV到AA堆积的AC-CN/CN的0.04 eV。特别地，在AA ′-堆积的双层AC-CN/CN异质结构中观察到直接带隙向间接带隙的转变，在AB-堆积的双层ZZ-CN/CN异质结构中观察到间接带隙向直接带隙的转变。本工作为C3 N的有效带隙工程提供了新的见解，并为其在纳米电子和光电子器件中的应用提供了新的机会。
2020-08-26 cond-mat.mtrl-sci
Surface-Dependent Phonon Dynamics in 9-Armchair Graphene Nanoribbon Arrays
Swiss Federal Laboratories for Materials Science and Technology (Empa)（瑞士联邦材料科技研究所）；University of Basel（巴塞尔大学）；Swiss Nanoscience Institute, University of Basel（巴塞尔大学瑞士纳米科学研究所）；University of Zürich（苏黎世大学）
本研究通过变温拉曼光谱研究9-AGNRs阵列，发现D/G模红移主要由衬底-纳米带热膨胀失配主导，而非Klemens非谐项，且密集Au阵列存在异常线宽最小值。
2026-10-09 cond-mat.mtrl-sci
Study of Thermal Properties of Graphene-Based Structures Using the Force Constant Method
对石墨烯基材料的热性能进行了理论研究。声子性质的第四近邻力常数方法是结合使用的Landauer弹道和非平衡格林函数技术的运输。研究了不同结构的石墨烯、石墨烯反点晶格和石墨烯纳米带的弹道声子输运。我们证明，这种特殊的方法是适合于强大的和有效的调查声子输运在石墨烯为基础的设备。这种方法是特别有用的热电和热传输应用的调查。
2012-02-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ballistic to diffusive crossover of heat flow in graphene ribbons
纳米材料中的热流是一个重要的研究领域，具有基础和技术意义。然而，很少有人知道在二维（2D）设备或互连的尺寸相当于声子平均自由程（MFP）的热流。在这里，我们发现短的四分之一微米的石墨烯样品在室温下达到了弹道热导极限的35%，这是由衬底支撑的石墨烯中相对较大的声子mfp（~100 nm）实现的。相比之下，将类似的样品图案化成纳米带（GNRs）导致由带宽度和边缘无序控制的扩散热流状态。在边缘控制状态下，GNR热导率随宽度的变化近似为~W^{1.8+/-0.3}，在室温下，在65 nm宽的GNR中约为100 W/m/K。在声子mfp的尺度上操纵器件尺寸可以用来实现对它们的载热性质的完全控制，接近基本上有限的上限或下限。
2013-04-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Impact of Electrostatic Doping Level on the Dissipative Transport in Graphene Nanoribbons Tunnel Field-Effect Transistors
采用量子微扰理论（QPT）和扩展最低阶展开（XLOE）方法研究了静电掺杂对扶手椅型GNR-TFET耗散输运的影响。结果表明，GNR-TFET的源极和漏极侧的掺杂水平对声子对载流子输运过程的贡献有显着的影响。不同于在其他类似的研究中，声子被认为有一个恒定的不利影响的ION/IOFF比和亚阈值摆动（SS）的TFET器件由于声子吸收辅助隧穿，我们表明，通过适当的工程的掺杂水平的源极和漏极，声子吸收辅助隧穿可以有效地抑制。我们还表明，随着温度的升高，器件的开关性能恶化的弹道和耗散输运制度，并存在一个依赖于温度的临界掺杂水平，该设备具有最佳的开关行为。
2019-06-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Dirac half-semimetallicity and antiferromagnetism in graphene nanoribbon/hexagonal boron nitride heterojunctions
本文预测石墨烯纳米带/六方氮化硼异质结具有半半金属性，其完全自旋极化的狄拉克点源于电荷转移，且掺杂可诱导反铁磁到亚铁磁相变，为碳基自旋电子学提供可调谐一维自旋极化导电通道。
2023-05-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Bottom-up fabrication of atomically precise graphene nanoribbons
石墨烯纳米带（GNRs）是一类非常有趣的材料。一方面，GNR具有石墨烯的许多最高级特性，而另一方面，它们显示出其光电特性的特殊程度的可调谐性。相关的低维磁性，或广泛可调的带隙的存在或不存在，是由纳米带的宽度，晶体对称性和边缘结构所施加的边界条件来确定的。结合额外的可控参数，如杂原子的存在，定制的应变，或异质结构的形成，根据我们的需要塑造GNR的电子特性的可能性是梦幻般的。然而，为了真正受益于这种可调性并利用GNR提供的机会，在其合成中严格要求原子精度。这可以通过表面合成方法来实现，其中一种方法是让适当设计的前体分子以选择性的方式反应，最终形成GNR。在本章中，我们回顾了GNR固有的结构-性能关系，合成方法和方法，其中所产生的带的各种性能进行了探讨，最后选定的例子，展示GNR的应用。
2017-11-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
