Dominant Phonon Wavevectors and Strain-induced Splitting of the 2D Graphene Raman Mode
由石墨烯的2D拉曼模式探测的主要声子波矢量$q^{*}$是高度各向异性的，并且随着偏振器的取向旋转：相对于晶格的分析器方向。相应的电子跃迁连接电子等带隙轮廓，其中输入和输出光学矩阵元素的乘积最强，显示出沿$\bm{K}-\bmΓ$的有限分量，其灵敏地确定$q^{*}$。我们放弃了“内部”和“外部”过程的概念。我们的研究结果解释了单轴拉伸应变下石墨烯的2D模式的分裂。分裂起源于应变引起的声子色散畸变;电子能带结构和共振条件的变化对于2D拉曼光谱是可以忽略的。
2011-12-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Valley and Zeeman Splittings in Multilayer Epitaxial Graphene Revealed by Circular Polarization Resolved Magneto-infrared Spectroscopy
在高达17.5 T的强磁场中，利用可调谐量子级联激光器对多层外延石墨烯（MEG）进行了圆偏振分辨磁红外研究。解析了MEG单层和双层石墨烯包裹体中的朗道能级（LL）跃迁，并在提取的电子能带结构中观察到相当大的电子-空穴不对称性。对于单层石墨烯，证明了$n=0$到$n=1$ LL跃迁的四重分裂，并归因于第零LL的谷和自旋简并的提升以及电子-空穴对称性的破缺。分裂的磁场依赖性进一步揭示了其可能的机制。对实验数据的最佳拟合分别产生谷分裂和塞曼分裂的有效$g$因子，$g^*_{VS}=6.7$和$g^*_{ZS}=4.8$。
2019-10-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Valley Polarization and Inversion in Strained Graphene via Pseudo-Landau Levels, Valley Splitting of Real Landau Levels and Confined States
通过磁场可以很容易地控制系统的自旋极化和自旋方向。然而，目前还没有一种直接有效的方法来操纵谷赝自旋自由度。在这里，我们通过实验证明，它是可能的，实现谷极化和谷反转石墨烯通过使用应变诱导的赝磁场和真正的磁场。伪磁场与真实的磁场有很大的不同，在石墨烯的两个不同的谷处指向相反的方向。因此，伪磁场和真实磁场的共存导致石墨烯的两个不同谷处的不平衡的有效磁场。这使我们能够像控制电子自旋一样方便地控制石墨烯中的谷。在这项工作中，我们报告一致的观察谷极化和反转应变石墨烯通过伪朗道能级，分裂的真正朗道能级和谷分裂的限制状态，使用扫描隧道光谱。我们的研究结果突出了一个途径，以谷电子在应变石墨烯为基础的平台。
2020-02-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Observation of Resistively Detected Hole Spin Resonance and Zero-field Pseudo-spin Splitting in Epitaxial Graphene
石墨烯中的电子载流子在室温下显示出高的载流子迁移率。因此，该系统被广泛认为是一种潜在的未来基于电荷的高速电子材料，以补充或取代硅。同时，石墨烯的自旋性质表明了基于自旋的电子学或自旋电子学以及基于自旋的量子计算的改进能力。因此，自旋的检测、表征和输运已经成为石墨烯中感兴趣的主题。在这里，我们报告了一个微波光激发的单层和三层石墨烯的输运研究，揭示了一个意想不到的强大的微波诱导的电响应和双微波诱导的共振直流电阻。结果表明，自旋共振的电阻检测，并提供了一个测量的g因子，自旋弛豫时间，和亚晶格简并分裂在零磁场。
2012-12-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Detecting degeneracy and subtle broken-symmetry states of graphene at nanoscale
在纳米尺度上测量系统的简并度和对称性破缺状态需要极高的能量和空间分辨率，这是迄今为止无法直接观测到的。在此，我们首次实现了纳米尺度下石墨烯简并度和精细对称性破缺态的测量。通过使用无边缘的石墨烯量子点，我们能够在单电子水平上测量石墨烯的谷分裂和谷对比自旋分裂。我们的实验发现，由于亚晶格对称破缺和时间反演对称破缺的共存，石墨烯的原子缺陷周围的大的谷分裂。还观察到了由缺陷周围增强的自旋轨道耦合引起的大的谷对比自旋分裂。这些结果揭示了原子缺陷在纳米尺度下诱导的石墨烯中未探索的奇异电子态。
2018-10-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnetoconductance Oscillations in Electron-hole Hybridization Gaps and Valley Splittings in Tetralayer Graphene
该研究通过Bernal堆叠四石墨烯的磁输运实验，揭示轻质量子带中的朗道能级谷分裂，并将低密度体能隙内的磁电导振荡归因于能带反转引发的电子-空穴朗道能级杂化及边缘态数量变化。
2022-09-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Temperature Dependent Zero-Field Splittings in Graphene
