Catalytic sub-surface etching of nanoscale channels in graphite
石墨的催化氢化最近引起了新的关注，作为石墨烯纳米图案化和制备石墨烯纳米带的途径。这些报告显示，金属纳米颗粒沿着结晶学Z字形或扶手椅方向各向异性地蚀刻石墨或石墨烯的表面层<11-20><1010>。在石墨烯上，蚀刻方向可以受到外部磁场或衬底的影响。在这里，我们报告的次表面蚀刻的高取向热解石墨（HOPG）的镍纳米粒子，形成一个网络的隧道，如SEM和STM。在这种新的纳米多孔形式的石墨中，顶层在隧道顶部向内弯曲，而它们的局部态密度基本保持不变。石墨中的工程纳米多孔隧道网络允许进一步的化学修饰，并可能在存储或传感中找到应用。
2012-07-06 cond-mat.mes-hall
Room-temperature synthesis of graphene-like carbon sheets from C2H2, CO2 and CO on copper foils
对于一些催化反应，如合成大面积和高质量的石墨烯，需要高温。所提到的石墨烯可以通过在800 - 1000 ℃下在铜箔上的化学气相沉积（CVD）工艺获得。在这里，我们描述了一种室温合成方法，首次从不同的碳源，包括乙炔，二氧化碳和一氧化碳，在铜箔上使用启发式方法，这是从催化剂科学中的一些电子促进剂的作用的启发。促进剂是增加催化活性的物质，但它们本身不是催化剂。在这项研究中，我们使用电荷来修改的电子效应的催化剂，这是由压电材料。
2016-08-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Dielectric Thickness Dependence of Carrier Mobility in Graphene with HfO2 Top Dielectric
我们调查的载流子迁移率在单层和双层石墨烯与顶部HfO 2电介质，作为HfO 2膜厚度和温度的函数。结果表明，载流子迁移率在顶部电介质的前2-4 nm的沉积期间降低，并且对于较厚的层保持恒定。载流子迁移率对温度的依赖性相对较弱，表明声子散射在控制载流子迁移率方面不起主导作用。这些数据强烈表明，位于石墨烯附近的固定带电杂质是迁移率下降的原因。
2010-10-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
A Computational Investigation of the Catalytic Properties of Graphene Oxide: Exploring Mechanisms Using DFT Methods
在这里，我们描述了一个计算研究进行的努力，以阐明背后的实验观察到的氧化石墨烯氧化物（GO）催化的氧化和水合反应的反应机制。使用苯甲醇氧化成苯甲醛作为模型反应，密度泛函理论（DFT）计算表明，该反应性源于氢原子从有机分子转移到GO表面。特别是，相邻的环氧基团装饰GO的基面开环，导致二醇的形成，然后脱水。与实验观察到的这种化学对分子氧的依赖性一致，我们的计算表明，部分还原的催化剂能够被分子氧再充电，从而允许催化剂周转。计算出无官能团的碳材料（例如石墨）具有显著更高的反应势垒，表明GO的高化学势和丰富的官能度对于所观察到的反应性是必要的。
2012-04-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Utilization of a Buffered Dielectric to Achieve High Field-Effect Carrier Mobility in Graphene Transistors
我们在顶栅石墨烯晶体管中的石墨烯和常规栅极之间利用有机聚合物缓冲层。与其他绝缘体不同，该电介质叠层不会显著降低载流子迁移率，从而允许在顶栅操作中保持高场效应迁移率。这在两点和四点分析以及石墨烯晶体管的高频操作中都得到了证明。载流子迁移率的温度依赖性表明声子是这些器件中的主要散射体。
2009-11-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Dielectric Environment Effect on Carrier Mobility of Graphene Double-Layer Structure
基于玻尔兹曼输运理论，研究了介电环境对石墨烯双层结构（GDLS）中电荷杂质限制载流子迁移率的影响.在该系统中，两个石墨烯层由电介质阻挡层分开。指出当层间距离大于费米波矢的倒数时，载流子迁移率强烈依赖于势垒层的介电常数。此外，对提高GDLS受电荷杂质限制的载流子迁移率的条件进行了评价。
2013-07-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Catalytic growth of ultralong graphene nanoribbons on insulating substrates
石墨烯纳米带（GNRs）具有几个纳米的宽度，由于其结构可调的带隙，载流子迁移率和优异的稳定性，是未来纳米电子应用的有希望的候选者。然而，在绝缘衬底上直接生长微米长的GNRs，这对于制造纳米电子器件至关重要，仍然是一个巨大的挑战。在这里，我们报告的GNRs的绝缘六方氮化硼（h-BN）衬底上的外延生长通过纳米粒子催化的化学气相沉积（CVD）。合成了长度可达10 μm的超窄GNRs。值得注意的是，生长的GNR与h-BN衬底在晶体学上对齐，形成一维（1D）莫尔超晶格。扫描隧道显微镜揭示了导电石墨衬底上生长的类似GNRs的平均宽度为2 nm，典型带隙为约1 eV。完全原子的计算模拟支持的实验结果，并揭示了GNRs和碳纳米管（CNT）的形成过程中的成核阶段，和范德华滑动的GNRs在h-BN衬底上的整个生长阶段之间的竞争。我们的研究提供了一种可扩展的单步方法，用于在绝缘衬底上生长微米长的窄GNR，从而开辟了一条探索高质量GNR器件性能和一维莫尔超晶格基础物理的途径。
