Mapping Unoccupied Electronic States of Freestanding Graphene by Angle-Resolved Low-Energy Electron Transmission
我们报告角分辨电子透射测量通过独立的石墨烯片在费米能级以上的能量范围为18至30 eV。测量在低能电子点源显微镜中进行，可以同时探测大角度范围的透射率。低能电子通过石墨烯的传输特性取决于其在真空能级以上的电子结构。这里描述的实验技术允许映射的未占用的能带结构的独立的二维材料作为能量和探测角度的函数，分别在平面动量。我们的实验发现与理论预测的真空水平以上的石墨烯能带结构共振一致[V.U. Nazarov，E. E. Krasovskii和V.M. Silkin，Physical Review B 87，041405（2013）]。
2016-07-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nanostructuring Graphene by Dense Electronic Excitation
制造定制石墨烯纳米结构的能力是充分利用其巨大技术潜力的关键因素。我们研究了快速重离子诱导折叠在石墨烯中产生的纳米结构。对于我们的实验，单层的石墨烯剥离各种基板和独立的石墨烯已被照射和原子力和高分辨率透射电子显微镜以及拉曼光谱分析。我们表明，密集的电子激发后的穿越离子产生特征的纳米结构，其中每一个可以通过选择适当的照射条件制造。这些纳米结构包括独特的形态，例如具有给定手性的封闭双层边缘或支撑的以及独立的石墨烯内的纳米孔。纳米孔的长度和取向以及因此相关联的闭合双层边缘的长度和取向可以简单地通过入射离子束的方向来控制。在独立式石墨烯中，快速重离子辐照诱导极小的开口，从而提供了以受控方式包覆石墨烯膜的可能性。
2015-09-10 cond-mat.mtrl-sci
Homogeneous Large-area Quasi-freestanding Monolayer and Bilayer Graphene on SiC
在这项研究中，我们首先表明，在外延石墨烯生长过程中的氩气流量是一个重要的参数，以控制缓冲层和石墨烯层的质量。原子力显微镜（AFM）和低能电子衍射（LEED）测量表明，SiC衬底的分解强烈依赖于Ar质量流率，而压力和温度保持恒定。我们的数据进行解释的SiC分解速率的竞争的基础上，由Ar流控制的模型，在SiC表面的平衡过程下形成一个均匀的石墨烯缓冲层。适当选择一组生长参数允许生长无缺陷、超光滑和连贯的无石墨烯缓冲层和无双层的单层石墨烯片，其可以通过氢插层转化为大面积高质量的准独立单层和双层石墨烯（QFMLG和QFBLG）。原子力显微镜，扫描隧道显微镜（STM），拉曼光谱和电子输运测量强调了所得到的准独立层的优异的均匀性。四探针结构下的电子输运测量结果表明，在μm和mm尺度上都存在均匀的低阻各向异性。
2018-11-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Hidden area and mechanical nonlinearities in freestanding graphene
我们研究了平面外起皱对石墨烯膜力学响应的影响。在我们的实验中，使用加压气体对石墨烯膜施加应力，同时通过两种互补技术监测应变状态：干涉轮廓术和拉曼光谱。通过比较这两种方法得到的数据，我们确定了量化皱曲强度的几何隐藏区域。而隐藏区域$\sim0~\%$的设备遵守线性力学与双轴刚度$428\pm10$ N/m，标本与隐藏区域的范围内$0.5-1.0~\%$被发现遵守一个反常的胡克定律与指数$\sim0.1$。
2017-05-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast Hot-Carrier cooling in Quasi Freestanding Bilayer Graphene with Hydrogen Intercalated Atoms
利用飞秒太赫兹光泵浦探测光谱研究了准自由支撑双层外延石墨烯中热载流子的冷却动力学。我们观察到较长的衰减时间常数，在2.6至6.4 ps的范围内，与以前的研究相比，单层石墨烯，这增加非线性与激发强度。增加的弛豫时间是由于在氢嵌入之后石墨烯层与SiC衬底的解耦，这增加了石墨烯与衬底之间的距离。此外，我们的测量没有表明超碰撞机制与热载流子的冷却过程有关，这最终是通过电子光学声子散射实现的。
2023-02-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Freestanding n-Doped Graphene via Intercalation of Calcium and Magnesium into the Buffer Layer - SiC(0001) Interface
