On the physisorption of water on graphene: Sub-chemical accuracy from many-body electronic structure methods
表面上的分子吸附在催化、腐蚀、脱盐以及与工业和自然世界相关的许多其他过程中起着核心作用。很少有吸附系统比涉及水和碳的吸附系统更普遍存在或具有更广泛的重要性，并且对于这种界面的分子水平理解，石墨烯上的水单体吸附是基本的和代表性的系统。这个系统是特别有趣的，因为它需要一个准确的电子相关效应的治疗，以及提出了一个实际的挑战，实验。在这里，我们采用多体电子结构的方法，可以严格收敛，从而为分子-表面相互作用提供忠实的参考。特别地，我们使用扩散蒙特卡罗（DMC），耦合簇（CCSD（T）），以及随机相位近似（RPA）来计算水和扩展的石墨烯表面之间的相互作用的强度。我们建立了良好的，亚化学，协议之间的互补的高层次的方法，并在最稳定的配置中的吸附能估计约-100\，meV。我们还发现，吸附能是相当不敏感的表面上的水分子的取向，尽管不同的结合图案涉及定性不同的界面电荷重组。在产生水在石墨烯上的第一个明显准确的吸附能时，这项工作也解决了先前报道的这个广泛研究的系统的值之间的差异。这也为更准确和可靠地研究碳界面处的液态水铺平了道路，这些方法使用更便宜的计算方法，例如密度泛函理论和经典势。
2018-11-19 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph physics.comp-ph
Orientation-dependent binding energy of graphene on palladium
使用密度泛函理论计算，我们表明，在Pd（111）上的石墨烯单层的结合强度可以根据其取向而在物理吸附和化学吸附之间变化。通过研究界面电荷转移，我们已经确定了一个特定的四原子碳簇，负责石墨烯与Pd（111）的局部键合。这种团簇的面密度随着石墨烯的面内取向而变化，从而导致结合能相应地变化。类似的研究也适用于其他金属基底，并表明石墨烯的物理，化学和机械性能可以通过改变其取向来控制。
2012-08-06 cond-mat.mtrl-sci
Dispersive and Covalent Interactions Between Graphene and Metal Surfaces from the Random Phase Approximation
本文采用密度泛函理论和随机相近似（RPA）方法计算了石墨烯吸附在Cu（111）、Ni（111）和Co（0001）表面的势能面。对于这些吸附系统的共价和分散的相互作用是同样重要的，而常用的近似交换相关泛函给范德华或化学键的描述不足，RPA帐户准确地为两者。结果发现，吸附是一个微妙的竞争之间的弱化学吸附最小接近表面和物理吸附最小远离表面。
2011-06-27 cond-mat.mtrl-sci
van der Waals-corrected Density Functional Theory simulation of adsorption processes on transition-metal surfaces: Xe and graphene on Ni(111)
最近发展的密度泛函理论（DFT）/vdW-WF 2s 1方法在密度泛函理论中引入了范德华相互作用，并考虑了金属屏蔽效应，描述了金属表面上的吸附过程。一般来说，稀有气体原子在金属表面上的吸附是重要的，因为它是物理吸附过程的原型。此外，石墨烯与Ni（111）的相互作用对于实际应用（高质量石墨烯的高效和大规模生产）特别感兴趣，并且从理论的角度来看，特别具有挑战性，因为它可以通过化学吸附和物理吸附过程之间的微妙相互作用来描述。过渡金属的第一性原理模拟需要特别小心，因为它们可以被视为简单金属和绝缘晶体之间的中间系统。即使在这些情况下，该方法也表现良好，通过将我们的结果与现有的实验数据和其他理论研究进行比较来证明。我们还证实了稀有气体氘原子也优先吸附在Ni（111）表面的顶位构型上。我们基于使用最大局部化Wannier函数的方法也使我们能够很好地表征石墨烯和Ni（111）之间的键。
2015-01-15 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Large Fermi energy modulation in graphene transistors with high-pressure O2-annealed Y2O3 topgate insulators
我们证明了一个相当大的抑制低场泄漏，通过在沉积后退火（HP-PDA）期间施加高压O2在100个大气压的Y2 O3顶栅绝缘体上的石墨烯。因此，单层石墨烯的量子电容测量揭示了最大的费米能量调制（EF = ~ 0.52eV，即，迄今为止报道的固态顶栅绝缘体中的载流子密度约为2*10^13 cm^-2）。HP-PDA是改善石墨烯上高k绝缘体电气质量的稳健方法。
2014-02-25 cond-mat.mtrl-sci
Nanofaceting as a stamp for periodic graphene charge carrier modulations
单原子薄石墨烯片的特殊电子特性引发了许多原始的传输概念，将量子物理学推向了电子，光电子和热电器件技术的领域。在概念上的支点是石墨烯载流子的特定二维无质量狄拉克费米子特性及其通过内在或外在手段的意志修改。在这里，不同的电子和结构石墨烯修饰之间的界面有望实现令人兴奋的物理和功能，特别是当以原子精度制造时。在这项研究中，我们表明，准周期调制的掺杂水平可以印到纳米级的单层石墨烯片。相邻的铜表面允许沿着特定的铜高对称方向以每平方厘米10^13个载流子的密度交替石墨烯载流子密度。该过程由高温石墨烯化学气相沉积期间的自组装铜刻面过程触发，该过程在原子水平上定义了不同石墨烯掺杂水平之间的界面。
2016-04-02 cond-mat.mtrl-sci
