Wave functions and edge states in rectangular honeycomb lattices revisited: nanoflakes, armchair and zigzag nanoribbons and nanotubes
一般来说，由于拓扑和非拓扑的原因，材料的体积和边界的性质可以非常不同。最简单的边界问题之一是有限蜂窝晶格上无相互作用电子的紧束缚问题。尽管它很简单，但这个问题相当丰富，并且与石墨烯的物理学直接相关。我们重新审视这个长期研究的问题，并提出了一个分析推导的电子光谱和波函数的石墨烯矩形衍生物。我们提供了一个精确的分析描述的扩展和本地化的状态，它们之间的过渡，和一个特殊的情况下，本地化的状态时，波函数是非零的边缘网站。后一种状态具有零能量，我们讨论了它在锯齿形纳米带中的存在，锯齿形纳米管沿着锯齿形边缘的站点数可被4整除，以及矩形石墨烯纳米片沿着锯齿形和扶手椅边缘的站点数为奇数。
2022-08-25 cond-mat.mes-hall
A new class of nonreciprocal spin waves on the edges of 2D antiferromagnetic honeycomb nanoribbons
反铁磁二维材料在反铁磁子和自旋电子学器件中有着广泛的应用前景，目前正处于理论和实验研究的前沿。最近的实验研究揭示了磁各向异性和Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用（Dzyaloshinskiii-Moriya）对有序基态和磁激发的重要性。在这里，我们提出了一个强大的经典场论的方法来分析磁各向异性和Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用的影响，在2D反铁磁纳米带的边缘和体自旋波。我们预测存在一类新的非互易边缘自旋波，其特征在于在相反方向上的相反极化。这些新的边缘自旋波的诱导下，从根本上不同于传统的非互易自旋波的偏振是独立的传播方向。除了在反铁磁自旋波领域的突破外，本研究还进一步分析了边缘结构对磁激发的影响。特别是，我们表明，各向异性的胡须边缘纳米带作为磁拓扑绝缘体在磁振子的应用非常有趣的潜力。
2019-10-12 cond-mat.mes-hall
Centered honeycomb NiSe2 nanoribbons, structure and electronic properties
准一维纳米带是纳米电子学的理想候选材料，本文利用密度泛函理论研究了一种新型的一维纳米带，即：中心蜂窝状NiSe 2纳米带的结构和电子性质.根据晶体学和边缘的原子组成，这些带状物可以属于六（两）个锯齿形（扶手椅）家族之一。在锯齿族中，经过边缘重构，所有裸带都是金属的。边缘氢钝化的影响产生的六个家庭中的两个带隙。对于扶手椅型纳米带，几何重构导致具有小带隙的半导体，并且边缘的氢钝化将带隙增加至约0.6 eV。
2013-07-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Boundary conditions for Dirac fermions on a terminated honeycomb lattice
导出了二维蜂窝晶格上紧束缚模型Dirac方程的边界条件。一旦边界不平行于键，通常会产生锯齿形边界条件。由于具有锯齿形边缘的蜂窝条带是无间隙的，这意味着通过晶格终止的限制通常不会产生绝缘纳米取向。我们考虑在石墨烯纳米管的边缘交错的潜力，并推导出相应的狄拉克方程的边界条件的间隙的开放。我们分析了任意边界条件下的边缘状态，并确定了一类传播的边缘状态，补充已知的本地化边缘状态在锯齿形边界。
2008-01-11 cond-mat.mes-hall
Elastic and plastic deformation of graphene, silicene, and boron nitride honeycomb nanoribbons under uniaxial tension: A first-principles density-functional theory study
本研究的弹性和塑性形变的石墨烯，硅烯，氮化硼（BN）蜂窝纳米带在单轴拉伸下确定其弹性常数，并揭示有趣的功能。在弹性范围内的拉伸过程中，电子和磁性可以强烈地改变。特别是，它示出的带隙的一个特定的扶手椅nanoriginates在应变和最高价和最低的导带被线性化下被关闭。这样，即使在半导体纳米晶体中也可以获得无质量的狄拉克费米子行为。在塑性形变下，蜂窝结构不可逆地改变，并提供许多新的结构和功能。笼状结构，甚至悬浮的原子链可以在两个蜂窝状薄片之间衍生。本工作阐述了最近的实验[C. Jin，H.兰湖，澳-地彭，K. Suenaga和S. Iijima，Phys. Rev. Lett. 102，205501（2009）]，从石墨烯衍生碳链。此外，从BN和Si纳米带的原子链的类似的形成进行了预测。
2010-01-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Density inhomogeneity driven percolation metal-insulator transition and dimensional crossover in graphene nanoribbons