石墨烯是一种量子自旋霍尔绝缘体，具有45 $μ$ eV宽的非平凡拓扑带隙，由固有的自旋轨道耦合引起。尽管这种零场自旋分裂很弱，但它使石墨烯成为量子技术应用的有吸引力的候选者，因为它具有较长的自旋弛豫时间。另一方面，石墨烯与氮化硼衬底耦合产生的交错亚晶格势补偿了固有的自旋-轨道耦合，降低了非平凡拓扑能隙，这可能导致相变到平凡带绝缘体态。本文利用亚太赫兹光电导电子自旋共振技术，对单层和双层石墨烯在2K-12 K温度范围内的零场分裂进行了广泛的实验研究。令人惊讶的是，我们观察到随着温度的升高，自旋分裂的减少。我们讨论了这种现象的起源，考虑可能引起的自旋轨道耦合的温度依赖性的物理机制。这些包括石墨烯和氮化硼衬底或金属接触之间的膨胀系数的差异，电子-声子相互作用以及低温下磁序的存在。我们的实验观察扩展了关于石墨烯中的非平凡拓扑间隙的知识。
2022-12-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnetic-field-assisted electron confinement and valley splitting in strained graphene
空间变化的应变石墨烯可以获得有趣的电子特性，因为应变诱导的谷依赖规范（伪磁）fields1，2。在这里，我们报告了通过使用热应变工程3，4获得的位于Cu（111）的台阶边缘附近的应变石墨烯区域的实现。我们使用亚纳米分辨率的扫描隧道显微镜和光谱学研究这些应变结构，并识别它们的空间调制狄拉克点，证明了铜和石墨烯波函数重叠对它们之间电荷转移的影响5。通过施加8特斯拉的磁场，在应变石墨烯中观察到电子约束，如由规则间隔的尖锐共振6，7所揭示的。在应变石墨烯的一些区域中，在隧穿光谱中出现重复的共振峰对。这为磁场和赝磁场的共存导致谷简并度的提升提供了直接和令人信服的证据。
2015-03-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Direct Determination of Spin-Splitting Energy in Magnetic Graphene by Landau Fan Shifts
本研究利用石墨烯与Tm3Fe5O12层的磁交换作用实现零场下高达132meV的可调自旋极化，通过朗道扇移直接测定自旋劈裂能，结果与理论计算吻合，为二维自旋电子器件研发提供支撑。
2023-06-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Model of the Electrostatics and Tunneling Current of Metal-Graphene Junctions and Metal-Insulator-Graphene Heterostructures
本文基于Bardeen转移哈密顿方法建立金属-绝缘体-石墨烯异质结构隧穿电流模型，并以金属-石墨烯结为例揭示微分接触电阻的影响因素。
2013-09-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
The Interlayer Shear Modes in Twisted Multi-layer Graphenes: Interlayer coupling, Davydov Splitting and Intensity Resonance
石墨烯和其他二维晶体可以组合形成各种混合物和异质结构，根据需要制造材料，其中界面处的层间耦合导致与其成分相比改变的物理性质。在这里，通过测量剪切模式的拉曼光谱，我们探测两个人工堆叠的少层石墨烯之间的界面处的耦合相对于彼此旋转。两个界面层之间的层间耦合强度仅为Bernal层间耦合强度的20%。然而，这种弱耦合表现在由两个等效石墨烯多层组成的系统中的剪切模式频率的Davydov分裂中，以及由于在能带结构中的导带和价带之间具有若干光学允许的电子跃迁的光学共振而导致的剪切模式的强度增强中。这项研究为深入理解二维杂化和异质结构的界面耦合奠定了基础。
2014-08-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Interplay of Rashba and valley-Zeeman splittings in weak localization of spin-orbit coupled graphene
University of Regensburg（雷根斯堡大学）
研究了石墨烯异质结中Rashba和谷-Zeeman分裂对弱局域化的影响，发现谷-Zeeman分裂在无Rashba分裂时不影响弱局域化，但在Rashba耦合情况下改变磁导电性符号，同时谷间散射影响导电性量子修正。
2025-09-22 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Heavy doped ABA stacked trilayer graphene: triple splitting of its Raman G peak
我们首次观察到ABA堆叠三层石墨烯的三重G峰分裂。G峰分裂可以通过Ea '、Eb'和Ea”模的不同的电子-声子耦合强度来定量地理解。此外，不同样品位置处G峰位置的波动也可以从微观层次上的非均匀空穴掺杂引起的TLG石墨烯层间相互作用强度的变化来理解。
2012-07-12 cond-mat.mes-hall
Resonant peak splitting for graphene superlattices with one-dimensional periodic potentials of square barriers
