From Half-metal to Semiconductor: Electron-correlation Effects in Zigzag SiC Nanoribbons From First Principles
我们进行了电子结构计算的基础上的第一性原理多体理论方法，以研究准粒子带隙，和氢钝化锯齿形SiC纳米带的光吸收光谱。自能校正包括使用GW近似，和激子效应包括使用贝特-萨尔彼得方程。我们系统地研究了宽度在0.6 $\text{nm}$和2.2 $\text{nm}$之间的纳米带。准粒子修正扩大了Kohn-Sham带隙，因为减少维数引起的增强的相互作用效应。宽度大于1 nm的锯齿形SiC纳米带在平均场水平下表现出半金属性。自能修正大大增加了带隙，从而将半金属锯齿形SiC纳米带转变为窄隙自旋极化半导体。这些纳米带的光学吸收光谱得到显着修改后，包括电子-空穴相互作用，和最后的带状物表现出强烈的束缚激子，结合能为2.1 eV。因此，最窄的锯齿形SiC纳米晶具有用于在光谱的IR区域中操作的光电子器件的潜力，而表现出自旋极化的更宽的纳米晶可以用于自旋电子学应用。
2017-06-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Sensory Organ like Response of Zigzag Edge Graphene Nanoribbons
利用连续介质Dirac理论，研究了锯齿形边缘石墨烯带在边缘势和塞曼场作用下的密度和自旋响应。我们的分析计算的密度和自旋的封闭系统（固定粒子数）的静态边缘场的响应，显示出高度非线性的韦伯-费希纳型行为的响应依赖于边缘电位的mechanically。响应对系统尺寸的依赖性（例如纳米尺度的宽度）也未被揭示。因此，锯齿形边缘石墨烯纳米带提供了遵守韦伯-费希纳定律的器官（例如眼睛和耳朵）的响应的实现。我们验证我们的分析结果与紧束缚计算。这些结果对于理解石墨烯纳米带中电子-电子相互作用的重要影响，如边缘磁性等至关重要，并且还提出了石墨烯纳米带的器件应用的可能性。
2010-11-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Selected graphenelike zigzag nanoribbons with chemically functionalized edges: Implications for electronic and magnetic properties
众所周知，存在广泛种类的准二维类石墨烯纳米材料，其在许多方面可以优于石墨烯。因此，除了石墨烯之外，注意力还集中在锡烯（弯曲的蜂窝结构）和磷烯（褶皱的蜂窝结构）上。它示出，根据掺杂，这些材料可以具有磁有序的边缘。磁相位的计算图说明，一方面，石墨烯和锡烯的n型掺杂的窄锯齿形纳米带在边缘之间具有反铁磁性对齐的磁矩。然而，另一方面，在磷烯纳米带的情况下，对于p型掺杂，Z字形边缘可以具有铁磁性对齐的磁矩。边缘磁性严重影响纳米带的输运性质，并且如果充分控制，可以使它们对自旋电子学有吸引力。
2019-10-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Stability of edge magnetism against disorder in zigzag MoS$_2$ nanoribbons
基于先前的\emph{ab-initio}计算，具有锯齿形边缘的二硫化钼纳米带显示铁磁和金属性质。然而，由于这些方法的计算成本，对无序对磁性的作用的调查仍然缺乏。在这项工作中，我们填补了这一空白，通过研究几个纳米长的二硫化钼$_2$锯齿形纳米带使用紧束缚和哈伯德哈密顿的磁性和电子性质。研究结果表明，合适的边缘原子紧束缚参数对定量获得MoS $_2$纳米带的金属态和磁性是至关重要的.在微调参数的帮助下，我们进行了大规模的计算，并预测了沿边缘的自旋畴壁能量，发现其显著低于锯齿形石墨烯纳米带。紧束缚的方法使我们能够解决边缘无序对磁性的影响。我们的研究结果开辟了道路，为调查电子-电子效应在现实尺寸的纳米器件在MOS $_2$，也提供了有价值的信息，自旋电子学应用。
2019-06-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Intrinsic giant Stark effect of boron-carbon-nitride nanoribbons with zigzag edges
采用第一性原理计算研究了锯齿形硼碳氮（BCN）纳米带的电子性质，其中石墨烯纳米带边缘最外层的C原子被B或N原子取代.我们发现，BCN纳米带是金属，因为几个带交叉的费米能级。对于BCN纳米带在一个丰富的H $_2$的环境中，所谓的近自由电子状态出现在费米能级以上，因为固有的巨斯塔克效应，由于内部电场的横向偶极矩。近自由电子态的位置可以通过施加平行于偶极矩的电场来控制。氮原子的氢化是BCN纳米带中巨斯塔克效应出现的必要条件。我们还讨论了双层BCN纳米带中堆积顺序对本征巨斯塔克效应的影响。
