Tight-Binding Model for Adatoms on Graphene: Analytical Density of States, Spectral Function, and Induced Magnetic Moment
在低吸附原子浓度的限制下，我们得到了石墨烯上吸附原子紧束缚模型的局域态密度和总态密度的精确解析表达式。该模型不限于最近邻跳跃，但可以包括任何间隔的碳原子之间的跳跃。我们还发现了一个解析表达式的光谱函数$A({\bf k}, E)$的电子的布洛赫矢量${\bf k}$和能量E的石墨烯晶格上，吸附原子浓度的第一顺序。我们对待电子-电子相互作用，包括一个哈伯德长期的吸附原子，我们解决内的平均场近似。对于有限Hubbard $U$，我们发现自旋极化的LDOS，TDOS和光谱函数自洽。对于任何选择的紧束缚模型内的平均场论的参数，我们发现一个临界值的$U$以上的时刻发展的吸附原子。对于大多数参数的选择，我们发现大量的电荷转移从吸附原子的石墨烯主机。
2013-11-11 cond-mat.mes-hall
Scattering theory of spin-orbit active adatoms on graphene
从理论上研究了二维无质量狄拉克费米子在石墨烯上物理吸附的原子物种的稀浓度的局域自旋轨道相互作用中的散射。石墨烯和吸附原子轨道之间的杂化提升了原始主体材料的自旋和谷简并性，产生了丰富的自旋-轨道耦合机制，其特征由蜂窝晶格上的确切吸附位置（桥、中空或顶部位置）和吸附原子的外壳轨道类型确定。有效的仅石墨烯的哈密顿量来自对称性考虑，而微观紧束缚方法连接有效的低能耦合和石墨烯-吸附原子杂化参数。在$T$矩阵形式主义，（自旋相关）散射事件涉及石墨烯的载流子，和自旋轨道活性吸附原子的理论。与intravalley和intervalley散射的自旋电流被发现倾向于反对对方。我们建立了在一定条件下，空心位置的吸附原子引起的自旋霍尔效应，通过斜散射，而顶部位置的吸附原子诱导横向电荷电流通过三角势散射。我们还确定了临界费米能量范围内的自旋霍尔效应显着增强，相关的横向自旋电流可以逆转。
2014-08-20 cond-mat.mes-hall
Graphene with adatoms: tuning the magnetic moment with an applied voltage
我们表明，在石墨烯与小浓度的吸附原子，总的磁矩$μ_T$可以打开和关闭通过改变费米能量$E_F$，无论是通过施加栅极电压或通过适当的化学掺杂。我们的计算是使用一个简单的紧束缚模型，结合平均场处理的吸附原子上的电子-电子相互作用。通过石墨烯片和吸附原子之间的跳跃强度、吸附原子的原位能量和电子-电子相关能U的强度来控制开启或关闭时刻的$E_F$的值。我们的结果与Nair { \it et al.} [Nat.\ Commun. { \bf 4}，2010（2013）]。
2014-05-29 cond-mat.mes-hall
Adatoms in graphene nanoribbons: conductance characteristics and quantum spin Hall effect
利用Kane-Mele模型研究了两端石墨烯纳米管（GNR）中的电荷和自旋输运.比较了两种常用的石墨烯纳米棒，即扶手椅型石墨烯纳米棒（AGNR）和锯齿型石墨烯纳米棒（ZGNR），结果表明：在Au吸附原子存在的情况下，AGNR在费米能为零附近出现了较为稳定的$2e^2/h$电导平台，而ZGNR的电导平台则较为脆弱.我们表明，这个平坦的高原，具有电导值$2e^2/h$，是不是一个拓扑非平凡的量子自旋霍尔（QSH）状态的标志性签名。电导随吸附原子密度的增加而减小。另一方面，自旋极化电导表现出明显的电导率随Au吸附原子浓度增加而增强的特征。此外，自旋极化电导的波动具有与GNRs的电荷电导分布惊人相似的特征。
2017-05-02 cond-mat.mes-hall
Attraction-repulsion transition in the interaction of adatoms and vacancies in graphene
石墨烯中两个共振杂质的相互作用具有长程特性，当两个吸附原子位于同一子晶格上时，它们之间的排斥作用较弱，而当两个吸附原子位于不同子晶格上时，它们之间的吸引作用较强。我们揭示了这种吸引力来自于一个单一的能级。这开辟了通过调整化学势来控制杂质相互作用的符号的可能性。对于许多随机分布的杂质（吸附原子或空位），这可能提供一种方法来实现从聚集到分散的受控过渡。
2015-07-11 cond-mat.mes-hall
Impact of local stacking on the graphene-impurity interaction: theory and experiments
我们通过结合实验-扫描隧道显微镜（STM）和光谱（STS）-和理论- Anderson杂质模型和密度泛函理论（DFT）计算-技术来研究石墨烯-杂质相互作用问题。我们使用石墨烯在SiC（000-1）（2x2）_C重构上作为模型系统。SiC衬底的重构是基于硅原子的吸附。石墨烯主要与作为杂质的这些吸附原子的悬挂键相互作用。在SiC（000-1）（2x2）_C上生长的石墨烯显示出相对于衬底具有各种取向的畴，使得可以在给定晶粒上探测非常不同的局部石墨烯/Si吸附原子堆叠配置。由于石墨烯的高偏压电子透明性，吸附原子（杂质）态的位置和宽度可以通过STM/STS分析，并与其局部环境相关。实验结果进行了比较安德森的模型预测和DFT计算的一些特定的本地环境的补充。我们的结论是，吸附原子共振显示了一个较小的宽度和更大的位移向狄拉克点的吸附原子的中心的石墨烯六边形比吸附原子的顶部的C石墨烯原子。
2012-11-09 cond-mat.mes-hall