Assessment of approaches for dispersive forces employing graphone as a case study
我们已经研究了两个交换层系统，（i）独立的部分氢化石墨烯（graphone），（ii）在镍（111）表面上的graphone，以评估各种基于密度泛函理论的计算方案，包括范德华力。各种范德华力的方法已被采用范围从半经验力场的修正Grimme，通过非本地的范德华力密度泛函，泛函涉及确切的交换和随机相位近似的相关性。通常，所有计算方案导致氢层物理吸附和化学吸附到石墨烯的类似定性图片。最大的差异出现的方法之间的能量的调查系统。我们的研究揭示了石墨烯在真空和金属表面附近氢化的物理机制。特别地，揭示了氢原子的吸附影响石墨烯与Ni（111）表面之间的键合的性质，从弱到强的半共价键合。另一方面，事实证明，在金属表面的存在下，氢层对石墨烯的吸附更强。
2020-02-24 cond-mat.mtrl-sci
Pyroelectric origin of the carrier density modulation at graphene-ferroelectric interface
采用连续近似方法研究了铁电体上多层石墨烯的静态和高频热耗散。我们证明了焦耳热效应，由高频交流电流在石墨烯中引起的，在铁电衬底中产生明显的温度梯度。热释电效应将梯度转化为自发极化梯度。因此，高频去极化电场发生并穿透多层石墨烯。石墨烯中的自由电荷立即屏蔽电场，因此它们的密度以高频振荡。计算结果表明，热释电效应可以改变石墨烯-铁电体界面处的自由载流子密度，从而改变多层石墨烯沟道的电导率。因此，热释电机制对于理解太赫兹频率下石墨烯-铁电界面上发生的复杂物理热和电学过程至关重要。
2012-10-23 cond-mat.mtrl-sci
Improving the Performance of Polythiophene-based Electronic devices by Controlling the Band Gap in the Presence of Graphene
采用密度泛函理论和多体微扰理论在G $_0$ W $_0$水平上研究了聚噻吩（PT）吸附在石墨烯表面的电子性质.电荷密度差分析表明，基质-吸附质相互作用导致了强烈的物理吸附和界面电偶极矩的形成。由于相互作用，静电势显示石墨烯功函数从其初始值4.53 eV偏移-0.19 eV。聚合物的LDA带隙没有任何变化，但能级线形被轨道杂化改变。在G $_0$ W $_0$水平下研究了界面极化对带隙和能级排列的影响，结果表明，与孤立链相比，PT带隙明显减小.
2017-09-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electronic inhomogeneities in graphene: the role of the substrate interaction and chemical doping
我们使用扫描探针显微镜技术探测石墨烯在纳米尺度上的电子性质的局部不均匀性。首先，我们重点研究了氧化硅上剥离的石墨烯样品中石墨烯-基底相互作用引起的电子不均匀性。我们发现，带电杂质，存在于石墨烯基板界面，扰动载流子密度显着改变石墨烯的电子性质。这一发现有助于理解通常在石墨烯基电子器件中观察到的器件间变化。其次，我们探讨了化学改性对石墨烯电子性质的影响，石墨烯是通过化学气相沉积在镍上生长的。我们发现，氢的化学吸附和卟啉分子的物理吸附都强烈地抑制了低偏压下的电导，表明石墨烯中的带隙的开放，为石墨烯的电子性质的化学工程铺平了道路。
2012-10-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Large Transport Gap Modulation in Graphene via Electric Field Controlled Reversible Hydrogenation
石墨烯由于其高电子迁移率，灵活性和稳定性而在下一代电子产品的开发中引起了人们的兴趣。然而，石墨烯晶体管由于不存在带隙而具有差的开/关电流比。引入能隙的一种方法是使用氢化反应，其将石墨烯转变成具有sp3键的绝缘石墨烷。在这里，我们表明，一个电场可以用来控制导电体到绝缘体的转变，通过可逆的电化学氢化在含有解离氢离子的有机液体电解质中的微尺度石墨烯。完全氢化的石墨烯表现出200 Gohm/sq的下限薄层电阻，导致石墨烯场效应晶体管在室温下具有10^8的开/关电流比。这些器件还具有高耐久性，开关周期高达一百万次。在双层石墨烯中也观察到类似的绝缘行为，而三层石墨烯在氢化后保持高度导电。石墨烯晶格的变化，以及从sp2到sp3杂化的转变，通过原位拉曼光谱证实，由第一性原理计算支持。
2021-04-30 cond-mat.mtrl-sci
Epitaxial Graphene Intercalation: A Route to Graphene Modulation and Unique 2D Materials
在2004年首次报道之后的几年里，原子物种通过外延石墨烯层的嵌入才开始。插层对石墨烯电子性质的影响是众所周知的;然而，插层剂本身也可以表现出自然界中没有发现的有趣的性质。这表明外延石墨烯嵌入研究的重点转移可能会导致对许多新形式的传统3D材料的富有成效的探索。在下面的前瞻性综述中，我们总结了用于实现和表征EG插层的主要技术，并介绍了一种新的，简便的方法来容易地实现石墨烯/碳化硅界面处的金属插层。我们表明，简单的热蒸发为基础的方法可以有效地取代复杂的合成技术，实现大规模的非难熔金属的插层。我们还表明，这些方法可以扩展到基于插层的复合材料的形成。二维（2D）银（2D-Ag）和大规模二维氮化镓（2D-GaNx）被用来证明这些方法。
2019-05-30 cond-mat.mtrl-sci