2012-04-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
Edge Disorder in Bottom-Up Zigzag Graphene Nanoribbons: Implications for Magnetism and Quantum Electronic Transport
基于扫描探针显微镜和第一性原理计算，我们揭示了自下而上锯齿型石墨烯纳米带中结构无序的本质及其对磁性和电子输运的影响.我们发现在表面合成的环化脱氢步骤中出现的边缘缺失的间二甲苯单元是最常见的点缺陷。这些“咬”缺陷作为自旋1顺磁中心，严重破坏带极值附近的电导谱，并引起自旋极化电荷输运。我们进一步表明，整个石墨烯纳米带的电子电导是更敏感的“咬”缺陷形成在锯齿形边缘比扶手椅的。我们的工作建立了一个全面的理解无序的自下而上的石墨烯纳米带的低能电子特性。
2021-06-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Hydrogen Atoms on Zigzag Graphene Nanoribbons: Chemistry and Magnetism Meet at the Edge
尽管石墨烯之字形边缘的非常规$π$磁性具有广泛的应用前景，但它是否以及在多大程度上在其化学中发挥作用仍然知之甚少。在这里，我们研究了添加氢原子$-$最简单的实验相关的吸附物$-$的锯齿形石墨烯纳米带（ZGNRs）。我们发现，$π$ -磁性管辖的ZGNRs的化学，引起一个网站依赖的碳原子的反应性和驱动氢化过程的纳米边缘。相反，化学吸附的氢原子控制ZGNR的$π$磁性，在反铁磁基态中充当自旋- $\frac{1}{2}$顺磁中心，并在能带极值处使载流子自旋极化。我们的研究结果建立了一个全面的图片之间的特殊相互作用的化学和磁性出现在锯齿形边缘的石墨烯。
2022-01-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin effects in thermoelectric properties of Al and P doped zigzag silicene nanoribbons
从理论上研究了掺Al和P杂质原子的硅烯纳米带在边缘磁矩反平行和平行取向下的电学和热电性质。在前一种情况下，适当排列的杂质可以导致净磁矩，从而也导致自旋热电效应。在后一种情况下，反过来，自旋热电效应也发生在不存在杂质的情况下。基于从头计算的数值结果表明，自旋热电势可以显着提高的杂质。
2014-03-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Noncollinear magnetism and half-metallicity in biased bilayer zigzag graphene nanoribbons
本文研究了锯齿形终端的偏压Bernal堆叠双层石墨烯纳米管的边缘极化及其后果。根据边缘极化之间的层间耦合和层内耦合对磁态进行了分类，并给出了掺杂对偏置电压的磁相图。发现了共面磁相，并研究了其磁结构随偏压的变化。对于所有的磁态，我们也讨论了半金属态的可能性，对于具有完美锯齿边缘的带，我们预测了七种半金属态，它们具有不同的磁结构和沿带的量子化电导。
2013-04-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
One-dimensional magnetic conduction channels across zigzag graphene nanoribbon/hexagonal boron nitride heterojunctions
本研究利用第一性原理和平均场Hubbard模型，揭示了之字形石墨烯纳米带/六方氮化硼异质结中由电荷转移引起的一维磁传导通道，并证明其自旋劈裂可受外场调控，为原子级薄自旋电子器件提供了平台。
2024-05-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Effects of Edge Oxidation on the Structural, Electronic, and Magnetic Properties of Zigzag Boron Nitride Nanoribbons
研究了边缘化学对锯齿形氮化硼纳米带的相对稳定性和电子性质的影响。在所有考虑的官能团中，完全羟基化的ZBNNRs被发现是能量最稳定的。当面内外加电场垂直于氢化和羟基化的ZBNRs的轴向时，诱导出自旋极化的半金属态，其性质与ZGNRs的预测不同.发现实现半金属态的起始场主要取决于带的宽度。我们的研究结果表明，ZBNNRs的边缘功能化可能为新的纳米电子和纳米自旋电子器件的设计开辟了道路。