2022-05-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Effects of the structure of charged impurities and dielectric environment on conductivity of graphene
我们研究了掺杂石墨烯在半经典玻尔兹曼极限下的电导率，以及自洽输运理论下的电导率最小值。使用硬盘模型的二维分布的杂质引起的两个强烈的增加，在低载流子密度的石墨烯的电导率的斜率和一个强烈的次线性行为的电导率在高载流子密度时，杂质之间的相关距离大。另一方面，我们发现，在重掺杂的石墨烯的载流子密度的电导率的超线性依赖可能会产生从石墨烯的杂质的距离增加或允许它们的集群，而电偶极子杂质的存在可能会引起的电子-空穴的电导率的不对称性。我们表明，在顶栅配置中的电介质层的有限厚度，以及石墨烯和电介质之间的非零空气间隙的存在对电导率及其最小值产生强烈的影响。而电介质厚度的减小被示出为增加掺杂石墨烯中的导电性，并且甚至对于杂质的2D分布在中性石墨烯中产生有限的导电性。我们发现当杂质均匀分布在整个介质中时，介质厚度的增加引起电导率的超线性行为。此外，石墨烯的迁移率对其载流子密度的依赖性在定量和定性上令人惊讶地受到石墨烯-电介质间隙与带电杂质的2D分布的精确位置相结合时的强烈影响。最后，我们展示了中性石墨烯中电导率最小值的变化，因为杂质和电介质厚度之间的相关距离被改变。
2013-07-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Observation of Active Sites for Oxygen Reduction Reaction on Nitrogen-doped Multilayer Graphene
氮掺杂石墨烯在氧还原反应（ORR）中的活性位点和催化机理已经被广泛研究，但仍然没有定论，部分原因是缺乏可以检测活性位点的实验方法。在这份报告中提出，氮掺杂石墨烯上的活性位点可以通过检查其化学组成变化之前和之后的ORR来确定。基于同步加速器的X射线光电子能谱学分析的三个氮掺杂的多层石墨烯样品显示，氧还原中间体OH（ads），它应该化学连接到活性位点保持在邻近的吡啶氮的碳原子上的ORR后。此外，ORR后大量的OH（ads）连接对应于高催化效率，反之亦然。这些指出，靠近吡啶氮的碳原子是不同的氮掺杂配置中的主要活性位点。
2014-10-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnetic dielectric- graphene- ferroelectric system as a promising non-volatile device for modern spintronics
研究了磁介质（EuO）-石墨烯沟道-铁电衬底体系的导电性.磁性电介质通过在石墨烯中诱导能隙并使其相对于自由电子自旋不对称来局部地变换石墨烯的能带谱。在适当的和初始的铁电体的薄膜中可以容易地实现的自发极化范围（2- 5）mC/m2正在被检查。证明了如果石墨烯沟道中的费米能级属于其中由EuO修饰的石墨烯带谱变得急剧自旋不对称的能量区间，则这样的器件可以是理想的非挥发性自旋过滤器。费米能级的控制（例如，通过改变铁电极化的温度）可以将自旋过滤器转换为自旋阀。
2019-04-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Terahertz lasers based on optically pumped multiple graphene structures with slot-line and dielectric waveguides
提出并评价了基于光泵多层石墨烯结构的太赫兹（THz）激光器。所开发的设备模型占的带间和带内跃迁的简并电子空穴等离子体中产生的光辐射在MGL结构和槽或介质波导中的损失。给出了太赫兹激光增益和产生太赫兹激光的条件，表明所研究的激光器在室温下可以工作在大于1THz的频率。
2009-11-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Out-of-plane dielectric susceptibility of graphene in twistronic and Bernal bilayers
我们描述了单层石墨烯的平面外介电极化率如何影响双层石墨烯的静电-Bernal（BLG）和扭曲（tBLG）。我们比较使用密度泛函理论计算的极化率值与输出从先前公布的实验数据上的静电控制层间不对称电位在BLG和数据上的层上密度分布在tBLG。我们发现，在tBLG单层的极化率$α_{exp} = 10.8 \unicode{x212B}^3$和有效的面外介电极化率$ε_z = 2.5$，包括它们的层上的电子密度分布在零磁场和层间朗道能级钉扎在量子化磁场。
2021-06-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Graphene in periodic deformation fields: dielectric screening and plasmons
我们考虑了石墨烯晶格的周期性形变所产生的周期性标量势和矢量势对电子能谱的影响。讨论了狄拉克点附近电子速度对不同类型周期扰动的依赖关系。我们还研究了屏蔽的标量势的效果，通过计算的介电函数作为波长的函数的周期电位。该计算表明，周期性标量场被屏蔽强烈抑制。利用电子速度对周期场的依赖关系，我们还研究了石墨烯中等离子体激元谱的变化。我们发现，等离子体激元激发谱可以有效地控制由周期性的应变场。