Adatom Doping-Enriched Geometric and Electronic Properties of Pristine Graphene: a Method to Modify the Band Gap
我们研究了吸附原子的浓度和分布对石墨烯几何和电子性质的影响。我们的计算是基于密度泛函理论下的第一性原理，揭示了各种类型的$π$ -键。这种掺杂的石墨烯材料的能带结构可以通过采用角度分辨光发射光谱（ARPES）测量电子能带结构和扫描隧道光谱（STS）测量态密度（DOS）来实验探索，这两者都已经在本文中计算和报道。我们的计算表明，这种吸附原子掺杂是负责的狄拉克锥结构的破坏或外观。
2017-03-07 cond-mat.mes-hall
On adatomic-configuration-mediated correlation between electrotransport and electrochemical properties of graphene
研究了吸附原子在不同高度、不同对称性位置上的不同空间构型（随机、关联和有序）对吸附原子-石墨烯体系电子输运性质的影响.单层石墨烯中的K吸附原子模型的散射势改编自独立的自洽从头计算。结果是使用量子力学Kubo-Greenwood形式主义数值。只有当有序吸附原子作为替代原子时才能打开带隙，而作为间隙原子的吸附原子则没有带隙打开。吸附位点的类型强烈影响随机和相关的吸附原子的导电性，但实际上并不改变导电性时，他们形成有序的超结构具有相同的周期。根据电子密度和吸附位点的类型，相关和有序的吸附原子的电导率被发现是增强的几十倍，相比，他们的随机位置的情况下。这些关联和有序效应的强弱取决于吸附原子是作为替代原子还是间隙原子。电导率与随机或相关吸附原子的吸附高度近似成线性关系，但随着有序吸附原子高度的适当变化，电导率几乎保持不变。同时研究了钾掺杂石墨烯与电解质界面的电子输运性质与非均相电子转移动力学之间的关系。铁/亚铁氰化物氧化还原电对被用作电化学基准系统。石墨烯电极的K吸附导致非均相标准速率常数仅轻微抑制。带隙，开放的有序和强烈的短程散射体，具有强烈的影响，电极反应速率的依赖性作为电极电位的函数。
2015-03-27 cond-mat.mes-hall
Absence of a transport signature of spin-orbit coupling in graphene with indium adatoms
石墨烯中自旋轨道耦合的增强可能导致各种拓扑现象，并在自旋电子学中找到应用。已提出Adatom吸收作为实现该目标的有效途径。特别是铟在增强自旋-轨道耦合和实现量子自旋霍尔效应方面被寄予厚望。为了寻找石墨烯中吸附铟原子的自旋轨道耦合的证据，我们进行了广泛的输运测量，即，弱局域磁电阻、量子霍尔效应和非局域自旋霍尔效应。没有发现自旋轨道耦合的信号，并讨论了可能的解释。
2014-09-29 cond-mat.mes-hall
Kondo effect of cobalt adatom on zigzag graphene nanoribbon
基于从头计算方法，讨论了Co原子在锯齿形石墨烯纳米颗粒上的近藤效应。位于空心位的Co原子表现为自旋S = 1/2的杂质，dxz和dyz轨道对磁矩有贡献。动力学关联分析使用互补近似：平均场从玻色子方法，非交叉近似和运动方程方法。自旋和轨道自由度之间的相互作用的影响，以及纳米粒子的电子和磁结构的特性对多体共振的影响进行了研究。
2013-07-22 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
Spin Hall Effect and Origins of Nonlocal Resistance in Adatom-Decorated Graphene
最近的实验报道了用吸附原子修饰的石墨烯中出乎意料的大自旋霍尔效应（SHE），引起了激烈的争议。我们应用数值精确的Kubo和Landauer- Buttiker公式的金修饰的无序石墨烯（包括吸附原子簇）的现实模型，以获得自旋霍尔电导率和自旋霍尔角，以及非局部电阻作为一个数量可访问的实验。大自旋霍尔角为0.1，在零温度下，但它们对吸附原子簇的依赖性不同于半经典输运理论的预测。此外，我们发现多个背景贡献的非本地电阻，其中一些是无关的SHE或任何其他自旋依赖的起源，以及在室温下的SHE的强烈抑制。这促使我们设计一种多终端石墨烯几何结构，抑制这些背景的贡献，因此，可以量化在二维材料中的自旋电流产生的上限。
2017-03-15 cond-mat.mes-hall
Effect of in-situ deposition of Mg adatoms on spin relaxation in graphene
我们已经系统地引入了带电杂质散射体的形式的镁吸附剥离的单层石墨烯和观察的自旋弛豫时间的变化很小，尽管在电荷传输行为的显着变化。所有的测量都是在原位暴露于Mg吸附原子的非局域石墨烯隧穿自旋阀上进行的，从而系统地引入了原子尺度的带电杂质散射。虽然电荷传输特性表现出降低的迁移率和减少的动量散射时间，观察到的自旋寿命没有显着影响，表明带电杂质散射是无关紧要的，在本制度的自旋弛豫时间。
2013-02-23 cond-mat.mes-hall
Gate-tunable magnetism of C adatoms on graphene
我们已经进行了密度泛函理论计算的石墨烯装饰与碳吸附原子，结合在一个C-C键的桥位。早期的研究表明，吸附的C原子具有磁矩，并提出了具有高居里温度的铁磁性的可能性。在这里，我们建议使用栅极电压微调磁矩从零到1 $μ_B$，同时改变从反铁磁性到铁磁性和反铁磁性的磁耦合。这些结果在Stoner和RKKY模型中得到合理化。当使用SCAN元GGA校正时，零栅极电压的磁矩减小，并且在铁磁区域中的Stoner带铁磁性略微减弱。