2013-08-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Bandgap engineering of zigzag graphene nanoribbons by manipulating edge states via defective boundaries
石墨烯纳米带（GNRs）在未来应用中的严重限制之一是锯齿形GNRs（ZGNRs）是无间隙的，因此不能用于场效应晶体管（FET）。本文利用紧束缚方法和第一性原理方法，推导并证明了具有缺陷边缘结构的ZGNR中显著带隙开放的一般边缘（边界）条件。所提出的半导体GNRs具有一些有趣的特性，包括它们可以嵌入并集成在一大块石墨烯中，而不需要完全切割它们。我们还展示了一种新型的高性能全ZGNR FET。
2011-05-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Complex edge effects in zigzag graphene nanoribbons due to hydrogen loading
我们进行了密度泛函计算，以及采用紧束缚理论，研究锯齿形石墨烯纳米带（ZGNR）的钝化氢的影响。我们发现，每个边缘C原子键合2个H原子打开了一个间隙，破坏磁性的纳米线的小宽度。然而，从8行和更厚的纳米带观察到的金属电子结构伴随着重入磁性。电子结构和磁性状态是相当复杂的这种类型的终端，与sp $^3$键合的边缘原子是非磁性的，而最近的相邻原子是金属和磁性。我们还评估了几种厚度的ZGNR的相稳定性，并证明了sp $^3$键合的边缘原子，与2 H原子在边缘，应该是稳定的温度和压力，这是在实验室环境中可达到的。
2010-05-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Graphane Nanoribbons: A Theoretical Study
在这项研究中，我们调查的电子和磁性的石墨烷纳米带。我们发现，锯齿形和扶手椅型石墨烷纳米带与H-钝化的边缘是半导体。虽然裸露的扶手椅带也是非对称的，但裸露的锯齿形带的相邻悬挂键在同一边缘具有反铁磁有序。H-钝化锯齿形和扶手椅型纳米带的带隙指数依赖于它们的宽度。详细分析了C、O、Si、Pt、Ti、V和Fe原子在石墨烯带表面上的吸附，揭示了通过这些吸附原子使石墨烯带功能化是可能的。发现C、O、V和Pt原子有取代石墨烷中H原子的趋势。我们发现，显着的自旋极化在石墨烷可以通过创建域的H-空位和CH-双空位。
2010-04-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Applied electric field on zigzag graphene nanoribbons: reduction of spin stiffness and appearance of spiral spin density waves
我们研究了锯齿形石墨烯纳米带在铁磁和反铁磁边缘态下加电场时自旋刚度的降低和螺旋自旋密度波的出现。为此，我们利用广义布洛赫定理结合约束的方法，以保持在边缘的碳原子的磁矩的方向。我们发现铁磁组态的基态是不稳定的，导致螺旋基态，而反铁磁组态的基态是稳健的。我们还发现，自旋刚度在铁磁和反铁磁配置减少的电场的增加。因此，我们证明，不仅自旋刚度，而且Z字形石墨烯纳米带的基态可以通过电场控制。
2019-12-23 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
Edge reconstruction induces magnetic and metallic behavior in zigzag graphene nanoribbons
在密度泛函理论中，采用定域和扩展基近似，研究了锯齿形石墨烯纳米带在氢钝化条件下边缘重构为稳定的七元环和五元环的过程.两个边缘的重构导致铁磁金属基态，而一个边缘重构使系统稳定在铁磁金属基态。重构边抑制了原子的局域自旋密度，并在费米能级处贡献了有限的态密度。我们的研究为制造半导体石墨烯器件的金属电极铺平了一条新的道路，可以完全控制磁性行为，而引线和沟道之间没有任何晶格失配。
2009-11-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Negative differential spin conductance in doped zigzag graphene nanoribbons
在局域自旋密度近似下，采用非平衡格林函数方法结合密度泛函理论研究了锯齿形石墨烯纳米带（ZGNRs）中的自旋相关电荷输运.电流-电压曲线显示了对称和非对称ZGNR的不同行为，并且ZGNR边缘上的掺杂可以操纵自旋输运。在对称ZGNR的一边替代掺杂Be原子的特殊情况下，一个自旋电流表现出负微分电阻，而另一个则随偏压单调增加。这种性质可以用来设计自旋振荡器或其他自旋电子学器件。
2012-02-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Lithium Adsorption on Zigzag Graphene Nanoribbons