从理论上研究了Dirac电子通过具有方势垒周期势的石墨烯超晶格的共振劈裂效应。研究发现，对于N势垒，透射带隙中的每个共振峰都呈现出（N-1）倍的共振劈裂，这与半导体超晶格中的情况类似。共振劈裂效应与入射角有关，而与势的高度和宽度无关。然而，电导和散粒噪声没有明确的分裂规则，这与磁情况不同。这些性质可能导致潜在的应用在石墨烯基电子器件。
2013-05-03 cond-mat.mes-hall
Landau Level Splitting in Rotationally Faulted Multilayer Graphene
我们发现，谷简并在旋转故障多层石墨烯可能会被打破的存在下，一个磁场和层间双折射。这是由于时间反演和反转对称性的同时破坏导致了场中线性朗道能级的分裂。我们的理论工作是由一个实验[Y. J.Song等人，Nature 467，185（2010）]，其中在中等电场下观察到Landau能级的这种线性分裂。我们认为双层和三层的配置，虽然在这两种情况下发生线性分裂，我们表明，后者产生的分裂是在定量协议的实验。
2013-11-11 cond-mat.mes-hall
Landau level splittings, phase transitions, and non-uniform charge distribution in trilayer graphene
我们报告的磁输运研究的双栅极，伯纳尔堆叠三层石墨烯（TLG）封装在氮化硼晶体。我们观察到一个量子霍尔效应阶梯，这表明第零朗道能级的12倍简并度完全提升。作为垂直电场的函数，我们的数据表现出一系列的相变之间的所有整数量子霍尔态的填充因子间隔$-8<ν<0$。我们开发了一个理论模型，并认为，与单层和双层石墨烯，所观察到的朗道能级分裂和量子霍尔相变可以理解内的单粒子图片，但意味着存在的电荷密度之间的不平衡的内层和外层的TLG，即使在电荷中性和零横向电场。我们的研究结果表明，一个以前未占能带结构参数的重要性，连同其他紧束缚参数的更准确的估计，结果在一个显着改善的确定TLG的电子和朗道能级结构。
2016-07-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Valley polarized electronic beam splitting in graphene
我们展示了如何在掺杂石墨烯的三角翘曲效应可以用来产生充分的谷极化电流。我们提出了一个设备，作为一个分束器和这些电子电流的准直器。通过二维光子晶体的光学类比，证明了这一结果。
2007-10-04 cond-mat.mes-hall
Spectroscopic Characterization of Landau Level Splitting and the Intermediate v = 0 Phase in Bilayer Graphene
尽管在实验上已经发现了各种新颖的对称性破缺态，但原子尺度的光谱研究受到了很大的限制。在这里，我们研究高品质的BLG的高分辨率光谱特性，并观察到丰富的破缺对称诱导的朗道能级（LL）分裂，包括谷，自旋和轨道，通过使用超低温和高磁场扫描隧道显微镜和光谱（STM和STS）。我们的实验表明，最低n =（0，1）LL的自旋和轨道分裂都敏感地依赖于其填充状态，并且在部分填充状态下表现出明显的增强。更出乎意料的是，完全填充和谷极化LL的分裂也通过用相反谷部分填充LL而增强。这些结果揭示了显着的多体效应在这个系统中。在n =（0，1）LL（填充因子v = 0）的半填充时，测量并直接在原子尺度上可视化了一个单粒子中间相v = 0，它是BLG中倾斜反铁磁态和层极化态之间的过渡态。我们的原子尺度STS测量给出了直接的证据，这中间v = 0状态是预测的轨道极化相位。
2019-11-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Half-metallic Dirac cone in zigzag-graphene-nanoribbon/graphene
石墨烯是一种本征零能隙半导体，它的狄拉克电子具有独特的自旋和赝自旋，从而产生了许多有趣的电子和输运性质。虽然孤立的锯齿形石墨烯纳米带是反铁磁半导体，我们通过第一性原理和紧束缚计算表明，锯齿形石墨烯纳米带支撑在石墨烯上是半金属的自旋和赝自旋对称性破缺的结果。特别地，在费米能级附近的K（K '）处形成半金属狄拉克锥。目前的研究结果表明，锯齿形石墨烯纳米带中自旋和赝自旋的独特组合可以用于操纵石墨烯的电子性质，并可能对潜在的石墨烯基纳米电子应用具有实际意义。
2016-07-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Amplification of Cooper pair splitting current in a graphene based Cooper pair beam splitter geometry
受最近实验的启发[Scientific reports 6，23051（2016），Phys.Rev.Lett. 114，096602（2015）]，我们理论上研究了基于石墨烯的库珀对分束器几何结构中的库珀对分裂电流。通过将石墨烯基超导体视为纠缠器件，而不是正常的（2D）BCS超导体，我们表明，交叉Andreev过程介导的库珀对分裂电流相比于其正常的超导体对应物被放大。与通常的2D超导体相比，这种放大归因于从石墨烯基超导体经由相同的量子点到铅的局部正常Andreev反射过程（由库珀对分裂引起）的强烈抑制。由于未掺杂的石墨烯在狄拉克点处的态密度消失，在这里考虑掺杂的石墨烯基超导体，并且观察到与通常的2D超导体相比，库珀对分裂电流对掺杂水平非常不敏感。非局域自旋纠缠电子的输运过程还取决于电子-空穴配对的类型，即电子-空穴配对是在原位、在亚晶格间还是两者的组合。石墨烯的子晶格间配对导致最大非局域库珀对分裂电流，而两种配对的存在降低了库珀对分裂电流。
