On the stability and existence of nitro-graphene, nitro-graphane, and nitro-graphene oxide
在这里，硝基石墨烯衍生物与未受干扰的石墨烯骨架的存在的可能性被认为是。基于第一性原理计算，它表明，虽然NO $_2$是无法形成共价键与裸石墨烯，它成为可能在某些结构的石墨烷，氟石墨烯，和氧化石墨烯。本文提出，除其他外，对C-NO $_2$键合强度的环境影响的分析。作者认为，这些材料的潜在前景和可能的合成路线的讨论，将有助于进一步研究石墨烯基材料。
2020-08-11 cond-mat.mtrl-sci
Graphene Oxide flakes: methods and techniques for properties at interfaces
氧化石墨烯和还原氧化石墨烯是用于光子学和电子器件的有趣材料，其固有特性和作为石墨烯合成的前体两者。无论应用和工程目的如何，都需要精细控制化学和物理性质，因为石墨烯基系统的性能取决于氧化石墨烯的还原状态，并且可以受到界面相互作用和邻近效应的强烈影响。因此，需要一种用于电、电子和化学性质的局部控制的方法。近边X射线吸收精细结构光谱和导电原子力显微镜的协同应用是实现这一目的的一种强有力的方法，可以对简单和复合样品（包括具有介电不连续性的样品）进行全面表征。氧化石墨烯/金（GO/Au）和氧化石墨烯/氧化硅（GO/SiO2）已被选择作为实例的证明。结果表明，该方法允许相关的化学，电子和物理性质的形态特征和局部电导行为。
2014-03-19 cond-mat.mtrl-sci
Graphene Battery made of Low Cost Reduced Graphene Oxide
石墨烯可以从环境热量中收集能量并将其转化为电能，这使其成为制造自供电设备的理想候选者。然而，该技术的成本较高，限制了其实际应用。在这项工作中，我们证明了可以通过使用低成本的还原氧化石墨烯（RGO）、石墨电极和低成本的玻璃基板来降低成本。结果表明，该技术对“电池”行业具有实用价值。
2012-04-30 cond-mat.mtrl-sci
Conservation of dielectric constant upon amorphization in perovskite oxides
我们报告的计算表明，无定形RAO $_3$氧化物，与R和A三价阳离子，具有大致相同的静态介电常数作为其钙钛矿晶相。这种效应是由于在低频下非极性晶体模式的无序激活极性响应，其补偿了离子动力学电荷的适度但明显的减少。通过密度泛函微扰理论研究了介电响应。通过分子动力学熔融-淬火模拟生成非晶样品。
2008-03-04 cond-mat.mtrl-sci
Visible evidence to magnetism of graphene oxide
氧化石墨烯在催化剂、吸附剂、氧化剂等广泛应用中的多种潜力继续令科学界感到惊讶，是由不断揭示其奇妙本质所决定的。其中，磁性最终不能被肉眼识别和直接观察到。在此，我们报道了氧化石墨烯在普通Nd-Fe-B磁体的外部磁场下简单地定向迁移和沉积在一起，而氧化石墨烯的铁磁性没有表现出铁那么强。因此，我们说明了这一有趣的途径，以保持接近这样的二维碳材料和潜在的促进磁性取向的应用。
2018-01-08 cond-mat.mtrl-sci
Flexible transistors exploiting P3HT on paper substrates and graphene oxide films as gate dielectrics: proof of concept
在本文中，我们报告：GO在水溶液中作为栅极介电材料的用途，其在基于有机半导体的MOS晶体管中的应用，以及纸作为衬底材料的用途。
2013-02-06 cond-mat.mtrl-sci
Atomic layer deposition of high-k oxides on graphene
高介电常数氧化物在石墨烯上的原子层沉积。
2011-09-19 cond-mat.mtrl-sci
Production of a hafnium silicate dielectric layer for use as a gate oxide by solid-state reaction
研究了用金属铪和二氧化硅的固相反应制备高介电常数的硅化铪薄膜（HfSixOy）。可以形成薄的、完全反应的硅酸盐膜，并且在真空中超过800 ℃的温度下是热稳定的。硅酸铪层和硅衬底之间的界面被证明是稳定的，对二氧化硅的形成。结果表明，一种新的工艺路线生产的栅极绝缘层具有低等效氧化物厚度。
2002-02-19 cond-mat.mtrl-sci
Carbon mono and dioxide hydrogenation over pure and metal oxide decorated graphene oxide substrates: insight from DFT
基于第一性原理密度泛函理论计算，我们探索了氧化石墨烯表面上一氧化碳和二氧化碳转化为甲烷的能量学。类似于最近发现的各种有机物质在该催化剂上的水合，从氧化石墨烯的羟基转移氢原子提供了碳氧化物的逐步转化氢化。在室温下模拟的反应的估计产率为约0.01%的一氧化碳和二氧化碳。为了模拟氧化石墨烯/金属氧化物复合材料，计算了MO_2（M = V，Cr，Mn，Fe）存在下的氧化石墨烯/金属氧化物复合材料。这些计算的结果表明，显着降低的能量成本和反应产率增加到0.07%，这是相当的效率，这些反应在铂和铼基光催化剂。将温度增加到100 ℃的值应提供一氧化碳和二氧化碳的总转化率。
2013-04-30 cond-mat.mtrl-sci
Degradation of Methylene Blue using Graphene Oxide-Tin Oxide Nanocomposite as Photocatalyst
