Opening and reversible control of a wide energy gap in uniform monolayer graphene
对于用于半导体应用的石墨烯，必须在狄拉克能量下打开至少0.5eV的宽能隙而不引入原子缺陷。然而，这种宽的能隙还没有在石墨烯中实现，除了在具有不可避免的边缘缺陷的窄的、化学终止的石墨烯纳米结构的情况下。在这里，我们证明了0.74 eV的宽能隙，其大于锗的能隙，可以在均匀的单层石墨烯中打开，而不向石墨烯中引入原子缺陷。通过自组装扭曲钠纳米带的吸附，打开了较宽的能隙。此外，能隙通过钠和氧的交替吸附是可逆可控的。以最小的迁移率退化打开这样宽的能隙可以提高石墨烯在半导体器件中的适用性，这将导致石墨烯技术的重大进步。
2014-06-12 cond-mat.mes-hall
Exploring room temperature spin transport under band gap opening in bilayer graphene
本研究探讨了hBN封装的双层石墨烯中室温电荷与自旋输运的电学控制，发现通过垂直位移场开启带隙可调制自旋输运参数，并展示了自旋场效应晶体管的基本运作。
2023-05-17 cond-mat.mes-hall
Reply to "Comment on Gap opening in graphene by shear strain''
在回复Ramasubramaniam关于我们的文章[Phys. Rev. B { \bf 81}，241412（R）（2010）]的评论时，我们澄清我们的结果确实有效，只要面外原子弛豫被抑制，因为它可能发生在支撑的石墨烯片的技术相关情况下。我们认为，评论，而整体有趣的，是针对不同的情况下，一个独立的石墨烯单层，因此，不会使我们的结论无效。我们还注意到，在评论中讨论的波纹配置最有可能受到主要尺寸效应的影响，并且与所建议的相反，我们的结论与Pereira { \it et al.} [Phys. Rev. B { \bf 80}，045401（2009）]。
2010-08-06 cond-mat.mes-hall
Electron Interactions and Gap Opening in Graphene Superlattices
我们发展了一个石墨烯超晶格中相互作用效应的理论，其中可调的超晶格周期性可以用作控制狄拉克点处的间隙的旋钮。应用于石墨烯上的六氮化硼（G/h-BN），我们的理论预测大量的多体增强这种差距。通过莫尔超晶格周期性可调，在最佳条件下可以达到几个数量级的增强。的狄拉克点间隙增强可以远远大于布拉格散射在超晶格主谐波打开的迷你间隙。这自然解释了最近在G/h-BN异质结构中观察到的大狄拉克点带隙的难题以及G/h-BN扭曲角的可调谐性。
2013-12-18 cond-mat.mes-hall
Gap opening in the zeroth Landau level in gapped graphene: Pseudo-Zeeman splitting in an angular magnetic field
我们提出了一个理论研究的间隙开放的零朗道水平的石墨烯作为一个结果的伪塞曼相互作用。所施加的磁场与载流子的谷赝自旋自由度耦合，导致赝塞曼相互作用。为了研究它在电荷中性点（CNP）输运中的作用，我们研究了在有角向磁场中存在赝塞曼相互作用的带隙石墨烯中的整数量子霍尔效应（QHE）.利用Kubo-Greenwood公式推导了霍尔电导率的解析表达式。我们还确定了在第一玻恩近似下的弹性杂质散射的纵向电导率。我们表明，伪塞曼分裂导致在高磁场和零坪霍尔电导率的碰撞电导率的最小值。在CNP激活运输的证据被发现从碰撞电导率的温度依赖性。
2012-02-10 cond-mat.mes-hall
Chiral states in bilayer graphene: magnetic field dependence and gap opening
在双层石墨烯（BLG）的静电势扭结界面处发现了一维手征态。这样的结构可以通过向BLG的上层和下层施加不对称电势来创建。我们发现：i）由于单扭结轮廓的强限制，单向状态仅受磁场的微弱影响，ii）增加扭结势的平滑度导致拓扑上不同于那些手征状态的附加束缚状态，和iii）在存在扭结-反扭结势的情况下，相反移动的手性态之间的重叠导致交叉和反-能量谱中的交叉点。这导致了单向拓扑态的光谱中可调谐的微型间隙的开放。
2011-09-13 cond-mat.mes-hall
Gap opening in graphene by simple periodic inhomogeneous strain
使用从头算方法，我们表明，均匀的变形要么离开石墨烯（半）金属或打开一个小的差距，但仅超出石墨烯的机械断裂点，相反，在文献中的索赔紧束缚（TB）计算的基础上。然而，有可能通过沿着除扶手椅方向之外的任何方向施加正弦状一维非均匀变形来打开全局带隙，其中在没有任何静电门控的情况下，沿着Z字形方向（~0.5 eV）的最大带隙为π。与TB导出的赝磁场模型相比，当振幅A与周期λ的比值超过（A/λ）_c ~0.1且反转对称性保持时，间隙开口具有非常急剧上升的阈值特征，而当对称性被破坏时，间隙开口没有阈值。
2011-12-08 cond-mat.mes-hall
Spectroscopic Signatures of Massless Gap Opening in Graphene