2017-09-07 cond-mat.mes-hall
From graphene to graphane : A density functional investigation of metal insulator transition
虽然石墨烯是一种半金属，但最近合成的氢化石墨烯（称为石墨烷）却是一种绝缘体。本文在密度泛函理论的框架下研究了石墨烯-石墨烯体系的金属绝缘体相变。通过分析石墨烯上15种不同氢浓度的电子结构的演变趋势，我们揭示了这种转变的一些新特征。随着氢覆盖率的增加，半金属首先变成金属，然后转变为绝缘体。金属相在空间上是不均匀的，它包含由氢化碳原子形成的绝缘区域的岛和由传染性裸碳原子形成的金属通道。
2009-11-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Making Consistent Contacts to Graphene: Effect of Architecture and Growth Induced Defects
研究了接触结构、石墨烯缺陷密度和金属-半导体功函数差对金属-石墨烯接触电阻率的影响。发现在石墨烯底部具有金属的架构产生比石墨烯顶部的金属低4倍且最一致的折射率。发现石墨烯膜中的生长缺陷进一步将电阻率降低2倍。使用方法和所用金属的组合，使用钯作为接触金属，石墨烯的接触电阻率已经降低了10倍至1200 ± 250欧姆-μ m。虽然改进的一致性是由于金属能够接触底部架构上的金属中的未污染的石墨烯，但是在具有相同金属的有缺陷的石墨烯上观察到的较低的接触电阻率归因于沟道中量子传输模式的数量增加。
2016-01-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin-orbit proximity effect in graphene on metallic substrates: decoration vs intercalation with metal adatoms
实验上在几种不同重金属表面上的石墨烯（G）中实现的所谓自旋轨道邻近效应为新一代自旋电子学器件的自旋轨道耦合（SOC）设计开辟了新的视角。在这里，通过对两种不同的石墨烯/金属模型G/Pt（111）和G/Au/Ni（111）进行的大规模密度泛函理论（DFT）计算，我们表明，在这些结构中，狄拉克锥（DC）的自旋轨道分裂可能通过吸附原子在石墨烯顶部（装饰）或石墨烯和金属之间（插入）而增强。虽然通过诱导强石墨烯-吸附原子相互作用的装饰抑制了G的$π$带的线性，但插层结构揭示了较弱的吸附原子介导的石墨烯/基底杂交，其保留了良好定义的但加宽的DC。值得注意的是，插入的G/Pt（111）结构表现出比无缺陷的情况大得多的分裂。
2019-07-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
A wide band gap metal-semiconductor-metal nanostructure made entirely from graphene
生产可扩展的数字石墨烯电子产品的蓝图仍然难以捉摸。目前生产金属化石墨烯网络的方法都受到严格的光刻要求的影响，这些要求阻止了石墨烯的再现性、工艺诱导的无序或可扩展性问题。使用角分辨光电发射，我们已经发现了完全由石墨烯制成的独特的一维金属-半导体-金属结，并且在没有化学功能化或有限尺寸图案化的情况下产生。当石墨烯在SiC上生长时，在这种情况下，当石墨烯被迫在图案化的SiC台阶上生长时，通过利用固有的原子有序的衬底-石墨烯相互作用来产生结。这种可扩展的自下而上的方法使我们能够生产半导体石墨烯带，其宽度精确地定义在几个石墨烯晶格常数内，完全超出现代光刻限制的精度水平。在这项工作中展示的架构是如此强大，在平均电子能带结构的数千个这些图案化的带的变化有几十微米长的长度尺度上几乎没有变化。半导体石墨烯具有拓扑定义的几纳米宽的区域，其能隙在另外连续的金属石墨烯片中大于0.5 eV。这项工作展示了石墨烯-基底相互作用如何可以作为一种强有力的工具来可扩展地修饰石墨烯的电子结构，并开辟了石墨烯电子学研究的新方向。
2012-10-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Mechanotunable monatomic metal structures at graphene edges
单原子金属（例如银）结构可以优选地在石墨烯边缘处形成。我们通过基于密度泛函理论的第一性原理计算研究了它们的结构和电子性质。结果表明，金属原子之间的凝聚力，以及金属原子和石墨烯边缘之间的电子耦合提供了显着的结构稳定性的混合物。我们发现，石墨烯的出色的机械性能允许金属单原子结构通过应变的结构的可调性能。这一概念被扩展到在碳纳米管的开口端和扭曲的石墨烯带的边缘形成的金属环和螺旋。这些发现证明了石墨烯边缘作为机械可调的低维金属结构的有效一维模板的作用。
2014-02-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Highly reproducible metal/graphene contacts and stable electrical performance by UV-Ozone treatment
来自器件制造过程的抗蚀剂残留物是金属/石墨烯接触界面污染的一般和重要来源。在本文中，紫外线-臭氧（UVO）处理被证明是一种有效的方法来清洁金属/石墨烯界面。通过使用UVO处理金属/石墨烯接触区域制造的器件的电测量表明，在不影响石墨烯通道本身的电性质的情况下获得金属和石墨烯之间的稳定且高度可再现的低接触电阻。