Giant Quasiparticle Bandgap Modulation in Graphene Nanoribbons Supported on Weakly Interacting Surfaces
一般来说，有两个主要因素影响纳米结构中的带隙：（i）由于限制而增强的电子-电子相互作用和（ii）由于电介质屏蔽而改变的电子自能。虽然最近对石墨烯纳米带（GNR）的理论研究报道了第一种效应，但是来自周围材料（例如衬底）的介电屏蔽的效应尚未被彻底研究。使用大规模的电子结构计算的基础上的GW的方法，我们表明，当GNRs沉积在基板上，带隙得到强烈的抑制（高达1 eV），即使GNR-基板相互作用是弱的。
2013-09-12 cond-mat.mtrl-sci
Graphene Based Terahertz Phase Modulators
太赫兹辐射（THz）的幅度和相位的电控制是实现高分辨率、无创THz成像的关键技术难题。活性物质和器件的缺乏阻碍了这些成像系统的实现。在这里，我们展示了一个有效的太赫兹相位和振幅调制使用电可调石墨烯器件。我们的器件结构由放置在反射金属表面四分之一波长距离处的电解质门控石墨烯组成。在这种几何结构中，石墨烯作为可调谐阻抗表面操作，其产生电控反射相位。太赫兹时域反射光谱揭示了π的电压控制相位调制和50 dB的反射调制。为了展示我们的方法的承诺，我们展示了一个多像素相位调制器阵列，它作为一个梯度阻抗表面。
2018-04-23 cond-mat.mtrl-sci
Adsorption of Water on Pristine Graphene: A van der Waals Density Functional Study with the vdW-C09 Approach
Universidade Federal da Bahia（巴伊亚联邦大学）；Universidade Federal de Minas Gerais（米纳斯吉拉斯联邦大学）
本研究利用vdW-C09方法研究了水分子在石墨烯上的吸附行为，揭示了吸附能和构型特征，证实了纯石墨烯的非反应性和疏水性。
2026-02-09 cond-mat.mtrl-sci
Space Charge Doping Induced Band Modulation in Mono- and Bi-layer Graphene: a nano-ARPES study
本研究结合空间电荷掺杂与 nano-ARPES，直接观测单层和双层石墨烯的费米能级及能带移动，实现可控 p/n 型掺杂。
2025-01-06 cond-mat.mtrl-sci
Unique prospects of graphene-based THz modulators
采用AlGaAs/GaAs异质结构的二维电子气（2DEG）THz调制器的调制深度固有地限制在<30%。金属栅不仅使THz信号衰减（> 90%），而且严重降低了调制深度。金属损耗可以通过具有可调电导率的替代材料显著降低。石墨烯由于其对称的能带结构和与常规半导体中的电子迁移率相当的非常高的空穴迁移率而呈现出对该问题的独特解决方案。石墨烯中的空穴电导率可以在石墨烯-2DEG并联电容器配置中静电调谐，从而更有效地调谐THz透射。在这项工作中，我们表明，通过调谐石墨烯中狄拉克点处的费米能级，可以实现> 90%的调制深度，同时将信号衰减降至< 5%。
2011-07-24 cond-mat.mtrl-sci
Lattice relaxation and energy band modulation in twisted bilayer graphenes
从理论上研究了扭曲双层石墨烯（TBG）中的晶格弛豫及其对电子能带结构的影响。我们发展了一个有效的连续介质理论来描述一般TBG中的晶格弛豫，并得到了使总能量最小的优化结构。特别是在小旋转角$< 2^{\circ}$下，我们发现弛豫晶格大大减小了AA堆积区的面积，形成了AB和BA堆积区交替的三角形畴结构。然后我们研究了畴形成对电子能带结构的影响。与非弛豫模型相比，最显著的变化是在电子和空穴侧的超晶格子带边缘处打开了高达20 meV的能隙。我们还发现，晶格弛豫显着提高费米速度，这是强烈抑制在非弛豫模型。
2017-06-13 cond-mat.mtrl-sci
Modulation of the thermodynamic, kinetic and magnetic properties of the hydrogen monomer on graphene by charge doping
采用从头算方法研究了氢单体在掺杂石墨烯层上的热力学、动力学和磁学性质。电子掺杂提高了扩散势垒，空穴掺杂降低了扩散势垒，但两种掺杂都提高了脱附势垒。通过研究掺杂对石墨烯的键强度、氢单体与石墨烯之间的电子转移和库仑相互作用的影响，揭示了掺杂的机理。模拟了退火过程（退火时间$t_0 =$ 300 s）和恒速加热过程（加热速率$α=$ 1.0 K/s）期间掺杂石墨烯层上的H和D单体的动力学性质。电子和空穴掺杂被发现一般增加氢单体的脱附温度。发现电子掺杂防止氢单体的扩散，而空穴掺杂增强它们的扩散。当掺杂空穴密度达到$5.0\times10^{13}$ cm $^{-2}$时，可以实现氢单体在石墨烯上的宏观扩散。发现电子和空穴掺杂都降低了磁矩和交换劈裂，这可以用一个简单的交换模型来解释。本报告中的研究可以进一步增强对氢与石墨烯之间相互作用的理解，并有望有助于氢化石墨烯基器件的设计。
2010-11-16 cond-mat.mtrl-sci
Designing all graphdiyne materials as graphene derivatives: topologically driven modulation of electronic properties