石墨烯中的能隙开放通常是以类狄拉克光谱的形式来讨论的，其中狄拉克点处的有限能隙的出现伴随着费米子的有限质量。在这封信中，我们提出了一个间隙的情况下，从石墨烯保留的载体的无质量字符。这种方法解释了最近在外延生长的石墨烯中进行的光谱测量，范围从光电发射到光透射。
2008-04-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Gap opening in graphene by shear strain
我们利用应变诱导的能带结构工程的概念，通过计算其单轴，剪切和组合的单轴剪切变形下的电子性质在石墨烯。我们表明，通过结合剪切变形的单轴应变，它是可能的调制石墨烯能隙值从零到$0.9$ eV。足够有趣的是，剪切分量的使用允许在适度绝对变形下的间隙开口，安全地小于石墨烯失效应变。
2010-06-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
The Nonlinear Optical Effects of Opening a Gap in Graphene
石墨烯具有显着的电子、光学和力学性质，使二维相对论凝聚态系统的研究达到了多产的水平。然而，它的非线性光学性质如何受到相对论效应的影响的理解一直是未知的。最近已经表明，高度非平凡的电流可以在独立的样品中产生，特别是导致偶次谐波的产生。由于石墨烯单层是中心对称的介质，这种谐波产生被认为是无法实现的，因此这种光驱动现象既令人惊讶又有希望。更现实的是，石墨烯样品通常沉积在介电衬底上，导致额外的复杂相互作用。在这里，我们提出了一种治疗，研究这种情况下，通过缺口的频谱，我们表明这导致出现的Berry阶段的载波动力学。我们分析了这样一个阶段中产生的非线性电流的作用，并得出结论，它抑制奇次谐波的产生。泵浦能量可以被调谐到能隙以产生由带间跃迁介导的奇次谐波之间的干涉，从而允许产生偶次谐波。我们的研究结果和一般方法铺平了道路，了解的作用，间隙开放的物理因素的非线性光学的六角形二维晶格。
2017-10-12 cond-mat.mes-hall
Effect of a gap opening on the conductance of graphene superlattices
利用传输矩阵方法计算了带隙石墨烯超晶格的电子传输和电导。我们所研究的系统由一系列的电子掺杂的石墨烯作为阱和空穴掺杂的石墨烯作为势垒组成。我们表明，在某些临界值的差距，传输概率接近统一。我们还发现，有一个区域附近的临界间隙值的系统的电导达到其最大值。
2009-12-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
On the possibility of tunable-gap bilayer graphene FET
我们探索了可调间隙双层石墨烯FET的器件潜力，该器件利用通过经由独立栅极操作施加垂直电场来打开双层石墨烯中的带隙的可能性。我们使用原子模拟的基础上的泊松和薛定谔方程的NEGF形式主义的自洽的解决方案来评估设备的行为。我们表明，这个概念的作品，但带隙开放是不够强大，以抑制带到带隧穿，以获得足够大的离子/Ioff比CMOS器件的操作。
2008-10-01 cond-mat.mes-hall
Bound states in the continuum in graphene quantum dot structures
在量子力学出现之初，冯·诺依曼和维格纳就预言了连续介质中束缚态的存在。在这项工作中，我们讨论了这些奇异态的形成机制和实验观察它们的可行性，在对称的异质结构由不同宽度的石墨烯带段形成的石墨烯量子点。我们通过局域态密度和电子电导计算确定了这些石墨烯量子点系统中连续谱中束缚态的存在。
2010-09-14 cond-mat.mes-hall
Gap Opening in Twisted Double Bilayer Graphene by Crystal fields
由于化学性质不同的原子种类之间的电势差而产生晶体场。在范德华异质结构中，这样的场自然地垂直于平面存在。最近人们已经意识到，扭曲的石墨烯多层膜提供了强大的游乐场，通过层数，扭曲角，施加的电偏压，电子相互作用和弹性弛豫来设计电子特性，但晶体场没有得到应有的关注。在这里，我们表明，大角度扭曲的双层双层石墨烯的能带结构强烈修改的晶场。特别是，我们的实验表明，扭曲的双层石墨烯，hBN层之间封装，表现出固有的带隙。通过施加外部场，可以闭合各个双层中的间隙，从而允许确定晶体场。我们发现晶体场从外层指向内层，在底部（顶部）双层的强度为-0.13 V/nm（0.12 V/nm）。通过第一性原理计算和低能模型，我们证明了晶体场在基态打开了一个带隙。我们的研究结果提出了一个物理方案，其中碳中的晶体场效应显著影响扭曲双层石墨烯的低能性质，这表明在其他制度中必须考虑到这种贡献，以忠实地预测扭曲石墨烯多层膜的电子性质。
2019-11-04 cond-mat.mes-hall
Experimental signature of bandgap opening in bilayer graphene at metal contacts
当在两个石墨烯层之间引入电势差时，双层石墨烯（BLG）具有有限的带隙。已知电势差是由表面电荷转移引入的。因此，预期在金属接触处存在有限的带隙。在金属-BLG界面处的带隙可以通过背栅场效应晶体管中的超线性电流-电压特性来检测，所述超线性电流-电压特性由载流子隧穿通过带隙引起。超线性在正栅控区较高，这归因于Cr/Au电极的空穴掺杂。使用单层石墨烯（SLG）的对照实验不具有超线性，这与在金属-SLG界面处不预期相当大的带隙的事实一致。在金属-BLG界面处的带隙的开口是电极接触电阻的额外来源。
