Manipulation of Spin Transport in Graphene by Surface Chemical Doping
通过在真空中沉积金吸附物的非局域测量，研究了表面化学掺杂对石墨烯自旋输运的影响。我们证明了操纵的栅极依赖的非本地自旋信号作为金覆盖的函数。我们发现，带电杂质散射是不是在石墨烯自旋弛豫的主导机制，尽管它的重要性动量散射。最后，自旋寿命的意外增强说明了石墨烯中自旋弛豫的复杂性质。
2010-03-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Assembling Di- and Multiatomic Si Clusters in Graphene via Electron Beam Manipulation
我们展示了组装的二，三和四聚体的硅团簇的石墨烯表面上使用亚原子聚焦电子束的扫描透射电子显微镜。这里，电子束用于在石墨烯中引入Si替代缺陷和缺陷簇，具有几纳米的空间控制，并且能够控制Si原子的运动。然后进一步操纵Si替代缺陷以形成二聚体、三聚体和更复杂的结构。在原子分辨率的时间序列图像中捕获束诱导的原子尺度化学过程的动态。这些研究表明，电子束诱导的局部过程的控制提供了下一步的原子-原子纳米纤维，并提供了一个使能的工具，在2D材料的原子尺度化学研究。
2018-05-22 cond-mat.mtrl-sci
Single atom manipulation and control in a scanning transmission electron microscope
我们证明了扫描透射电子显微镜（STEM）的亚原子聚焦光束可以用于可控地操纵2D石墨烯晶格中的单个掺杂剂原子。我们展示了吸附的源材料和石墨烯晶格与电子束的操作，使得单个空位缺陷可以可控地钝化由Si替代原子。我们进一步证明，这些Si缺陷可以通过电子束控制或修改（到目前为止，不受控制地），以形成新的缺陷，可以将新的原子纳入石墨烯晶格。这些研究证明了STEM在原子水平上进行原子纳米制造和2D材料化学反应基础研究的潜力。
2017-08-04 cond-mat.mtrl-sci
Manipulation of graphene's dynamic ripples by local harmonic out-of-plane excitation
使用精心设计的分子动力学模拟，我们演示了通过施加局部面外正弦激励来调谐自支撑石墨烯中的动态波纹。根据边界条件和外部调制，我们显示控制的本地动态形态，包括平坦化和稳定的波纹图案。除了研究原子薄层对外部时变激励的动态响应外，我们的研究结果还为通过局部动态形态控制来调制其特性提供了有趣的可能性。
2012-09-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Manipulation and Characterization of the Valley Polarized Topological Kink States in Graphene Based Interferometers
谷极化拓扑扭结态广泛存在于六角晶格系统的畴壁中，在实验中得到了确认，但只给出了非常有限的物理性质。利用由石墨烯畴壁构成的Aharanov-Bohm干涉仪，通过调节磁场或费米能级，研究了纯谷电流在大范围内的周期性调制.对于单层石墨烯器件，存在一个拓扑扭结态，透射系数的振荡具有单周期性。从透射数据中可以提取出$π$ Berry相位和扭结态的线性色散关系。对于双层石墨烯器件，存在两个具有两个振荡周期的拓扑扭结态。我们的建议提供了一个实验上可行的路线来操纵和表征经典波和电子石墨烯型晶体系统中的谷极化拓扑扭结态。
2018-05-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electrical spin manipulation in graphene nanostructures
我们提出了一种机制，以驱动单重态-三重态自旋跃迁电，在一个广泛的类的石墨烯纳米结构，目前对间隙零模式，本地化在相对的亚晶格。实例是具有短锯齿形边缘的矩形纳米石墨烯、具有拓扑间隙状态的扶手椅带异质结和具有sp $^3$官能化的石墨烯岛。零模的杂化和库仑排斥之间的相互作用导致有利于单重态基态的对称交换相互作用。向石墨烯纳米结构施加离面电场产生额外的Rashba自旋轨道耦合，这导致混合$S=0$和$S=1$流形的反对称交换相互作用。我们表明，调制的时间无论是离面电场或所施加的磁场允许进行电驱动的自旋共振在一个系统中具有很长的自旋弛豫时间。
2017-12-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Mechanical Manipulation of Graphene Auto-Kirigami with an AFM tip
提出一种基于AFM的压痕与硬敲击方法，实现石墨烯自折纸带的成核、操控和动态成像，适用于常规AFM，有望用于NEMS器件。
2026-06-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Generation and Manipulation of Spin Current in Graphene Nanodisks: Robustness against Randomness and Lattice Defects