2019-01-09 cond-mat.mes-hall
Weak localization measurements of electronic scattering rates in Li-doped epitaxial graphene
早期的实验表明，碱金属掺杂的石墨烯的掺杂原子显著改变了石墨烯的导电性，因为额外的载流子增强了导电性，而库仑散射抑制了导电性。然而，导电性探测了整体散射率，因此与长程库仑散射相关的主导通道将掩盖较弱的短程通道。我们提出了弱本地化测量的外延石墨烯与锂吸附原子，分别量化内和谷间散射率，然后比较该系统的预期率的紧束缚计算的测量。的intravalley率强烈增强Li沉积，符合库仑散射的Li吸附原子。谷间散射的同时增强的部分原因是额外的载流子在石墨烯与残余无序相互作用。但是在高Li覆盖率下测量的和计算的速率之间的差异可能表明吸附原子引起的对能带结构的修改超出了应用模型。最近在ARPES中观察到了类似的吸附原子诱导的石墨烯带的修饰，但对这些效应的完整理论理解仍在发展中。
2019-10-31 cond-mat.mes-hall
Diffusion of fluorine adatoms on doped graphene
利用密度泛函理论计算了稀释极限下氟原子在掺杂石墨烯上的扩散势垒。我们发现，势垒$Δ$强烈地依赖于石墨烯的掺杂（$δn$）的大小和性质：它增加空穴掺杂（$δn<0$）和电子掺杂（$δn>0$）减少。在中性点附近，函数依赖性可以近似为$Δ=Δ_0-α\, δn$，其中$α\simeq6\times10^{-12}$ meVcm $^2$。这种效应导致即使在室温下掺杂的扩散常数的显着变化，也可能会影响低温扩散动力学由于存在衬底诱导的电荷水坑。此外，这可能打开了通过使用局部门在石墨烯上设计F动力学的可能性。
2014-07-15 cond-mat.mes-hall
Electronic transport and scattering times in tungsten-decorated graphene
研究了单层石墨烯表面沉积钨原子稀释涂层前后的电子输运性质。对于覆盖率高达2.5\%的单层，我们发现钨吸附原子同时捐赠电子给石墨烯，降低载流子迁移率，影响零场和有限场输运性质。两个独立的运输分析表明吸附原子位于近1 nm以上的表面。吸附原子的存在也被认为会影响低场磁电阻，改变弱本地化的签名。
2016-10-31 cond-mat.mes-hall
Floquet bound states around defects and adatoms in graphene
最近的研究集中在石墨烯中的激光诱导间隙上，这些间隙已被证明具有拓扑起源，从而在样品边缘处具有鲁棒的状态。虽然焦点主要集中在这些拓扑手性边缘状态，缺陷周围的Floquet束缚态缺乏详细的研究。在本文中，我们提出了这样一个研究，涵盖了不同形状的大缺陷，也空位状缺陷和吸附原子的动态间隙在$\hbarΩ/2$（$\hbarΩ$是光子能量）。我们的研究结果，基于分析计算以及数值计算的全紧束缚模型，表明束缚态是手性的，并出现在一个数量的增长与缺陷的大小。此外，尽管束缚态的存在与缺陷的边缘终止类型无关（锯齿形、扶手椅形、混合型），但其能谱与缺陷的边缘终止类型密切相关。这种束缚态的出现可能为脏石墨烯的体输运性质的拓扑效应的存在打开了大门。
2016-03-14 cond-mat.mes-hall
Partial preservation of chiral symmetry and colossal magnetoresistance in adatom doped graphene
我们分析了吸附原子掺杂石墨烯在低杂质浓度下的电子性质。我们专注于安德森本地化制度和计算的本地化长度（$ξ$）作为电子掺杂和外部磁场的函数。杂质态与碳的$p_z$态杂交，并在狄拉克点附近形成部分填充的能带。在杂质带中心附近，系统有效哈密顿量的手征对称性部分保持，这导致$ξ$的大幅度增强。输运性质的敏感性，即莫特的可变范围跳跃尺度$T_0$，一个外部磁场垂直于石墨烯片导致巨大的磁阻效应，在最近的实验中观察到。
2014-01-27 cond-mat.mes-hall
Electrically tunable resonant scattering in fluorinated bilayer graphene
adatom修饰的石墨烯提供了一个有前途的新途径自旋电子学在1000极限。我们结合实验和理论来研究稀氟化双层石墨烯的电子性质，其中氟吸附原子共价键合到顶部石墨烯层。我们发现，氟吸附原子引起的共振杂质态附近的电荷中性点的双层，导致强烈的散射的载流子和跳跃传导内的场诱导带隙。值得注意的是，跨层的电场的应用示出调谐的共振散射振幅从氟吸附原子的近两倍。结合玻尔兹曼输运方程和完全量子力学方法的理论分析很好地解释了实验观察。这种范例可以推广到许多双层石墨烯吸附原子材料，我们设想，实现电可调共振可能是石墨烯为基础的自旋电子器件的一个关键优势。
2015-10-06 cond-mat.mes-hall
Fano-shaped impurity spectral density, electric-field-induced in-gap state and local magnetic moment of an adatom on trilayer graphene