2012-06-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quantum friction between oscillating crystal slabs: Graphene monolayers on dielectric substrates
本文从理论上描述了两个非接触准二维晶体之间的能量传递过程，并与两个准二维晶体作匀速平行运动的情况进行了比较。我们应用该理论来计算范德华能量和耗散能量在两个振荡板，每个板由一个石墨烯单层沉积在二氧化硅衬底。石墨烯的介电响应从第一原理确定，和SiO2表面响应使用经验局部介电函数描述。我们研究了驱动频率和石墨烯掺杂对vdW吸引力的影响。我们提出了通过调节石墨烯掺杂EF i和驱动频率ω 0来控制板片的粘附和解粘的想法。我们发现简单的ρ 02依赖vdW和耗散能量。由于Dirac等离子体激元是板之间能量传递的主要通道，因此在同等掺杂的EF 1 = EF 2 = 0石墨烯中的耗散功率显示出强的ω 0 = 2 omegap峰。当石墨烯沉积在SiO2衬底上时，该峰显著降低。如果只有一个石墨烯是原始的（EFi = 0），则2 omegap峰消失。对于较大的分离α，声子损失也变得重要，并且掺杂导致源自石墨烯-基板板中的杂化电子-声子激发之间的共振耦合的许多峰的移位、出现和消失。
2018-03-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Realization of a High Mobility Dual-gated Graphene Field Effect Transistor with Al2O3 Dielectric
我们制作和表征双栅石墨烯场效应晶体管（FET）使用氧化铝作为顶栅电介质。我们使用薄Al膜作为成核层，以使Al 2 O3的原子层沉积。我们的器件在室温下显示出超过8,000 cm 2/Vs的迁移率值，这一发现表明顶栅叠层不会显著增加载流子散射，从而降低器件特性。我们提出了一个设备模型，以适应使用一个单一的流动性值的实验数据。
2009-09-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Dielectric properties of graphene on transition metal dichalcogenide substrate
由于过渡金属二硫属化物（TMDC）上的石墨烯单层中的铁磁杂质，由衬底驱动相互作用（SDI）和交换场（M）引起的介电性质的可调谐性（即，XY~2，X = Mo，W; Y = S，Se）在K和K素数点附近的一个新的量子点。相互作用的行列涉及亚晶格分辨的，强烈增强的内在自旋轨道耦合（SOC），外在Rashba自旋轨道耦合（RSOC），以及与电子电荷从石墨烯转移到XY 2相关的轨道间隙。RSOC允许对石墨烯中的带隙进行外部调谐，并通过自旋翻转连接最近的邻居。由于SDI的相互作用，我们获得了具有有效的RSOC依赖的塞曼场的通常带隙带。利用这些能带，我们获得了有限掺杂情况下介电函数的封闭解析表达式。介电函数的零点对应于集体模式。在包括TMDC上石墨烯的完全分散后，我们发现实际上只有一个集体模式，并且它对应于电荷等离子体。后者的色散产生了q^2/3行为，而不是众所周知的q^1/2行为。我们还发现，等离子体激元的频率可以通过化学势的调谐来改变。
2017-03-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Dielectric screening and plasmons in AA-stacked bilayer graphene
在无规相位近似下研究了AA-堆叠双层石墨烯的屏蔽特性和集体激发（等离子体激元）。而在单层石墨烯和AB-堆叠的双层石墨烯中的长寿命的等离子体激元可以仅存在于掺杂的样品中，我们发现相干等离子体激元可以分散在AA-堆叠的双层石墨烯{ \it即使在没有掺杂的情况下}。此外，我们表明，特征低能量色散关系是不受载流子数量的变化，除非掺杂样品的化学势超过层间跳跃能量。我们进一步考虑的外部电场施加垂直的层的效果，并显示如何的模式的色散可以通过施加栅极电压进行调谐。
2013-09-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Metal-Dielectric-Graphene Sandwich for Surface Enhanced Raman Spectroscopy
通过插入薄的高\k{appa}介电层来增强罗丹明B（RhB）的拉曼强度，所述介电层降低金-石墨烯界面处的表面等离子体激元阻尼。结果表明，通过等离子体共振增强，拉曼强度急剧增加，同时保持有效的荧光猝灭与优化的电介质层厚度。
2014-07-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Optical properties of dielectric plates coated with gapped graphene
基于量子电动力学第一性原理，研究了带隙石墨烯涂层介质板的光学性质。石墨烯涂层板的反射系数和反射率用带隙石墨烯的极化张量和板材料的介电常数表示。简单的近似表达式的偏振张量适用于在宽的频率区域，其中存在的间隙的影响的光学性质的组件的组合，被发现。数值计算的石墨烯涂层的SiO ${}_2$板的反射率进行了不同的质量间隙参数在不同的温度下的值。结果表明，随着间隙宽度的增加，石墨烯涂覆的板在法向入射下的反射率根据频率和质量间隙参数的值而降低高达8倍。计算了Si和SiO ${}_2$板上带隙石墨烯涂层的入射电磁波的两种偏振反射率的角度依赖性。我们证明了TM反射率在一定的入射角下有一个最小值，这取决于质量隙参数，频率和温度，而TE反射率单调地依赖于入射角。然而，对于具有非零质量间隙参数的石墨烯涂层，反射光不能完全偏振。所获得的结果的可能的应用进行了讨论。