2013-05-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Low-Contact-Resistance Graphene Devices with Nickel-Etched-Graphene Contacts
石墨烯基晶体管的性能通常受到金属-石墨烯接触两端的大电阻的限制。我们报告了一种实现石墨烯晶体管超低电阻金属接触的方法。通过在氢气中进行金属催化蚀刻的过程，在石墨烯中产生具有锯齿形边缘的多个纳米尺寸的凹坑，这些凹坑与沉积的镍金属化形成强化学键，用于源极-漏极接触，而不需要进一步退火。在电极金属化之前的这种容易的接触处理导致在单层石墨烯场效应晶体管中低至100 ohm-um的接触电阻，以及在双层石墨烯晶体管中低至11 ohm-um的接触电阻。该处理与互补金属氧化物半导体制造工艺兼容，并且在满足未来集成电路中石墨烯集成所需的接触性能方面具有很大的希望。
2013-12-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
The density of states of graphene underneath a metal electrode and its correlation with the contact resistivity
通过对无抗蚀剂金属沉积工艺制备的金属/石墨烯/SiO2/n+-Si接触结构进行量子电容测量，估计金属下方石墨烯的态密度（DOS）。除了在狄拉克点附近之外，在Au下方的石墨烯保持线性DOS -能量关系，而在Ni下方的石墨烯的DOS在狄拉克点附近被破坏并大大增强，导致费米能量的仅轻微调制。此外，接触结构中石墨烯的DOS与使用通过无抗蚀剂工艺制造的器件测量的接触电阻率相关。
2013-07-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
A physics based model of gate tunable metal-graphene contact resistance benchmarked against experimental data
金属-石墨烯接触电阻是实现可行的基于石墨烯的电子器件的技术瓶颈。我们报告了一个有用的模型，以找到该电阻的栅极可调组件，该电阻由下面的3D金属和2D石墨烯之间的载流子的顺序隧穿确定，然后由Klein隧穿到沟道中的石墨烯。该模型量化了控制电阻的内在因素，包括非故意化学掺杂的影响。我们的结果与几种金属的实验结果一致。
2015-07-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ultra-Clean Freestanding Graphene by Platinum-Metal Catalysis
虽然独立的清洁石墨烯对于各种应用是必不可少的，但是在将石墨烯转移到期望的衬底之后用于去除聚合物层的现有技术仍然留下显著的污染物。我们发现了一种利用铂金属的催化性能制备超清洁独立石墨烯的方法。聚合物残留物的完全催化去除需要在175至350°C的温度下在空气中退火。低能电子全息研究证明，这种方法的结果在超干净的独立石墨烯。
2012-10-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tunnelling through finite graphene superlattices: resonance splitting effect
在矩形电势和$δ$函数磁势两种情况下，推导了任意势垒数$n$的有限石墨烯超晶格的透射几率的精确表达式.得到的透射概率显示两种类型的共振能量：势垒诱导的共振能量不变的$n$的变化和良好的诱导共振能量经历了$(n - 1)$倍分裂的$n$增加。通过对各种类型的石墨烯超晶格的数值计算的支持，这些分析结果被假设为等同地应用于所有有限的石墨烯超晶格，而不管潜在的性质[电或磁]以及势垒形状。
2014-12-21 cond-mat.mes-hall
Exchange splitting and exchange-induced non-reciprocal photonic behavior of graphene in CrI3-graphene vdW heterostructures
采用密度泛函理论和电磁场计算相结合的方法，研究了单层三碘化铬（CrI 3）-石墨烯范德华（vdW）异质结中石墨烯的交换分裂及其电磁响应.虽然有效的交换领域是在数百特斯拉，为平衡分离非互易效应被发现是弱的相比，可比的外部磁偏置。对于非平衡分离，非互易效应可能很大。
2020-06-02 cond-mat.mes-hall physics.optics
Carrier density modulation in graphene underneath Ni electrode
我们研究了金属下石墨烯的输运性质，以揭示石墨烯场效应晶体管中源/漏电极下石墨烯中的载流子密度是否是固定的。石墨烯/Ni双层结构的电阻已经显示出类似石墨烯的背栅偏压依赖性。换句话说，石墨烯的电性能不会受到其与Ni接触的显著影响。这种意外的结果可以归因于金属/石墨烯界面处的抗蚀剂残留物，这可以减少石墨烯和金属之间的相互作用。在使用具有有机抗蚀剂的常规光刻技术制造的背栅器件中，当讨论金属/石墨烯接触时，应当考虑金属电极下方的石墨烯中的载流子密度调制。
2013-06-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Metal adatoms on graphene and hexagonal boron nitride: Towards the rational design of self-assembly templates