最近，在石墨烯上的氢吸附原子中局部磁矩的存在已被实验证实[González-Herrero et al.，Science，2016，352，437]。受这一突破的启发，我们采用自洽平均场方法求解Anderson杂质模型，对三层石墨烯（TLG）上的顶位吸附原子进行了理论研究。详细考虑了堆积顺序、吸附位置和外加电场等因素的影响。我们发现，由于其独特的电子结构，TLG的情况是完全不同的单层石墨烯。首先，当杂质能级在费米能级附近时，菱面体堆叠TLG（r-TLG）上的吸附原子可以具有Fano形杂质谱密度，而不是正常的类洛伦兹谱密度。第二，外加电场可以将r-TLG上吸附原子的杂质能级调谐到隙内态，这强烈依赖于外加电场的方向，并且可以显著影响局部磁矩的形成。最后，我们系统地计算了杂质的磁相图，考虑了不同的堆垛级、吸附位置、掺杂和电场。研究表明，由于带隙态的存在，r-TLG的杂质磁相位也明显依赖于外加电场的方向。所有的理论结果都能在实验中得到验证，从而对TLG上吸附原子的局域磁矩有一个全面的认识。
2017-03-09 cond-mat.mes-hall
Electronic and spin transport properties of zigzag graphene nanoribbon mediated by metal adatom: A study by QUAMBO-NEGF approach
采用基于密度泛函理论的第一性原理紧束缚理论（TB）的准原子最小基轨道（QUAMBO）方法，结合非平衡格林函数，研究了锯齿形石墨烯纳米颗粒（ZGNR）的结构和电子性质，包括形变、磁矩、Mulliken布居、键级和电子输运性质.对于电子输运，在费米能级以下，由于Co吸附原子的磁性作用，电子输运受到强烈的抑制，且与自旋相关;而在费米能级以上，电子输运略有畸变，且与自旋无关。由于QUAMBOS-TB参数具有局域环境依赖性，我们采用分治法构造了ZGNR铅和空心位置吸附Co原子的ZGNR的QUAMBOS-TB参数，较好地再现了电子的传输行为.我们的QUAMBO-NEGF方法是一种新的和有前途的大规模系统中的电子输运的方法。
2013-02-17 cond-mat.mes-hall
Resonant scattering due to adatoms in graphene: top, bridge, and hollow position
我们提出了一个理论研究的共振特性的吸附原子与$s$或$p_z$字符绑定在顶部，桥梁，和空心的位置。吸附原子由两个紧结合参数描述：现场能量和杂化强度。我们探索了广泛的不同幅度的这些参数采用T-矩阵计算在单个吸附原子的限制和紧密结合的超原胞计算稀释吸附原子的覆盖范围。我们计算了态密度和动量弛豫率，并提取了共振能级和共振宽度。具有大杂化强度或等效地小现场能量的顶部位置诱导接近于零能量的共振。桥的位置，顶部相比，是更敏感的轨道紧束缚参数的变化。实验相关的能量窗口内的共振主要是发现桥吸附原子与负现场能量。顶部和桥位置的共振对态密度和动量弛豫速率的影响是相当的，并且这两个位置都引起石墨烯中共振态的幂律衰减。具有$s$轨道特征的空心位置受到相消干涉的影响，这可以从态密度和动量弛豫率中非常窄的共振峰看出。共振态在杂质周围没有明显的幂律衰减趋势，并且随着超原胞计算中吸附原子含量的降低，共振态的大小强烈减小。这与顶部和桥梁位置相反。最后，我们的研究与模型的点状空缺和强大的midgap散射比较。后一种模型产生了显着更高的动量弛豫速率比所造成的单个吸附原子。
2018-02-19 cond-mat.mes-hall
First-principles investigation of hydrogen adatoms on uniaxially strained graphene
我们对氢原子在单轴应变石墨烯上的吸附模式进行了第一性原理研究。模拟结果表明，吸附原子的吸附能对应变敏感。锯齿形应变石墨烯上的氢吸附原子倾向于形成垂直于应变方向的链状吸附模式，而扶手椅式应变石墨烯上的氢吸附原子则不能形成任何长程链状吸附模式。我们解释我们的结果在紧束缚模型和应变石墨烯的电子结构。单轴应变下的这些各向异性吸附行为表明获得规则的吸附模式和定制石墨烯的电子结构的方法。
2011-12-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Graphene Nanomeshes: Existence of Defect-Induced Dirac Fermions on Graphene Host Matrix
受石墨烯中制备高密度周期性纳米级缺陷的现有方法的启发，通过密度泛函理论中的第一性原理计算，研究了包含不同吸附原子和空穴形貌的缺陷图案化石墨烯纳米网的结构、力学和电子性质。研究发现，吸附原子团的各种模式都可以产生金属或半金属，甚至半导体的行为，特定的模式可以处于磁性状态。尽管单个吸附原子的模式显著改变了石墨烯的电子结构，但特定对称性的吸附原子群可以保持狄拉克费米子行为。还研究了形成纳米网的纳米孔。根据重复周期性和孔的几何形状之间的相互作用，纳米网可以处于不同的状态，从金属到半导体，包括半金属状态，带在费米能级线性交叉。我们表明，在石墨烯基质中形成周期性重复的超结构可以开发一种有前途的技术，以设计具有所需电子和磁性的纳米材料。
2011-06-21 cond-mat.mes-hall
Ordered states of adatoms on graphene
我们表明，在石墨烯上的环氧键合的吸附原子的稀系综有形成空间相关的状态伴随着石墨烯的电子光谱的间隙的趋势。这种效应来自于吸附原子之间的电子介导的相互作用，具有特殊的$1/r^3$距离依赖性。部分有序转变由无规键三态Potts模型描述。
2009-09-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tuning magnetism in graphene nanoribbons via strain and adatoms
结合紧束缚和密度泛函理论，研究应变和H吸附原子对锯齿型石墨烯纳米带磁性的调控，发现纵向应变增强边缘磁矩，且缺陷体系在应变下出现整数磁矩平台，对碳基纳米磁性器件具应用价值。
2025-01-18 cond-mat.mes-hall