设计具有可调性质的新的二维系统是科学和技术的重要课题。从石墨烯开始，我们开发了一种算法来系统地生成属于石墨烯（GDY）家族并且具有不同结构和sp/sp2碳比的2D碳晶体。我们分析了结构和拓扑效应如何调节相对稳定性和电子行为，为开发具有定制特性的新系统提供了理论基础。共生成了26种结构，包括已知的多晶型物，如α-、\b{eta} -和γ-GDY。周期性的密度泛函理论计算被用来优化二维晶体结构并计算总能量、能带结构和态密度。已经发现，当碳sp/sp2比率的值增加时，相对于石墨烯的相对能量增加，然而，基于晶体中存在的特有拓扑结构，遵循不同的趋势。这些拓扑结构也影响能带结构，从而产生具有有限带隙的半导体、显示狄拉克锥的零带隙半导体或金属系统。不同的趋势允许确定一些拓扑效应作为设计石墨烯以外的新2D碳材料的可能指导方针。
2021-03-24 cond-mat.mtrl-sci
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
Decoding Dopant-Induced Electronic Modulation in Graphene via Region-Resolved Machine Learning of XANES
Tokyo University of Science（东京科学大学）；The University of Tokyo（东京大学）
研究利用DFT与机器学习解析掺杂对石墨烯局部电子结构的影响，发现pi*区域对预测关键电子特性具有最高信息量。
2026-03-31 cond-mat.mtrl-sci
Band Gap Modulation of Graphene on SiC
一个关于如何在石墨烯中的载流子的能谱中设计带隙的配方被传送。它得到了一系列数值模拟的支持，这些数值模拟的灵感来自于基于周期性波纹石墨烯中带隙打开的分析结果，例如在高温下在SiC上生长的缓冲层。
2018-09-12 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Strain and Electric Field Modulation of the Electronic Structure of Bilayer Graphene
利用密度泛函理论的{ \it ab initio}方法，采用LMTO和LAPW方法，研究了电场和应变对双层石墨烯（BLG）电子结构的影响.六方和Bernal堆叠结构被认为是。BLG是一种零能隙半导体，类似于石墨烯的隔离层。我们发现，而应变单独不产生的BLG中的间隙，电场这样做的Bernal结构，但不是在六方结构。带的拓扑结构导致狄拉克圆与线性色散的情况下的六边形堆叠的BLG由于狄拉克锥的相互渗透，而Bernal堆叠，色散是二次的。狄拉克圆的大小随着外加电场的增加而增加，这就产生了一种有趣的控制费米面的方法。由于层之间的极化电荷，外部电场被屏蔽，导致带隙和狄拉克圆的尺寸减小。筛选是实质性的，在这两种情况下和分歧的贝尔纳结构的小领域已经指出，由以前的作者。作为这项工作的一个双产品，我们提出了紧密结合的参数为独立的单层石墨烯通过拟合的密度泛函带，无论有和没有狄拉克锥的斜率约束。
2009-06-30 cond-mat.mtrl-sci
Carrier-induced modulation of radiation by a gated graphene
从理论上研究了栅电压改变载流子浓度时，带间跃迁的变化对透射（反射）辐射的调制。计算了高K（Al_2O_3，HfO_2，AlN和ZrO_2）或SiO_2衬底上强掺杂石墨烯在辐射法向传播条件下的光散射。根据波长、栅电压（即载流子浓度）和衬底参数的变化，我们得到了10%以上的调制深度。石墨烯-电介质衬底-掺杂Si（作为栅极）结构可分别用作高K和SiO_2衬底情况下的近红外和中红外辐射的有效电光调制器。
2011-09-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Strong Modulation of Infrared Light using Graphene Integration with Plasmonic Fano-Resonant Metasurfaces
等离子体超颖表面代表了一个有前途的平台，用于增强光-物质相互作用。超颖表面的光学响应的主动控制对于诸如光束转向、调制器和开关、生物化学传感器和紧凑型光电子器件的应用是期望的。在这里，我们使用具有两个Fano共振的等离子体超颖表面来增强红外线与电可控单层石墨烯的相互作用。实验表明，这些共振的窄光谱宽度，结合强光/石墨烯耦合，使反射率调制近一个数量级，导致调制深度高达90%。.数值模拟证明了在保持反射率几乎恒定的同时对反射光的相位进行强主动调制的可能性，从而为可调谐红外透镜和光束转向铺平了道路
2014-05-05 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Strong modulation of spin currents in bilayer graphene by static and fluctuating proximity exchange fields
二维（2D）材料提供了一个独特的平台来探索磁邻近驱动现象的全部潜力，这可以进一步用于下一代自旋电子器件的应用。特别感兴趣的是理解和控制石墨烯中的自旋电流的磁交换场附近的铁磁材料在石墨烯/铁磁绝缘体（FMI）异质结构。在这里，我们提出的实验研究表明，通过控制由于FMI磁化的交换场的方向，在石墨烯层的自旋电流的强调制。由于干净的界面，强的磁交换耦合导致在短石墨烯通道中在低外部施加磁场下实验观察到完全自旋调制。此外，我们还发现石墨烯的自旋电流可以通过随机波动的交换场完全去相位。这表现为石墨烯中非局部自旋信号的异常强的温度依赖性，这是由于FMI磁化的热诱导横向波动引起的自旋弛豫。
2017-03-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Broadband Terahertz Modulation in Electrostatically-doped Artificial Trilayer Graphene