已经广泛地研究了具有Ca的SiC（0001）上的外延石墨烯的插层，但是Ca驻留的精确位置仍然难以捉摸。此外，Mg在SiC（0001）上的外延石墨烯下方的插层还没有报道。本文采用低能电子衍射、X射线光电子能谱学、次级电子截止光电能谱和扫描隧道显微镜等方法研究了6 H-SiC（0001）上钙镁嵌入外延石墨烯的物理和电子结构。我们发现，Ca插入在缓冲层下方并结合到Si封端的SiC表面，打破缓冲层的C-Si键，即“独立”缓冲层，以形成Ca插入的准独立双层石墨烯（Ca-QFSBLG）。对于外延石墨烯在SiC（0001）上的Mg插层，情况是类似的，其中在SiC表面处形成有序的Mg封端的重构，并且Mg键合到Si封端的SiC表面，从而产生Mg插层的准独立式双层石墨烯（Mg-QFSBLG）。在以往的钙插层外延石墨烯的研究中，没有考虑缓冲层下的钙插层。此外，我们没有发现任何证据表明，无论是钙或镁插入石墨烯层之间。然而，我们确实发现Ca-QFSBLG和Mg-QFSBLG都表现出非常低的功函数，分别为3.68和3.78 eV，表明高n型掺杂。在暴露于环境条件下，我们发现Ca-QFSBLG迅速降解，而Mg-QFSBLG保持非常稳定。
2020-07-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Quasi-freestanding monolayer heterostructure of graphene and hexagonal boron nitride on Ir(111) with a chiral boundary
石墨烯/六方氮化硼（h-BNC）单层横向异质结构由于其可调的带隙特性和独特的界面物理性质而受到越来越多的关注。在此，我们首次报道了在弱耦合Ir（111）基底上合成几乎独立的h-BNC杂化物，其中石墨烯和具有不同表面高度和波纹的h-BN形成完美的单层杂化物。借助于扫描隧道显微镜/光谱（STM/STS），我们证明了h-BN可以沿着预沉积的石墨烯域的边界修补，反之亦然，以形成无缝的单层混合物，在界面处实现主要的锯齿型手性边界。密度泛函理论计算和STM/STS测量帮助我们揭示了石墨烯和h-BN之间的这种界面在化学键合方面是原子尖锐的，并且从理论和实验的角度来看局部电子性质。
2014-05-14 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Van der Waals Epitaxy on Freestanding Monolayer Graphene Membrane by MBE
在过去的二十年里，二维材料的研究已经扩展到今天凝聚态研究的中心主题。在这些材料的合成和随后的重新组装中已经取得了重大进展，这些材料使用机械方法组装成大量具有新特性和不断增加的潜在应用的混合结构。实现这种潜力的关键障碍是控制这些层状混合材料的原子结构的挑战以及利用现有半导体纳米纤维技术利用其独特功能的困难。在这里，我们报告了高质量的范德瓦尔斯外延生长和表征的分层拓扑绝缘体的独立单层石墨烯转移到不同的机械支持。这种模板化合成方法使得能够直接询问这些生长的混合结构的界面原子结构，并开辟了一条用更传统的半导体纳米工艺技术创建器件结构的途径。
2021-03-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Pulsed-mode metalorganic vapor-phase epitaxy of GaN on graphene-coated c-sapphire for freestanding GaN thin films
本文提出在石墨烯涂覆的c面蓝宝石上采用脉冲模式金属有机气相外延生长高质量GaN薄膜，并通过机械剥离制备自支撑GaN，用于可转移LED器件。
2023-12-05 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Ab initio study of the relationship between spontaneous polarization and p-type doping in quasi-freestanding graphene on H-passivated SiC surfaces
通过在SiC表面和石墨烯之间插入氢层而获得的准自立式石墨烯（QFG）被认为是用于开发基于石墨烯的技术的优秀候选者。此外，最近提出的直接等效的$p$型掺杂通常发现这些系统和自发极化（SP）相关联的特定SiC多型体之间，打开的可能性调谐的狄拉克锥中的载流子的数量，而不需要外部栅极电压。然而，缺乏可以在原子尺度上确认SP的效果的第一性原理计算，这主要是由于难以将诸如SP的本体性质与表面限制的石墨烯掺杂相结合。在这里，我们开发了一种基于标准的密度泛函理论（DFT）板计算的方法，以量化的SP上的QFG掺杂水平的影响。首先，我们提出了一个准确的计划来估计SP利用板的偶极矩与其厚度的依赖关系。接下来，并且为了规避与极性板几何形状相关联的DFT缺点，在板的C端接的底部处附接双金层，其引入金属诱导的间隙状态，该间隙状态钉扎间隙内的化学势，从而允许不同多型体之间的QFG掺杂的有意义的比较。此外，通过调整Au-Au层间距，可以消除板状偶极子。我们的研究结果证实，SP确实诱导了大量的p型掺杂的狄拉克锥，这可以是高达几百毫电子伏取决于六角形的多型体。掺杂随板厚度的演变揭示了需要几十个SiC双层来有效地去除去极化场并恢复宏观状态，由此石墨烯掺杂应等于SP。