由于染料在纺织、造纸、塑料、制革和油漆等行业的使用越来越多，过去几十年来，环境污染和人类接触染料的情况急剧增加。这些染料可通过使水着色和通过阻碍光穿透而诱导水生生物的光合作用活性而导致水质恶化。此外，一些染料被认为对人类健康具有致癌性和致突变性。因此，近年来，从废水中有效地处理和去除染料引起了相当大的关注。光催化由于其反应条件温和、降解率高、应用范围广、操作简便等优点，是解决环境污染问题的一种很有前途的方法。本文报道了氧化石墨烯-氧化锡（GO-SnO 2）纳米复合材料的制备及其对亚甲蓝的脱色效果。采用液相共沉淀法制备氧化锡，采用溶液混合法制备氧化石墨烯-氧化锡（GOSnO 2）纳米复合材料。二氧化锡（SnO 2）纳米粒子作为光催化剂用于水净化和环境净化已受到广泛的研究，但光生电子空穴对（EHP）复合是限制因素之一。氧化石墨烯-氧化锡（GO-SnO 2）纳米复合材料非常有利于克服这一局限性的光催化应用。采用X射线衍射仪（XRD）、扫描电镜（SEM）、能谱仪（EDX）对合成的氧化石墨烯（GO）和GO-SnO 2纳米复合材料进行了表征。与SnO 2和氧化石墨烯相比，GO-SnO 2纳米复合材料对亚甲蓝具有更好的光催化降解效果。关键词：氧化石墨烯（GO），亚甲蓝，纳米复合材料，光催化剂，光降解，氧化锡（SnO 2）。
2018-06-18 cond-mat.mtrl-sci
Using top graphene layer as sacrificial protection during dielectric atomic layer deposition
我们研究了远程等离子体增强原子层沉积（PE-ALD）的石墨烯底层氧化物（HfO 2和Al 2 O3）的结构损伤。介电膜生长在双层石墨烯上，而不会对底部石墨烯层造成显著损伤。基于拉曼光谱，我们证明了底部石墨烯层具有单层石墨烯的显著特征。在初始半周期PE-ALD期间，上部石墨烯层与金属前体反应，形成均匀的成核岛或活性金属碳化物层。在单层电介质覆盖之后，底部石墨烯层具有额外的保护。上层石墨烯层作为牺牲层，不仅促进了石墨烯上电介质的粘附，而且保护了底层石墨烯层的晶格对称性。我们的研究结果表明，双层石墨烯允许控制/限制在ALD过程中的缺陷的程度，并可能是一个很好的起始材料，用于构建场效应晶体管和传感器件。
2014-03-15 cond-mat.mtrl-sci
Atomic Layer Deposition of Metal Oxides on Pristine and Functionalized Graphene
我们研究了金属氧化物在原始石墨烯和功能化石墨烯上的原子层沉积（ALD）。在原始石墨烯上，ALD涂层只能在边缘和缺陷部位上主动生长，其中悬挂键或表面基团与ALD前体反应。这提供了一种简单的方法来装饰和探测石墨烯平面中的单个缺陷位点。我们使用二萘嵌苯四甲酸（PTCA）功能化石墨烯表面，并选择性地引入密集的表面基团在石墨烯上。在大面积上实现了在PTCA石墨烯上的均匀的CVD ALD涂层。该功能化方法可用于在未来的石墨烯电子学中集成高介电常数材料。
2008-05-23 cond-mat.mtrl-sci
Interfacial two-dimensional oxide enhances photocatalytic activity of graphene/titania via electronic structure modification
本研究揭示界面二维氧化物层通过诱导石墨烯p型掺杂和Ti d态移动，降低载流子复合概率，从而增强石墨烯/二氧化钛异质结构的光催化活性。
2023-05-11 cond-mat.mtrl-sci
Structure and Synthesis of graphene oxide
氧化石墨烯（GO）被认为是一种典型的二维结构含氧平面分子材料。由于其独特的理化性质，引起了多学科研究者的极大关注。然而，用于描述GO结构的模型仍在争论中，并不断更新。目前，大规模生产的合成方法看似丰富，但实际上，由少数思想体系主导。本文旨在对氧化石墨烯的合成及其结构进行一个简短但关键的回顾，涉及相关的同行工作。
2019-01-18 cond-mat.mtrl-sci
High-throughput study of the static dielectric constant at high temperatures in oxide and fluoride cubic perovskites
利用有限温度声子计算和Lyddane-Sachs-Teller关系，我们从头计算了78种立方钙钛矿结构半导体氧化物和氟化物在1000 K下的静态介电常数。我们首先比较我们的方法与实验测量，我们发现，它成功地描述了一系列的氧化物BaTiO $_{3}$，SrTiO $_{3}$，KTaO $_{3}$的静态介电常数$ε_{DC}$的温度依赖性和相对有序。我们表明，在我们的高通量研究的框架中，非谐性对离子钳位介电常数，玻恩电荷和声子寿命的影响可以忽略不计。基于高温声子谱，我们发现在1000 K时，$ε_{DC}$在氧化物中的色散比在氟化物中的色散大一个数量级。我们显示的介电常数与简单的结构描述符的相关图，我们指出，$ε_{DC}$实际上是很好的相关性与无限频率的介电常数$ε_{\infty}$，即使在这些材料中的相变，其中$ε_{DC}$是强烈的温度依赖性。
2020-11-25 cond-mat.mtrl-sci
Transparent and flexible polymerized graphite oxide thin film with frequency-dependent dielectric constant
在这里，我们报告的透明和灵活的聚合氧化石墨，这是由碳与sp3杂化轨道和非平面的环结构，并在室温下，其介电常数的分散体。这种频率依赖性使得材料适合于产生小型化、柔性和透明的可变电容器，从而允许更小和更简单的集成电子器件。我们讨论这种极化率的空间电荷效应。
2010-05-31 cond-mat.mtrl-sci
Excitons in Graphene and the Influence of the Dielectric Environment