在石墨烯纳米带中的传输与能隙的频谱被认为是在存在的随机带电杂质中心。在低载流子密度下，我们预测并确定该系统表现出密度不均匀性驱动的二维金属-绝缘体转变，这是在渗流普适类。对于非常窄的石墨烯纳米带（宽度小于无序诱导的长度尺度），我们预测，应该有一个维度交叉的1D渗流普适性类与可观察到的签名在运输间隙。此外，在高载流子密度下，应该存在到玻尔兹曼输运状态的交叉。测得的电导率指数和临界密度与这种渗流过渡的情况是一致的。
2008-07-23 cond-mat.mes-hall
Armchair nanoribbons of silicon and germanium honeycomb structures
我们提出了第一性原理研究的裸露和氢钝化的扶手椅纳米带的起皱的单层蜂窝结构的硅和锗。我们的研究包括原子结构的优化、基于声子色散计算的稳定性分析、电子结构以及带隙随带宽的变化。硅和锗纳米带的带隙表现出与石墨烯纳米带相似的族行为。裸纳米带的边缘被尖锐地重构，这可以通过在边缘处的悬挂键的氢终止来消除。纳米晶宽度的周期性调制导致可以充当多量子阱的超晶格结构。特定的电子态被限制在这些阱中。约束的趋势定性解释包括界面的影响。为了研究宽和长的超晶格结构，我们还进行了经验紧束缚计算与\textit{ab initio}计算确定的参数。
2010-12-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electronic and magnetic properties of honeycomb zigzag nanoribbons in the in-plane transverse electric field using Kane-Mele-Hubbard model
采用非限制平均场近似下的Kane-Mele-哈伯德模型，研究了电子-电子相互作用下，自旋-轨道耦合作为内参数，面内横向电场作为外参数对蜂窝状锯齿形纳米带的电磁性质的影响.我们的计算表明，这些参数中的每一个都对纳米带的物理性质有显着的影响，并且它们中的每一个都独立地将纳米带从磁性状态转变为非磁性状态。研究了这两个参数的变化引起的纳米带的对称性破缺、自旋上、自旋下能带分离、磁有序度降低、电偶极矩和自旋电流的变化等物理性质的变化过程。我们将看到，在与横向电场的竞争中的自旋-轨道耦合决定了纳米颗粒的基本物理性质。通过本研究，可以更好地理解拓扑和非拓扑两种类型的转换。此外，自旋向上和自旋向下能带的分离以及通过这些参数对其进行调谐可以被认为是用于自旋电子仪器的候选者。
2021-07-11 cond-mat.mes-hall physics.comp-ph
Sensory organ like response determines the magnetism of zigzag-edged honeycomb nanoribbons
我们提出了一个解析理论的锯齿形边缘终止的蜂窝状纳米带的磁相图描述的哈伯德模型与相互作用参数U。我们表明，边缘磁矩变化为ln U，并揭示其依赖于宽度W的带。这一现象的物理学起源于纳米带的感觉器官样反应，表明要理解这些系统的磁性，需要考虑通常的Stoner-Landau理论之外的因素。在掺杂空穴或电子时，发生从相对边缘上的磁矩的反平行取向到平行取向的一阶磁性转变。这种过渡的临界掺杂示出成反比的带状物的宽度。使用变分蒙特卡罗计算，我们表明，磁性是强大的波动。此外，我们表明，磁相图是通用的锯齿形边缘终止的纳米结构，如纳米点。此外，我们进行第一性原理建模，以显示如何在取代的石墨烯纳米带中实现这样的磁性转变。
2012-08-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Two and One-dimensional Honeycomb Structure of Boron Nitride
本文采用第一性原理平面波方法对氮化硼（BN）的二维和一维蜂窝结构进行了系统研究。二维（2D）石墨烯如BN是具有离子键的宽带隙半导体。声子色散曲线证明了2D BN薄片的稳定性。准一维扶手椅型BN纳米晶是具有边缘态的半导体材料。在用氢原子钝化B和N时，这些边缘态消失并且带隙增加。锯齿形BN纳米带是金属的，但当它们的两个边缘被氢钝化时，变成铁磁半导体。然而，它们的磁基态，电子能带结构和带隙被发现是强烈依赖于是否B-或N-边缘的带是饱和的氢。扶手椅型和锯齿型纳米带中的空位缺陷也影响磁性和电子结构。为了揭示维度效应，这些性质与各种三维BN晶体和一维BN原子链的性质进行了对比。
2008-12-23 cond-mat.mes-hall
Twist-induced magnon Landau levels in honeycomb magnets
由弹性应变引起的晶格变形被认为在空间上调制晶格上原子的波函数重叠，并且可以显著地改变准粒子的性质。在这里，我们阐述了二维蜂窝量子磁体纳米带中的扭曲晶格变形等效于弹性规范场，从而引起磁振子朗道量子化。当基态为铁磁时，在磁振子带中心产生色散的Dirac-Landau能级，而对于反铁磁纳米带，扭曲导致在磁振子带顶部产生色散的等距离Landau能级.这两种类型的朗道能级的色散导出的能带理论的框架。
2020-04-03 cond-mat.mes-hall
Asymmetric dynamics of edge exchange spin waves in honeycomb nanoribbons with zigzag and bearded edges boundaries