2014-12-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Opening Band Gap without Breaking Lattice Symmetry: A New Route toward Robust Graphene-Based Nanoelectronics
开发基于石墨烯的纳米电子学取决于打开石墨烯的电子结构中的带隙，这通常通过经由石墨烯层的电场（栅极偏压）或不对称掺杂打破石墨烯晶格的反转对称性来实现。在这里，我们介绍了一种新的设计策略，该策略将双层石墨烯片夹在具有强自旋轨道耦合的材料的两个包覆层之间（例如，Bi2Te3）。我们的从头算和紧束缚计算表明，邻近增强的自旋轨道耦合效应打开了一个大的（44 meV）的带隙在双层石墨烯没有打破其晶格对称性，和带隙可以有效地调整层间堆叠模式和显着增强层间压缩。这种量子阱结构的可行性通过最近石墨烯和Bi2Te3之间的高质量异质结的实验实现来证明，并且这种设计也符合半导体工业中现有的制造技术。预期所提出的量子阱结构特别稳健，因为它不需要外部电源来打开和保持带隙，并且包覆层在其器件应用中提供对石墨烯层的环境退化的保护。
2014-02-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Graphene synthesis and band gap opening
石墨烯是一种神奇的材料，近年来引起了凝聚态物理、材料科学和化学等领域的广泛关注。它的二维原子层结构和独特的电子能带结构使其在许多应用中具有吸引力。它的高载流子迁移率，高导电性和导热性使其成为一种令人兴奋的材料。然而，除非以成本有效的方式开发出合成高质量、大面积石墨烯的简便技术，否则无法有效地实现其适用性。除此之外，还需要大量的努力来开发用于修改和开放其能带结构的技术，以便使其成为未来电子学中硅的潜在替代品。已经进行了相当多的研究用于通过各种方法合成石墨烯和相关材料，同时也进行了大量的工作用于操纵和打开其电子能带结构。本文综述了石墨烯合成方法的最新进展。综述了石墨烯纳米晶的制备方法和石墨烯带隙的打开方法，并指出了今后的研究和发展方向。
2011-08-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Opening the band gap of graphene through silicon doping for improved performance of graphene/GaAs heterojunction solar cells
石墨烯因其优异的性能引起了人们越来越多的关注，然而，单层石墨烯的零带隙可能限制其进一步的电子和光电应用。本文采用化学气相沉积法成功地大面积合成了单层硅掺杂石墨烯。拉曼光谱和X射线光电子能谱学测量证明硅原子掺杂到石墨烯晶格中，掺杂水平为3.4 at%。基于场效应晶体管的电学测量表明，硅掺杂使石墨烯的带隙打开，其带隙在0.紫外光电子能谱学表明SiG的功函数比石墨烯的功函数大0.13 eV。此外，SiG/GaAs异质结构太阳能电池显示出比石墨烯/GaAs太阳能电池平均提高33.7%的功率转换效率，这归因于增加的势垒高度和改善的界面质量。研究结果表明，硅掺杂可以有效地改善单层石墨烯的带隙，SiG在光电子器件中具有很大的应用潜力。
2015-07-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Experimental evidence of chiral symmetry breaking in Kekulé-ordered graphene
石墨烯的低能激发是相对论性无质量狄拉克费米子，在谷K和K '处具有相反的手性。打破手征对称性可能导致能隙开放，类似于粒子物理学中的动力学质量产生。在这里，我们报告直接的实验证据手征对称性破缺（CSB）从微观和光谱测量在锂插层石墨烯。CSB由在狄拉克点处的能隙开口、Kekulé-O型调制和在能隙边缘附近的手征混合来证明。我们的工作为研究Kekulé有序石墨烯中的CSB相关物理开辟了机会。
2021-06-02 cond-mat.mes-hall
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
Symmetry-induced gap opening in graphene superlattices
我们研究了石墨烯中缺陷的nxn蜂窝超晶格。所考虑的缺陷是缺失的p_z轨道，可以通过在给定位置引入C原子空位或化学结合简单原子物种来实现。利用对称性论证，我们证明了当n= 3 m +1，3 m +2（m的整数）时如何可能打开一个能隙，并估计其值与缺陷浓度x=1/n^2的平方根近似相关。紧束缚计算证实了这些发现，并表明诱导能隙可以相当大，例如，x~10^{-3}时约为100 meV。对吸附在石墨烯上的H原子所形成的超晶格进行了修正的密度泛函理论计算，结果与紧束缚的结果吻合得很好，从而表明所提出的结构可以在实践中用于打开石墨烯中的间隙。
2009-10-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Continuum model for relaxed twisted bilayer graphenes and moiré electron-phonon interaction