针对不同的背景介电常数求解了石墨烯的激子Wannier方程。结果表明，独立的石墨烯具有很强的库仑效应，具有非常大的激子结合能超过$3\,$ eV。当有效背景介电常数超过某一临界值时，会出现向弱库仑区的二级跃迁。对于在具有大背景介电常数的衬底（例如SiC）上的外延石墨烯，所有束缚态解消失。
2011-07-28 cond-mat.mtrl-sci
Thermally and Electrically Conductive Nanopapers from Reduced Graphene Oxide: effect of nanoflakes thermal annealing on the film structure and properties
在这项研究中，我们报告了一种不同的策略，从直接真空过滤制备石墨烯纳米纸。代替常规方法，即在极高温度下对由氧化石墨烯（GO）或部分还原的GO制备的纳米纸进行热退火，我们直接从完全还原的氧化石墨烯（RGO）的悬浮液制造我们的石墨烯纳米纸，所述悬浮液在RGO和在真空中在1700 °C下热退火之后获得。通过使用这种方法，我们研究了热退火对宏观石墨烯基纸物理性能的影响。事实上，我们证明了由退火RGO制备的石墨烯纳米纸的热和电性能的增强受到不存在氧官能团和纳米片形态的强烈影响。因此，我们的方法可以被认为是一个有效的替代经典的方法。
2017-10-26 cond-mat.mtrl-sci
Graphene Oxide as an Optimal Candidate Material for Methane Storage
甲烷是天然气的主要成分，它与纳米结构碳的结合力太弱，无法达到车载储存的目标。我们使用密度泛函理论计算表明，用氧化石墨烯代替石墨烯使甲烷的吸附能增加了50%。这种增强足以实现最佳结合强度。为了深入了解这种增加的结合的来源，也可以用来制定新的存储材料的设计原则，我们考虑了一系列模型系统，逐步将我们从石墨烯带到氧化石墨烯。对甲烷分子和氧化石墨烯之间弱结合的各种贡献的仔细分析表明，增强具有来自伦敦色散相互作用以及德拜相互作用和高阶静电相互作用的重要贡献，主要由环氧基的存在引起的几何曲率辅助。
2015-04-29 cond-mat.mtrl-sci
Structure and Dielectric Properties of Amorphous High-kappa Oxides: HfO2, ZrO2 and their alloys
高$κ$金属氧化物是一类在现代器件物理和技术中发挥越来越重要作用的材料。在这里，我们报告的结构和晶格介电常数的大块非晶金属氧化物的性质的理论研究的经典分子动力学（MD）的结构演化和量子力学的第一性原理密度泛函理论（DFT）的电子结构分析相结合的方法。使用基于Born-Mayer-Buckingham势函数的经典分子动力学方法，在熔融和淬火方案中，生成了具有不同浓度值$x$的高$κ$金属氧化物Hf $_{1-x}$ Zr $_x$ O $_2$的非晶结构。配位数和径向分布函数的计算结果与相应的实验数据吻合较好。然后，我们计算的晶格介电常数的材料从量子力学的第一性原理，并在一个系综的样品的平均值同意与现有的实验数据，是非常接近的介电常数的立方形式。
2013-02-19 cond-mat.mtrl-sci
Effect of high-K dielectrics on charge transport in graphene
研究了不同掺杂浓度对单层石墨烯中电荷迁移率的影响。通过计算极性衬底产生的远程光学声子散射，并将其与它们对库仑杂质散射的影响相结合，出现了石墨烯中电荷输运的影响的全面图片。研究发现，虽然高$κ$介电常数可以强烈地降低介电屏蔽引起的库仑散射，但由它们引起的表面声子模的散射抵消了这一优势。通过与窄带隙III-V族半导体的室温输运性质的比较，概述了提高单层石墨烯中的迁移率的策略。
2010-10-15 cond-mat.mtrl-sci
Contrary Effect of B and N Doping into Graphene and Graphene Oxide Heterostructures with MoS$_2$ on Interface Function and Hydrogen Evolution
二硫化钼（MoS $_2$）作为一种高效、低成本的制氢光催化剂受到关注，但其电导率低，光生载流子复合率高。在这项工作中，我们研究了MoS $_2$异质结构与石墨烯变体（GV），包括石墨烯，氧化石墨烯，以及它们的硼和氮掺杂的变体，通过使用第一性原理计算。对石墨烯和氧化石墨烯复合材料进行了系统的比较，阐明了B和N掺杂对界面功能和析氢的相反影响。我们发现，在形成的接口的一些量的电子电荷转移从GV侧的MoS $_2$层，诱导界面偶极子的创建和功函数的减少，这是更明显的氧化石墨烯复合材料。此外，我们的研究结果表明，N掺杂通过形成施主型界面态来增强界面功能，而B掺杂通过形成受主型界面态来降低这些功能。然而，B掺杂体系表现出较低的吉布斯自由能差的GV侧的氢吸附比N掺杂体系，这值得考虑在新的功能光催化剂的设计。
2020-11-25 cond-mat.mtrl-sci
Ambient condition production of high quality reduced graphene oxide
还原氧化石墨烯成为应用于各种光学、电子和传感器器件的最受欢迎的材料之一。尽管已经报道了许多用于还原氧化石墨烯合成的方法，但它们通常会引起与其效率，质量和环境影响相关的问题。这项工作展示了一种简单，环保和有效的方法，在环境条件下使用纳秒红外激光照射还原氧化石墨烯。结果，拉曼谱带强度比I（G）/I（D）为4.59，平均微晶尺寸为~90 nm。这种石墨烯的质量比大多数现有方法所能达到的质量更高。此外，所展示的还原技术允许选择性还原氧化石墨烯并控制材料表面上官能团的量。根据所提出的技术制造的气体传感器有效地检测NO $_2$、NH $_3$和H $_2$ S，灵敏度低至10 ppm。
2018-05-07 cond-mat.mtrl-sci
Insulator to semi-metal transition in graphene oxide