我们报告的理论预测不对称的边缘自旋波，在相反的方向上传播的蜂窝状纳米带的边缘锯齿形和胡须的边缘边界。因此，预测禁止在这些纳米带的两个边缘上沿相同方向的边缘自旋波的同时传播。这些不对称的边缘交换自旋波类似于磁性薄膜中报道的非互易表面自旋波。它们的存在与所研究的纳米带的非平凡对称性有关。利用经典自旋波理论方法和适当的边界条件，计算了布里渊区长波部分的边缘和离散体交换自旋波。在我们的研究中，在没有外部磁场的情况下，非对称边缘自旋波以相等的频率和相反的方向传播，因为能量色散关系与布里渊区的长波长部分中的波矢分量的符号无关。边缘自旋波的特征在于磁各向同性纳米带的线性色散关系。在计算中引入磁各向异性显著地增强了两种类型的纳米带中的边缘和体自旋波之间的能隙。基于我们的计算，大的能隙允许体模和边缘模的单独激发，因为它们的能量不再重叠。
2019-01-06 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
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
Crossover from Coulomb blockade to quantum Hall effect in suspended graphene nanoribbons
实验研究了悬浮石墨烯片在电流退火过程中形成的悬浮石墨烯纳米带。运输测量表明，由于形成“库仑岛”，与量子霍尔电导高原出现在中等值的磁场$B$周围的电荷中性的运输间隙的开放。当增加$B$时，输运能隙被迅速抑制，并且由于电子相关性而被更大的能隙取代。我们的观察结果表明，悬浮纳米带允许调查的现象，到目前为止，不能在SiO $_2$基板上的带状访问。
2012-05-25 cond-mat.mes-hall
Superlattice Structures of Graphene based Nanoribbons
基于第一性原理计算，我们预测不同宽度的扶手椅型石墨烯纳米带周期性重复的结形成超晶格结构。在这些超晶格异质结构中，宽度和能隙在实空间中被调制，并且特定的状态被限制在某些段中。组成纳米带的取向、它们的宽度和长度、结的对称性是设计这些量子结构的电子性质的结构参数。不仅尺寸调制，而且组成调制，例如周期性重复的BN和石墨烯蜂窝纳米带的相称异质结导致多量子阱结构。我们表明，这些基于石墨烯的量子结构可以引入新的概念来设计纳米器件。
2008-03-25 cond-mat.mes-hall
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
Understanding of hopping matrix for 2D materials taking 2D honeycomb and square lattices as study cases
本文尝试性地理解了在Heisenberg模型（紧束缚模型）中构造二维材料交换（跳跃）矩阵$\mathbf{E}$的物理基础。研究发现，$\mathbf{E}$矩阵描述了短程（最近邻）跳跃相互作用下的粒子交换流，这种跳跃相互作用受晶格几何形状的影响。这种理解，然后用来解释的2D蜂窝状晶格与锯齿形和扶手椅边缘获得的石墨烯纳米带和磁条的色散关系。研究发现，锯齿型纳米带中的粒子流是平移流，并表现出$\mathbf{\cos^2}(q_xa)$依赖性，而扶手椅型纳米带中的粒子流是旋转流。在$q_xa/π=0.5$处，颗粒在锯齿形纳米带的边缘位置中流动，其中$\mathbf{\cos^2}(q_xa)$的依赖性等于零。同时，在这些边缘位置没有垂直跳跃，这导致了特殊的锯齿形平坦局域边缘态的出现。
2011-10-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Effects of random atomic disorder on the magnetic stability of graphene nanoribbons with zigzag edges
利用扩展的平均场哈伯德模型研究了随机分布的原子缺陷对锯齿形边缘石墨烯纳米带磁性的影响。对于带体区域中蜂窝晶格的子晶格之间的平衡缺陷分布，边缘态的基态反铁磁性不受影响。通过分析激发谱，我们发现，而反铁磁基态是容易受到单自旋翻转激发从边缘状态的磁性缺陷状态在低的缺陷浓度，它的整体稳定性增强相对于铁磁相。
2018-04-19 cond-mat.mes-hall
Graphene armchair nanoribbon single-electron transistors: The peculiar influence of end states
我们提出了一个相互作用的石墨烯扶手椅型纳米量子点的微观理论。长程相互作用过程是造成库仑阻塞和自旋-电荷分离的原因。短程的，从底层的蜂窝状晶格的石墨烯，涂抹自旋-电荷分离和诱导之间的交换相关性散装电子-离域的带-和单电子本地化在两端。结果，出现了体自旋不再是守恒量的纠缠端体态。纠缠的特征是在一个完全对称的设置中由于量子禁戒跃迁而发生的负微分电导效应。
2009-10-26 cond-mat.mes-hall
Dimensional crossover of thermal conductance in graphene nanoribbons: A first-principles approach