金属衬底上周期性波纹状外延石墨烯和六方氮化硼（h-BN）被认为是纳米颗粒阵列自组装的前景模板。通过第一性原理计算，我们确定了金属原子在石墨烯和六方氮化硼表面的结合能和扩散激活势垒。所观察到的化学趋势可以理解的电荷转移和共价键之间的相互作用，涉及吸附原子d电子。我们进一步研究了金属基底的电子效应，发现基于石墨烯的周期性波纹模板与金属/石墨烯界面处的强相互作用相结合最适合于高度规则的纳米颗粒阵列的自组装。
2010-07-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tunable metal-insulator transitions in bilayer graphene by thermal annealing
在高真空条件下，在400 K热退火后，在双层石墨烯中观察到可调谐的和高度可重复的金属-绝缘体转变。在退火之前，样品在研究的整个温度范围内都是金属的。在退火时，导电性从金属变为绝缘体，并且转变温度是退火时间的函数。原始金属状态可以通过暴露于空气中恢复，从而通过吸收水蒸气引起电子特性的变化，这使得石墨烯成为传感器应用的技术上有前途的材料。
2012-08-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Kinetics of atomic ordering in metal-doped graphene
考虑了基于石墨烯型晶格的可能的稳定有序的替代结构。建立了一个金属掺杂石墨烯（1/8，1/4，1/2）和非化学计量组成的原子有序化动力学模型。由于基于石墨烯的晶格的子晶格内和子晶格间的“交换”（“混合”）能量是竞争性不同的，因此对于由两个或三个LRO参数描述的结构，长程序（LRO）参数的动力学曲线可能是非单调的。
2014-06-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Splitting of conductance resonance through a magnetic quantum dot in graphene
我们报道了一种具有磁性量子点的量子霍尔石墨烯纳米管在弹道电导中的双共振特性。这样的磁性量子点局域狄拉克费米子表现出各向异性的本征能谱与破缺的时间反演对称性。局域态和量子霍尔边缘态之间的相互作用被发现是双重的，显示Breit-Wigner和Fano共振，这是一个双量子点系统的回忆。将数值结果与双量子点模型的Fano-Breit-Wigner线形拟合，证明了二重共振是由磁性量子点与量子霍尔边沟道耦合产生的谷混合引起的;利用谷自由度，从单个磁性量子点中产生有效的双量子点系统.进一步证实了Fano共振耦合较弱，Breit-Wigner共振耦合较强。
2018-11-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ultrasensitive acoustic graphene plasmons in a graphene-transition metal dichalcogenide heterostructure: strong plasmon-phonon coupling and wavelength sensitivity enhanced by a metal screen
针对实际异质结构中屏蔽石墨烯等离激元-声子极化激元耦合强度增强难的问题，本研究用量子静电异质结构模型证明金属衬底可增强其耦合强度与波长灵敏度，实现单层分辨率的异质结构探测。
2024-06-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin Splitting of Dopant Edge States in Magnetic Zigzag Graphene Nanoribbons
氢封端的锯齿形纳米石墨烯中的自旋有序电子态引起了磁量子现象，引发了对碳基自旋电子学的新兴趣。锯齿形石墨烯纳米带（ZGNRs），具有两个平行的锯齿形边缘沿带的主轴的石墨烯的准一维半导体条，被预测为主机沿带的边缘铁磁有序和反铁磁耦合在其宽度的本征电子边缘状态。尽管最近在自下而上合成原子精确的ZGNRs方面取得了进展，但它们独特的电子结构迄今为止一直被自旋有序边缘态的固有化学反应性所掩盖。在这里，我们提出了一个通用的技术，用于钝化的化学高度反应性的自旋极化的边缘状态，通过引入一个超晶格的替代氮掺杂剂沿边缘的ZGNR。第一性原理GW计算和扫描隧道光谱揭示了ZGNRs自旋极化铁磁有序边缘诱导的大交换场（~850特斯拉）对低位氮孤对平坦带的巨大自旋分裂。我们的研究结果直接证实了ZGNRs中预测的紧急磁序的性质，并为它们的探索和功能集成到纳米级传感和逻辑器件中提供了一个强大的平台。
2021-06-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Size Quantization in Planar Graphene-Based Heterostructures: Pseudospin Splitting, Interface States, and Excitons
研究了由边缘与带隙石墨烯片接触的无隙石墨烯纳米颗粒制成的平面量子阱器件。非对称量子阱中载流子的尺寸量子化谱显示出赝自旋分裂。一种新型的界面态产生于无隙和有隙石墨烯材料的色散曲线的交叉。计算了平面石墨烯量子阱的激子谱。分析了外加电场对激子谱的影响。
2012-08-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Giant Splitting of Folded Dirac Bands in Kekulé-ordered Graphene with Eu Intercalation