Magnetic adatoms in two and four terminal graphene nanoribbons: A comparison between their spin polarized transport
我们研究了在两端和四端石墨烯纳米带（GNR）中随机分布磁性吸附原子的电荷和自旋输运。在没有Rashba自旋-轨道相互作用（SOI）的情况下，磁性吸附原子的加入仅通过交换偏置产生自旋极化电导的$z$分量，而在存在Rashba SOI的情况下，能够产生所有三个（$x$、$y$和$z$）分量。这对可能的自旋电子学应用具有重要的影响。电荷电导在费米能为零附近表现出有趣的行为。在磁性吸附原子的存在下，熟悉的$2e^2/h$平台消失，从而将量子自旋霍尔绝缘相转变为普通绝缘体。局域电荷流和局域自旋流提供了系统电导特性的直观概念。我们发现，局域电荷电流与Rashba SOI无关，而局域自旋电流的三个分量对Rashba SOI敏感。此外，自旋极化电导的波动被发现是有用的量，因为它们显示出特定的趋势，即它们随着吸附原子密度的增加而增强。双端GNR器件似乎更适合于可能的自旋电子学应用。
2017-07-12 cond-mat.mes-hall
Long-Range Interaction Between Adatoms in Graphene
我们提出了一个理论的电子介导的吸附原子之间的相互作用在石墨烯。在共振散射的情况下，与氢化石墨烯相关，发现了长程1/r相互作用。这种相互作用可以被视为卡西米尔相互作用的费米模拟，其中无质量的费米子扮演光子的角色。这种相互作用是吸引还是排斥取决于吸附原子是否位于同一子晶格或不同的子晶格上，其中吸引力对随机分布在两个子晶格上的吸附原子占主导地位。这些力的吸引性质产生了一种不稳定性，在这种不稳定性下，吸附原子倾向于聚集。
2009-06-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnetism of an adatom on biased AA-stacked bilayer graphene
利用Anderson杂质模型，研究了吸附原子在AA-双层石墨烯（BLG）上的磁性。根据吸附原子的能级不同，我们得到了不同的吸附原子的磁相图，从普通金属中的吸附原子的磁相图到石墨烯中的吸附原子的磁相图。这是由于AA堆叠BLG的态密度（DOS）的个体能量依赖性和吸附原子能级的异常加宽。此外，我们还研究了偏压对AA-堆叠态密度的影响，并表明可以通过施加偏压来控制吸附原子的磁化强度。这允许在自旋电子器件中使用AA堆叠的BLG的可能性。
2014-06-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Peierls-type Instability and Tunable Band Gap in Functionalized Graphene
功能化的石墨烯最近被证明对这种材料的电子特性有显着的影响。在这里，我们调查的空间有序的吸附原子驱动的RKKY型相互作用。在通过Peierls不稳定性类型机制产生的有序状态中，吸附原子主要驻留在两个石墨烯子晶格之一上。次晶格对称破缺引起的电子波的布拉格散射导致带隙开放，从而狄拉克费米子获得有限的质量。带隙被发现是免疫吸附原子的位置无序，只有一个指数小数目的局域态驻留在间隙。带隙态在宽范围的电子掺杂中是稳定的。我们的研究结果表明，控制吸附原子或分子的吸附提供了一种途径，工程石墨烯的可调带隙。
2010-08-10 cond-mat.mes-hall
Spin-orbit coupling in fluorinated graphene
我们报告的氟化石墨烯的自旋轨道耦合效应的理论研究。第一性原理密度泛函计算进行了密集和稀吸附原子覆盖范围的限制。密度极限由单面半氟化石墨烯表示，其是具有约10 meV的自旋轨道分裂的金属。为了模拟单个吸附原子的影响，我们还计算了一个$10 \times 10$超晶胞的电子结构，其中一个氟原子在顶部的位置。由于这种稀释限制是有用的研究自旋输运和自旋弛豫，我们还介绍了一个现实的有效跳跃哈密顿量，基于对称性的考虑，它描述了费米能级周围的超原胞带。我们提供的哈密顿参数是最适合的第一原理数据。我们证明，不同于氢吸附原子的情况下，氟的自身的自旋轨道耦合是巨大的诱导局部自旋轨道耦合在石墨烯的主要原因。$sp^3$杂化诱导的石墨烯的$σ$键的自旋轨道耦合转移对氢化石墨烯很重要，但贡献要小得多。此外，由于氟吸附原子诱导的自旋轨道耦合的大小是原始石墨烯的大约$1000$倍，是氢化石墨烯的10倍。与氢不同的是，氟吸附原子在狄拉克点处不是窄共振散射体。在稀释极限下氟化石墨烯的态密度的共振峰位于狄拉克点以下260 meV。峰是相当宽的，约300 meV，使氟吸附原子只是一个弱共振散射。
2015-04-05 cond-mat.mes-hall
Spin Orbit Coupling in Graphene Induced by Heavy Adatoms with Electrons in the Outer-Shell $p$ Orbitals
石墨烯中提出的许多奇异性质依赖于增加自旋轨道耦合（SOC）的可能性。结合解析和数值紧束缚计算，我们研究了活性电子位于$p$轨道的重吸附原子诱导的SOC。根据吸附原子在石墨烯上的位置，出现不同类型的SOC。吸附原子处于空心位置时产生自旋守恒的本征SOC，而随机分布时产生自旋翻转的Rashba SOC，SOC与吸附原子浓度成线性关系，表明不同吸附原子之间不存在干涉效应.通过计算霍尔电导率，我们证明了吸附原子产生的拓扑量子霍尔相对非均匀自旋轨道耦合的稳定性。对于Pb吸附原子的情况下，我们发现，0.1吸附原子的浓度，每个碳原子产生的SOC的数量级为$\sim$ 40 $meV$。