2017-01-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Probing charge scattering mechanisms in suspended graphene by varying its dielectric environment
具有高载流子迁移率μ的石墨烯对于石墨烯基电子器件和石墨烯的狄拉克费米子的基本性质的研究都是必需的。人们普遍认为，石墨烯中的迁移率限制因素是驻留在石墨烯上或底层衬底中的带电杂质的库仑散射。这对于SiO2衬底上的传统石墨烯器件和最近报道的高迁移率悬浮和支撑器件都是如此。减少这种散射的有吸引力的方法是将石墨烯放置在具有高静态介电常数κ的环境中，这将有效地屏蔽由于杂质引起的电场。然而，到目前为止，实验仅报告了高κ环境对迁移率的适度影响。在这里，我们通过研究悬浮在液体中的多终端石墨烯器件中的电输运来研究石墨烯的介电环境的影响，其中κ范围从1.9到33。对于非极性液体（κ<5），我们观察到μ随着κ快速增加，并报告了石墨烯器件在苯甲醚（κ=4.3）中的室温迁移率高达约60，000 cm 2/Vs，而在极性液体（κ>18）中，我们观察到迁移率急剧下降。我们证明，非极性液体通过筛选吸附在石墨烯上的带电杂质来增强流动性，而极性液体中的带电离子引起所观察到的流动性抑制。此外，使用分子动力学模拟，我们建立了平面外弯曲声子的散射，在室温下在真空中悬浮石墨烯中的主要散射机制，被液体的存在抑制。我们希望我们的研究结果可以提供控制和减少未来石墨烯电子器件中载流子散射的途径。
2012-03-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Graphene oxide dielectric permittivity at GHz and its applications for wireless humidity sensing
氧化石墨烯的相对介电常数，其实部和虚部，已被测量在各种湿度条件下在GHz。它表明，相对介电常数随着湿度的增加而增加，由于水分的吸收。氧化石墨烯的这种电特性被用于通过用氧化石墨烯层涂覆印刷的石墨烯天线来创建无电池无线射频识别（RFID）湿度传感器。这种氧化石墨烯/石墨烯天线的谐振频率以及反向散射相位变得对周围湿度敏感，并且可以由RFID读取器检测到。这使得无电池无线监测本地湿度与数字识别附加到任何位置或项目，并铺平了道路，为物联网应用的低成本高效传感器。
2017-11-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Anisotropic Etching and Nanoribbon Formation in Single-Layer Graphene
我们展示了热活化镍纳米颗粒对单层石墨烯的各向异性蚀刻。使用这种技术，我们获得了亚10纳米的纳米带和其他石墨烯纳米结构，其边缘沿单一晶体学方向排列。我们观察到一种新的催化沟道行为，即蚀刻切口不相交，从而产生连续连接的几何形状。拉曼光谱和电子测量表明，石墨烯的质量在蚀刻条件下是弹性的，这表明这种方法可以作为一种强大的技术来生产具有明确的晶体边缘的石墨烯纳米电路。
2009-06-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tunable Solid State and Flexible Graphene Electronics
我们展示了可调固态和柔性石墨烯场效应器件（FED）制造使用聚（甲基丙烯酸甲酯）（PMMA）和氟化锂（LiF）复合电介质。增加复合电介质中LiF的浓度将所需的操作栅极电压从10 V显著降低到1V，从而导致电阻降低。对于复合材料中具有10%LiF浓度的石墨烯FED，在VD = -5 V下获得350和310 cm 2/Vs的电子和空穴迁移率。使用复合电介质还可以在柔性基板上实现优异的性能，而不会显著改变迁移率和电阻。获得了在300和750弯曲时迁移率变化仅为5%和12%的柔性FED。
2014-10-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Field effect doping of graphene in metal|dielectric|graphene heterostructures: a model based upon first-principles calculations
我们研究了如何从导电衬底的石墨烯单层的费米能量分离的介电间隔取决于衬底的属性和施加的电压。一个分析模型的开发，描述了作为栅极电压的函数的费米能级位移，衬底的功函数，以及的类型和厚度的电介质间隔。描述场效应器件中栅电极效应的该模型的参数可以从单层或界面上的密度泛函理论（DFT）计算获得。石墨烯在金属|dielectric|石墨烯结构中的掺杂被发现不仅由金属和石墨烯之间的功函数的差异和间隔物的介电性质决定，而且由界面处的微观结合的细节引起的潜在步骤也起重要作用。通过该模型预测的掺杂水平与从金属|dielectric|石墨烯结构上的第一原理DFT计算获得的结果非常一致，该石墨烯结构具有金属Al、Co、Ni、Cu、Pd、Ag、Pt或Au以及h-BN或真空介电间隔物。
2013-02-20 cond-mat.mes-hall
Graphene-based one-dimensional photonic crystal