我们建立了一个连续介质模型来描述任意晶格变形的扭曲双层石墨烯的电子结构和电子-声子相互作用。从紧束缚模型出发，导出了存在一般晶格位移时的层间哈密顿量，得到了光滑形变的长波连续谱表达式。我们表明，连续模型正确地描述了晶格弛豫扭曲双层石墨烯的能带结构。我们将该公式应用于声子振动，并导出了莫尔带态和莫尔声子模之间的电子-声子矩阵元的显式表达式。通过数值计算，我们发现在低扭转角下，由于超晶格杂化，电子-声子耦合和声子介导的电子-电子相互作用显著增强。
2020-02-21 cond-mat.mes-hall
Intercalant-induced Kekule ordering and gap opening in quasi-free-standing graphene
Institute for Theoretical Physics and Astrophysics, University of Würzburg（维尔茨堡大学理论物理与天体物理研究所）；Institute of Theoretical Physics, University of Hamburg（汉堡大学理论物理研究所）；The Hamburg Centre for Ultrafast Imaging（汉堡超快成像中心）
Sn插入通过解耦缓冲层并引入局部晶格畸变，诱导石墨烯中凯克勒有序和能隙打开，揭示了插入剂均匀性和应变对石墨烯性质的调控作用。
2025-12-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Reversible hydrogenation and band gap opening of graphene and graphite surfaces probed by scanning tunneling spectroscopy
通过扫描隧道显微镜和光谱研究了氢化对石墨烯和石墨表面形貌和电子性质的影响。使用Ar/H2等离子体对表面进行化学改性。分析数千个扫描隧道光谱测量，我们确定石墨/石墨烯表面上的氢化学吸附在费米能级附近平均打开0.4 eV的能带隙。我们发现，虽然等离子体处理以不可逆的方式改变了表面形貌，但电子性质的变化可以通过适度的热退火来逆转，并且样品可以再次氢化，从而在第二次氢化后产生类似的，但略有降低的半导体行为。
2012-05-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quantum capacitive coupling between large-angle twisted graphene layers
已知大角度扭曲双层石墨烯（tBLG）由于对应于倒易空间中的各个石墨烯层的狄拉克锥的空间分离而电子解耦。层之间的紧密间隔导致强电容耦合，为原子级薄器件的应用开辟了可能性。本文提出了一个自洽的量子电容模型来描述退耦石墨烯层的静电特性，并将其推广到有限磁场下的退耦tBLG和零磁场下的大角度扭曲双层石墨烯。我们探测电容耦合通过电导，显示出良好的模拟和实验之间的协议，所有考虑的系统。我们还提出了一个新的实验，利用去耦效应，通过施加适度低的偏压，在双层石墨烯中诱导出巨大的可调带隙。我们的模型可以扩展到由解耦的石墨烯多层膜以及非石墨烯系统组成的系统，开辟了量子电容耦合材料的新领域。
2023-02-25 cond-mat.mes-hall
Breakdown of continuum mechanics for nanometer-wavelength rippling of graphene
了解材料的机械行为如何在纳米尺度上偏离宏观上建立的概念，这对石墨烯来说是一个特别重要的关键挑战，因为它的纳米尺度形态和电子特性之间存在复杂的相互作用。在这项工作中，（亚）纳米波长的周期性波动的悬浮石墨烯纳米膜已实现的热应变工程和研究使用扫描隧道显微镜。这使我们能够探索波长与晶格常数相当的晶体膜的波纹。观察到的纳米波纹模式违反了连续介质模型的预测，并证明了石墨烯单层的板理想化的故障。然而，微观模拟的基础上的量子力学描述的化学结合准确地描述了所观察到的波纹模式，并阐明了连续模型击穿的起源。空间分辨的隧道光谱测量表明纳米粒子对石墨烯的局部电子结构产生了重大影响，并揭示了一维电子超晶格的形成。
2012-10-25 cond-mat.mes-hall
Gap opening in the zeroth Landau level of graphene
我们已经测量到低温电阻率$ρ_{xx}$的强烈增加和霍尔电导率$σ_{xy}$在电荷中性点处的零值平台，在石墨烯中经受高达30 T的高磁场。我们解释了我们的结果由一个简单的模型，涉及到一个字段依赖分裂的最低朗道水平的顺序的几个开尔文，从激活运输测量提取。该模型再现了$ρ_{xx}$的增加和异常$ν=0$平台在$σ_{xy}$在共存的电子和空穴在同一自旋分裂零能量朗道水平。
2009-04-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Substrate-induced band gap opening in epitaxial graphene
石墨烯作为下一代电子器件的主体材料显示出巨大的应用潜力。然而，尽管石墨烯具有令人感兴趣的性质，但其作为电子材料的最大障碍之一是其在电子光谱中缺乏能隙。例如，这阻止了石墨烯在制造晶体管中的使用。尽管已经提出了几种建议来打开石墨烯电子光谱的缺口，但它们都需要石墨烯层的复杂工程。在这里，我们表明，当石墨烯在SiC衬底上外延生长时，产生约0.26的间隙。该间隙随着样品厚度的增加而减小，并且当层数超过四层时最终接近于零。我们提出，这个差距的起源是由于石墨烯衬底相互作用的亚晶格对称性的破坏。我们相信我们的研究结果突出了石墨烯带隙工程的一个有前途的方向。