描述了渐进还原的氧化石墨烯（GO）的输运性质。电子性质的演变表明，合成的GO经历绝缘体-半导体-半金属的转变与还原。表观输运能隙范围为10 ~ 50 meV，随着能量的减小，能隙趋于零.在不同程度的减少的测量表明，减少GO的运输发生通过可变范围的跳跃和进一步减少导致可用的跳频站点的数量增加。
2009-05-18 cond-mat.mtrl-sci
Explore of exfoliable multifunctional high-k two-dimensional oxides
随着摩尔集成电路中场效应晶体管（FET）的不断缩小，寻找具有更高介电常数（高k）的新型功能二维（2D）材料作为栅极势垒是至关重要的。在这里，我们确定了几十个二元二维氧化物，通过筛选潜在的可剥离的大块金属氧化物，尽管它们的非层状结构，然后模拟剥离过程。对于动态稳定的材料，我们全面表征了它们的静态介电常数和电子结构，其中GeO_2（011）/（101）/（1-11）二维氧化物表现出异常高的k值（85-99），远高于目前备受关注的二维氧化物CaF_2（k ~6）和\b{eta} -Bi_2Se_O_5（k ~22）的k值，带隙为3.3eV。我们进一步设计了2D高k氧化物/2D半导体（如MoS 2）异质结构，并通过DFT计算确定它们是否可以形成范德华界面，以评估它们在2D FET中作为栅介质的兼容性。除了介电性能，我们还探索了潜在的可剥离的2D氧化物的磁性和机械性能，揭示了一些可以通过实验研究的功能材料，特别是包括铁磁半导体，非磁性自旋电子材料，柔性高k 2D氧化物和拉胀单层。
2022-12-04 cond-mat.mtrl-sci
Electronic structure and phase stability of oxide semiconductors: Performance of dielectric-dependent hybrid functional DFT, benchmarked against $GW$ band structure calculations and experiments
我们调查的带隙，平衡结构，和相稳定性的几个大块多晶型的宽禁带氧化物半导体ZnO，TiO 2，ZrO 2，和WO 3。我们特别关注的是评估混合泛函的性能与Hartree-Fock精确交换的分数从计算的材料的电子介电常数获得。我们提供了比较标准的密度泛函理论和GW方法。我们最后分析了TiO 2到Ti 2 O3的化学还原，涉及氧化物化学计量的变化。我们表明，介电依赖的混合功能一般是良好的再现基态（晶格常数，相稳定性序列，和反应能）和激发态（光电子能隙）的属性在一个单一的，完全从头算框架。
2015-08-11 cond-mat.mtrl-sci
Solution-Processable Graphene Oxide as an Efficient Hole Injection Layer for High Luminance Organic Light-Emitting Diodes
介绍了可溶液加工的氧化石墨烯（GO）作为空穴注入层在有机电致发光器件（OLED）中的应用。仅在10 V下就获得了超过53，000 cd m-2的高亮度。结果将开启在柔性OLED和其他电极应用中应用GO的途径。
2014-01-17 cond-mat.mtrl-sci
An Improved Description of the Dielectric Breakdown in Oxides Based on a Generalized Weibull distribution
在这项工作中，我们解决的模式参数波动的统计分布描述的电荷击穿$(Q_{BD})$和/或时间击穿$(t_{BD})$在超薄氧化物的介电击穿制度，这是高度感兴趣的电子技术的进步。我们重新获得一个广义威布尔分布（$q$威布尔），适当地描述$(t_{BD})$数据时，氧化物厚度波动，为了提高可靠性评估超薄氧化物击穿时间$(t_{BD})$外推和面积缩放。纳入波动允许物理解释的$q$ -威布尔分布与Tsallis统计。为了支持我们的研究结果，我们分析了$t_{BD}$数据的SiO $_2$为基础的MOS器件的实验和理论上通过渗流模型，证明了一个有利的描述的介电击穿的$q$ -威布尔分布。
2006-02-22 cond-mat.mtrl-sci
Evolutionary search for new high-k dielectric materials: methodology and applications to hafnia-based oxides
高介电常数材料作为微电子器件中的栅极氧化物和电容器的潜在氧化物是重要的。为了使新的高k电介质材料的计算发现，我们提出了一个健身模型（储能密度），包括介电常数，带隙，和固有的击穿场。该模型作为适应度函数，结合第一性原理计算和全局优化进化算法USPEX，有效地得到了具有实际意义的结果。我们发现了一些SiO2和HfO 2的高适应度结构，其中一些对应于已知的相，一些是新的。这些结果使我们能够提出高适应度结构的共同特征（基因）-这些是配位多面体及其扭曲程度。我们在HfO 2-SiO2系统中的可变组成搜索发现了几个高适应度状态。这种混合算法为发现具有固定和可变组成的新型高k材料开辟了一条新的途径，将加快材料发现的进程。
2013-07-26 cond-mat.mtrl-sci
Origin of dielectric relaxation observed in complex perovskite oxides Ba(1-x)La(x)Ti(1-x)Cr(x)O3
在20~300 K温度范围内，精确测量了组成比为0.4 ≤ x ≤ 0.7的复合钙钛矿氧化物Ba（1-x）La（x）Ti（1-x）Cr（x）O3（BLTC）陶瓷的介电常数随频率的变化关系，发现其介电弛豫与CaCu 3 Ti 4 O 12（CCTO）陶瓷十分相似，其在100 K附近表现出类似Debye的频率色散。在BLTC中，铁电相变温度随着x的增加而向低温移动，而在高温区新出现了显著的介电弛豫。介电弛豫可以用一系列两个R-C并联电路的等效模型来解释，这对应于具有内部阻挡层电容器的样品中的异质结构。通过电导率随温度变化和本征介电常数与温度无关的模型，很好地解释了所测介电常数的温度和频率依赖性。研究还发现，在高温区，薄膜对介电弛豫的贡献受样品上直流偏置场的影响。