提出了一种新型的一维（1D）光子晶体，该光子晶体由周期性排列的石墨烯和电介质条交替堆叠而成，并嵌入到背景电介质中。在Kronig-Penney模型的框架下求解了电磁波在这种结构中传播的波动方程。分析了一维石墨烯基光子晶体的能带结构与填充因子和石墨烯条间介质厚度的关系。通过在石墨烯和电介质条交替堆叠的位置上放置额外的电介质形成的光子晶体的缺陷，获得了与电磁波局域化对应的光子频率。
2011-10-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Graphene field-effect transistors based on boron nitride gate dielectrics
石墨烯场效应晶体管利用单晶六方氮化硼（h-BN）（石墨烯的绝缘同晶物）作为栅极电介质来制造。该器件表现出超过10,000平方厘米/V-秒的迁移率值和电流饱和下降到500 nm的沟道长度与固有的介电常数值超过400 mS/mm。这项工作表明，使用h-BN作为石墨烯FET的栅极电介质的有利性能。
2011-01-25 cond-mat.mes-hall
Transfer-free fabrication of graphene transistors
我们发明了一种在氧化硅晶片上制造石墨烯晶体管的方法，而无需转移石墨烯层。为了促进石墨烯层在氧化硅上的生长，使用纳米薄铝/镍双层催化剂体系。该催化剂系统在晶片进入催化化学气相沉积（CCVD）室之前通过剥离来构造。在随后的基于甲烷的生长工艺中，单层石墨烯场效应晶体管（MoLGFET）和双层石墨烯晶体管（BiLGFET）直接在氧化硅衬底上实现，由此堆叠的石墨烯层的数量由所选择的CCVD工艺参数（例如温度和气体混合物）确定。随后，在催化区域之间的沟道区域内进行拉曼光谱，并且五层、双层和单层石墨烯的拉曼光谱证实了通过这种硅相容的、无转移的和原位制造方法生长的石墨烯的存在。这些石墨烯FET将允许在混合硅CMOS环境中简单且低成本地集成石墨烯器件，用于纳米电子应用。
2011-12-19 cond-mat.mes-hall
Comment on "Dielectric screening and plasmons in AA-stacked bilayer graphene"
在这篇评论中，我们指出了题为“AA堆叠双层石墨烯中的介电屏蔽和等离子体激元”的论文中的一些方程和结果是不正确的。此外，我们提出了我们的结果，这似乎是更正确的。
2014-10-17 cond-mat.mes-hall
Theoretical analysis of high-field transport in graphene on a substrate
我们通过流体动力学模型研究了石墨烯在不同介质（SiO2，BN，Al2O3，HfO2）上的输运，该模型包括自加热和与衬底的热耦合，与电离杂质的散射，石墨烯声子和动态屏蔽界面等离子体声子（IPP）模式。我们发现，虽然低场输运在很大程度上是由杂质散射决定的，但高场输运是由介电诱导IPP模式的散射和石墨烯本征声子的较小贡献所定义的。我们还发现，晶格加热可以导致负微分漂移速度（相对于电场），这可以通过改变底层的介电热性质或厚度来控制。BN上的石墨烯表现出最大的高场漂移速度，而HfO2上的石墨烯由于IPP模式的强烈影响而具有最低的高场漂移速度。
2014-06-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Localisation of hexagonal boron nitride colour centres using patterned dielectric layers on graphene
本文提出利用原子层沉积在石墨烯上生长图案化Al2O3介电柱来定位hBN色心发射，抑制电荷转移猝灭，并支持垂直电场器件架构，为可扩展量子器件应用奠定基础。
2025-03-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
On dielectric screening in twisted double bilayer graphene
利用失配角约为5 °的双螺旋双层石墨烯样品，研究了栅压诱导的电场的介电屏蔽效应。在低温磁输运测量中，观察到了源于两个不同载流子密度带的磁阻量子振荡。载流子密度相对于总载流子密度的行为与AB堆叠的四层石墨烯的行为不同。根据感应电荷随距离指数衰减的模型，对载流子密度比进行了理论分析，并给出了屏蔽长度λ。估计的λ略大于AB堆叠的石墨烯的λ，这可能反映了波函数的概率的平面间分布的差异。
2021-08-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Symmetry-dependent dielectric screening of optical phonons in monolayer graphene
本研究利用Raman光谱和定制石墨烯van der Waals异质结构，发现石墨烯光学声子对介电环境的响应取决于其对称性：近区边缘声子频率受环境影响，而区中心声子受对称性保护，为表征相关体系的介电屏蔽提供了指南。
2023-10-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Simple approach for high-contrast optical imaging and characterization of graphene-based sheets
提出了一种简单的光学方法，用于识别和测量纳米厚的石墨烯基材料的有效光学特性，基于使用由硅上的薄介电层组成的衬底。通过选择适当的光学性质和介电层的厚度，获得石墨烯基材料和基底之间的高对比度。通过对比预测值和实测值，得到了氧化石墨烯、热还原氧化石墨烯和石墨烯的有效折射率和光吸收系数。