本文通过在石墨烯/SiC界面插层Eu形成Kekulé有序结构，结合ARPES与DFT发现Kekulé序折叠Dirac锥并与Eu 4f局域磁矩强耦合，导致折叠Dirac带巨劈裂，为石墨烯自旋电子学应用开辟新途径。
2025-09-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Spin splitting in graphene studied by means of tilted magnetic-field experiments
利用倾斜磁场实验测量了单层和双层石墨烯的自旋分裂。应用Lifshitz-Kosevich公式计算自旋引起的Shubnikov de Haas振幅随倾斜角的增加而减小，我们直接确定了载流子回旋质量m* 和有效g因子g* 之间的乘积作为载流子浓度的函数。使用单层和双层石墨烯的回旋质量，我们发现两个系统的增强的g因子g* = 2.7 \pm 0.2。
2011-09-21 cond-mat.mes-hall
Two-step splitting the expandable graphite for few-layer graphene
通过使用高功率超声处理分裂膨胀石墨来制备少层石墨烯片。采用原子级定量扫描透射电子显微镜（Q-STEM）进行有效的层压，使实验条件的全局优化。因此揭示了两步分裂机制，其中首先通过加热至1100°C将平均层数减少至小于20，然后通过5分钟的104 W/升超声处理将其调整至少层区域。拉曼光谱分析证实了上述机制，并表明，片材基本上没有缺陷和氧化物。
2010-09-01 cond-mat.mes-hall
High-magnetic-field Tunneling Spectra of ABC-Stacked Trilayer Graphene
由于在电荷中性点附近存在几乎无色散的平坦能带结构，ABC堆叠的三层石墨烯（TLG）将表现出新颖的多体现象。在这里，使用高磁场扫描隧道显微镜，我们提出了朗道能级（LL）光谱测量高品质的ABC堆叠TLG。我们观察到一个近似线性的磁场标度的谷分裂和轨道分裂的ABC堆叠TLG。我们的实验表明，谷分裂显着减少与增加LL指数。当最低的LL被部分填充时，我们发现轨道分裂明显增强，这归因于强的多体效应。此外，我们观察到的线性能量标度的逆寿命的准粒子，提供了一个额外的证据，在ABC堆叠TLG的强电子-电子相互作用。这些结果意味着在强磁场作用下，ABC叠层TLG中可能出现有趣的对称性破缺态和新的电子关联效应。
2018-11-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Negative Fermi-level Pinning Effect of Metal/n-GaAs(001) Junction with Graphene Interlayer
结果表明，在金属/石墨烯/n-GaAs（001）结中，由于金属/石墨烯接触处电子波函数的重叠而形成的电偶极层，在GaAs表面低界面陷阱密度区域产生了负费米能级钉扎效应。石墨烯中间层起到扩散阻挡层的作用，防止界面处的原子混合并保持低界面陷阱密度区域。随着金属功函数的增加，肖特基势垒降低，从而支持了负费米能级钉扎效应。我们的工作表明，石墨烯中间层可以反转$high$和$low$之间的金属的有效功函数，使得可以在具有低表面态密度的半导体衬底上形成具有相同（特别是$high$功函数）金属电极的肖特基和欧姆接触。
2019-07-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Origin of Contact Resistance at Ferromagnetic Metal-Graphene Interfaces
边缘接触几何形状被认为在大多数非铁磁金属-石墨烯界面中产生超低接触电阻，这是由于它们的大的金属-石墨烯耦合强度。在这里，我们使用单层和少层石墨烯来检查边缘与表面接触的铁磁金属-石墨烯界面（即镍-和钴-石墨烯界面）的接触电阻。理论和实验之间获得了良好的定性一致。特别是，在理论和实验中，我们观察到边缘接触的铁磁金属-石墨烯界面的接触电阻远低于表面接触的，对于所有研究的器件，特别是对于单层石墨烯系统。我们表明，这种电阻的差异不是由于金属-石墨烯耦合强度的差异，我们使用哈密顿矩阵元素进行量化。相反，表面接触中更大的接触电阻是由界面处的自旋过滤引起的，这与边缘接触的情况相反，其中两个自旋都被传输。居里温度TC以外的温度依赖性电阻测量表明，自旋自由度确实是重要的实验测量的接触电阻。这些结果表明，有可能通过改变TC附近的温度来引起接触电阻的大的变化，从而为基于自旋的温控开关铺平了道路。
2017-06-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Valley subband splitting in bilayer graphene quantum point contact
我们报告了双层石墨烯量子点接触中一维子带分裂的研究，其中以$4\,e^2/h$为步骤的量化电导被明确定义到最低子带。虽然我们的源漏偏置光谱测量揭示了非常规的限制，我们观察到在垂直于双层石墨烯平面的高磁场下，对于限制和库仑相互作用最强的前两个最低子带，谷简并完全提升，并且观察到来自具有指数$(N,N+2)$的两个不相邻子带的$K$和$K'$谷的特殊合并/混合，这由我们的半-唯象模型
2018-09-17 cond-mat.mes-hall
Transfer-free electrical insulation of epitaxial graphene from its metal substrate