2015-01-20 cond-mat.mtrl-sci
Designed Three-Dimensional Freestanding Single-Crystal Carbon Architectures
单晶碳纳米材料导致了纳米技术的巨大进步。第一个单晶碳纳米材料富勒烯是以零维形式制造的。一维碳纳米管和二维石墨烯随后出现，并继续为这一领域提供进一步的动力。在这项研究中，我们制造设计的三维（3D）单晶碳结构，通过使用碳化硅模板。对于这种方法，通过执行简单的单步热处理，将设计的3D SiC结构转化为保留原始SiC结构的3D独立单晶碳结构。3D碳结构内部的SiC结构是自蚀刻的，这导致3D独立的碳结构。3D碳结构是具有与石墨烯相同的六方密堆积结构的单晶。碳结构的尺寸可以从纳米级控制到微米级，并且这些结构的阵列可以按比例放大到晶片级。发现3D独立碳结构即使在重复加载之后也是机械稳定的。研究了碳结构的可逆机械变形与其电导之间的关系。我们制造设计的3D独立单晶石墨烯架构的方法开辟了单晶碳纳米材料领域的前景，并为3D单晶碳器件的开发铺平了道路。
2014-12-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Intercalation induced quasi-freestanding layer in TiSe$_2$
Xiamen University Malaysia（厦门大学马来西亚分校）；University of Connecticut（康涅狄格大学）；Brookhaven National Lab（布鲁克海文国家实验室）；Xiamen University（厦门大学）
本研究利用角分辨光电子能谱和密度泛函理论发现，钾插层可使TiSe2形成准独立层并完全抑制表面周期性晶格畸变，从而实现对其维度和电子性质的控制。
2025-11-05 cond-mat.mtrl-sci
Solid argon as a possible substrate for quasi-freestanding silicene
用从头计算方法研究了硅烯在固体Ar（111）衬底上的结构和电子性质。我们证明，由于弱相互作用的准独立的硅烯在该系统中实现。每个Si原子只有$-32$ meV的小结合能也表明从固体Ar（111）衬底分离硅烯的可能性。此外，观察到$11$ meV的带隙和由于自旋-轨道耦合引起的能级的显著分裂。
2014-06-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Vertical Nb Josephson junctions fabricated by direct metal deposition on both surfaces of freestanding graphene layers
Seoul National University（首尔大学）；Institute for Basic Science (IBS)（基础科学研究院）；Sungkyunkwan University (SKKU)（成均馆大学）
本研究通过双面处理自由悬挂石墨烯层，实现了无需暴露埋藏界面的垂直Nb约瑟夫森结制备，验证了其高质量和短接结行为。
2026-02-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Metal surface induces strong acoustic plasmons in chemically doped graphene
最近的理论研究表明，掺杂有碱金属（AC x）的独立石墨烯支持强狄拉克和弱声学等离子体。在这里，我们表明，当AC x沉积在金属表面上，强烈的库仑屏蔽完全洗出这些集体模式。然而，即使AC X和金属表面之间的分离的小的增加也会导致AC X等离子体特性的恢复，特别是在独立的情况下不存在的声等离子体强度的增强。我们进一步提供了这些有趣的现象的物理背景。所研究的系统由沉积在Ir（111）表面上的锂和铯掺杂的石墨烯组成。
2019-07-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Position and momentum mapping of vibrations in graphene nanostructures in the electron microscope