2007-09-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Introducing Nonuniform Strain to Graphene Using Dielectric Nanopillars
提出了一种在石墨烯薄膜中诱导非均匀应变的方法。由介电材料（电子束抗蚀剂）制成的柱被放置在石墨烯和衬底之间，并且柱之间的石墨烯部分被附接到衬底。应变的强度和空间模式可以通过柱的尺寸和间隔来控制。通过拉曼光谱以及扫描电子显微镜（SEM）图像证实了应变的应用。从SEM图像来看，石墨烯膜的最大拉伸达到约20%。这种技术可以应用于石墨烯带隙的形成。
2011-06-08 cond-mat.mes-hall
Substrate Sensitive Mid-Infrared Photoresponse in Graphene
我们报告中红外光电流光谱的石墨烯纳米阵列上的二氧化硅显示双重签名的基板相互作用。首先，石墨烯等离子体激元和介电表面极性声子的混合极化激元模式在石墨烯中产生热光电流，其具有可通过栅极电压、纳米晶宽度和光偏振来调谐的光谱特征。其次，激发与衬底相关的声子极化激元，这间接加热石墨烯，导致具有固定光谱特征的石墨烯光电流。其他常用衬底的模型表明，石墨烯红外光电探测器的响应度可以通过选择衬底来定制特定的中红外频带。
2014-07-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Effect of nonhomogenous dielectric background on the plasmon modes in graphene double-layer structures at finite temperatures
我们计算了有限温度下石墨烯双层结构中的等离子体激元模式，考虑到系统介电背景的不均匀性。有效介电函数是从三层介电介质的泊松方程的解获得的，石墨烯片位于界面处，将不同的材料分开。由于有效介电函数的动量色散，石墨烯双层系统中的层内和层间裸库仑相互作用获得了额外的动量依赖性-一种与层间相互作用本身相当的效应。我们表明，在相位和异相等离子体激元模式的能量在很大程度上取决于不同的值的空间相关的有效介电函数。介电不均匀性的影响随着温度而增加，并且即使在高温下，由介电不均匀性和温度本身引起的能量偏移仍然大于由于朗道阻尼引起的等离子体能量色散的加宽。在摩擦阻力测量和非弹性光散射和电子能量损失谱中可以观察到所获得的等离子体分散体的新特征。
2013-12-14 cond-mat.mes-hall
Ultrahigh refractive index sensitivity of TE-polarized electromagnetic waves in graphene at the interface between two dielectric media
研究了石墨烯中TE和TM电磁波在两个半无限介质界面处的行为。TE波传播的戏剧性的影响，即使在非常小的变化，在两个电介质之间的光学对比度的预测。TE波的频率被发现只躺在由对比度确定的窗口。我们认为这种效果与石墨烯为基础的光学气体传感器的设计。在石墨烯电导率的虚部为零的频率附近，显示出很高的折射率灵敏度和很低的检测限。所考虑的基于石墨烯的光学气体传感器优于现代体积折射率传感器的特性几个数量级。
2013-05-30 cond-mat.mes-hall
Quantum Theory and Unusual Dielectric Functions of Graphene
Central Astronomical Observatory at Pulkovo of the Russian Academy of Sciences（俄罗斯科学院普尔科沃中央天文台）；Peter the Great Saint Petersburg Polytechnic University（彼得大帝圣彼得堡理工大学）
本研究基于量子场论推导石墨烯的空间非局部介电函数，探讨其零频双极点对卡西米尔效应的理论影响，并推测普通金属的介电响应也具有类似特性。
2026-02-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Tailoring the dielectric screening in WS$_2$-graphene heterostructures
本文通过外部介电屏蔽研究了二维半导体 WS$_2$ 中带隙和激子束缚能的调控，发现其随 WS$_2$-石墨烯层间距离呈倒数依赖关系，且屏蔽有效性可通过电场效应控制。
2023-03-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Density functional theory studies of interactions of graphene with its environment: substrate, gate dielectric and edge effects
本文综述了利用密度泛函理论（DFT）研究石墨烯与周围环境相互作用的理论工作。我们看看衬底，栅极的影响和边缘效应对石墨烯的性能。特别是，我们专注于石墨烯-石英和石墨烯-氧化铝系统，探索它们的能谱和电荷分布。发现硅封端的石英不干扰线性石墨烯光谱。另一方面，氧封端的石英和氧化铝的两个终端与石墨烯键合，导致带隙的打开。在后一种情况下，在石墨烯层和氧化物之间观察到显著的电荷转移。此外，我们还回顾了其他人关于各种衬底对石墨烯电子性质的影响的工作。限制石墨烯以形成纳米带还导致带隙的打开。间隙的值取决于纳米取向物的边缘性质以及宽度。
2012-01-31 cond-mat.mes-hall