高质量、大面积的外延石墨烯可以在金属表面上生长，但其传输特性不能被利用，因为导电性由衬底主导。在这里，我们通过逐步插入硅和氧，并最终在石墨烯和金属之间形成SiO $_2$层，在Ru（0001）上绝缘外延石墨烯。我们遵循的反应步骤，通过X射线光电子能谱，并使用纳米尺度的多点探针技术证明电绝缘。
2012-08-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Scanning probe microscopy and spectroscopy of graphene on metals
石墨烯是一种具有独特电子性质的二维材料，是表面科学方法应用的理想对象。其中，一系列扫描探针显微镜方法（STM，AFM，KPFM）和相应的光谱附加功能提供了有关石墨烯局部尺度（从内联图像到原子）的结构和电子性质的信息。本文综述了近年来这些显微/光谱方法在金属表面石墨烯（界面、类插层体系、石墨烯纳米带和量子点等）研究中的应用。结果表明，非常重要的信息，在石墨烯/金属界面的相互作用强度，以及有关修改的电子光谱的石墨烯在费米能级上可以在本地尺度上获得。这些结果与通过其他方法获得的结果相结合，并与最近的理论数据进行比较，证明了这种方法用于石墨烯基系统的研究的能力。
2015-02-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Proximity induced spin-orbit splitting in graphene nanoribbons on transition metal dichalcogenides
我们利用第一性原理研究了石墨烯纳米颗粒（GNR）和过渡金属二硫属化物（TMD）单层形成的异质结构的电子结构。我们考虑半导体和金属的TMD，和不同的堆叠配置。我们发现，当TMD是半导体时，对GNR的能带结构的影响很小。特别是自旋分裂引起的GNRs带上的接近是唯一的顺序几毫电子伏的堆叠配置无关。当TMD是金属的，如NbSe 2，我们发现，自旋分裂诱导的GNRs可以是非常大的，强烈依赖于堆叠配置。对于最佳堆叠配置的邻近诱导的自旋分裂是扶手椅型石墨烯纳米带的20 meV的顺序，和高达40 meV的锯齿形石墨烯纳米带。这一结果对于利用GNR-TMD异质结实现支持Majorana模的准一维拓扑超导态的前景是令人鼓舞的。
2020-05-25 cond-mat.mes-hall
Thermal Properties of the Hybrid Graphene-Metal Nano-Micro-Composites: Applications in Thermal Interface Materials
作者报道了具有混合石墨烯-金属颗粒填料的导电热界面材料的合成和热性能。所得复合材料的热导率在从300 K至400 K的温度范围内增加约500%，在5体积%的小石墨烯负载分数。热性能的异常强烈增强归因于石墨烯的高固有热导率、石墨烯与基质材料的强耦合以及石墨烯和银颗粒填料的大范围长度尺度（从纳米到微米）。所得结果对先进电子学和光电子学的热管理具有重要意义。
2012-02-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
UV/Ozone treatment to reduce metal-graphene contact resistance
我们报告了通过使用紫外线臭氧（UVO）处理来修饰金属/石墨烯接触界面以降低单层石墨烯器件的接触电阻。该装置由机械转移、化学气相沉积（CVD）生长的单层石墨烯制成。在接触区域中的石墨烯的UVO处理所定义的光刻和之前的金属沉积被发现，以减少源于不完全去除聚（甲基丙烯酸甲酯）（PMMA）和光刻胶的界面污染。我们的对照实验表明，高达10分钟的暴露时间没有在石墨烯中引入显著的无序，如拉曼光谱所表征的。通过使用所描述的方法，实现了小于200 Ω μm的接触电阻，同时没有显著改变器件的石墨烯沟道区域的电性质。
2012-12-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Control of Giant Topological Magnetic Moment and Valley Splitting in Trilayer Graphene
在具有多谷能带结构和破缺反转对称性的蜂窝状二维晶体中，电子的布洛赫态具有拓扑性质的轨道磁矩。在具有两个简并谷的晶体中，由于这些磁矩，垂直磁场经由塞曼效应提升谷简并度，导致磁电效应，其可以被利用来创建谷电子器件。在这项工作中，我们证明了三层石墨烯与Bernal堆叠，（ABA TLG）主机拓扑磁矩与一个大的和广泛可调的谷g因子，达到一个值1050在研究的参数范围的极端。报道的实验包括亚晶格分辨扫描隧道光谱下的垂直电场和磁场，控制TLG带。隧道光谱同意非常好的理论建模，包括TLG紧束缚模型的全部细节，并占下静电形成的量子点样的电位分布的扫描隧道显微镜针尖的结果。
2021-09-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Metal surface induces strong acoustic plasmons in chemically doped graphene
最近的理论研究表明，掺杂有碱金属（AC x）的独立石墨烯支持强狄拉克和弱声学等离子体。在这里，我们表明，当AC x沉积在金属表面上，强烈的库仑屏蔽完全洗出这些集体模式。然而，即使AC X和金属表面之间的分离的小的增加也会导致AC X等离子体特性的恢复，特别是在独立的情况下不存在的声等离子体强度的增强。我们进一步提供了这些有趣的现象的物理背景。所研究的系统由沉积在Ir（111）表面上的锂和铯掺杂的石墨烯组成。
2019-07-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