采用第一性原理密度泛函方法研究了石墨烯纳米带的热输运性质。从一维到二维（2D）的热导的尺寸交叉清楚地表明，随着带宽度的增加。在几个纳米宽度的GNR的热导已经表现出近似的低温依赖性的$T^{1.5}$，像2D石墨烯片，这是由于二次性质的色散关系的面外声学声子模式。利用区域折叠法，我们推导出了热导率随带宽增加的维数交叉。结合我们的计算和实验声子平均自由程，一些典型的热导率在室温下的GNRs和二维石墨烯片，分别估计值。我们的研究结果澄清了GNRs中热传输的低温依赖性问题，并提出了石墨烯基材料实验测量热导率的校准范围。
2012-03-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
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
Shot Noise Suppression and Hopping Conduction in Graphene Nanoribbons
我们研究了石墨烯场效应纳米器件的低温下的散粒噪声和电导。通过分析器件在输运带隙区的指数$I-V$特性，发现在中等偏置电压$1 < V_{bias} < 12$ mV下，器件的输运遵循变程跳跃规律。同时，我们观察到一个强大的散粒噪声抑制导致非常低的Fano因子。散粒噪声的强抑制与非弹性跳跃一致，在从一维到二维的区域交叉，表明我们的纳米带中的局域化长度$l_{loc} < W$。
2010-05-24 cond-mat.mes-hall
Majorana Fermions in Honeycomb Lattices
我们研究了蜂窝晶格结构中的马约拉纳费米子在塞曼场，Rashba自旋轨道耦合的存在下，并在附近的s波超导体的形成。我们发现，一个精确的映射之间存在的各向异性的六边形晶格纳米粒子在k = 0和一维链，其中马约拉纳费米子的存在已被广泛讨论。因此，我们可以预测的条件下出现的马约拉纳费米子在这样的带的边缘，并与存在的马约拉纳在散装能带结构的带反转。此外，我们发现类似的情况出现在各向同性晶格中，我们给出了一些例子，表明在这些结构中的马约拉纳费米子的形成。
2014-02-07 cond-mat.mes-hall
Metal-adsorbed graphene nanoribbons
金属原子（碱金属原子除外）可能提供多个最外层轨道，用于与蜂窝晶格上的面外$π$键的多轨道杂化。这将主导Al-，Ti-和Bi-吸附的石墨烯纳米带的基本性质，其中它们被彻底探索通过使用第一性原理计算。主要的焦点是吸附原子相关的结合能，吸附原子-碳长度，最佳位置，最大吸附原子浓度，每个吸附原子转移的自由电子密度，与吸附原子相关的价带和导带，DOS中的各种van Hove奇异性，过渡金属诱导的磁性，锯齿形边缘碳原子和金属/过渡金属吸附原子在自旋构型上的竞争。在精细的物理量作用下，三种金属吸附原子间的化学键结清晰可辨。Al-/Ti-/Bi-和碱吸附的石墨烯纳米带之间的重要差异将被详细讨论，包括能带结构，传导电子密度和吸附原子浓度的关系，空间电荷分布，轨道分解的DOS，和磁配置$\&$矩。
2018-06-13 cond-mat.mes-hall
From adiabatic to non-adiabatic pumping in graphene nanoribbons
描述了通过附着于储层的石墨烯带的非平衡双参数泵浦输运。紧束缚模型求解使用Keldysh形式主义，绝热和非绝热制度之间的交叉进行了研究。抽运直流电流通过扶手椅带显示在二维系统中常见的属性。锯齿形带中宽度依赖的直流电流，揭示了类似于二维拓扑绝缘体中的边缘状态，在绝热状态下对泵浦输运没有贡献。传播和消逝模式之间的相互作用进行了讨论。
2012-03-18 cond-mat.mes-hall
Twisting Graphene Nanoribbons into Carbon Nanotubes
虽然碳纳米管由蜂窝状碳组成，但它们从未直接由石墨烯制成。在这里，它是由量子分子动力学模拟和经典的连续弹性模型，石墨烯纳米带，确实可以通过扭曲转化为碳纳米管。由此制备的管的手性不仅可以预测，而且还可以外部控制。这种扭曲路线是纳米纤维的一个机会，并且很容易推广到由其他平面纳米材料制成的带状物。
2012-02-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Graphene: Free electron scattering within an inverted honeycomb lattice
石墨烯物理学的理论进展在很大程度上依赖于一个简单的最近邻紧束缚模型的应用，该模型能够预测这种材料的许多电子特性。然而，包括电子-空穴不对称性和基本石墨烯纳米结构的详细电子带（例如，具有不同边缘终端的纳米带）超出了这种简单模型的能力。在这里，我们表明，一个类似的简单的平面波解决方案的单电子状态的原子为基础的二维潜在的景观，由一个单一的拟合参数（散射势）定义，表现优于标准的紧束缚模型，并在正确地再现详细的能带结构的各种石墨烯纳米结构的密度泛函理论的水平。特别是，我们的方法确定了三个层次的非金属扶手椅纳米带，以及双退化的独立锯齿形纳米带的对称性破缺产生的能量分裂的平坦带。目前简单的平面波方法具有很大的潜力，深入了解石墨烯纳米结构和其他二维材料的电子状态和电光特性与完整或有间隙的Dirac类色散。
2018-08-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Unambiguous Simulation of Diffusive Charge Transport in Disordered Nanoribbons
针对无序二维系统扩散输运区间难以数值观测的问题，本文采用新型线性标度时间分辨方法，成功实现直流输运特性推导及弹道、扩散、局域化三种输运区间的观测。