2015-09-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Symmetry-protected coherent transport for diluted vacancies and adatoms in graphene
我们研究了低浓度的吸附原子或单个空位在其他清洁石墨烯的线性响应输运性质中的影响。这些杂质被视为本地化的轨道，并为每种类型的两种情况下，不同的耦合对称性进行了研究。对于吸附原子，我们认为顶部和空心网站吸附（TOP和HS）。对于空位，我们研究了软键重构（REC）的杂质形成，以及在未重构空位（VAC）中电荷积累的更对称的情况。我们的结果表明，当石墨烯-杂质耦合不具有$C_{3v}$对称性（TOP和REC）时，输运由通常的杂质散射决定。相反，VAC杂质在狄拉克点处与电子态解耦，并且对于电荷中性的样品，对电阻率没有贡献。此外，反转对称性守恒HS杂质也从整个布里渊区的动量的整个集合中解耦，并且在宽的参数范围内对电阻率没有贡献。这些行为分别受到$C_{3v}$和反转对称性的保护，并且对于更一般的杂质模型持续存在。
2016-08-30 cond-mat.mes-hall
Fermionic Casimir effect in Graphene
研究了石墨烯片中两条平行吸附原子链在有限温度下的费米Casimir效应，并将相应的Casimir力解释为吸附原子链之间的相互作用.我们采用有用的技术来找到渐近明确的表达式的Casimir能量，小以及大的温度（相对于石墨烯的有效温度）。我们获得了一个值的数量级为$10^{-2} N/m$的吸附原子链之间（每单位长度）的卡西米尔力是一个纳米分开，这是相当明显的，例如，在悬浮的石墨烯片的内置张力的实验值相比。
2017-05-14 cond-mat.mes-hall
Theoretical study of optical conductivity of graphene with magnetic and nonmagnetic adatoms
我们提出了一个理论研究的光学导电性的石墨烯与磁性和吸附原子。首先，通过在纯石墨烯中引入交变电势，我们证明了能隙的形成以及相应的光学电导率。我们强调这种差距的形成和所谓的泡利阻塞效应之间的区别。接下来，我们将这一想法应用到石墨烯与吸附原子之间引入的载体自旋和自旋的吸附原子的磁相互作用。通过对各种可能的基态自旋组态的研究，我们发现反铁磁组态产生的电子总能量最低，并且是唯一能形成能隙的组态。此外，我们分析了四种不同的情况下，导致类似的gaplike结构，并提出了一种手段来解释的磁性和可能的顺序的吸附原子的石墨烯单独从光学电导率数据。我们将这种分析应用于最近报道的氧化石墨烯的实验数据。
2015-01-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Long-range exchange interaction between magnetic impurities in graphene
研究了导电电子介导的石墨烯上杂质（吸附原子）之间的有效自旋交换耦合，作为电子-吸附原子相互作用的在位能量$U$的势部分的强度的函数。随着$U$的增加，交换耦合变得长程，主要由能量接近狄拉克点的杂质能级决定。当吸附原子驻留在相对的子晶格上时，它们的交换耦合，通常是反铁磁的，在杂质能级穿过狄拉克点的特定距离处变得铁磁和共振增强。
2016-10-27 cond-mat.mes-hall
Adatoms and Anderson localization in graphene
我们解决的无序状态，从吸附原子在石墨烯中的吸附结果的性质。对于吸附原子，坐在中心的蜂窝状的plaquette，在大多数过渡金属的情况下，我们表明，形成一个零能量共振态导致安德森局域化在附近的狄拉克点。其中，我们发现，有一个对称类的吸附原子的安德森局域化被抑制，导致一个奇异的金属状态与大而罕见的电荷滴，仅局限于狄拉克点。我们确定的实验条件观察吸附原子在石墨烯的安德森转变。
2014-08-18 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall
Signatures of adatom effects in the quasiparticle spectrum of Li-doped graphene
本文采用原子$T$矩阵方法研究了Li修饰石墨烯（Li@graphene）的光谱函数和准粒子散射，揭示了吸附原子诱导的光谱效应，揭示了实验观察到的角分辨光电子能谱（ARPES）特征。从传输研究，碱吸附原子是已知的引入带电杂质散射限制载流子迁移率。在这里，我们证明，锂吸附原子进一步引起一个低能量的杂质带集中在$Γ$点，这源于原子之间的杂化2s状态的锂吸附原子和石墨烯的“表面”状态。结果表明，杂质带强烈依赖于Li吸附原子的浓度$c_\mathrm{Li}$，并与$c_\mathrm{Li}\sim 8\,\%$（$E_F\approx 1.1\,\mathrm{eV}$）处的狄拉克锥上的Li诱导费米能级对齐.最后，我们表明，当能量高于$\sim 1\,\mathrm{eV}$、接近石墨烯态密度（DOS）的范霍夫奇异性时，吸附原子诱导的准粒子散射急剧增加，导致狄拉克锥上的大线宽加宽，并伴随着向下移动和特征扭结在导带中。我们的研究结果是高度相关的未来研究的ARPES，运输和超导性的adatom掺杂的石墨烯。
2019-11-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quasiparticle spectroscopy as a probe of the topological phase in graphene with heavy adatoms