2005-04-04 cond-mat.mtrl-sci
Machine learning of microscopic ingredients for graphene oxide/cellulose interaction
本研究结合第一性原理计算与机器学习算法，提取控制氧化石墨烯与纤维素结合强度的微观参数，实现了系统的高/低结合能分类及结合能回归预测，为调控该相互作用提供了指导图。
2021-07-02 cond-mat.mtrl-sci
Properties and characterization of ALD grown dielectric oxides for MIS structures
我们报告了一个广泛的结构和电特性的栅极下的介质氧化物绝缘体的原子层沉积（ALD）生长的氧化铝和HfO 2。我们阐述了这些氧化物的ALD生长窗口，发现40-100 nm厚的两种氧化物层表现出良好的表面平整度和所需的非晶结构。这些层构成进一步金属栅极蒸发的基础，以完成金属-绝缘体-半导体结构。我们最好的器件能够在77 K下承受高达约3 MV/cm的电流，漏电流保持在1 nA的最先进水平以下。在这些条件下，位移电荷对应于3 \times 1013 cm-2的片载流子密度的变化，这保证了稀释铁磁半导体中的微磁特性的有效调制。
2011-07-27 cond-mat.mtrl-sci
Plane Wave Density Functional Theory Studies of the Structural and the Electronic Properties of Amino Acids Attached to Graphene Oxide via Peptide Bonding
我们研究了电子和氨基酸（丙氨酸，甘氨酸和组氨酸）连接到氧化石墨烯（GO）的肽键的结构特性，通过平面波赝势总能量计算内的局部自旋密度近似（LSDA）。的HOMO-LUMO间隙，赫希菲尔德电荷，和平衡的几何结构表现出敏锐的变化取决于所附的氨基酸的种类。GO-氨基酸系统似乎是一个很好的候选人作为生物传感器。
2015-04-03 cond-mat.mtrl-sci
Resolving the Nucleation Stage in Atomic Layer Deposition of Hafnium Oxide on Graphene
二维（2D）材料与功能性非2D材料（例如金属氧化物）的集成对于许多应用来说是至关重要的，但是这种非2D/2D界面的潜在机制在原子尺度上仍然很难理解。为了解决这个问题，我们在这里调查的原子层沉积（ALD）的重要金属氧化物HfO 2化学气相沉积石墨烯上使用原子分辨和元素特定的扫描透射电子显微镜（STEM）的成核阶段。为了避免来自预ALD石墨烯转移的聚合物残留物的任何有害影响，我们直接在生长的石墨烯上采用衬底辅助的ALD工艺，所述石墨烯仍然保留在其Cu生长催化剂载体上。因此，我们在原子尺度上解决了通过ALD控制非2D金属氧化物与2D材料集成的关键因素：特别是对于我们的衬底辅助ALD工艺，我们发现ALD工艺中负载Cu催化剂的石墨烯层依赖性催化参与。我们进一步确认在高分辨率的氧化物成核的石墨烯层之间的台阶等表面不规则性的作用。采用从扫描电子束的能量转移原位结晶的最初无定形ALD HfO 2在石墨烯上，我们观察到HfO 2结晶非平衡HfO 2多晶型物（立方/四方晶系）。最后，我们的数据表明石墨烯的大气外来碳污染对ALD工艺的关键作用，由此该污染在我们的条件下充当用于石墨烯上的金属氧化物ALD成核的无意的晶种层。由于在任何可扩展的2D材料加工中难以避免大气外来碳污染，因此这是2D材料涂层的ALD配方开发中的关键因素。结合我们的工作，突出了在2D材料上可扩展ALD氧化物生长的几个关键机制。
2019-09-02 cond-mat.mtrl-sci
Structure and Chemistry of Graphene Oxide in Liquid Water from First Principles
氧化石墨烯是2D材料中的一颗冉冉升起的新星，但它与液态水的相互作用仍然是一个根本性的开放问题：原子尺度的实验表征很困难，经典方法的建模无法正确描述化学反应性。在这里，我们弥合了简单的计算模型和复杂的实验系统之间的差距，通过现实的第一性原理分子模拟氧化石墨烯（GO）在液态水中。我们构建了化学上精确的GO模型，并研究了它们在水中的行为，结果表明含氧官能团（羟基和环氧化物）优先聚集在氧化石墨烯层上。我们展示了GO在水中的特定性质，这是亲水性和快速水动力学的不寻常组合。最后，我们的证据表明，GO是在水中的化学活性，获得一个平均负电荷的顺序为10~ mCm $^{-2}$。从头算建模突出了GO结构作为用于脱盐和水净化的创新膜的应用的独特性。
2020-03-04 cond-mat.mtrl-sci
Effect of Ambient Gas Pressure on the Thermal Exfoliation of Graphite Oxide: Tuning the Number of Graphene Sheets
我们已经研究了在氧化石墨的热剥离期间使用的环境气体压力（氩气）对所得石墨烯中的石墨烯片的数量的影响。所用的环境气体Ar压力为80、25、1个大气压和10-3以及10-5 ℃。我们已经发现奇怪的结果，即剥离的石墨烯堆叠中的石墨烯片的数量取决于用于氧化石墨（GO）剥离的施加压力。通过降低剥离压力，片材的数量减少。剥离的石墨烯堆叠中的片的数量已经通过XRD曲线的它们各自的002峰的洛伦兹拟合来确定。片的数量也已证实与高分辨率透射电子显微镜（HRTEM）。已经发现，在80 atm、25 atm、1 atm、10-3 atm和10-5 atm压力下，剥离的石墨烯堆叠样品中的片数分别为28、12、8、5和3。目前的研究结果表明，一个简单而有效的方法来合成特定数量的石墨烯片。
2013-02-18 cond-mat.mtrl-sci