2024-09-18 cond-mat.mes-hall
Edge magnetism of Heisenberg model on honeycomb lattice
在我们以前的研究中，我们发现在蜂窝晶格上的海森堡模型的锯齿形边缘附近存在一个具有线性色散的铁磁振子分支。在这里，我们开发了一个边缘磁振子的场论描述，并发现它的动力学是由一维相对论克莱因-戈登方程。有趣的是，边缘磁振子的边界场论与它的体相对应的理论联系在一起，后者由二维克莱因-戈登方程描述。此外，我们还揭示了宇称对称性如何在蜂窝纳米结构的相对边缘上的倏逝模。通过采用包括Schwinger玻色子和密度矩阵重整化群在内的替代方法，我们还证明了即使在Neel序被量子涨落破坏的情况下，相对论边缘磁振子仍然是鲁棒的。边缘磁振子是未补偿边缘的直接结果，并且可以通过实验探针在实际材料中验证。
2011-07-07 cond-mat.mes-hall
Optical Dichroism by Nonlinear Excitations in Graphene Nanoribbons
石墨烯和纳米管的蜂窝状碳结构具有可以产生光谱的动力学。这可以通过与外部电磁场的相互作用来激发。在这项工作中，非线性波的石墨烯和纳米管与碳结构的研究使用规范模型。典型的能量估计，并有缩放与纳米尺度的宽度调查。此外，孤子-光子相互作用依赖于入射光子的偏振。特别地，我们发现当偏振沿着最大长度时，纳米颗粒是透明的。依靠宽度的标度，我们提出了一种方法来实验识别纳米带中的孤子波。
2013-02-15 cond-mat.mes-hall hep-ph
Charge transfer of edge states in zigzag silicene nanoribbons with Stone-Wales defects
Stone-Wales（SW）缺陷存在于具有蜂窝晶格结构的石墨烯类材料中，并可能用于改变能带工程中的电子性质。本文利用周期性边界条件和第一性原理计算研究了体硅烯及其纳米带中SW缺陷的结构和电子性质随其浓度的变化。我们首先计算了体硅烯中SW缺陷的形成能、结构性质和电子能带结构，并计算了SW缺陷浓度对缺陷的影响。我们的结果表明，从以前的第一性原理计算的可用值有很好的协议。得到了边氢化锯齿型硅烯纳米带中SW缺陷的能量、结构和电子性质随缺陷浓度和位置的变化关系。对于所有计算的浓度，SW缺陷更喜欢位于边缘，由于较低的形成能量。硅烯纳米带中心的SW缺陷对电子性质的影响较小，而硅烯纳米带边缘的SW缺陷分裂了简并的边缘态，产生了相当大的能隙，这取决于缺陷的浓度.值得注意的是，SW缺陷会产生一个微扰排斥势，导致缺陷一侧边缘态的分解电荷转移到无缺陷一侧。
2015-09-12 cond-mat.mes-hall
New supercurrent pattern in quantum point contact with strained graphene nanoribbon
我们从理论上揭示了应变锯齿形石墨烯纳米管的约瑟夫森效应的不寻常的功能，相对于超导相干长度和任意宽度的小长度。我们发现一个逐步变化的临界超电流与纳米晶的宽度，显示额外的小宽度高原之间的广泛步骤的无应变结构。我们进一步证明了临界超电流的应变量子化，它是由狄拉克费米子的赝自旋与应变诱导规范势耦合引起的，其中台阶的高度随着虚规范势强度的增加而减小.此外，我们的研究结果确定了潜在的超导量子点接触的超导电流开关下施加的应变实现。此外，通过调节锯齿形纳米线的宽度和费米波长，我们发现应变锯齿形纳米线的局域态密度随着距离边缘的增加呈现出衰减和振荡行为的交叉。
2020-12-05 cond-mat.mes-hall
Structure- and adatom-enriched essential properties of graphene nanoribbons
采用第一性原理计算对一维石墨烯纳米带的几何、电学和磁学性质进行了系统的研究。这些特征丰富的基本性质来自于化学键中的各种轨道杂化以及边缘碳原子和原子诱导的自旋态。原始的纳米带，具有蜂窝晶格，可以表现出平面，弯曲，滚动，折叠和堆叠配置。吸附在表面和边缘，分别创建屈曲结构和非六边形/非平面边缘。存在六种自旋相关的电子和磁性：非磁性、铁磁和反铁磁金属、非磁性半导体和有/无自旋分裂的反铁磁半导体。它们可以通过能隙、电子/空穴密度、净磁矩、原子主导的能带、空间电荷分布、自旋排列以及轨道和自旋投影态密度来清楚地说明。不同的基本性质是由有限尺寸限制、边缘结构、曲率效应、层间原子相互作用、自旋组态和化学吸附之间的复杂关系决定的。理论预测可以提供潜在应用中的全部信息，其中部分与最近的实验测量一致。
2018-12-19 cond-mat.mes-hall
Electrically Induced Dirac Fermions in Graphene Nanoribbons
石墨烯纳米带被广泛认为是下一代碳基器件的有前途的构建块。其应用前景的一个关键问题是其电子结构是否以及在多大程度上可以外部控制。在这里，我们结合简单的模型哈密顿量与广泛的第一性原理计算调查扶手椅型石墨烯纳米带的横向电场的响应。这样的场可以在横向选通纳米取向物或沿着边缘掺入双极化学共掺杂剂时实现。我们发现，该领域引起的超导体到半金属过渡，具有零能量狄拉克费米子沿扶手椅边缘传播的半金属相。该转变发生在临界场，该临界场与纳米带的宽度成反比。这些发现是普遍的IV组蜂窝晶格，包括硅烯和锗烯纳米带，无论边缘终止的类型。总的来说，我们的研究结果创造了新的机会，以电气工程狄拉克费米子在其他半导体石墨烯类纳米带。