石墨烯中的电子与重吸附原子（例如In或Tl）已经被预测形成具有潜在适合于未来实际应用的实质性光谱间隙的2D拓扑绝缘体相。为了促进正在进行的实验工作，以确定这一阶段，我们进行了理论研究，其光谱特性的模型石墨烯系统与随机分布的吸附原子。我们广泛的建模表明，随机重吸附原子产生一个完整的光谱间隙（相对于迁移率间隙），伴随着独特的准粒子干涉图案观察通过傅立叶变换扫描隧道光谱。
2014-05-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin-orbit proximity effect in graphene on metallic substrates: decoration vs intercalation with metal adatoms
实验上在几种不同重金属表面上的石墨烯（G）中实现的所谓自旋轨道邻近效应为新一代自旋电子学器件的自旋轨道耦合（SOC）设计开辟了新的视角。在这里，通过对两种不同的石墨烯/金属模型G/Pt（111）和G/Au/Ni（111）进行的大规模密度泛函理论（DFT）计算，我们表明，在这些结构中，狄拉克锥（DC）的自旋轨道分裂可能通过吸附原子在石墨烯顶部（装饰）或石墨烯和金属之间（插入）而增强。虽然通过诱导强石墨烯-吸附原子相互作用的装饰抑制了G的$π$带的线性，但插层结构揭示了较弱的吸附原子介导的石墨烯/基底杂交，其保留了良好定义的但加宽的DC。值得注意的是，插入的G/Pt（111）结构表现出比无缺陷的情况大得多的分裂。
2019-07-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Gate-Controlled Ionization and Screening of Cobalt Adatoms on a Graphene Surface
我们描述了对沉积在背栅石墨烯器件上的单个钴（Co）原子进行的扫描隧道光谱（STS）测量。我们发现，钴吸附在石墨烯上的原子可以被电离，无论是通过应用程序的全球背栅电压或通过应用程序的局部电场从扫描隧道显微镜（STM）尖端。观察到以这种方式电离的Co吸附原子周围形成大的屏蔽云，并且我们观察到一些固有的石墨烯缺陷显示出类似的行为。我们的研究结果提供了新的见解带电杂质散射在石墨烯，以及使用石墨烯设备作为化学传感器的可能性。
2010-06-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
Metal adatoms on graphene and hexagonal boron nitride: Towards the rational design of self-assembly templates
金属衬底上周期性波纹状外延石墨烯和六方氮化硼（h-BN）被认为是纳米颗粒阵列自组装的前景模板。通过第一性原理计算，我们确定了金属原子在石墨烯和六方氮化硼表面的结合能和扩散激活势垒。所观察到的化学趋势可以理解的电荷转移和共价键之间的相互作用，涉及吸附原子d电子。我们进一步研究了金属基底的电子效应，发现基于石墨烯的周期性波纹模板与金属/石墨烯界面处的强相互作用相结合最适合于高度规则的纳米颗粒阵列的自组装。
2010-07-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Copper adatoms on graphene: theory of orbital and spin-orbital effects
我们提出了一个相结合的DFT和模型哈密顿分析的自旋-轨道耦合在石墨烯诱导的铜吸附原子的桥梁和顶部的位置，代表孤立的原子在稀极限。在这两个系统中的轨道物理被发现是令人惊讶的相似，在本地对称性的根本差异。在这两个系统中的铜p和d的贡献在费米能级是非常相似的。基于轨道效应的知识，我们确定了局部诱导的自旋轨道耦合的主要原因是铜的p和d轨道。通过采用DFT + U形式主义作为分析工具，我们发现，p和d轨道的贡献是同样重要的自旋轨道耦合，虽然p的贡献的状态密度要高得多。我们适合的DFT数据与现象学紧束缚模型分别开发的顶部和桥梁的位置。我们的模型哈密顿量描述了整个布里渊区的低能电子能带结构，并允许我们提取的大小的自旋轨道相互作用引起的本地铜吸附原子是在几十meV。通过将唯象模型应用到格林函数技术中，我们发现铜原子在石墨烯中作为共振杂质，其顶和桥的寿命分别为50和100~fs。
2016-10-06 cond-mat.mes-hall
Direct observation of ordered configurations of hydrogen adatoms on graphene
石墨烯上氢原子的有序构型一直被提出、计算和探索。在这里，我们报告的几个有序配置的氢原子在石墨烯上的扫描隧道显微镜直接观察。在石墨烯平面的顶侧，构型中的H原子似乎粘附在同一子晶格中的碳原子上。通过扫描隧道光谱测量，发现在配置的局域态密度大于0.6 eV的间隙。这些发现可以很好地解释密度泛函理论计算的基础上的双边H构型。此外，可能影响H有序的因素进行了讨论。
2014-09-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Scanning tunneling spectroscopy and Dirac point resonances due to a single Co adatom on gated graphene
基于石墨烯$π$带电子结构的标准紧束缚模型、吸附质和石墨烯碳原子的扩展Hückel模型以及由密度泛函理论估计的自旋分裂，研究了石墨烯上单个钴原子的Dirac点共振.使用DFT计算磁性吸附物和石墨烯的松弛几何形状。由于Co 3d轨道的自旋分裂，该系统在石墨烯狄拉克点能量附近显示出强的自旋极化。我们还模拟了Brar { \em et al.}在扫描隧道显微镜（STM）实验中测得的微分电导谱。[Nat.{ \bf 7}，43（2011）]。我们解释实验观察到的行为的S-峰在STM差分电导谱之间的隧道的STM尖端和钴诱导的狄拉克点共振态的石墨烯，通过一个Co 3d轨道的证据。由共振能量位置决定的钴离子化状态可以通过栅极电压来调节，类似于实验中所看到的。