Massive production of graphene oxide from expanded graphite
与传统的Hummers方法不同，引入了以膨胀石墨为前体的自发膨胀方法。插层剂（H2SO 4）能够渗透到膨胀石墨中;这使石墨进一步膨胀，结果产生泡沫状中间体。泡沫状石墨在与氧化剂（KMnO 4）的反应中更容易被氧化以形成氧化石墨烯（GO）。以中位粒径约15 μm的膨胀石墨为前驱体，得到了完全剥离的GO。该过程在可扩展的应用中比传统的Hummers方法更安全和高效。
2013-01-15 cond-mat.mtrl-sci
Film structure of epitaxial graphene oxide on SiC: Insight on the relationship between interlayer spacing, water content, and intralayer structure
在碳化硅上生长的多层石墨烯的化学氧化产生的膜表现出可再现的特性，横向均匀性，大面积的光滑度和可管理的化学复杂性，从而打开机会，以加速这种形式的氧化石墨烯膜的基本理解和技术应用。在这里，我们调查这些超薄氧化膜的垂直层间结构。X射线衍射、原子力显微镜和IR实验表明，多层膜表现出优异的层间配准，少量（<10%）的插层水，以及约9.35 μ m的出乎意料的大的层间分离。密度泛函理论计算表明，“氧化石墨烯膜中水少但层间距大”的明显矛盾可以通过考虑由碳层形成的多层膜来解释，该多层膜在纳米级上呈现非均匀氧化，其中非氧化和高度氧化的纳米-畴共存，并且其中在堆叠层的氧化区域之间捕获的少量水分子足以解释所观察到的大的层间分离。这项工作揭示了在碳化硅上生长的氧化石墨烯薄膜的垂直和层内结构，更一般地说，它提供了关于石墨烯/氧化石墨材料的层间间距，水含量和结构之间关系的新见解。
2014-03-18 cond-mat.mtrl-sci
Dielectric behavior of Copper Tantalum Oxide
一个彻底的调查的介电性能的Cu 2 Ta 4 O 12，材料结晶在一个伪立方，钙钛矿衍生的结构。我们测量了单晶的介电常数和电导率在一个非常宽的频率范围高达GHz的频率和温度从25 - 500 K。检测到的介电常数异常高（达到值高达105），几乎恒定在一个广泛的频率和温度范围。Cu 2 Ta 4 O 12具有类似于CaCu 3 Ti4 O 12的晶体结构，CaCu 3 Ti4 O 12是首次观察到如此高介电常数的化合物。使用一个简单的等效电路和不同类型的接触测量结果的分析表明，外在的界面极化效应，来自表面势垒电容器的起源所观察到的巨介电常数。Cu 2 Ta 4 O 12的本征性质的特征在于在100的量级的（仍然相对较高的）介电常数和通过安德森局域化的载流子的跳跃传导的电荷传输。
2003-10-07 cond-mat.mtrl-sci
Theoretical Study of Corundum as an Ideal Gate Dielectric Material for Graphene Transistors
利用物理洞察力和先进的第一性原理计算，我们认为石墨烯是石墨烯晶体管的理想栅极介电材料。石墨烯和Al封端的（或羟基化的）Al 2 O 3之间存在清洁界面，并且这些系统的价带偏移足够大以产生注入势垒。值得注意的是，可以在吸附在Al封端表面上的石墨烯层中诱导出>> 180 meV的带隙，这可以在石墨烯晶体管中实现大的开/关比和高的载流子迁移率，而无需额外的带隙工程和显著降低的输运性质。此外，石墨烯/Al 2 O3体系的带隙可以通过外加电场进行调节，以满足实际应用的需要。
2011-10-21 cond-mat.mtrl-sci
Wafer-scale solution-derived molecular gate dielectrics for low-voltage graphene electronics
石墨烯场效应晶体管与溶液处理的多层混合有机-无机自组装纳米电介质（SAND）集成。与传统SiO2栅压控制器件相比，所得到的器件具有低工作电压（2 V）、可忽略的滞后、在真空（压力< 2 x 10-5 Torr）中具有> 1.0的本征增益的电流饱和以及整体性能的改善。场效应迁移率和残余载流子浓度的统计分析表明，在整个3英寸晶片上的电介质界面性质和石墨烯晶体管特性的高度空间均匀性。因此，这项工作确立了SAND作为大面积，高性能石墨烯电子产品的有效平台。
2014-02-07 cond-mat.mtrl-sci
High-dielectric constant and wide band gap inverse silver oxide phases of the ordered ternary alloys of SiO$_{2}$, GeO$_{2}$ and SnO$_{2}$
高介电常数和宽带隙氧化物具有重要的技术应用。具有与硅的晶格常数相容性的结晶氧化物多晶型物是特别期望的。最近报道的一种候选物是SiO $_2$的反氧化银相。第一性原理研究了该体系及其等价物GeO $_{2}$、SnO $_{2}$以及它们的三元合金。在密度泛函理论的框架下，采用广义梯度近似和局域密度近似（LDA）计算了它们的结构性质、弹性常数和电子能带结构.为了检查这些材料的稳定性，声子色散曲线计算表明，GeO $_{2}$和SnO $_{2}$具有负声子分支，而它们的三元合金Si $_{0.5}$ Ge $_{0.5}$ O $_{2}$，Si $_{0.5}$ Sn $_{0.5}$ O $_{2}$和Ge $_{0.5}$ Sn $_{0.5}$ O $_{2}$在LDA内都是稳定的，具有10至20之间的介电常数。此外，Si $_{0.5}$ Ge $_{0.5}$ O $_{2}$的晶格常数实际上与Si（100）表面相同。计算了稳定材料的$GW$带隙，其恢复了宽带隙值以及它们的高介电常数。
2006-12-01 cond-mat.mtrl-sci
Two-dimensional hybrid composites of SnS2 with graphene and graphene oxide for improving sodium storage: A first-principles study