2021-09-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Mutual information and correlations across topological phase transitions in topologically ordered graphene zigzag nanoribbons
本研究计算了石墨烯zigzag纳米带在拓扑相变过程中的互信息，揭示了拓扑有序相及交叠相中不同手性碳线间的纠缠特征与变化规律。
2023-10-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech quant-ph
Non-centrosymmetric superconductors on honeycomb lattice
本文研究了蜂窝晶格上相关掺杂量子自旋霍尔绝缘体（QSHI）中的非中心对称拓扑超导性，在蜂窝晶格上没有反转对称性，本征（Kane-Mele）和Rashba自旋轨道耦合一般可以存在。我们探讨了模型系统的一般拓扑非平凡超导相图。在一定的参数空间上，发现了自旋单重态$d$ + $id$和自旋三重态$p$ + $ip$ -波配对共存的宇称混合超导态，在锯齿形纳米管上，宇称混合超导态的边缘是螺旋和手征Majorana费米子共存的状态.我们的实验结果的相关性进行了讨论。
2018-03-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Modeling Nanoribbon Peeling
物理吸附的2D材料带（或薄片）（如石墨烯）从固体表面的提升、剥离和剥落是纳米科学中常见且重要的操作。使这种情况独特的特征是通常通过刚性2D材料接触实现的结构润滑性。我们在理论上模拟了石墨烯纳米晶的机械剥离，这是通过尖端强制提升其一个极端离开平坦的晶体表面来实现的。形状、能量、局部曲率和身体前进的演变理想地预期遵循一系列机制：（A）初始撬起，（B）拉伸剥离但不滑动（剥离），（C）滑动剥离，（D）抬离。此外，在基底表面的张力很小或可以忽略的情况下，则（B）消失，并且我们发现（A）-（C）转变变得普遍、解析和尖锐，这由弯曲刚度和吸附能之间的相互作用决定。这种一般的两阶段剥离转变被认为是从原子级Au（111）衬底上剥离的石墨烯纳米带的公开数据中的急剧交叉。
2019-10-13 cond-mat.mes-hall
Floquet topological phases on a honeycomb lattice using elliptically polarized light
研究了椭圆偏振光作为含时微扰对二维蜂窝系统的驱动作用。特别是，我们试图了解这个驱动系统的拓扑相图时，外部驱动器是一个矢量位${\bf A}(t) = (A_{0x} \cos(Ωt), A_{0y} \cos(Ωt + ϕ_0))$。这些拓扑阶段的特征在于Floquet陈数，在这些阶段中的每一个中，与纳米粒子上的鲁棒边缘模式的数量有关。我们表明，不同的比例$A_{0x}/A_{0y}$的外部驱动器是一种可能的方式，把系统从平凡的拓扑阶段，反之亦然。
2022-12-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Edge effect on resistance scaling rules in graphene nanostructures
我们报道了石墨烯纳米颗粒和石墨烯片（单层和双层）中边缘效应对室温输运的实验研究。通过测量低和高载流子密度下的电阻标度行为，我们发现单层纳米带的输运处于强局域化状态，这可以归因于边缘效应。我们发现，这种边缘效应可以通过增加宽度、降低载流子浓度或增加一层附加层来减弱。从石墨烯纳米颗粒到石墨烯片，数据显示出可能由于边缘效应的急剧变化而导致的输运机制的维度交叉。
2011-02-14 cond-mat.mes-hall
Electrically Tunable Quasi-Flat Bands, Conductance and Field Effect Transistor in Phosphorene
磷烯是近年来分离得到的一种蜂窝状结构的黑磷。基于紧束缚模型研究了磷烯纳米带的电学性质。一个突出的特点是存在准平坦的边缘带完全脱离散装带。我们探索的准平坦带的出现的机制解析和数值从已知的石墨烯的蜂窝晶格的连续变形的平坦带。准平坦带可以通过施加垂直于带方向的面内电场来控制。电导在临界电场以上被切断，其充当场效应晶体管。临界电场与纳米尺度的宽度成反比。这一结果将为基于磷烯的纳米电子学铺平道路。
2014-04-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spatial distribution of local currents of massless Dirac fermions in quantum transport through graphene nanoribbons
我们采用的形式主义的键电流，表示在非平衡格林函数，图像之间的两个网站的蜂窝状晶格的几个纳米宽度的石墨烯带的电荷流。与非相对论性电子形成鲜明对比的是，在清洁的锯齿形石墨烯纳米带（ZGNR）中，在接近狄拉克点的能量处量子输运的电流密度分布与由于零能量局部边缘态而在边缘处达到峰值的电荷密度分布明显不同。对于通过由这些边缘状态引起的最低传播模式的传输，边缘空位不影响ZGNR中心的电流密度峰值。单个杂质的长程电势用于减小其周围的局部电流，同时增加沿Z字形边缘的电流密度，使得ZGNR电导保持完美的$G=2e^2/h$。