2007-11-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Localized states due to expulsion of resonant impurity levels from the continuum in bilayer graphene
研究了石墨烯双层膜在开隙偏压作用下的Anderson杂质问题。即使当杂质能级与带电子的连续谱重叠时，也会产生带隙局域态。只要与杂质的杂交发生在单层内，该效应强烈地依赖于所施加的偏压的极性。对于导带内的杂质能级，正偏置产生新的局部带隙内态。负偏置不会产生相同的结果，并导致杂质能级的简单加宽。运输的影响进行了讨论，包括门控近藤效应的可能性。
2012-08-18 cond-mat.mes-hall
Enhancement of electron transport and bandgap opening in graphene induced by adsorbates
杂质是石墨烯制备过程中不可避免的一部分，当杂质吸附在石墨烯表面时，对石墨烯的电子性质起着重要的作用。在紧束缚近似下，考虑吸附物与碳原子之间的耦合强度$γ$、吸附物浓度$n_i$和吸附物的能量无序，研究了散射区被各种吸附物覆盖的两端锯齿形石墨烯纳米管（ZGNR）器件的电子结构和输运性质.我们的结果表明，当散射区域完全被均匀吸附物覆盖时，即，在$n_i=1$的情况下，在狄拉克点周围打开传输间隙，并且其宽度几乎与$γ^2$成比例。特别地，$G=2e^2/h$的两个电导平台出现在电子能量$E=\pm γ$附近。当散射区部分被均匀吸附物（$0<n_i<1$）覆盖时，即使在低$n_i$下，透射带隙仍然存在于狄拉克点周围，并且其宽度首先由$n_i$增加，然后通过进一步增加$n_i$而下降;而电导在低$n_i$的区域随着$n_i$而减小，在高$n_i$的区域随着$n_i$而增加。而在无序吸附物的存在下，其现场能量是由无序度表征的随机变量，传输带隙在低$n_i$时消失，并在相对高的$n_i$时重新出现。此外，与纳米线导电性随无序度增加而变差的局域化图景相反，当无序度超过某一临界值时，吸附质无序可以增强ZGNR器件的传输能力.这些运输特性的物理基础进行了讨论。我们的结果与实验符合得很好。
2020-03-28 cond-mat.mes-hall
Strain gauge fields for rippled graphene membranes under central mechanical load: an approach beyond first-order continuum elasticity
我们研究了在尖端中心载荷作用下波纹状独立石墨烯膜的电子性质。为此，我们发展了一个蜂窝格点上的规范场理论，它超越了连续统理论。基于紧束缚赝自旋哈密顿量的适当相位共轭，我们发展了一种方法来确定在何种条件下连续弹性可以用来从应变中提取规范场。在此过程中，我们解决了最近关于石墨烯应变工程理论的争议：不存在依赖于K点的规范场。我们将这种晶格规范场理论与原子计算相结合，发现对于中等载荷，波纹石墨烯膜符合挤出尖端，而弹性能没有显著增加。只有在施加一定量的载荷后，才会在膜上产生机械应变。此外，我们发现，变形势-即使部分屏蔽-诱导电子光谱的定性变化，朗道水平让位于等间距的峰。
2013-10-02 cond-mat.mes-hall
Symmetry Guided Band-Gap Opening via Periodic Topological Defects in Graphene
School of Physics, The University of Sydney（悉尼大学物理学院）
研究通过周期性拓扑缺陷在石墨烯中可控打开带隙，揭示了缺陷间距和晶格对称性对带隙形成的影响。
2026-05-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Transport studies of dual-gated ABC and ABA trilayer graphene: band gap opening and band structure tuning in very large perpendicular electric field
我们报告的ABC和ABA堆叠的三层石墨烯使用双，局部门控场效应器件的传输特性。HfO 2顶栅和底栅的高效率和大击穿电压使得能够在前所未有的大范围内对垂直电场和费米能级进行独立调谐。我们观察到六个数量级的ABC三层，这表明带隙的开放的电阻变化。我们的数据表明，在D ~ 3 V/nm的大位移场的间隙饱和，与自洽Hartree计算。相反，ABA三层即使在大的垂直电场下也保持金属性。尽管不存在带隙，ABA三层的能带结构继续随着D的增加而演变。我们观察到签名的两个带传导在大D字段。我们的自洽Hartree计算再现了实验数据的许多方面，但也指出需要更复杂的理论。
2013-02-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Correlation-Driven Dimerization and Topological Gap Opening in Isotropically Strained Graphene