三角形锯齿形石墨烯纳米盘具有磁性，其自旋与纳米盘的边长成正比。它的自旋可以从1/2设计到一个巨大的值。自旋形成准铁磁体，其具有介于单自旋和铁磁体之间的中间性质。换句话说，铁磁有序具有相对较长的寿命，但纳米盘的自旋可以通过外部磁场或电流旋转。我们考虑一个纳米盘连接两个引线。这个系统就像金属-铁磁体-金属结中的自旋过滤器一样。这样我们就可以产生一个自旋流。此外，我们还可以利用石墨烯纳米盘制成的自旋阀、自旋开关等自旋电子器件来操纵自旋电流。我们还表明，纳米盘自旋是强大的对网站的能量，转移能量和晶格缺陷的随机性的影响。
2010-03-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Strain manipulation of Majorana fermions in graphene armchair nanoribbons
研究了具有扶手椅边缘的石墨烯纳米带的外部增强，但现实的参数值：由于接近过渡金属二硫属化物如WS $_{2}$而增强的Rashba自旋轨道耦合，以及由于在施加的磁场下与磁性绝缘体如EuS交换耦合而增强的塞曼场。s-波超导性的存在下，诱导的接近或装饰与碱金属原子，如Ca或Li，导致拓扑超导相与马约拉纳端模式。拓扑相位对单轴应变的应用高度敏感，在远低于$0.1\%$的临界应变之上过渡到平凡状态。这种灵敏度允许通过应用非均匀应变分布来对马约拉纳费米子进行真实空间操纵。通过应用非均匀塞曼场或化学势也可以进行类似的操作。
2017-08-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Electron-beam Introduction of Heteroatomic Pt-Si Structures in Graphene
在像差校正的扫描透射电子显微镜中，电子束操纵单个掺杂剂原子是一种新兴的定向原子运动和原子-原子组装的方法。到目前为止，掺杂剂物质仅限于在离子半径方面与碳紧密匹配的原子，并且能够与石墨烯晶格中的碳原子形成强共价键。到目前为止，仅针对Si证明了原位掺杂剂插入石墨烯晶格中，Si作为该材料中的污染物普遍存在。在这里，我们实现了在原位操作的Pt原子和它们的插入到石墨烯主机矩阵使用电子束沉积的Pt在石墨烯作为主机系统。我们进一步证明了Pt原子的稳定机制，通过形成附着在石墨烯表面的Si稳定的Pt杂原子簇来实现。这项研究为电子束组装方法的普遍性提供了证据，为通过直接组装探索团簇化学开辟了一条途径。
2022-03-17 cond-mat.mtrl-sci
Enhanced photovoltaic effect in graphene-silicon Schottky junction under mechanical manipulation
石墨烯-硅肖特基结（GSJ）具有大规模制造和集成的潜力，为肖特基太阳能电池的光伏功率转换带来了新的机遇。然而，这些器件的基本功率转换限制在于小的开路电压（$V_{oc}$），这取决于肖特基势垒高度（SBH）。在这项研究中，我们介绍了一种机电方法的基础上挠曲电效应，以提高光伏效率在GSJ。利用原子力显微镜针尖压入和原位电流测量，获得了弯曲电应变梯度下的电流-电压（I-V）响应。观察到$V_{oc}$增加高达20 $\%$，导致功率转换效率的明显改善。我们的研究表明，应变梯度可能会提供前所未有的机会，GSJ为基础的柔性光伏应用的发展。
2023-01-09 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Manipulation of magnetic anisotropy of 2D magnetized graphene by ferroelectric In$_2$Se$_3$
本文通过第一性原理计算证明，利用二维铁电材料In₂Se₃的极化反转可有效调控3d过渡金属吸附石墨烯的磁各向异性，实现易磁化轴翻转并显著增强MAE。
2024-02-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Tracking atomic structure evolution during directed electron beam induced Si-atom motion in graphene via deep machine learning
使用电子束操纵，我们使确定性运动的单个硅原子在石墨烯沿预定义的轨迹。探索了掺杂剂运动过程中的结构演化，提供了原子运动过程中Si原子邻域变化的信息，并提供了可能的缺陷配置的统计信息。将高斯混合模型和主成分分析结合应用于深度学习处理的实验数据，可以解开两种不同石墨烯子晶格的原子扭曲。这种方法展示了电子束操纵的潜力，以创建多个实现相同的缺陷库，并探索对称性破缺物理的潜力。通过深度学习网络实现的快速图像分析进一步增强了电子束控制原子制造的仪器。论文中所描述的分析可以通过交互式笔记本复制，网址为https://git.io/JJ3Bx
2020-07-14 cond-mat.mtrl-sci
Visualization and Manipulation of Bilayer Graphene Quantum Dots with Broken Rotational Symmetry and Nontrivial Topology