2007-04-18 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall
Electron transport through honeycomb lattice ribbons with armchair edges
我们解决电子输运蜂窝晶格带扶手椅边缘连接到两个半无限的一维金属电极内的紧束缚框架。在这里，我们提出了数值的电导能量和电流-电压特性的功能的长度和宽度的带。我们的理论结果预测，对于具有小得多的长度和宽度的带状物，所谓的纳米晶，电导谱中的间隙出现在能量E=0处。随着带状物尺寸的增大，这种间隙逐渐减小，最后几乎消失。这揭示了从半导体到导电材料的转变，并且从我们呈现的电流-电压特性中变得更加清晰可见。
2009-01-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
Electric-field control of zero-dimensional topological states in ultranarrow germanene nanoribbons
该研究结合扫描隧道显微镜与紧束缚理论，证明可通过垂直电场在超窄锗烯纳米带中可逆调控零维拓扑端态，并实现拓扑场效应器件的原理验证。
2025-10-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
The COMPASS force field: validation for carbon nanoribbons
COMPASS力场已成功应用于大量的材料模拟，包括碳纳米颗粒的结构，电学，热学和机械性能的分析。这个力场已经使用量子力学数据进行了参数化，并基于数百个分子作为训练集，但没有对石墨烯片进行这种分析。本研究的目的是验证COMPASS力场参数能够准确描述石墨烯、石墨烷和氟代石墨烯片的原子振动的频谱。我们表明，COMPASS力场允许以良好的精度描述石墨烷和氟石墨烯片的原子振动的频谱，其蜂窝状六方晶格由sp3杂化形成。另一方面，力场不能很好地描述石墨烯片的频谱，其平面六边形晶格由sp2带形成。在这种情况下，面外振动的频谱与实验数据有很大不同-石墨烯片的弯曲刚度被严重高估。我们提出了修正的力场的平面外和扭转势的参数，可以实现与实验数据的振动频率的重合。经过这样的修正后，COMPASS力场可以用来描述平面石墨烯片和碳纳米管的动力学。
2018-11-27 cond-mat.mes-hall
Inducing chiral superconductivity on honeycomb lattice systems
基于石墨烯的系统中的超导性最近引起了人们的广泛关注，因为无论是内在行为还是由接近超导体引起的，都可能导致有趣的拓扑相和配对函数的对称性。一个著名的系统认为这种配对具有手征对称性。由此产生的问题是可能的自旋轨道耦合对超导准粒子谱的影响。利用Bogolyubov-de Gennes（BdG）哈密顿量，我们探讨了系统中不同相互作用项的相互作用，以及它们在准粒子谱中产生复杂Berry曲率的作用，以及非平凡的拓扑行为。我们表明，在这些系统中的BdG哈密顿的拓扑结构可能会导致沿锯齿形边缘的纳米带在适当的制度的边缘状态的外观。
2021-07-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Spin-valley polarized edge states and quantum anomalous Hall states controlled by side potential in 2D honeycomb lattices
本研究基于紧束缚方法探究侧势对含本征自旋轨道耦合的二维蜂窝晶格自旋谷电子性质的调控，发现可实现多种霍尔效应与自旋谷极化边缘态，且该绝缘态可用于制备完美自旋谷开关。
2025-09-04 cond-mat.mes-hall
The Crossover from Ordinary to Higher-Order van Hove Singularity in a Honeycomb System: A Parquet Renormalization Group Analysis
School of Physics and Astronomy and William I. Fine Theoretical Physics Institute, University of Minnesota（明尼苏达大学物理与天文学学院及威廉·I·芬恩理论物理研究所）；National High Magnetic Field Laboratory（国家高磁场实验室）
本研究通过Parquet重整化群分析，探讨了在蜂窝系统中从普通到高阶Van Hove奇点的交叉转换，揭示了不同掺杂条件下电子序的演变及系统行为。
2024-01-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Aspects of electron transport in zigzag graphene nanoribbons