我们通过密度泛函理论计算研究了锂原子在石墨烯纳米带（锯齿形和扶手椅形）、石墨烯和富勒烯中空位点的吸附。扶手椅型纳米带上的Li原子的结合能（对于LSDA为约1.70eV，对于PBE为约1.20eV）与石墨烯中的相应值（对于LSDA和PBE分别为1.55和1.04eV）相当。值得注意的是，Li和锯齿形纳米带之间的相互作用要强得多。在锯齿形纳米带的边缘处的Li的结合能比在石墨烯中的结合能强约50%。虽然锂吸附原子和锯齿形纳米晶之间的电荷转移显着影响后者的磁性能提供了一个额外的相互作用机制，是不存在于二维石墨烯或扶手椅纳米带，我们发现，边缘的形态，而不是磁性，是负责增强锂纳米晶相互作用。
2009-10-27 cond-mat.mtrl-sci
Effect of edge structures on elastic modulus and fracture of graphene nanoribbons under uniaxial tension
基于原子模拟，预测了单层石墨烯纳米带在准静态单轴拉伸下的非线性弹性性质，强调了边缘结构（扶手椅和锯齿形，无氢钝化和有氢钝化）的影响.原子模拟的结果解释热力学的理论框架内，这使得应变相关的边缘能量和氢吸附能的非线性函数的确定，锯齿形和扶手椅边缘。由于边缘效应的影响，石墨烯纳米带在无限小应变下的初始杨氏模量随边缘手性和带宽的变化而变化。此外，发现扶手椅型石墨烯纳米带的标称断裂应变比锯齿形带低得多。两种不同的断裂机制被确定，与锯齿形带和边缘控制的扶手椅带的非均质形核。氢钝化的边缘被发现有锯齿形石墨烯纳米带的机械性能的影响可以忽略不计，但其效果是更显着的扶手椅带。
2010-07-19 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
Negative differential resistance and magnetoresistance in zigzag borophene nanoribbons
我们研究了不同宽度的原始边缘硼纳米带（ZBNR）的输运性质，使用拳头原理计算。我们选择宽度为5和6的ZBNR作为奇数和偶数宽度。发现了偶氮和奇氮BNR的量子输运性质的差异，其中偶氮BNR和奇氮BNR具有不同的电流-电压关系。5-ZBNR在一定的偏压范围内表现出负微分电阻（NDR），而6-ZBNR表现为金属的特性，其电流随偏压的增加而增加。当两个电极的磁化方向相反时，可以显示出36%的自旋过滤效应。此外，磁阻效应出现在偶数N的ZBNR，最大值可达70%。
2017-01-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Engineering Enhanced Thermoelectric Properties in Zigzag Graphene Nanoribbons
我们从理论上研究了锯齿形石墨烯纳米带在存在外延线缺陷、衬底杂质和沿纳米带长度方向的边缘粗糙度的情况下的热电性能。电子结构采用最近邻紧束缚模型，声子带结构采用第四近邻力常数模型。对于运输，我们采用量子力学非平衡格林函数模拟。从原始的锯齿形纳米结构，表现出非常差的热电性能，我们演示了如何经过一系列的工程设计步骤的性能可以大大提高。我们的研究结果可能是有用的，在设计高效的纳米结构的石墨烯纳米陶瓷基热电器件。
2012-03-09 cond-mat.mtrl-sci
Preferential functionalization on zigzag graphene nanoribbons: First-principles calculations
我们利用第一性原理计算研究了石墨烯纳米带的功能化。我们发现，功能化的锯齿形边缘的官能团的配置的形成能是每个官能团低于扶手椅边缘的约0.2 eV。的形成能的差异产生于功能化的扶手椅边缘上的结构变形，而Z字形边缘上没有结构变形。在~25 ℃和10- 5atm的温度和压力条件下，在锯齿形边缘上发生选择性官能化。我们的研究结果表明，选择性功能化可以提供一种方法来分离锯齿形石墨烯纳米带的溶解度变化的机会。
2010-08-15 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
Crossover from Room-temperature Double-channel Ballistic Transport to Single-channel Ballistic Transport in Zigzag Graphene Nanoribbons