各向同性膨胀的石墨烯的相图不能通过忽略电子相关性或移动碳或施加应力的影响来正确预测，就像到目前为止所做的那样。本文采用一种精确的非格点量子Monte Carlo（QMC）关联方法计算了应变石墨烯的基态焓（而不仅仅是能量）。在低应变下的未扭曲半金属石墨烯（SEM）之后，多决定因素Heitler-London相关性稳定在$\simeq$ 8.5%和$\simeq$ 15%应变之间，达到绝缘凯库勒样二聚（DIM）状态。更接近结晶的共振价键比Peierls状态，DIM状态优于竞争的反铁磁绝缘（AFI）状态的密度泛函计算，我们在并行进行的青睐。DIM受应力的石墨烯绝缘体（其间隙被预测在接近15%应变的失效之前生长超过1eV）本质上是拓扑的，这意味着在某些条件下位于体能隙中的1D金属界面态。
2018-08-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
An exact continuum model for low-energy electronic states of twisted bilayer graphene
我们介绍了一个完整的物理模型的扭曲双层石墨烯（tBLG），其中包括晶格弛豫的关键作用的单粒子电子结构。我们的模型，$k \cdot p$微扰理论的基础上，结合了DFT计算的准确性，通过有效的紧束缚哈密顿计算效率和完全控制的扭转角提供的连续模型。弛豫的加入显著改变了第一魔角扭曲处的能带结构，对应于费米能级附近的平坦能带（“低能”态），并消除了第二魔角扭曲的出现。我们表明，极小模型的低能量状态的tBLG可以很容易地修改，以捕捉电子状态的变化作为扭转角的函数。
2019-05-15 cond-mat.mes-hall
Microscopic Polarization in Bilayer Graphene
双层石墨烯由于其低能电子光谱中的带隙开放而引起了人们的极大关注，这为电子应用提供了一条有前途的途径。该间隙可以通过外部电场调节，也可以通过相互作用诱导的对称性破缺自发形成。我们的扫描隧道测量揭示了双层间隙的微观性质是非常不同的，从以前的宏观测量中观察到的或从目前的理论模型预期。层之间的电势差，这是成比例的电荷不平衡和确定的间隙值，表现出强烈的依赖性的无序电位，在微观水平上的幅度和符号的空间变化。此外，在小的电荷密度下，间隙不会消失。当零轨道朗道能级处于费米能级时，在具有子能隙开口的磁场中观察到了额外的相互作用诱导效应。
2011-03-10 cond-mat.mes-hall
Strain-engineering of graphene's electronic structure beyond continuum elasticity
我们提出了一种新的一阶方法来应变工程的石墨烯的电子结构，其中没有连续的位移场$\mathbf{u}(x,y)$是必需的。该方法适用于曲率可忽略的情况。该理论直接表示为机械载荷下的原子位移，这样就可以确定每个晶胞的机械应变是否平滑变化，以及亚晶格对称性保持的程度。由于应变使每个晶胞处的晶格矢量变形，晶格矢量和倒易晶格矢量之间的正交性也导致倒易晶格矢量的重整化，使得$K$和$K'$点在相反方向上移位。从这一观察，我们得出结论，没有$K-$相关的规范进入一阶理论。在该理论的该公式中，变形势和伪磁场在每个石墨烯晶胞处取离散值。我们说明的形式主义，通过提供应变产生的领域和大量的原子的石墨烯膜上的电子态的局部密度。本方法补充并超越了普遍的方法，其中石墨烯中的应变工程是基于一阶连续弹性的。
2013-10-14 cond-mat.mes-hall
General continuum model for twisted bilayer graphene and arbitrary smooth deformations
我们提出了一个简单的推导出一个连续的哈密顿双层石墨烯与任意光滑的晶格变形-技术上的方式参数化位移场具有小梯度。我们发现，这包含了Bistritzer和Macdonald扭曲双层石墨烯的连续模型以及它的许多推广和扩展。推导完全在实空间中进行。
2019-10-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Linear response of twisted bilayer graphene: continuum vs. tight-binding models
我们提出了一个扭曲双层石墨烯的线性响应计算。计算进行了连续和紧束缚模型，目的是评估前者的有效性。所有定性的重要特征以前我们报道过[T. Stauber等人，Phys. Rev. Lett. 120，046801（2018）]的连续介质模型中的德鲁德矩阵也存在于紧束缚计算中，随着扭转角的减小，定量一致性增加。这些特征包括与等离子体模式相关的手性纵向磁矩，以及中性点周围的异常逆流，更好地解释为顺磁响应。我们已经解决了德鲁德和平衡响应之间的差异，并表明，轨道顺磁性是一个平行的磁场的平衡响应超过一个实质性的掺杂区域周围的中性点。在紧束缚计算中，手征也使得平衡响应表现出与层间键的非垂直特征相关的非平凡电流结构。
2018-09-10 cond-mat.mes-hall
Exact continuum theory of anti-Klein tunneling in bilayer graphene
本文用4分量连续介质理论解析求解双层石墨烯反Klein隧穿条件，揭示其依赖台阶取向与谷自由度，并提出兼具探测与谷极化功能的实验方案。