利用太赫兹时域光谱技术（THz-TDS），报道了一种在氧化硅衬底上随机堆叠三层石墨烯（TLG）的太赫兹光调制器。在这里，TLG的费米能级的栅极调谐提供了太赫兹传输调制的基本基础。我们测量了15%的变化，在太赫兹传输的这种设备在很宽的频率范围内（0.6-1.6THz）。我们还观察到在时域信号中>80%的强吸收和电导率的频率独立性。此外，与以前的研究不同，我们发现，作为石墨烯的栅电极的底层硅衬底在施加偏压下也表现出对透射的THz辐射的实质性调制。
2017-01-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Graphene quantum dots formed by a spatial modulation of the Dirac gap
静电量子点不能在单层石墨烯中形成，因为克莱因隧道效应。然而，可以在均匀磁场的帮助下形成点。如图所示，狄拉克能隙的空间调制导致了具有离散能级的受限态，从而定义了一个点，而无需施加外部电场和磁场。间隙诱导的点态可以与静电势引入的态共存和耦合。这种性质允许所产生的状态被局部化的区域与潜在的调谐。
2011-02-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
The synergistic modulation of electronic and geometry structures leads to ultra-low thermal conductivity of graphene-like borides (g-B3X5, X=N, P, As)
通过调节结构特性和键合特性来设计具有特定技术兴趣的新型器件，促进了材料信息学的蓬勃发展。在此，我们提出了一个协同策略的组件重构相结合的几何构型和键合特性。通过协同策略，我们设计了一种新型的二维（2D）石墨烯类硼化物，例如g-B3 N5，尽管原子质量很小，但它具有21.08 W/mK的超低热导率。由于g-BN和氮化物的组合重构，电子学和几何学对热输运的协同效应导致超低热导率。在协同效应下，主导声支被强烈软化，散射吸收和Umklapp过程同时被抑制。因此，热导率显著降低。为了验证组分重构策略，我们进一步构建了g-B3 P5和g-B3 As 5，并分别揭示了2.50和1.85 W/mK的超低热导率。协同效应和设计的原子质量轻量化的超低导热材料迎合了动力机械轻型化发展和热防护的需求，如航空航天器、高铁、汽车等。
2022-02-08 cond-mat.mtrl-sci
Armchair graphene nanoribbons: Electronic structure and electric field modulation
我们报告的电子结构和电场调制计算在宽度方向上的扶手椅型石墨烯纳米带（acGNRs）使用半经验扩展的休克尔理论。计算了重要的能带结构参数，如有效质量、速度和带隙。对于三种类型的acGNR，如果可行，提取pz轨道紧结合参数。此外，还研究了宽度方向上的电场对acGNRs分散性的影响。结果表明，对于两种类型的半导体acGNRs，外部电场可以减少带隙到几个meV的不同的定量行为。
2008-05-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
Strain and field modulation in bilayer graphene band structure
利用外加电场，可以通过破坏A-~B对称性来调制Bernal堆叠双层石墨烯的带隙。我们使用扩展的休克尔理论分析了双层石墨烯上的应变效应，发现层间距离的减小导致了更高的带隙调制，正如预期的那样。此外，高于约2.5埃的层间距离，带隙是直接的，遵循与电场的凸关系，并且饱和到由层间距离确定的值。然而，在低于约2.5埃时，带隙是间接的，趋势变为凹的，并且观察到阈值电场，其也取决于堆叠距离。
2008-06-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Fermi Velocity Modulation in Graphene by Strain Engineering
利用全势密度泛函理论（DFT）计算，我们发现石墨烯中电子和空穴的费米速度存在微小的不对称性。这些费米速度值和它们的平均值被发现减少与增加面内均匀双轴应变;费米速度的变化是二次应变。这些结果可以通过Landau能级谱和双轴应变石墨烯的量子电容测量得到验证，有望在石墨烯基应变电子学和柔性电子学中得到潜在的应用。
2013-02-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Evidence for Strain-Induced Local Conductance Modulations in Single-Layer Graphene on SiO2
石墨烯已经成为一种电子材料，这是有前途的设备应用和研究二维电子气体与两个狄拉克点附近的相对论色散。尽管如此，偏离Dirac-like光谱的现象已经被广泛报道，并有不同的解释。在这里，我们展示了应变诱导的空间调制的证据，在SiO2衬底上的单层石墨烯的局部电导从扫描隧道显微镜（STM）的研究。我们发现，应变石墨烯表现出抛物线，U形的电导与偏置电压的光谱，而不是V形的狄拉克费米子预期的光谱，而V形的光谱恢复在放松的石墨烯区域。从STM研究中得到的应变图进一步揭示了与局部隧穿电导的直接相关性。这些结果归因于应变诱导的频率增加的平面外声子模式，介导的低能量非弹性电荷隧穿到石墨烯。
2009-03-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Effect of plasma resonances on dynamic characteristics of double graphene-layer optical modulator