在钠离子电池（SIB）电极材料的最新研究成果中，二维材料的杂化是最令人感兴趣的内容之一。在这项工作中，我们建议使用二维杂化复合材料的SnS 2与石墨烯或氧化石墨烯（GO）层作为SIB阳极，基于其原子结构，钠嵌入能量和电子性质的第一性原理计算。计算结果表明，石墨烯或GO薄膜不仅可以有效地支持与SnS 2层形成稳定的异质界面，而且可以有效地支持钠原子的嵌入，并具有低的迁移能和可接受的低体积变化。电子电荷密度差和局域态密度表明电子从石墨烯或GO层转移到SnS 2层，促进异质界面的形成并改善半导体SnS 2层的电子电导。这些二维混合复合材料的SnS 2/G或GO的结论是更有前途的候选人SIB阳极相比，单独的单层。
2018-10-18 cond-mat.mtrl-sci
Effect of encapsulated graphene oxide on alginate-based bead adsorption to remove acridine orange from aqueous solutions
制备了环境友好的高性能氧化石墨烯（GO）/海藻酸盐吸附剂，用于去除典型染料吖啶橙。表征表明GO被很好地包裹，并且其促进了结构上的孔形成。动力学研究表明，GO的加入缩短了吸附平衡时间，提高了初始速率和吸附容量。等温线研究表明，吸附行为符合Langmuir型，并在GO的存在下获得较高的最大容量。吸附对pH值从酸性到弱碱性的增加有积极的响应。在低pH条件下，GO对吸附起主导作用，而海藻酸钠组分对吸附起抑制作用。
2013-06-30 cond-mat.mtrl-sci
Substrate-assisted nucleation of ultra-thin dielectric layers on graphene by atomic layer deposition
我们报告了在单层石墨烯上通过非籽晶原子层沉积生长的Al 2 O3薄膜的润湿性的大的改善，而不产生点缺陷。这种增强的润湿是通过使用由下面的金属衬底在石墨烯表面上诱导的极性陷阱来大大增加成核密度来实现的。然后通过标准方法将所得的Al 2 O3/石墨烯叠层转移到SiO2。
2014-11-13 cond-mat.mtrl-sci
Polarons, free charge localisation and effective dielectric permittivity in oxides
这篇评论将处理几种类型的自由电荷局域化的氧化物和它们的后果，这些材料的有效介电谱。第一个是极化子局域化在铁电网络中的残留杂质的单位单元尺度。第二个是自由电荷在宏观界面（如陶瓷的表面、电极和晶界）的集体局域化。极化子在许多氧化物钙钛矿中被观察到，主要是当阳离子具有几种稳定的电子构型时。在锰氧化物中，这种极化子的密度很高，以至于可以驱动相互作用的极化子的净晶格。另一方面，在BaTiO 3和LiNbO 3等铁电材料中，极化子的密度通常很小，但它们可以强烈地影响宏观电导率。描述了这种极化子对铁电材料介电谱的贡献。即使是残留的杂质，例如铁，也可以在非常低的温度下引起明确的异常。这主要是由于局域极化子和它们所嵌入的高度极化的铁电网络之间的相互作用。SrTiO 3中这种剩余极化子的情况将被更详细地描述，强调在液氦温度下的量子极化子状态。最近，几种非铁电氧化物已经显示出巨大的有效介电常数。它首先表明，这些参数的频率/温度行为是非常相似的，在非常不同的化合物（施主掺杂钛酸钡，CaCu 3 Ti4 O 12，LuFe 2 O 4，锂掺杂NiO，.）。这种相似性要求在这些化合物中的巨介电常数的共同起源。宏观界面上的空间电荷局域化可能是如此高的介电常数的关键。
2010-06-18 cond-mat.mtrl-sci
Quantitatively Enhanced Reliability and Uniformity of High-κ Dielectrics on Graphene Enabled by Self-Assembled Seeding Layers
石墨烯在集成电路中的全部潜力只能通过可靠的超薄高κ顶栅电介质来实现。在这里，我们报告了对石墨烯上石墨烯的击穿特性的第一次统计分析，这允许同时优化栅极电容和描述大面积均匀性和介电强度的关键参数。特别地，通过原子层沉积生长并通过分子薄的二萘嵌苯-3，4，9，10-四羧酸二酐有机单层接种的垂直不均匀和横向均匀的Al 2 O3和HfO 2叠层表现出高均匀性（Weibull形状参数β > 25）和大击穿强度（Weibull尺度参数，EBD > 7 MV/cm），其与在Si衬底上生长的对照叠层相当。
2013-02-09 cond-mat.mtrl-sci
Magnetic properties of poly(trimethylene terephthalate-block-poly(tetramethylene oxide) copolymer nanocomposites reinforced by graphene oxide-Fe3O4 hybrid nanoparticles
采用原位聚合法制备了基于聚对苯二甲酸丙二醇酯-嵌段-聚四氢呋喃共聚物（PTT-PTMO）和氧化石墨烯-Fe 3 O 4纳米粒子杂化物的热塑性弹性体纳米复合材料。采用X射线光电子能谱学（XPS）、X射线衍射（XRD）、热重分析（TGA）和扫描电镜（SEM）对超顺磁性GO-Fe 3 O 4杂化纳米粒子进行了表征。研究了GO-Fe_3 O_4纳米杂化粒子的负载量（0.3wt%和0.5wt%）对合成纳米复合材料的相结构、拉伸性能和磁性能的影响。采用差示扫描量热法（DSC）和动态力学热分析（DMTA）对复合材料的相结构进行了表征。通过透射电子显微镜（TEM）评价GO-Fe 3 O 4纳米颗粒在弹性体基体中的分散性。GO-Fe 3 O 4纳米粒子混合物和纳米复合材料的磁性与其含量的特点，通过使用两种不同的技术：直流SQUID磁化测量作为温度（从2到300 K）和外部磁场和铁磁共振（FMR）在微波频率的函数。
2020-12-10 cond-mat.mtrl-sci