2023-06-17 cond-mat.mes-hall
Transport through vertical graphene contacts under intense laser fields
我们从理论上研究了在时间周期性外光场作用下，绝缘层垂直耦合的两个石墨烯层的电子和输运性质。非绝热驱动诱导电子的激发和占据态的重新分布，这表现在石墨烯的准能谱中的间隙的打开。当在顶部和底部石墨烯层之间施加电压时，光致非平衡占据改变接触的输运性质。我们调查的电子和运输性质的接触，使用非平衡格林函数形式主义。为了说明光照射下垂直接触的微分电导的行为，我们考虑两种情况。首先，我们假设底层和顶层都由石墨烯组成，其次我们考虑底层中的有限质量项。我们得到的微分电导强烈抑制由于开放的准能谱中的石墨烯的间隙。此外，电导示出了对应于光激发电子的隧穿在范霍夫奇点的能量的顶层和底层的功能。在底层中的有限质量项的情况下，微分电导可以直接与光激发电子的隧穿有关。
2020-04-03 cond-mat.mes-hall
Accurate tight-binding and continuum models for the $π$ bands of bilayer graphene
基于以碳原子为中心的最大局域Wannier波函数（MLWFs），我们推导了$AB$堆叠双层石墨烯的{ \em ab initio} $π$ -能带紧束缚模型，发现层内和层间跳跃的范围比常用的唯象紧束缚模型中假设的要长.从这个完整的紧束缚模型开始，我们推导出两个有效的模型，旨在提供一个方便的起点理论的$π$带的电子性质，通过实现准确度超过全宽度的$π$带，特别是在狄拉克点，在模型中具有相对较少的跳跃参数。简化的模型，然后比较与现象学Slonczewski-Weiss-McClure型紧束缚模型，努力澄清文献中存在的混乱，关于紧束缚模型参数符号。
2013-09-21 cond-mat.mes-hall
Masses and Majorana fermions in graphene
我们回顾了石墨烯中所有36种可能的间隙开放不稳定性的分类，即，36相对论质量的二维狄拉克哈密顿量时，自旋，谷，和超导通道。然后，我们表明，在石墨烯中，它是可能实现奇数的马约拉纳费米子附加到超导序参量的涡旋，如果一个适当的层次结构的质量尺度到位。
2012-06-05 cond-mat.mes-hall
The Continuum Model for Uniaxially Strained Bilayer Graphene Moiré Systems
Hong Kong University of Science and Technology（香港科技大学）；Chinese University of Hong Kong (Shenzhen)（香港中文大学（深圳））；Southern University of Science and Technology（南方科技大学）
该研究构建单轴应变AB堆叠双层石墨烯莫尔系统的连续介质模型，揭示临界应变下的拓扑相变，为应变工程调控拓扑输运提供新途径。
2026-08-24 cond-mat.mes-hall
Quasiparticle bandgap engineering of graphene and graphone on hexagonal boron nitride substrate
石墨烯在后硅电子领域有着巨大的前景，然而，它面临着两个主要挑战：打开带隙和找到合适的衬底材料。原则上，六方氮化硼（hBN）衬底上的石墨烯提供了克服这些挑战的潜在系统。最近的理论和实验研究提供了相互矛盾的结果：虽然理论研究表明hBN上石墨烯的有限带隙的可能性，但最近的实验研究发现没有带隙。采用第一性原理密度泛函方法和多体微扰理论，研究了hBN衬底上的石墨烯。在hBN上的Bernal堆叠的石墨烯具有大约0.1eV的带隙，当石墨烯相对于hBN未对准时，该带隙消失。后者是现实设备中可能出现的情况。相比之下，如果氢化负载在hBN上的石墨烯，则所得系统（石墨烯酮）表现出大于2.5eV的带隙。虽然石墨烯/hBN中的带隙开口是由于对称性破缺并且容易受到轻微扰动（例如未对准）的影响，但是石墨烯带隙是由于化学官能化并且在存在未对准的情况下是稳健的。由于石墨酮/hBN界面的极化效应，石墨酮负载在hBN上时，其禁带宽度减小了约1 eV。在graphone/hBN界面处的能带偏移表明，hBN不仅可以用作衬底，而且可以用作采用graphone作为沟道材料的场效应器件中的电介质。本研究为石墨烯基纳米结构的带隙工程开辟了新的途径。
2011-10-26 cond-mat.mes-hall
Scattering by linear defects in graphene: a continuum approach
研究了低能电子在石墨烯周期性扩展缺陷上的输运。在连续低能量极限，这样的缺陷作为无限薄的条纹分开两个区域，狄拉克哈密顿量管理的低能量现象。这些系统的行为是由无质量狄拉克费米子上的缺陷所施加的边界条件所定义的。我们演示了如何从紧束缚模型的缺陷线计算这种低能量的边界条件。为了简单起见，我们考虑沿Z字形方向取向的缺陷线，这只需要考虑狄拉克方程的一个副本。研究了三种这种缺陷线，并表明它们之间是可映射的：仅五边形，zz（558）和zz（5757）缺陷线。此外，在相同的限制下，我们计算了尺寸为L的缺陷线的电导，发现它在低温下与k_FL成正比。
2012-10-09 cond-mat.mes-hall