激发原子的振动波，声子，控制着材料的重要的热、机械、光电和输运特性。因此，声子色散的知识，即振动能量对动量的依赖性，是理解和优化材料行为的关键因素。然而，尽管在过去十年中其科学重要性，但由于振动光谱的实验限制，二维（2D）材料（例如石墨烯）的独立单层的声子色散及其局部变化仍然难以捉摸。尽管电子能量损失谱（EELS）最近已被证明可以探测局部振动电荷响应，但这些研究仍限于极性材料，如氮化硼或氧化物，其中存在由强偶极矩引起的巨大信号。另一方面，通过非弹性X射线（中子）散射光谱或反射中的EELS对石墨烯进行的测量不具有任何空间分辨率，并且需要大的微晶。在这里，我们提供了一个新的途径来确定声子分散体的规模的一个独立的石墨烯单层映射不同的振动模式的大动量转移。用密度泛函微扰理论（DFPT）精确地再现和解释了测量的散射强度。此外，使用石墨烯纳米结构对选定的动量（q）分辨振动模式进行纳米尺度映射，使我们能够在空间上解开体、边缘和表面振动。
2018-12-20 cond-mat.mtrl-sci
Two-dimensional Quasi-Freestanding Molecular Crystals for High-Performance Organic Field-Effect Transistors
二维原子晶体由于其令人兴奋的物理和器件应用，近年来得到了广泛的研究。然而，具有可扩展加工性和竞争性器件性能的分子对应物仍然具有挑战性。在这里，我们证明了高质量的少层二辛基苯并噻吩并苯并噻吩分子晶体可以通过范德华外延生长在石墨烯或氮化硼衬底上，具有精确控制的厚度下降到单层，大面积单晶，低工艺温度和图案化能力。晶体层是原子级光滑的，并且由于弱的范德华相互作用而与衬底有效地解耦，从而为高性能有机晶体管提供原始界面。结果，氮化硼上的单层二辛基苯并噻吩并苯并噻吩分子晶体场效应晶体管显示出高达10 cm ~ 2 V ~（-1）s ~（-1）的创纪录的高载流子迁移率和在1V左右的积极缩放的饱和电压。我们的工作揭示了一类令人兴奋的新的二维分子材料的电子和光电应用。
2014-08-28 cond-mat.mtrl-sci
Electron spectrum of epitaxial graphene monolayers
SiC上的外延石墨烯具有与独立样品类似的电子光谱。然而，耦合到基板，虽然很小，影响准粒子的属性。结合\emph{ab initio}计算和对称性分析，我们导出了石墨烯外延层的一个修正的Dirac-Weyl哈密顿量。C面外延层的狄拉克锥几乎保持不变，Si面外延层的能带分裂约为30.meV.在一定的能量下，狄拉克带被界面态的共振相互作用显著扭曲，这将导致迁移率抑制，特别是在Si面上。
2010-09-11 cond-mat.mtrl-sci
Influence of doping on non-equilibrium carrier dynamics in graphene
University of Regensburg（雷根斯堡大学）；Technical University Chemnitz（开姆尼茨工业大学）；Istituto Italiano di Tecnologia（意大利理工学院）
本文通过钾掺杂调控石墨烯的掺杂水平，利用trARPES研究其超快载流子动力学，发现掺杂增加会降低电子温度和冷却速率，为优化石墨烯光电器件提供新见解。
2025-04-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Towards Topological Quasi-Freestanding Stanene via Substrate Engineering
为了寻找新一代的自旋电子学硬件，室温量子自旋霍尔效应（QSHE）的候选材料已成为当代研究的热点。受石墨烯中QSHE的原始提议的启发，已经合成了几种异质结构，目的是为了通过增加自旋-轨道耦合来促进QSHE体带隙的较重IV族元素的六边形单层。然而，到目前为止，单层/基板耦合，这可以体现在应变，变形和杂交，已被证明是有害的所期望的QSHE条件的单层。具体集中在锡烯，锡类似物的石墨烯，我们研究如何插入缓冲层介导之间的单层和基板，以优化QSHE设置。从一个详细的密度泛函理论研究，我们突出了这样的缓冲层诱导的主要机制，以完成准自由站立的锡烯在其QSHE阶段。我们补充我们的理论预测，提出了第一个真正的尝试，生长在SiC（0001）上的锡烯可以沉积的缓冲层。
2018-11-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Low-energy electron holographic imaging of gold nanorods supported by ultraclean graphene