Super nucleation and orientation of poly (butylene terephthalate) crystals in nanocomposites containing highly reduced graphene oxide
在还原氧化石墨烯（RGO）的存在下，通过开环聚合将环状对苯二甲酸丁二醇酯聚合成聚对苯二甲酸丁二醇酯（pCBT），是制备聚合物纳米复合材料的有效方法。包含RGO纳米片显著影响pCBT的结晶，使结晶峰温度向更高的温度移动，并且总体上增加结晶速率。这是由于由RGO引起的超级成核效应，其通过高度还原的氧化石墨烯而最大化。此外，通过差示扫描量热法（DSC）实验和广角X射线衍射（WAXS）的组合分析显示形成了厚的α-结晶形式pCBT薄片，其熔点为约250 °C，接近pCBT的平衡熔融温度。WAXS还证明了pCBT晶体与RGO纳米片的成对取向，表明pCBT和RGO平面的芳环之间存在强的界面相互作用，特别是与高度还原的氧化石墨烯。聚合物在RGO纳米片上的这种表面自组织可以用于增强其聚合物纳米复合材料中的界面性质。
2017-10-26 cond-mat.mtrl-sci
Probing the Thermal Deoxygenation of Graphene Oxide using High Resolution In Situ X-Ray based Spectroscopies
尽管石墨烯氧化物由于其作为石墨烯主体前体的重要性而最近取得了进展，但详细的电子结构及其在热还原过程中的演变在很大程度上仍然未知，阻碍了其潜在的应用。我们表明，高分辨率的原位X射线光电发射和X射线吸收光谱的组合提供了一个强大的方法来监测脱氧过程，并全面评估氧化石墨烯薄膜的电子结构在不同阶段的热还原过程。已确定边缘平面羧基是高度不稳定的，而羰基更难以除去。结果一致地支持在中等程度的热活化（~400 °C）下通过基面环氧基团与相邻羟基的反应形成苯酚基团。酚基比羰基占优势，即使在1000 °C的温度下也能存活。首次观察到在600 °C下费米能级附近的态密度（DOS）急剧增加，表明热还原的氧化石墨烯中的芳族结构逐渐恢复
2011-08-30 cond-mat.mtrl-sci
Graphene oxide adsorptive power from better to more via an enhanced route in perspective
吸附是水净化的重要方法之一，炭是常用的高效吸附剂。不同形态和结构的碳通常表现出不同的吸附型净化能力。氧化石墨烯被认为是石墨烯的氧化衍生物，在保持其二维形貌特征结构的同时，在两侧上位置依赖地固定有大量的各种含氧功能基团。独立的氧化石墨烯倾向于在水中完全展开，并表现为类似大分子的布朗运动。因此，高性能吸附发生在与大量山梨酸酯相互作用的过程中，在此过程中，由于官能团与山梨酸酯相互作用机制的差异以及基团的固有位置规格，目标物质的有效吸附位点分布不均匀。因此，定向操纵表面活性剂的功能部分和它们的位置分布是潜在的一种方式，以进一步提高吸附性能，这可能会更好，如果考虑结合吸附和原位操作在同一时间。
2017-04-25 cond-mat.mtrl-sci
Manganese oxide nanosheets and a 2D hybrid of graphene-manganese oxide nanosheets synthesized by liquid-phase exfoliation
使用液相剥离法合成氧化锰纳米片，其在异丙醇中实现浓度高达0.45 mg/ml的悬浮液。溶解度参数的研究表明，剥离是最佳的DMF，其次是异丙醇和二甘醇。异丙醇是首选的溶剂，因为其环境友好性和便于进一步加工。在异丙醇悬浮液中合成的2D混合物的浓度高达0.5毫克/毫升，并证明了长达六个月的稳定性对再聚集。共剥离被认为是一个积极有利的过程，其中两种溶质，石墨烯和氧化锰纳米片，剥离与提高产量相比，单一溶质剥离程序。这项工作证明了液相剥离在合成具有定制特性的混合物方面的显着多功能性，并且它为未来进一步研究和开发由两种或更多种2D纳米材料制成的混合物提供了概念基础工作的证明，这些材料具有各种技术应用的关键互补特性。
2014-09-03 cond-mat.mtrl-sci
Impermeable Barrier Films and Protective Coatings Based on Reduced Graphene Oxide
防止气体和水分渗透的阻隔膜对于从食品到医疗以及从化学到电子的许多工业都是重要的。从这个角度来看，石墨烯最近吸引了特别的兴趣，因为它的无缺陷单层是不可渗透的所有气体和液体。然而，已经证明开发适用于工业用途的大面积无缺陷石墨烯膜具有挑战性。在这里，我们报告的多层石墨膜的阻隔性能的化学还原容易和廉价生产的氧化石墨烯层压板。发现它们提供了几乎完美的屏障，阻挡所有气体、液体和侵蚀性化学品，包括例如氢氟酸。特别地，如果氧化石墨烯层压体在氢碘酸中还原，则对于薄至30 nm的膜，可以检测不到氢和水的渗透，其保持光学透明。厚于100 nm的膜变得完全不可渗透。优异的阻隔性能归因于层压板的高石墨化度和还原过程中的小结构损伤。这项工作表明了具有与石墨烯和块状石墨类似的稳定性和惰性的薄保护涂层的密切前景，这对于许多应用来说可能是有趣的。
2014-05-09 cond-mat.mtrl-sci
First-principles study of structural, vibrational and lattice dielectric properties of hafnium oxide
采用超软赝势和平面波基，在密度泛函理论中研究了HfO2的晶体结构、带心声子模和相关的介电响应。本文采用局域密度近似（LDA）和广义梯度近似（GGA）对低压HfO2多晶型体的结构进行了研究。无论是交换相关方案得到的完全放松的结构同意与实验相当好，虽然LDA产生更好的整体协议。通过有限差分法计算玻恩有效电荷张量和力常数矩阵后，通过将张量分解为单个红外激活声子模式的贡献来计算三个HfO2相的晶格介电极化率张量。
2002-02-25 cond-mat.mtrl-sci