2012-06-23 cond-mat.mes-hall
Electronic Transport in Graphene with Aggregated Hydrogen Adatoms
氢吸附原子和其他物种共价键合到石墨烯作为共振散射中心，影响电子输运性质和诱导安德森局域化。我们发现，石墨烯上的吸附原子之间的吸引力相互作用和它们的扩散迁移率强烈修改的空间分布，从而完全消除孤立的吸附原子，并增加人口的较大尺寸的吸附原子聚集体。我们的标度分析表明，这种吸附原子的聚集增加电导高达几个数量级，并导致显着延长的安德森局域化长度在强本地化制度。我们介绍了一个简单的定义的有效吸附原子浓度$x^\star$，它描述了随机和相关分布的氢吸附原子在石墨烯在很宽的浓度范围内的传输特性。
2014-08-01 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Kinetic Monte Carlo model of epitaxial graphene growth
在这篇论文中，我们提出了一个动力学蒙特卡罗模型来描述外延石墨烯的生长。实验结果表明，5个碳原子的簇是成核和岛生长所需的中间物种的生长机制。这个模型是通过实验研究岛的生长速度提出的，岛的生长速度是吸附原子浓度的高度非线性函数。在我们的模拟中，我们将这个中间物种，并表明它可以解释所有其他的实验观察：温度依赖性的吸附原子成核密度，平衡吸附原子密度和温度依赖性的平衡岛密度。所有这些过程都只能用系统的运动学来描述。
2012-03-31 cond-mat.mes-hall
Adatoms in Graphene
本文从散射理论和强关联两个互补的角度对石墨烯中的吸附原子问题进行了综述。我们发现，在这两种情况下，石墨烯表面上的杂质原子呈现出普通金属中杂质物理学中不存在的效应。我们讨论如何观察这些不寻常的影响与标准的实验探针，如扫描隧道显微镜，和自旋磁化率。
2008-12-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Influence of the degree of decoupling of graphene on the properties of transition metal adatoms
我们利用低温扫描隧道显微镜和光谱研究了$3d$过渡金属（TM）吸附原子的吸附位置。在SiC（0001）表面制备了两种石墨烯，即单层外延石墨烯（MLG）和单层准自支撑石墨烯（QFMLG），并对其吸附性能进行了研究。在QFMLG的情况下，确定了两个稳定的吸附位点，而在MLG的情况下，只观察到一个吸附位点。我们的实验结果揭示了退耦效率作为一个决定的吸附网站，以及$3d$过渡金属原子在石墨烯上的电子性质的关键参数。此外，我们表明，钴原子吸附在QFMLG的狄拉克费米子的强散射势，并在其附近引起谷间散射。
2013-11-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Effect of Inter-Adatoms Correlations on the Local Density of States of Graphene
我们从理论上讨论了位于六边形单元中心的两个远距离吸附原子的石墨烯片的局域态密度。通过将扫描隧道显微镜（STM）尖端横向放置在碳原子上，可以检测到两个显著的新效应：i）LDOS中的多级结构和ii）诱导LDOS中的跳动模式。我们发现，这两种现象发生在狄拉克点附近，是高度各向异性的。此外，我们提出了电导实验采用STM作为探针观察这种外来表现在LDOS的石墨烯诱导的吸附原子间的相关性。
2014-11-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Hydrogen adatoms on graphene: the role of hybridization and lattice distortion
采用密度泛函理论和解析方法研究了氢原子在石墨烯上的吸附。我们证明，由于氢吸附的晶格变形的水平并没有实质上改变石墨烯$p_{z}$轨道之间的耦合。杂化主要发生在吸附物的轨道和石墨烯$p_{z}$轨道之间。我们还表明，杂质与石墨烯原子的相互作用仅限于几个最近的邻居，使我们能够构建一个紧凑的TB模型的杂质石墨烯系统与任意杂质分布。我们的模型的复杂性与杂质的数量成比例，而不是它们的分离，这使得它在低杂质浓度的研究中特别有用。
2020-07-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electron-spin to Phonon Coupling in Graphene Decorated with Heavy Adatoms
石墨烯中天然弱的自旋-轨道耦合可以通过吸附原子沉积而大大增强（例如Weeks等人，Phys.Rev.X1，021001（2011））。然而，吸附原子的动力学也诱导声子和电子自旋之间的耦合。利用群论和紧束缚模型，系统地研究了单层石墨烯中低能面内声子与电子自旋之间的耦合.我们的研究结果为进一步研究该体系的自旋输运和超导性奠定了基础。为了量化耦合到晶格上的电子自旋动力学的影响，我们计算了电子和空穴的自旋翻转率。我们发现，后者表现出强烈的依赖于准粒子能量和系统温度。
2015-02-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