利用非平衡格林函数方法研究了锯齿形石墨烯纳米带中的电子输运特性。后者是介观物理学中的一种深奥的工具，使用这种工具，通过考虑系统内的势阱来进行分析。在此势阱中，讨论了透射系数、局域态密度（LDOS）和电子输运性质与单胞原子数的关系。我们观察到电子和热导率随着原子数的增加而增加。除了这些之外，还研究了取决于这些输运性质的品质因数，并且我们发现电子对提高品质因数的贡献在交叉温度以上是重要的。
2017-09-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
SpinWaves in Ferromagnetic Dots 2D Honeycomb Lattice Stripes
本文利用海森堡哈密顿量对二维蜂窝晶格\cite{Selim2011}中排列的铁磁纳米点的锯齿形和扶手椅形边缘条纹的自旋波进行了计算。利用哈密顿量构造了$\mathbf{E}$矩阵，该矩阵描述了磁振子在条纹中的交换流。发现允许自旋波模是$\mathbf{E}$矩阵的本征值，并由此研究了条纹宽度、边缘交换、边缘单轴各向异性和杂质对允许自旋波模的影响。所得结果与用紧束缚哈密顿量描述的石墨烯纳米带的电子激发结果基本一致。因此，我们建议在自旋电子学器件和磁性应用领域的一项新技术，石墨烯的磁性对应物的制造。
2011-10-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Bound states in and out of the continuum in nanoribbons with wider sections: A novel recursive S-matrix method
我们提出了一种新的方法来寻找一般紧束缚哈密顿量中的束缚态。该方法是基于递归S-矩阵方法，它允许我们迭代计算的S-矩阵的一般系统的S-矩阵的子系统。我们建立了子系统的S-矩阵在能量E处具有束缚态所必须满足的条件。实现这种关系的能量可以通过使用S-矩阵的泰勒级数以高精度和高效率来确定。该方法使我们能够找到束缚态能量和波函数在（BIC）和（BOC）的连续，包括简并的。计算了正方形和蜂窝状晶格中宽截面纳米带的束缚态。使用这种方法，我们验证了束缚态的石墨烯纳米粒子与两个量子点的结构，这已被报道有BIC通过使用另一种技术。然而，这种新的分析表明，这样的BIC是双重的，一个具有偶数波函数，另一个具有奇数波函数，具有稍微分离的能量。通过这种方式，新的方法可以用来有效地找到新的BIC和提高精度，在以前报道的。
2022-04-27 cond-mat.mes-hall quant-ph
Thermal conductance of suspended nanoribbons: interplay between strain and interatomic potential nonlinearity
我们调查的作用，非线性原子间势的热传导的悬浮纳米粒子时，它是受到纵向应变。为了研究一般势的第一阶三次和四次非线性项，我们提出了一个基于$α$ - $β$ Fermi-Pasta-Ulam近邻相互作用的原子系统.我们进行经典的分子动力学模拟调查的贡献的纵向，横向和弯曲模式的热导作为$α$ - $β$参数和施加的应变的函数。我们比较了原子只允许{ \it in}平面（2D）振动的情况与振动{ \it in}和{ \it out}平面（3D）的情况。我们发现，电导对$α$和$β$的依赖于线性/非线性离域/本地化的弯曲和横向模式之间的交叉现象，驱动的开/关开关的应变。
2017-07-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
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
Large gap electron-hole superfluidity and shape resonances in coupled graphene nanoribbons
我们预测增强的电子空穴超流性在两个耦合的电子空穴扶手椅边缘终止的石墨烯纳米带由薄的绝缘屏障分开。与石墨烯单层相反，纳米带的多子带在低能量下是抛物线形的，在导带和价带之间具有间隙，并且具有提升的谷简并。这些性质使得电子-空穴相互作用的屏蔽比耦合电子-空穴单层弱得多，从而提高了配对强度并增强了超流体性质。通过载流子的准一维量子限制，以及通过每个子带底部附近的大密度态，进一步增强了配对强度。后者放大了由量子限制引起的超流形状共振。对于具有多子带的有限宽度纳米带，存在几种超流部分凝聚。我们发现，超流性是占主导地位的强耦合BEC和BCS-BEC交叉制度，大超流间隙高达100毫电子伏及以上。当间隙超过子带间距时，存在子带的显著混合、形状共振的圆化以及系统的一维性质的结果减少。
2016-01-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Quantum Nature of Edge Magnetism in Graphene
有人认为，从退相干为主的经典磁性的波动为主的量子磁性的微妙的交叉是实验上可访问的石墨烯纳米带。我们表明，纳米尺度的宽度决定了边缘磁性是否在经典侧，量子侧，或在两者之间。在经典的制度，退相干是占主导地位的，并导致静态自旋极化在带的边缘，这是很好地描述了平均场论。量子芝诺效应被确定为负责自旋极化的基本机制，从而使石墨烯在自旋电子学中的应用成为可能。然而，在量子方面，自旋极化被动力学过程破坏。因此，石墨烯磁性的可调性为量子-经典交叉的研究提供了一条可行的途径。
2014-02-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