电子显微镜的理想支撑物应尽可能薄，并尽可能少地与初级电子相互作用。由于石墨烯是原子级薄的，并且由排列在蜂窝晶格中的碳原子组成，因此在电子显微镜中使用石墨烯作为基底的潜力是巨大的。到目前为止，石墨烯几乎从未用于此目的，因为在感兴趣的物体沉积之前或之后，独立石墨烯的清洁度是不够的。我们在这里通过低能电子全息成像证明，用铂-金属催化方法制备的独立石墨烯即使在重新暴露于环境条件和从液相沉积金纳米棒之后仍然保持超净。在金颗粒的全息重建中，物体周围的有机壳被成像，而在同一样品的SEM图像中无法检测到，这表明低能电子全息术在石墨烯支撑的单生物分子成像中具有巨大的潜力。
2014-05-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Hole doping, hybridization gap, and electronic correlation in graphene on a platinum substrate
石墨烯和衬底之间的相互作用提供了一种可行的途径来增强这两种材料的功能。根据界面处电子相互作用的性质，石墨烯的电子能带结构受到强烈影响，这使得我们能够利用石墨烯的固有性质或在石墨烯中设计额外的功能。在这里，我们提出了一个角度分辨光电发射研究石墨烯和铂衬底之间的相互作用。石墨烯和铂之间的界面的形成导致石墨烯的电子结构不仅与其独立形式而且与在典型金属上观察到的行为强烈偏离。通过对实验和理论电子能带结构的结合研究，揭示了铂衬底上石墨烯独特的电子性质，从而选择石墨烯/铂作为研究金属衬底上具有强相互作用的石墨烯的模型体系。
2017-09-02 cond-mat.mtrl-sci
Graphene Unit Cell Imaging by Holographic Coherent Diffraction
我们已经成像的直径为210 nm的独立的石墨烯片2埃的分辨率相结合的相干衍射和全息与低能电子。整个片是从一个单一的衍射图案重建的，一次显示660.000个单独的石墨烯单元格的排列。考虑到具有100 eV量级的动能的电子不损伤生物分子的事实，现在将是开发用于将单个蛋白质沉积到这种石墨烯片上的方法的问题。
2013-04-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quasi-free-standing AA-stacked bilayer graphene induced by calcium intercalation of the graphene-silicon carbide interface
本研究结合低能电子衍射、ARPES与DFT，证明钙在石墨烯-SiC界面插层并完全取代氢终止层，诱导高n型掺杂及AB到AA堆叠的自发转变。
2023-11-05 cond-mat.mtrl-sci
The importance of sigma bonding electrons for the accurate description of electron correlation in graphene
由于$π$电子的狄拉克锥色散与长程库仑相互作用的相互作用，石墨烯中的电子相关是独特的。由于费米能级的态密度为零，无规相近似预测在长距离和低能量下没有金属屏蔽，因此人们可能会认为石墨烯应该是一个屏蔽不良的系统。然而，根据经验，石墨烯是一种弱相互作用的半金属，这导致了电子相关如何在不同长度尺度下在石墨烯中发生的问题。我们解决了这个问题，通过计算等时间和动态结构因子$S(\vec q)$和$S(\vec q, ω)$的独立石墨烯使用{ \it ab-initio}固定节点扩散蒙特卡罗和随机相位近似。我们发现，$σ$电子强烈贡献$S(\vec q,ω)$的相关实验值的$ω$，即使在距离高达约80埃。这些发现说明了如何从潜在的库仑相互作用的新兴物理结果在所观察到的弱相关半金属。
2017-01-04 cond-mat.mtrl-sci
Controlling the electronic structure of graphene using surface-adsorbate interactions
我们表明，当0.8单层Na吸附并固结在顶部石墨烯-Ni（111）上时，石墨烯和基底之间的强耦合被减轻。具体地，如通过角分辨光电发射光谱法测量的，在吸附后，π状态在K点附近部分恢复，并且π和π* 状态之间的能隙减小到1.3eV。我们表明，这种变化是不是由插入的钠到下面的石墨烯，但它是由顶部的钠和石墨烯之间的电子耦合。我们进一步表明，石墨烯可以去耦到更高的程度时，钠插入到下面的石墨烯。在嵌入之后，π和π* 状态之间的能隙减小到0 eV，并且这些状态与独立式和n掺杂石墨烯中的相同。因此，我们得出结论，存在两种机制的去耦：通过插入，这是相同的，发现使用贵金属的强去耦，和一个弱去耦所造成的电子相互作用与吸附物上。
2014-10-01 cond-mat.mtrl-sci
Effects of metallic contacts on electron transport through graphene