最近，已经明确证明，即使在室温下，锯齿形石墨烯纳米颗粒（GNR）也随着长度的增加而表现出从G 0到G 0/2的电导交叉（G 0 = 2 e2/h是电导的量子）[Baringhaus等人，Nature 506，349（2014）]。这样的结果令人困惑，因为以前的理论似乎都不符合实验观察。在这里，我们提出了一个模型来解释交叉从双通道到单通道弹道输运在曲折GNR。GNR边缘碳原子的sp3畸变在边缘原子上产生了较大的自旋-轨道耦合，增强了锯齿形GNR边缘态的自旋翻转散射。在充分的自旋翻转散射下，边缘态的波函数成为自旋向上和自旋向下分量的叠加。然后，两个边缘的耦合变得重要。这消除了锯齿形GNR中的边缘自由度，并导致电导随着长度的增加而从G 0演变为G 0/2。
2015-01-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
The effect of electron-phonon interaction on the thermoelectric properties of defect zigzag nanoribbons
研究了具有周期性边缘空位和反点晶格的石墨烯纳米带的热电性能。在Hubbard-Holstein模型的框架下，采用Lang-Firsov幺正变换，考虑了电子-声子相互作用.计算了电子传输函数、热电势和热电优值。我们发现，电子-声子相互作用导致热电优值的峰值降低，峰位置向带隙中心移动。对于出现在具有周期性反点的结构中的次峰，该效应更为显著。
2016-10-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
Coupled spin states in armchair graphene nanoribbons with asymmetric zigzag edge extensions
本研究通过在扶手椅型石墨烯纳米带中引入不对称锯齿形边缘延伸构建子晶格不平衡结构，实现了可调的磁相互作用及铁磁自旋链，为碳基自旋电子器件制备提供了新途径。
2020-07-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Enhanced thermoelectric efficiency of zigzag bilayer phosphorene nanoribbon; edge states engineering
从理论上研究了锯齿型双层磷烯纳米带的热电性质。我们首先将SSH阶梯与ZBPNR边缘态类比，解析地得到了它们的能带结构和波函数。然后，通过应用能量过滤方法，我们表明，电功率和热电效率的ZBPNR可以显着提高中间隙边缘状态的存在。我们还讨论了如何通过在边界施加周期性点势来设计边缘模式，以进一步优化系统的热电功率和效率。
2022-03-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Electronic Structures of SiC Nanoribbons
采用自旋极化密度泛函方法研究了SiC纳米带的电子结构。扶手椅型纳米带为半导体，锯齿型纳米带为磁性金属。锯齿形SiC纳米带中的自旋极化起源于带边缘的未成对电子。有趣的是，窄于$\sim$ 4 nm的锯齿形纳米带呈现半金属行为。在没有外场或化学修饰的情况下，窄SiC锯齿形纳米带的无金属半金属性预测为纳米材料自旋电子学应用开辟了一条简便的途径。
2008-07-09 cond-mat.mtrl-sci
Giant magnetoresistance and spin Seebeck coefficient in zigzag a-graphyne nanoribbons
利用密度泛函理论结合非平衡格林函数方法研究了铁磁石墨-石墨纳米带（ZGNRs）的自旋相关的电学和热电性质.在原始的均匀宽度ZGNRs中获得巨磁阻，并且可以高达10e6%。然而，对于掺杂的系统，大的磁阻行为可能出现在奇数宽度的ZGNR而不是偶数宽度的。这表明ZGNR边缘的掺杂可以在很宽的范围内操纵磁阻。另一个有趣的现象是，在B和N掺杂的均匀宽度ZGNR的自旋塞贝克系数总是大于电荷塞贝克系数，和纯自旋电流热自旋器件可以在特定的温度下实现。
2014-08-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Edge currents and nanopore arrays in zigzag and chiral graphene nanoribbons as a route toward high-$ZT$ thermoelectrics
我们分析了电子和声子的量子输运通过锯齿形或手性石墨烯纳米带（GNRs）与纳米孔阵列穿孔。由于这些GNR中的局部电荷电流分布在其边缘周围达到峰值，因此在其内部钻纳米孔不会影响这种边缘电荷电流，同时大大减少了足够长的线中声子携带的热流。这两种效应的组合可以产生高效的热电器件，其在液氮温度下具有最大的$ZT \simeq 11$，并且在室温下具有最大的$ZT \simeq 4$，在$\sim 1$ $μ$ m长的锯齿形GNR中实现，所述GNR具有可变直径的纳米孔和它们之间的间距。我们的分析是基于$π$ -轨道紧束缚哈密顿量的电子子系统的第三最近邻跳跃，声子子系统的经验第四最近邻模型，和非平衡格林函数形式主义来研究这两个模型中的量子输运。