Bernal堆叠双层石墨烯（BLG）中的静电限定量子点（QD）由于其长的自旋退相干时间、高的样品质量和可调谐性而成为一种有前途的量子信息平台。重要的是，QD态的形状决定了电子能谱、电子之间的相互作用以及电子与其环境的耦合，所有这些都与量子信息处理相关。尽管它的重要性，大质量量子点状态的形状仍然没有实验研究。在这里，我们报告了使用扫描隧道显微镜直接观察BLG QD态的情况。引人注目的是，我们发现这些国家表现出强大的破缺旋转对称性。通过使用数值紧束缚模型，我们确定所观察到的破缺的旋转对称性可以归因于低能各向异性带。然后，我们比较限制的空穴和电子，并证明BLG的非平凡带拓扑结构的影响。我们的研究区分BLG量子点从以前的量子点平台与平凡带拓扑。
2020-12-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Manipulation of edge magnetism in hexagonal graphene nanoflake
我们利用密度泛函理论结合原位库仑相互作用，探索了在锯齿形边缘的六角石墨烯纳米片中操纵固有边缘磁性的可能途径.研究了载流子掺杂、边缘化学修饰和有限温度对边缘磁性的影响。不同的载流子掺杂，和现场库仑相互作用的磁相图被发现是复杂的。除了本征反铁磁解决方案，如预测的电荷中性六方纳米片，完全极化的铁磁，和混合相的解决方案，获得取决于掺杂的载流子浓度，和现场库仑相互作用。复杂性的出现是由于局部库仑相互作用和载流子掺杂的竞争性质，分别有利于反铁磁和铁磁耦合。氢对边缘原子的化学修饰导致局部磁矩的部分淬灭，从而产生由反铁磁、铁磁、混合和反铁磁相组成的更丰富的相图。我们进一步报告的影响，温度上的长程磁有序的边缘使用从头算分子动力学。与最近的实验观察一致，我们发现温度也可以改变中性纳米片的磁性状态，否则在零温度下是反铁磁性的。这些发现将对石墨烯基低维结构的磁性控制技术以及理解各种实验报告具有重要意义。
2014-06-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Building unconventional magnetic phases on graphene by H atom manipulation: From altermagnets to Lieb ferrimagnets
Universidad Autónoma de Madrid（马德里自治大学）；Condensed Matter Physics Center (IFIMAC), Universidad Autónoma de Madrid（马德里自治大学凝聚态物理中心）；Instituto Nicolás Cabrera (INC), Universidad Autónoma de Madrid（马德里自治大学尼古拉斯·卡布雷拉研究所）
通过单个氢原子操控，在石墨烯上实现所有非相对论磁相，包括顺磁性、铁磁性、反铁磁性、反铁磁性、交替磁性等，利用扫描隧道显微镜验证，并通过密度泛函理论和Hubbard平均场计算确认其磁性特征。
2025-01-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Macroscopic and direct light propulsion of bulk graphene material
在大尺度上实现物质的直接光操控一直是一个巨大的挑战。在这项工作中，直接光推进的物质被观察到在宏观尺度上的第一次使用块状石墨烯基材料。石墨烯的独特结构和性质以及块状石墨烯材料的形态使其不仅能够吸收各种波长的光，而且还能够有效地发射高能电子，足以按照牛顿力学驱动块状材料。因此，单个石墨烯片的独特的光子和电子性质表现在体状态的响应中。这些结果提供了一个令人兴奋的机会，带来了大规模的光操纵，有可能实现长期寻求的建议，如太阳帆和空间运输直接由阳光驱动的领域。
2015-05-16 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Full-range Gate-controlled Terahertz Phase Modulations with Graphene Metasurfaces
电磁波的局域相位控制是全息成像、偏振和波前操纵等一系列应用的基础，在光子学研究中具有重要意义。然而，目前可用的笨重的无源相位调制器仍然是光子集成的障碍。在这里，我们展示了在太赫兹（THz）制度，实现基于石墨烯的门调谐超薄反射超颖表面的全范围主动相位调制。一个端口谐振器模型，我们的全波模拟的支持下，揭示了我们的极端相位调制的基本机制，并指出可调谐光子器件的设计的一般策略。作为一个特定的例子，我们展示了一个门可调太赫兹偏振调制器的基础上，我们的石墨烯超颖表面。我们的研究结果铺平了道路，令人兴奋的光子应用的基础上主动相位操纵。
2014-09-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Enhancing thermoelectric properties of isotope graphene nanoribbons via machine learning guided manipulation of disordered antidots and interfaces