我们分析了基于双石墨烯层（GL）结构的光调制器的动态操作，利用GL吸收的变化，由于电控泡利阻塞效应。所开发的器件模型产生的调制深度上的控制电压和调制频率的依赖关系。当调制频率接近等离子体频率时，双GL结构中等离子体振荡的激发会导致调制深度的共振增加，这对应于典型参数值的太赫兹频率。
2012-08-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Hot electrons modulation of third harmonic generation in graphene
超快（$\sim$ fs-ps）的光学和电子性质主要是由热电子决定的，它们被广泛应用于光电子学和光电探测等领域。我们在门控单层石墨烯上进行功率相关的三次谐波产生测量，并检测到三次谐波产生过程预期的三次幂律的显著偏差。我们把这归因于热电子的存在。我们的研究结果表明，基于石墨烯的非线性光子器件，如光调制器和频率转换器的性能，可以受到电子温度的变化，这可能是由于吸收的光功率或焦耳加热的增加而发生的。
2019-03-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Modulation of diffusion rate of therapeutic peptide drugs using graphene oxide membranes
我们研究了通过氧化石墨烯（GO）膜的肽类药物的扩散，所述膜被建模为由GO的对齐薄片构造的多孔层状层压板。我们使用肽药物的实验显示肽浓度对时间的可调非线性依赖性。这证实了使用数值模拟与扩散方程占光热降解的荧光团和有效的渗流模型。该建模产生了通过GO膜的药物扩散的控制和延迟的解释。调节水凝胶样GO膜的密度以控制药物释放速率的能力可能是在定制用于治疗应用的水凝胶的药物释放性质方面向前迈出的一步。
2015-12-21 cond-mat.mtrl-sci physics.bio-ph
Graphene Reflectarray Metasurface for Terahertz Beam Steering and Phase Modulation
我们报道了一种太赫兹反射阵列超颖表面，它使用石墨烯作为有源元件，以实现光束转向，整形和宽带相位调制。这是基于电压控制的可重构相位全息图的创建，其可以向入射光束赋予不同的反射角度和相位，从而取代用于太赫兹成像的笨重且易碎的旋转镜。这也可以在电磁波谱的其他领域找到应用，为多功能光学设备铺平道路，包括光雷达，自适应光学，电光光调制器和屏幕。
2018-06-11 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.optics
Flexible and Transparent All-Graphene Circuits for Quaternary Digital Modulations
在现代通信系统中，调制是将基带信号（信息）嵌入载波中的关键功能，以便它可以通过诸如空气或电缆之类的介质成功地广播。因此，灵活的信号调制方案对于基于柔性电子器件的广泛应用是必不可少的。在这里，我们报告了一个完全可弯曲的全石墨烯调制器电路，能够首次用四进制数字信息编码载波信号。通过利用石墨烯晶体管中的双极性和非线性，我们展示了两种类型的四进制调制方案：4进制幅移键控（4-ASK）和正交相移键控（QPSK）。值得注意的是，4-ASK和QPSK可以分别仅用1个和2个全石墨烯晶体管来实现，与传统的数字调制器相比，这意味着电路复杂性的大幅降低。此外，该电路不仅是柔性的，而且由于它们的全石墨烯设计，每个组件（沟道，互连，负载电阻器和源极/漏极/栅极电极）都由石墨烯薄膜制成，因此具有高度透明性（~95%的透射率）。总之，这些结果代表了实现高速通信系统的重要一步，该系统可以单片集成在灵活和透明的平台上。
2012-08-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Monolayer Graphene as Saturable Absorber in Mode-locked Laser
我们证明了单层石墨烯的固有性质使其能够作为一个更有效的可饱和吸收体的锁模光纤激光器相比，多层石墨烯。单层石墨烯的吸收可以在较低的激发强度下饱和，相比于多层石墨烯、具有类似条纹的缺陷的石墨烯和官能化的石墨烯。单层石墨烯具有95.3%的显著大的调制深度，而多层石墨烯的调制深度由于非饱和吸收和散射损耗而大大减小。利用单层石墨烯作为可饱和吸收体，可以产生皮秒超快激光脉冲（1.23ps）.由于单层石墨烯具有超快的弛豫时间、较大的调制深度和较低的散射损耗，因此在脉冲整形能力、脉冲稳定性和输出能量方面都优于多层石墨烯。
2010-11-15 cond-mat.mtrl-sci nlin.PS physics.optics
Electrostatic Screening Modulation of Graphene's Electronic Structure and the Helical Wavefunction Dominated Topological Properties
Key Laboratory of Extraordinary Bond Engineering and Advanced Materials Technology (EBEAM) of Chongqing, College of Mechanical and Electrical Engineering, Yangtze Normal University（重庆极端键合工程与先进材料技术重点实验室，长江师范学院机电工程学院）
本研究通过改进的BBC势模型揭示静电筛选对石墨烯电子结构及拓扑性质的影响，发现能隙开启、态密度峰现及螺旋波函数的拓扑特性。