Dynamical Screening and Ferroelectric-type Excitonic Instability in Bilayer Graphene
未掺杂的双层石墨烯中的电子相互作用导致无隙态的不稳定性、“哪层”对称性破缺以及在狄拉克点处的能隙开放。与单层石墨烯相反，双层系统即使对于任意弱相互作用也表现出不稳定性。本文发展了一个适用于实际动态屏蔽库仑相互作用的这种不稳定性的受控理论，并充分考虑了动态产生的紫外截止。这导致了一个能隙，其尺度为相互作用强度的幂律，使得激子不稳定性很容易观察到。
2010-02-03 cond-mat.mes-hall
Band Gap Opening in Bilayer Graphene-CrCl$_3$/CrBr$_3$/CrI$_3$ van der Waals Interfaces
我们报告了通过双层石墨烯（BLG）/三卤化铬（CrX $_3$ ; X=Cl，Br，I）范德华界面输运的实验研究。在所有情况下，发生从BLG到CrX $_3$的大的电荷转移（达到超过$10^{13}$ cm $^{-2}$的密度），并且产生垂直于界面的电场，其打开BLG中的带隙。我们确定的间隙从激活能的导电性，并找到极好的协议与最新的理论占的贡献的$σ$频带的BLG介电常数。我们进一步表明，对于BLG/CrCl $_3$和BLG/CrBr $_3$的带隙可以从低温电导率的栅电压依赖性中提取，并使用这一发现来细化间隙对磁场的依赖性。我们的研究结果允许BLG的电子性质与理论预测的定量比较，并表明占据CrX $_3$导带的电子是相关的。
2022-08-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Renormalized Landau Levels and Particle-Hole Symmetry in Graphene
在这篇论文中，我们报告了石墨烯在磁场中的朗道能级的计算。我们的计算是基于石墨烯的无质量狄拉克连续模型的自洽Hartree-Fock近似。我们发现，由于石墨烯的手性能带结构相互作用不仅移动朗道能级能量，在非相对论电子气，但也改变朗道能级波函数。我们评论微妙的连续模型正则化程序，正确地保持晶格模型的粒子孔对称性。
2009-10-05 cond-mat.mes-hall
Nanolithography and manipulation of graphene using an atomic force microscope
我们使用原子力显微镜（AFM）在纳米尺度上操纵石墨烯薄膜。通过使用AFM的局部阳极氧化，我们能够将隔离沟槽构造成单层和少层石墨烯薄片，从而打开了桌面石墨烯基器件制造的可能性。利用这种技术可以获得宽度小于30 nm的沟槽尺寸。除了氧化，我们还显示了机械剥离和划痕的影响与原子力显微镜的几层石墨烯片放置在不同的基板。
2008-06-05 cond-mat.mes-hall
Emergence of Superlattice Dirac Points in Graphene on Hexagonal Boron Nitride
薛定谔方程表明，近自由电子通过弱周期性电势的传播导致在被称为布里渊区边界的倒易晶格的点附近的带隙的打开。然而，在无质量的狄拉克费米子的情况下，已经预测载流子的手性阻止了带隙的打开，而是新的狄拉克点出现在材料的电子结构中。石墨烯在六方氮化硼（hBN）上表现出旋转依赖的莫尔图案。在这封信中，我们从实验和理论上表明，这种莫尔图案作为一个弱周期性的潜力，从而导致出现一组新的狄拉克点的能量由其波长。新的无质量狄拉克费米子产生在这些超晶格狄拉克点的特点是显着降低费米速度。这些狄拉克锥附近的局域态密度表现出六边形调制，表明各向异性的费米速度。
2012-02-13 cond-mat.mes-hall
An atomistic-based Föppl-von Kármán model for graphene
我们推导出一个非线性连续模型的情况下，有限的面外位移和小的面内变形的石墨烯。在假设晶格相互作用由Brenner的REBO势的第二代和自应力是存在的，我们引入离散应变措施占到第三邻居的相互作用。的连续极限原来取决于一个平均（宏观）位移场和相对位移的两个布拉维晶格，引起的六边形周期性。在最小化关于位移变量的能量的基础上，我们正式确定了一个Föppl-vonKármá型的连续介质模型，其本构系数由原子间相互作用给出。
2019-02-27 cond-mat.mes-hall
Bound states in the continuum: localization of Dirac-like fermions
我们报告了由三层石墨烯片连接到nanoriginals铅组成的结构中的Dirac-like费米子的连续体中的束缚态的形成。结合局域态密度和电子电导计算，可以证明这种局域态的存在。通过施加栅极电压，束缚态耦合到连续谱，产生电子传输的最大值。该特征可以用于识别石墨烯基结构中连续体中的束缚态。
2014-06-10 cond-mat.mes-hall
Pressure-Driven Moiré Potential Enhancement and Tertiary Gap Opening in Graphene/h-BN Heterostructure
针对莫尔势强度难以动态调控的问题，本文发展高压量子输运技术，在石墨烯/h-BN中证实压力可增强莫尔势并首次观测到三级带隙。
2025-07-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