在纳米尺度上的结构操纵打破了不同能量载流子传输特性之间的内在关联，实现了高热电性能。然而，纳米材料设计中的耦合多功能（声子和电子）输运使得热电性能的优化具有挑战性。机器学习为自由度大的纳米结构设计带来了便利。在这里，我们进行了全面的热电优化同位素扶手椅型石墨烯纳米带（AGNRs）的antidots和接口相结合的格林函数方法与机器学习算法。在非周期同位素超晶格的界面处，通过反点操作获得了最佳的AGNR，ZT为0.894，是原始结构的5.69倍。通过机器学习提出的最佳结构提供了物理见解，即碳-13原子倾向于形成垂直于载流子输运方向的连续界面势垒，以抑制声子通过同位素AGNR的传播。反点效应比同位素替代更能有效地改善AGNR的热电性能。所提出的方法将能量载体输运性质分析与机器学习算法相结合，为增强低维纳米材料的热电性质以及探索和获得非直观的物理见解提供了高效的指导。
2022-07-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Characterization and manipulation of individual defects in insulating hexagonal boron nitride using scanning tunneling microscopy
缺陷在决定大多数材料的性能方面起着关键作用，并且由于它们往往高度局部化，因此在单缺陷水平上表征它们特别重要。扫描隧道显微镜（STM）具有成像导体，半导体和薄膜中的单个点缺陷的电子结构的历史，但纳米尺度的单缺陷电子表征仍然是本征体绝缘体的一个难以捉摸的目标。在这里，我们报告的表征和操纵的本征体六方氮化硼（BN）绝缘体通过STM的个别本征缺陷。通常，这是不可能的，因为缺乏用于电流的导电漏极路径。我们克服了这个问题，采用石墨烯/BN异质结构，它利用石墨烯的原子薄的性质，允许可视化的缺陷现象，在下面的散装BN。我们观察到三种不同的缺陷结构，我们归因于体内的块状绝缘氮化硼的缺陷。使用扫描隧道光谱（STS），我们获得这些BN缺陷结构的电荷和能级信息。除了表征这样的缺陷，我们发现，它也可以通过施加到我们的STM尖端的电压脉冲来操纵它们。
2014-12-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Graphene-based spintronic components
自旋电子学的一个主要挑战是产生、控制和检测自旋极化电流。特别是自旋极化电流的操纵是困难的。基于石墨烯纳米带的输运性质计算，我们证明了在锯齿形石墨烯纳米带（ZGNRs）中可以产生几乎+-100%的自旋极化电流，并且除了电极的磁性结构外，还可以通过双极自旋二极管中的源漏电压进行调谐。这种不寻常的输运性质归因于ZGNRs中费米能级附近自旋子带的本征透射选择规则。通过偏置电压和电极的磁性配置同时控制自旋电流提供了实现整个范围的自旋电子器件的机会。我们提出了一套完整的基本自旋电子器件的理论设计，包括双极自旋二极管，晶体管和逻辑门，基于ZGNRs。
2010-10-27 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Tunable magnetism of a single-carbon vacancy in graphene
去除单碳空位引入了石墨烯中的电子和电子的（准）局域态。石墨烯中单碳空位的局域悬挂键和准局域电子之间的相互作用被预测为控制其磁性。然而，通过操纵电子和电子之间的相互作用来实验证实这一预测仍然是一个突出的挑战。在这里，我们报告的操纵单个单碳空位在石墨烯中的磁性通过使用扫描隧道显微镜（STM）的提示。我们的自旋极化STM测量，辅以密度泛函理论计算，表明局域化和准局域化电子之间的相互作用可以分裂成两个状态的电子与相反的自旋，即使它们是在费米能级以上。通过STM针尖，我们成功地操纵了电子相对于电子的磁矩的大小和方向。在实验中实现了单碳空位的三种不同的磁性状态，表现出的磁矩分别约为1.6、0.5和0。
2018-11-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electrical spin injection, transport, and detection in graphene-hexagonal boron nitride van der Waals heterostructures: progress and perspectives
目前石墨烯自旋电子学的研究致力于在石墨烯中实现长的自旋寿命以及有效的自旋注入和检测。在这篇文章中，我们回顾了六方氮化硼（hBN）是如何演变为一个关键的衬底，作为一个封装层，并作为一个隧道势垒的操纵和控制的自旋寿命和自旋注入/检测极化在石墨烯自旋阀设备。首先，我们概述了由于传统的SiO $_2$衬底在石墨烯中的自旋输运所面临的挑战，然后是基于hBN的石墨烯异质结构所取得的进展。然后，我们详细讨论了使用传统的氧化物隧道势垒自旋注入石墨烯的缺点和发展，然后介绍了最近的进展，在使用晶体单层/双层/三层hBN隧道势垒的改进的自旋注入和检测，这也可以促进两端自旋阀和汉勒测量，在室温下，是技术的重要性。一个特殊的情况下，偏置引起的自旋极化的剥离和化学气相沉积（CVD）生长的hBN隧道势垒的接触进行了讨论。此外，我们给出了我们对利用石墨烯-hBN异质结构在石墨烯自旋电子学的未来发展的看法。
2017-12-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