2026-02-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Indirect band gap in graphene from modulation of the Fermi velocity
在这项工作中，我们从理论上研究了周期性异质结构衬底上生长的石墨烯片的电子性质。我们写了一个有效的狄拉克方程，其中包括的带隙和费米速度的位置的依赖关系，由于基板的影响。这样，带隙和费米速度都作为算子进入狄拉克方程。精确求解了狄拉克方程，发现了由于异质结引起的平移对称性破缺而产生的带隙超晶格迷你带。费米速度的空间依赖性使得带隙是间接的，这为纳米电子器件的设计带来了有趣的应用可能性。在恒定费米速度的限制，我们得到一个能带结构，直接带隙，非常接近以前发现的文献中，使用传输矩阵方法获得。
2014-11-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Mechanism and modulation of terahertz generation from a semimetal - graphite
与半导体相比，半金属可以提供更强的相互作用和更好的太赫兹波约束，同时保持可调谐性。特别地，石墨烯基材料被设想为太赫兹调制器、滤波器和超宽带源。然而，人们对这些材料产生太赫兹波的认识还不清楚，这限制了人们对太赫兹波的潜力的认识和器件性能的提高。石墨是石墨烯的母体材料，是一种典型的块体半金属，是研究半金属和石墨烯基材料的良好体系。本文通过对石墨表面太赫兹信号的调制和放大，揭示了石墨表面场驱动光子诱导载流子产生瞬态电流辐射太赫兹波的机理。我们还讨论了石墨和半导体之间的差异;特别是石墨从室温到80 ℃没有温度依赖性。以上知识将帮助我们理解太赫兹产生，在半金属或石墨烯基器件中实现最大输出和电调制。
2015-09-28 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Effects of Fermi velocity engineering in magnetic graphene superlattices
本文从理论上研究了费米速度调制对磁性石墨烯超晶格的电子和输运性质的影响。我们求解了具有位置相关矢量势和费米速度的石墨烯的有效Dirac方程，并使用传输矩阵方法得到了有限情况下的透射系数和周期性超晶格的色散关系。我们的研究结果表明，费米速度调制可以控制透射率的共振峰，也可以作为开关，打开/关闭通过磁势垒的传输。所得结果可用于石墨烯基电子器件的制备。
2020-05-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Controlling the energy gap of graphene by Fermi velocity engineering
利用有效类狄拉克哈密顿量研究了具有周期性费米速度调制的单层石墨烯的电子结构。在无带隙石墨烯或具有恒定能隙的石墨烯中，如预期的那样，费米速度的调制仅改变能量和磁矩之间的色散，使能带变窄或比通常的石墨烯更窄，这取决于如何调制费米速度并且能隙保持相同。然而，利用调制的能隙，可以通过费米速度工程来控制石墨烯的能隙。这是基于一个非常简单的想法，到目前为止还没有报道过。研究结果为石墨烯能隙的控制提供了一种新的方法，可用于石墨烯基器件的制备。
2014-12-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Remote Moiré Modulation of Decoupled Dirac Subsystems in Twisted Trilayer Graphene
Daegu Gyeongbuk Institute of Science and Technology (DGIST)（大邱庆北科学技术院）；National Institute for Materials Science（国立材料研究所）；Korea Advanced Institute of Science and Technology（韩国科学技术院）；Institute for Basic Science（基础科学研究院）
研究发现，在大角度螺旋扭曲三重层石墨烯中，电荷输运表现出摩尔调制单层和剩余扭曲双层石墨烯子系统的重新组织，表明摩尔势可能不受限于其结构界面，可通过静电耦合影响空间分离的狄拉克子系统。
2026-09-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Interfacial Charge Transfer and Electronic Structure Modulation in Ultrathin Graphene P3HT Hybrid Heterostructures
Kırıkkale University（基里姆卡莱大学）；Sabanci University（萨班奇大学）
研究揭示了P3HT-石墨烯异质结中分子结构对电荷转移的调控机制，为高效率聚合物-石墨烯光伏器件设计提供指导。
2025-12-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.atm-clus
Landau Quantization in Twisted Bilayer Graphenes: the Dirac Comb
我们研究了旋转故障产生周期性超晶格的石墨烯双层的电子光谱的朗道量子化。相称的扭曲双层存在于两个家庭区分他们的子晶格交换宇称。我们发现，这两个家庭表现出不同的朗道量子化光谱区分层间耦合的零模式和振幅调制的能量高于其低能量层间相干尺度的光谱。这些调制可以提供一个强有力的实验探针的大小的弱相干分裂的双层和它的低能质量结构。
2011-06-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