Copper Vapor Catalyzing Role in the Growth of Graphene
本文发现石墨烯生长中蒸发的铜团簇可催化CH4分解，并在首层覆盖后主导多层生长，为双层及多层石墨烯的大面积可控生长提供新机制。
2025-03-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
The tuning of light-matter coupling and dichroism in graphene for enhanced absorption: Implications for graphene-based optical absorption devices
用精细结构常数表征的石墨烯带间光吸收普适值为2.3%，与材料参数无关。然而，对于若干基于石墨烯的光子应用，高度期望石墨烯中增强的光学吸收。在这项工作中，我们通过石墨烯中的费米能级、入射偏振光的入射角以及石墨烯嵌入的周围电介质的介电常数来量化石墨烯中的光吸收的可调谐性。吸附在石墨烯表面上的杂质的洛伦兹加宽的状态密度的谱函数的影响进行了分析评估内的平衡格林函数形式主义。最后，我们计算了左右圆偏振光在单轴光学应变石墨烯中的差分吸收。研究了扶手椅应变和锯齿应变的优先吸收或圆二色性。
2015-06-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Visibility of graphene flakes on a dielectric substrate
我们模型的光学可见性的单层和双层石墨烯沉积在硅/氧化硅衬底上或热退火的碳化硅表面上。我们考虑反射和透射设置，并发现可见性是最强的反射达到最佳条件时，裸基板透射光共振。在光学频率范围内，双层的可见度大约是单层的两倍，从而使两种类型的石墨烯彼此可区分。
2008-02-25 cond-mat.mes-hall
Plasmons enhance near-field radiative heat transfer for graphene-covered dielectrics
研究表明，电介质板顶部的石墨烯层可以显着影响该电介质的辐射热交换能力。石墨烯的效应与热激发等离子体有关。这些共振的频率位于太赫兹区域，并且可以通过掺杂或选通改变费米能级来调谐。覆盖有石墨烯的两个电极之间的热传递可以大于最已知的材料之间的热传递，并且在低温下甚至大得多。此外，高传热可以通过电气手段进行显著调节，这为利用热通量进行非常快速的操纵开辟了新的可能性。
2012-01-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
The effect of electron dielectric response on the quantum capacitance of graphene in a strong magnetic field
当石墨烯被置于强磁场中时，石墨烯的量子电容可以是负的，这是电子之间位置相关性的明确实验特征。在这里，我们表明，石墨烯的量子电容也受到其介电极化率的强烈影响，这在磁场中是波矢量相关的。我们从理论和实验两方面研究了这种效应。我们开发了一个理论和数值计算程序来解释石墨烯的介电响应，并测量了氮化硼上高质量石墨烯电容器的量子电容。理论与实验结果吻合较好。
2013-07-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Tunable spontaneous emission from layered graphene/dielectric tunnel junctions
人们对石墨烯及其相关结构的光电性质的兴趣迅速增长。尽管人们普遍认为石墨烯中不存在自发发射，这通常归因于其独特的超快载流子动量弛豫机制，但最近存在一些单层石墨烯的强光学增益和自发光发射的证据，这得到了多环芳烃中面外激子的主导作用的观察的支持。在这篇文章中，我们开发了一个新的概念，从简单的垂直石墨烯/电介质隧道结的光发射和光增益。理论上表明，可能的光学增益或发射光谱将容易地由所施加的电压进行调谐。我们提出了量子力学计算的细节，并进行了精确的分析，场辅助隧道传输矩阵结合扩展艾里的功能。
2014-01-13 cond-mat.mes-hall
Direct Low Temperature Nano-Graphene Synthesis over a Dielectric Insulator
石墨烯是未来高速和柔性电子产品的可能材料。目前的制造路线依赖于金属衬底，需要将石墨烯合成后转移到Si晶片上，或者在SiC上外延生长的情况下，需要高于1000 °C的温度。处理困难和高温都不适合当今的硅技术。我们报告了一种简单的化学气相沉积方法，其中纳米石墨烯和几层石墨烯直接在氧化镁上形成，并且可以在低至325 °C的温度下实现。
2011-03-02 cond-mat.mes-hall
Silicon nitride gate dielectrics and bandgap engineering in graphene layers
我们表明，氮化硅可以提供场效应晶体管中石墨烯的均匀覆盖，同时保持沟道迁移率。这种绝缘体使我们能够研究狄拉克（中性）点处的最大沟道电阻，该电阻是具有不同数量石墨烯层的顶栅器件中垂直电场强度的函数。使用一个简单的模型来解释狄拉克点附近的表面电位变化（电子空穴水坑），我们估计在不同的层中的场诱导带隙或带重叠。
2010-09-10 cond-mat.mes-hall
From surface to volume plasmons in hyperbolic metamaterials: General existence conditions for bulk high-k waves in metal-dielectric and graphene-dielectric multilayers