2012-01-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Zigzag graphene nanoribbons without inversion symmetry
衬底上的石墨烯将遭受反转对称性破缺（ISB）晶格势。在考虑电子-电子相互作用的情况下，研究了无反转对称性的锯齿形石墨烯纳米带出现半金属性和非共线磁性相的可能性.在半填充时，由于与电子-电子相互作用的竞争，半金属态（HM）可以在ISB势的中间值处实现。远离半填充，在不同的带宽度的掺杂与ISB电位的相图，其中HM状态和NC磁状态的制度清楚地指示和讨论。对于具有完美边缘的带，我们预测了具有不同磁结构的两个HM状态之间的拓扑转变，这是伴随着沿带的电导从$2e^2/h$到$e^2/h$的突然转变。
2011-07-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Interference of Topologically Protected Edge States in Silicene Nanoribbons
硅烯是一种二维量子自旋霍尔绝缘体。我们从拓扑保护和两个边缘之间干涉的角度研究了硅烯纳米带的边缘通道。研究发现，扶手椅形和锯齿形边缘的螺旋边缘通道（HEC）的行为是完全不同的。HEC的穿透深度$ξ$与扶手椅边缘$ξ_{\rm arm} \sim \hbar v_\text{F}/ Δ$的自旋-轨道能隙成反比（$v_\text{F}$：费米速度，$Δ$：由于自旋-轨道相互作用而产生的能隙），而它保持与锯齿形边缘的晶格常数一样短。由于两个边缘态的干涉，扶手椅型纳米带中的零能态消失，而即使宽度$W$很窄，它们仍然保持在锯齿型纳米带中。对于扶手椅型纳米带，HEC的间隙$δ$表现为$Δ=0$的$δ\sim \hbar v_\text{F}/W$，以及$δ\sim Δ\exp[- W/ξ_{\rm arm}]$的$Δ\not=0$的$δ\sim Δ\exp[- W/ξ_{\rm arm}]$，而对于锯齿型纳米带，其基本上保持为零而与$Δ$无关。
2013-01-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Dependence of atomic arrangement on length of flat bands in zigzag BC2N nanoribbons
我们采用紧束缚模型对锯齿形边缘的BC2N纳米带的电子性质进行了理论研究。结果表明，当原子沿Z字形排列时，Z字形BC_2N纳米带具有平坦的能带和边缘态。波矢空间中的平带长度取决于原子排列。这一性质可以用BC_2N片的线性色散偏离蜂窝晶格的K点来解释。边缘态的电荷分布依赖于原子的排列。我们还表明，锯齿形BC2N纳米带的边缘状态的电荷分布，其中最外层的网站被B和N原子占据是不同于那些在传统的石墨烯锯齿形边缘。这种电荷分布导致不同的磁结构。在平均场近似下，利用哈伯德模型研究了锯齿形边缘的BC2N纳米带的磁性结构。在Z字形边缘，最外面的位置被B和N原子占据，铁磁结构出现时，网站能量大于现场库仑相互作用。
2012-11-04 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Full analytical solution of finite-length armchair/zigzag nanoribbons
短臂椅型石墨烯纳米带可以表现为一维拓扑材料，其可以根据其宽度和终止方式在其石墨烯终止的边缘中显示边缘状态。我们在这里展示了任何长度和宽度的紧密结合石墨烯矩形的完整解决方案，可以被视为有限长度的扶手椅或锯齿形丝带。我们找到了体和边缘本征态和本征能量的精确解析表达式。我们给出了边缘态之间库仑相互作用的精确表达式，并引入Hubbard二聚体模型分析了边缘不同磁态的出现及其特征，这些磁态的存在依赖于带长。我们找到足够的空间，我们的预测在N = 5扶手椅丝带实验测试。我们比较分析结果与从头算模拟基准的二聚体模型的质量，并设置其参数。从头算哈密顿量的进一步详细分析，使我们能够确定这些变化的紧束缚参数，影响的带状物的拓扑性质。
2023-03-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
The screening effects on field enhancement factor of zigzag graphene nanoribbon arrays: A first-principles study
采用第一性原理计算研究了场屏蔽效应对锯齿型石墨烯纳米带（ZGNRs）电子和场发射性质的影响.系统地研究了带间距和带宽度对锯齿型石墨烯纳米带（ZGNRs）的功函数、场增强因子、带隙和边缘磁性的影响。研究发现，ZGNRs的功函数随着带间距离Dx的增加而迅速增加，这是由带边缘的正偶极子引起的。对于给定的Dx，ZGNR的功函数随着带宽度W的增加而减小。带宽越大，带间距对功函数的影响越大。利用一个简单的线性插值模型，我们可以得到任意带宽的ZGNR的功函数。对于Dx < W的情况，场增强因子随着带间距离的增加而迅速增加。当我们进一步增加Dx时，增强因子缓慢增加，然后趋于饱和。ZGNR的带间距离可以调制带隙和边缘磁性的大小。以上这些现象都可以用筛选效应来解释。