An analysis of van der Waals density functional components: Binding and corrugation of benzene and C60 on boron nitride and graphene
采用密度泛函理论和非局域关联泛函vdW-DF方法研究了苯和C60在石墨烯和氮化硼（BN）表面的吸附行为.通过比较这些系统，我们可以系统地研究它们的吸附性质和两个功能版本vdW-DF 1和vdW-DF 2之间的差异。C60分子的较大尺寸使其比苯更强地结合到表面，但分子和片层之间的界面在性质上是相似的。结合分离对vdW-DF中使用的交换变体比对相关版本更敏感。这一结果与势能曲线（PEC）的交换和相关分量有关。我们发现，一个温和的偶极子形式的C60在石墨烯上，不同于其他吸附系统。我们发现，该转换器是非常敏感的变体或版本的vdW-DF使用，特别是交换。此外，我们表明，这种敏感性间接通过改变vdW-DF变体引起的结合分离的变化而产生。基于我们的研究结果，我们提出了一个协调一致的理论-实验方法来评估交换和相关的物理吸附的贡献。使用DFT计算，可以将最佳分离联系起来，使我们能够提取吸附能的交换相关部分。与表面具有相同界面但具有不同几何形状的分子可以反过来阐明范德华力的作用。
2013-03-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Pressure induced gap modulation and topological transitions in twisted bilayer and double bilayer graphene
我们研究了完全弛豫扭曲双层（TBG）和双双层（TDBG）石墨烯在垂直压力下的电子和拓扑性质。提出了一种在压力作用下获得莫尔超晶格平衡面内结构变形和面外结构变形的方法。我们发现，在较高的压力下，面内弛豫变得更强，而在每一层的厚度高度保持不变。弛豫和刚性结构的能带结构之间的比较表明，不仅电子和空穴侧的间隙（$Δ_e$和$Δ_h$）显着低估没有弛豫，而且刚性结构的中间带的详细色散是相当不同的松弛系统。TBG中的$Δ_e$和$Δ_h$在临界压力附近达到最大值，中间带较窄。TDBG在压力下发生拓扑转变，中间价带和导带在一个谷接触，它们的陈数相互转移。压力还可以调节TDBG的中性点处的间隙，该间隙在压力范围内关闭，并在更高的压力下重新打开。超晶格在压力作用下的电子结构行为对扭转角$θ$敏感，临界压力一般随扭转角$θ$的增大而增大。
2020-07-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Light scattering by a medium with a spatially modulated optical conductivity: the case of graphene
我们描述了来自具有调制的光学电导率的石墨烯片的光散射。我们表明，这样的调制，使表面等离子体激元激发的电磁波在正常入射冲击。所得到的表面等离子体激元-极化激元是石墨烯片对电磁辐射吸收的显著增加的原因。调制的起源可以是由于一个周期性的应变场或吸附原子（或吸收的分子）与调制的吸附配置文件。
2012-05-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Ferroelectric valley valves with graphene/MoTe$_2$ van der Waals heterostructures
铁电范德华异质结构提供了一个天然的平台，设计各种电控设备。在这项工作中，我们证明了AB双层石墨烯封装在MoTe $_2$作为一个谷阀，显示一个可切换的内置拓扑间隙，导致铁电驱动的拓扑通道。使用从头计算和低能量模型的组合，我们表明，铁电秩序的MoTe $_2$允许控制的间隙开放的双层石墨烯，并导致不同的铁电畴之间的拓扑通道。此外，我们分析了MoTe $_2$和石墨烯层之间的莫尔调制在拓扑模式中的效果，证明了边缘状态对铁电感应电势的莫尔调制是鲁棒的。我们的研究结果提出了铁电/石墨烯异质结构作为多功能平台，以设计可切换的内置拓扑通道，而无需外部电偏压。
2023-01-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Adsorption of cobalt on graphene: Electron correlation effects from a quantum chemical perspective
在这项工作中，我们研究了一个单一的钴原子（Co）在石墨烯上的吸附通过完整的活性空间自洽场的方法，另外校正的二阶微扰理论。石墨烯的局部结构由平面烃簇（C $_{24}$ H $_{12}$）建模。系统处理的电子相关性和研究激发态的可能性，使我们能够重现不同的电子配置的Co的势能曲线。我们发现，在接近表面时，基态配置的Co经历了几个过渡，产生两个稳定的状态。第一个对应于高自旋$3d^74s^2$（$S=3/2$）构型中吸附原子的物理吸附，而第二个来自强轨道杂化形成的化学键，导致低自旋$3d^9$（$S=1/2$）状态。由于$3d^9$构型的不稳定性，Co的吸附能在两种情况下都很小，不超过0.35 eV。我们分析所得到的结果在一个简单的模型哈密顿量，涉及库仑排斥（$U$）和交换耦合（$J$）参数为3 $d$壳的Co，我们估计从第一原理计算。我们发现，虽然交换相互作用吸附后保持不变（$\simeq1.1$ eV），库仑排斥显着减少距离（从5.3至2.6 $\pm$ 0.2 eV）。筛选的$U$有利于更高的职业的3 $d$壳层，因此在很大程度上是负责的互构过渡的Co.最后，我们讨论的方法是基于密度泛函理论相对于石墨烯上的过渡金属原子的局限性，我们得出结论，一个适当的帐户的电子相关性是至关重要的吸附在这样的系统中的描述。
2012-08-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