我们从理论上研究了亚波长周期多层结构中宽带体大波矢（高k）传播波（如双曲型超材料中的体等离子体激元）的一般存在条件。描述的反射系数的广义共振极点的结构的单位细胞中的基本激发，并使用布洛赫定理，我们推导出解析表达式的大波矢传播解决方案的频带。我们应用我们的形式主义，以确定在两个重要的情况下存在的高k带：众所周知的金属电介质，最近推出的石墨烯电介质堆栈。我们证实，在薄金属层中的短程表面等离子体可以引起双曲超材料特性，并证明长程表面等离子体不能。我们还表明，石墨烯介电多层膜倾向于支持高k波，并探讨了这是可能的参数范围，证实了使用石墨烯的双曲色散材料的前景。该方法适用于各种各样的结构，如连续或结构化的微波，太赫兹（THz）和光学超材料。
2014-04-04 cond-mat.mes-hall physics.optics
Plasmon and dielectric background inhomogeneity enhancement of Coulomb drag in graphene double-layer structures
在较宽的温度范围和层间距离下，研究了无质量费米子在石墨烯双层结构中的阻力。我们表明，在这样的石墨烯结构的实验相关参数的介电背景的不均匀性的结果在一个显着增强的阻力。在中等温度下，通过等离子体介导的阻力的动态屏蔽增强了阻力电阻率，并导致其行为在大的层间分离的好转。在一个范围内的层间分离，对应于强到弱的交叉耦合的石墨烯层，我们发现，阻力随层间间距近似平方下降。这种依赖性随着层间间距的减小而减弱，而对于较大的分离，我们在中（低）温下恢复立方（四次）依赖性。
2012-04-20 cond-mat.mes-hall
Graphene-Dielectric Composite Metamaterials: Evolution from Elliptic to Hyperbolic Wavevector Dispersion and The Transverse Epsilon-Near-Zero Condition
我们研究了一种多层石墨烯-电介质复合材料，包括由亚波长厚的电介质间隔物隔开的石墨烯片，并发现它在远红外和中红外频率下表现出双曲等幅波矢色散，从而允许波的传播，否则这些波将在电介质中消失。静电偏置被认为是从双曲型到椭圆型色散的可调谐和可控的过渡。我们探讨了有效介质近似（EMA）的有效性和局限性，用于模拟波的传播和截止的传播空间频谱由于布里渊区边缘。我们发现，在一定条件下，EMA能够预测等温色散图的转变。石墨烯基复合材料允许后向波在双曲色散状态下传播，以及前向波在椭圆状态下传播。从双曲型到椭圆型色散区的过渡由横向ε近零（TENZ）条件控制，这意味着与双曲型区相比，具有更高衰减的更平坦和更宽的传播光谱。我们还调查了可调的透明度的多层膜在该条件下，与其他材料表现出ENZ现象。
2013-05-17 cond-mat.mes-hall
Large energy storage efficiency of the dielectric layer of graphene nanocapacitors
电容器通常用于电子电路中，用于短期存储少量能量。然而，期望使用电容器来存储大得多的能量以代替可再充电电池。不幸的是，现有的电容器不能存储足够的能量以能够替代普通的电化学能量存储系统。在这里，我们研究了石墨烯纳米电容器的储能能力，石墨烯纳米电容器是涉及Al膜、Al 2 O3介电层和单层碳原子的尝试层，即，石墨烯。这是一个纯电子电容器，因此它可以在很宽的温度区间内工作。该电容器显示出高介电击穿电场强度，约为1000 kV/mm（即，1GV/m），远大于表中Al 2 O3介电强度值。相应的能量密度比普通电解电容器的能量密度大10至100倍。此外，我们发现存储在介电层中的电荷量可以等于或甚至可以超过存储在电容器板上的电荷量。介质放电电流遵循幂律时间依赖性。我们提出了一个模型来解释这种行为。
2020-11-24 cond-mat.mes-hall
Hydrogen dissociation catalyzed by carbon coated nickel nanoparticles: experiment and theory
基于实验测量和第一性原理计算的结合，我们报道了一种新型的碳基催化材料，并描述了在多层石墨烯包裹的镍纳米颗粒存在下，在室温下显著加速镁的氢化。与石墨和镍纳米颗粒的混合物相比，镁氢化速率的增加证明了所探索的纳米复合材料的固有催化性能。模拟结果表明，金属衬底的掺杂和Stone-Wales缺陷的存在使多层石墨烯从化学惰性模式转变为化学活性模式。讨论了纳米粒子的尺寸和温度对纳米粒子的影响。
2012-11-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Dielectric screening of the Kohn anomaly of graphene on hexagonal boron nitride
三维金属晶体中的科恩反常是由于周围电子气对离子核屏蔽的突然变化而引起的声子色散的下降。这些异常也存在于二维石墨烯的声子色散中的高对称点Γ和K处，其中声子波矢连接费米表面上的两个点。在最高光学分支中的扭结周围的线性斜率与电子-声子耦合成比例。在这里，我们提出了一个综合的理论和实验研究的影响的介电衬底上的石墨烯的振动特性。我们表明，屏蔽的电介质基板减少了电子-声子耦合在高对称点K，并导致上移位的拉曼2D线。这导致可以通过筛选来调谐的Kohn异常的观察。因此，2D线的确切位置也可以被认为是石墨烯的（电子-声子限制的）电导率变化的特征。
2013-08-12 cond-mat.mes-hall