2017-12-24 cond-mat.mes-hall 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
Electric-field-induced spin spiral state in bilayer zigzag graphene nanoribbons
我们研究了双层锯齿形石墨烯纳米带在电场作用下铁磁边缘态的自旋螺旋基态的出现。为了做到这一点，我们采用了广义布洛赫定理，在约束方案方法内为边缘处的所有碳原子的磁矩创建平坦的螺旋排列。小的带宽可以保持铁磁基态，而大的带宽则显示出从一定的电场值开始的螺旋基态。我们还指出，螺旋基态是由自旋刚度的降低引起的。在这种情况下，能量标度表现出一种微妙的性质，只能在低温下考虑。对于最后的讨论，我们还发现，自旋螺旋基态出现更迅速，当厚度增加。因此，我们证明了大的带宽和大的厚度可以在电场的作用下产生许多螺旋态。
2021-02-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tuning the electronic structures and transport properties of zigzag blue phosphorene nanoribbons
近年来，单元素二维原子晶体材料在许多应用领域引起了人们的广泛兴趣。不久前，用分子束外延技术在金衬底上成功地合成了蓝磷，它具有特殊的几何和电子结构。采用第一性原理方法研究了锯齿形蓝色磷烯纳米带的电子结构和输运性质，通过在纳米带的两端引入不同的基团钝化，可以明显地调节纳米带的电子结构和输运性质. ZBPNRs-H和ZBPNRs-OH呈现出宽禁带半导体性质。而ZBPNRs-O是金属的。有趣的是，ZBPNRs-O的电流-电压曲线显示负微分电阻效应，这与带宽度无关。通过ZBPNRs-O的电流主要是以P-P键电流的方式沿两个外侧锯齿形磷链流动。通过对ZBPNR的两个边缘进行不同功能基团的修饰，可以使ZBPNR显示出一些重要的功能特性，成为负阻器件的候选材料。
2018-10-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Peculiar Width Dependence of the Electronic Property of Carbon Nanoribbons
纳米带（纳米石墨带）是类似于碳纳米管的碳系统。我们通过一组两个整数$<p,q>$来表征宽类纳米带，然后根据$p$和$q$来定义宽度$w$。电子性质探索这类纳米带。锯齿形（扶手椅型）纳米带具有与扶手椅型（锯齿形）纳米管类似的电子性质。纳米带的带隙结构表现出与金属或几乎金属纳米带的流状序列的谷结构。这些序列对应于由$w$索引的等宽曲线。我们揭示了纳米带的电子性质对宽度$w$的特殊依赖性。
2006-02-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Vacancy Effects on Electric and Thermoelectric Properties of Zigzag Silicene Nanoribbons
研究了具有横向对称性的锯齿形硅烯纳米晶体中单空位、双空位和线性空位的晶体重构。利用密度泛函理论结合非平衡格林函数方法研究了它们对材料电性能和热电性能的影响。特别是，我们专注于自旋分辨电导，磁电阻和电流-电压曲线。在MV中形成5-原子环，在DV中形成5-8-5环结构，并且在LV中形成8-4-8-4环结构。当横向对称性被空位打破时，特别是当空位位于带的边缘时，线性电导变得强烈地依赖于自旋。巨磁电阻效应会被非对称空位所掩盖。当存在LV和不对称MV或DV时，可能出现单自旋负微分电阻。一个强大的自旋塞贝克效应，预计在室温下在ZSiNR与LV。
2014-08-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Changing the Phosphorus Allotrope from a Square Columnar Structure to a Planar Zigzag Nanoribbon by Increasing the Diameter of Carbon Nanotube Nanoreactors
元素磷纳米结构因大量的同素异形体而臭名昭著，这限制了它们作为半导体的有用性。为了限制这种结构的多样性，我们选择性地合成准一维磷纳米结构内的碳纳米管（CNT），作为稳定的模板和纳米反应器。尽管锯齿形磷纳米带优选地在内径超过1.4nm的CNT中形成，但观察到先前未知的磷的方形柱状结构在较窄的纳米管内部形成。我们的发现得到了电子显微镜和拉曼光谱观测以及从头计算密度泛函理论计算的支持。我们的计算结果表明，方形柱状结构的形式，优选地在内径约1.0 nm的碳纳米管，而黑色的磷纳米带的形式，优选地在内径为4.1 nm的碳纳米管内，与锯齿形纳米带积极有利于扶手椅纳米带。我们的理论预测与实验结果一致。
2020-01-09 cond-mat.mtrl-sci
Electronic properties of edge-functionalized zigzag graphene nanoribbons on SiO2 substrate
基于第一性原理计算，研究了SiO2衬底上边缘功能化锯齿型石墨烯纳米带的电子性质. ZGNRs的金属或半导体性质是由于边缘氢化ZGNRs和不同的SiO2（0001）表面之间的各种相互作用而揭示的。修饰ZGNR的二价官能团充当ZGNR的活性边缘与SiO2之间的桥梁。这些官能团稳定了基底上的ZGNRs，以及修改ZGNRs的边缘状态，并进一步影响其电子性质。由于边态破坏和晶格畸变，ZGNR的带隙被打开。
2011-01-13 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
Electronic properties of edge-functionalized zigzag graphene nanoribbons on SiO2 substrate-v2
基于第一性原理计算，研究了SiO2衬底上边缘功能化锯齿型石墨烯纳米带的电子性质. ZGNRs的金属或半导体性质是由于边缘氢化ZGNRs和不同的SiO2（0001）表面之间的各种相互作用而揭示的。修饰ZGNR的二价官能团充当ZGNR的活性边缘与SiO2之间的桥梁。这些官能团稳定了基底上的ZGNRs，以及修改ZGNRs的边缘状态，并进一步影响其电子性质。由于边态破坏和晶格畸变，ZGNR的带隙被打开。
2011-02-28 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
Probing the edge states in a zigzag phosphorene nanoribbon via RKKY exchange interaction
磷烯是磷原子的各向异性褶皱二维（$2$ D）六方晶格。锯齿形磷烯纳米颗粒（ZPNR）中的边缘模是准平坦的，与体相态完全隔离，这与其他六方晶格如石墨烯、硅烯等相比是独特的。我们从理论上研究了置于纳米颗粒上的两个磁性杂质之间的Ruderman-Kittel-Kasuya-Yosida（RKKY）交换相互作用，并通过其行为提取平坦边缘态的特征。由于边缘态与体相完全分离，我们可以通过调整外部栅极电势，将通过RKKY相互作用的边缘模式贡献与体的边缘模式贡献隔离，相同的边缘。体诱导RKKY相互作用表现出非常平滑的振荡与两个杂质之间的距离，而边缘模式，它波动非常迅速。我们还探讨了拉伸应变的影响，在没有和存在的栅极电压，并揭示了RKKY相互作用强度可以在适当的掺杂下，当两个杂质是在体。
2018-06-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Effects of transverse electric fields on Landau subbands in bilayer zigzag graphene nanoribbons
利用Peierls紧束缚模型研究了准一维锯齿形石墨烯纳米带的磁电性质。准朗道能级（QLL）是指在k空间某个区域内的无色散朗道子带，是磁约束效应和量子约束效应相互竞争的结果。在双层系统中，层间相互作用导致两组QLL，一组发生在费米能级，另一组发生在更高的能量。横向电场能使能谱发生畸变，使两组QLL发生倾斜，并引起超导体-金属的相变。从波函数的角度探索了电子的分布，清晰地讨论了朗道态在电场影响下的演化。更有趣的是，能谱中的能带混合现象与态混合有关，态混合在波函数中可以明显地看到。最后给出了可以通过表面检测和光学实验（如扫描隧道光谱和吸收光谱）验证的态密度。
2013-09-05 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
Band Gap of Atomically Precise Graphene Nanoribbons as a Function of Ribbon Length and Termination
利用扫描隧道显微镜/光谱结合密度泛函理论计算，研究了Au（111）衬底上有限长$N_A=7$扶手椅型石墨烯纳米带（7-AGNR）的带隙. 7-AGNRs的带隙与长度为6 nm和更大的收敛到0.1 eV内的体积值为2.3 eV，而带隙打开几百毫电子伏在很短的7-AGNRs。终端上的带隙有显着的影响，双氢化终端产生较低的带隙比单氢化的。
2019-10-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