我们报告的第一性原理研究的电导通过石墨烯之间的铝触点作为结的长度，宽度和方向的函数。在引线和独立部分的电荷转移引起的电导和足够长的结诱导两个电导最小值的狄拉克点的能量悬浮和夹紧区域，分别电子空穴不对称。我们得到的电势分布沿结引起的掺杂和提供参数的有效模型计算的结电导与弱相互作用的金属铅。
2010-01-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Comment on "Dirac electrons in a dodecagonal graphene quasicrystal"
在最近的一封信中，Ahn和Moon等人（2018）研究了二维结构中狄拉克电子的量子态，该二维结构是通过精确旋转30度的扭曲双层石墨烯的外延生长实现的。他们声称这种结构是具有十二方准晶顺序的石墨烯准晶。然而，正如我们在这篇评论中所展示的，它不是准晶结构，而是莫尔图案。
2018-08-27 cond-mat.mtrl-sci
Ultrasonic-assisted liquid phase exfoliation for high-yield monolayer graphene with enhanced crystallinity
本研究提出一种超声高能插层剥离的新型机械法制备单层石墨烯，经多维度表征证实其结晶度优于传统方法，且产物易分离、性能提升，为层状材料规模化高产高结晶制备提供新路径。
2024-12-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quasi-free Standing Epitaxial Graphene on SiC by Hydrogen Intercalation
通过氢插层在SiC（0001）上获得了准独立外延石墨烯。氢在6root3重构的初始碳层和SiC衬底之间移动。对于外延石墨烯，最上面的Si原子共价结合到该缓冲层，现在通过氢键饱和。缓冲层变成具有其典型线性π带的准自立式石墨烯单层。类似地，外延单层石墨烯变成去耦双层。这种嵌入在空气中是稳定的，并且可以通过退火到900摄氏度左右来逆转。
2009-11-10 cond-mat.mtrl-sci
The quasi-free-standing nature of graphene on H-saturated SiC(0001)
我们报道了在6 H-SiC（0001）上通过在缓冲层下嵌入氢制备的准独立石墨烯的研究。利用红外吸收光谱，我们证明了SiC（0001）表面是饱和的氢。拉曼光谱表明缓冲层转化为石墨烯，石墨烯表现出轻微的拉伸应变和短程缺陷。这些层是空穴掺杂的（p = 5.0-6.5 x 10^12 cm^（-2）），室温下载流子迁移率为3，100 cm ^2/Vs。与缓冲层上的石墨烯相比，对于H-封端的SiC（0001）上的石墨烯，观察到迁移率的温度依赖性大大降低，这证明了术语“准自立”的合理性。
2011-09-05 cond-mat.mtrl-sci
The Origin of Doping in Quasi-Free Standing Graphene on Silicon Carbide
我们解释了强大的p型掺杂观察准独立的石墨烯六方碳化硅衬底的自发极化。这种机制是基于SiC的体属性，不可避免的任何六边形多型体的材料和独立的界面形成的任何细节。我们表明，极化的符号和幅度与石墨烯层中观察到的掺杂水平完全一致。有了这种机制，基于假设的受体型缺陷的模型，因为他们讨论到目前为止是过时的。外延石墨烯的n型掺杂通常通过与缓冲层及其与衬底的界面相关联的施主样状态来解释，其过度补偿极化掺杂。
2011-09-30 cond-mat.mtrl-sci
Large area quasi-free standing monolayer graphene on 3C-SiC(111)
在立方碳化硅（即3C-SiC（111）表面）上获得大规模、均匀的准自立式单层石墨烯，这代表了用于石墨烯生长的吸引人且成本有效的平台。准自由单分子层是通过在界面（6 root 3x 6 root 3）R30重构碳层下插入氢而产生的。插层后，角度分辨光电子能谱（ARPES）揭示了尖锐的线性π带。通过X射线光电子能谱（XPS）和低能电子衍射（LEED）鉴定石墨烯与衬底的解耦。原子力显微镜（AFM）和低能电子显微镜（LEEM）表明，均匀的单层域延伸超过数百平方微米的面积。
2011-09-28 cond-mat.mtrl-sci
Surface and interface structure of quasi-free standing graphene on SiC
我们对4 H-SiC（1000）上氢插层石墨烯的表面和界面结构进行了局部纳米尺度的研究。特别是，我们表明，插入的界面层的结果在形成准独立的一层石墨烯（QFS 1 LG）的载流子类型从n型到p型的变化，伴随着超过四倍的载流子迁移率增加。表面增强拉曼散射（SERS）显示了Si-H伸缩模的增强拉曼信号，这是成功插层的直接证据。此外，对于准独立式双层石墨烯（QFS 2LG），D、D+D'以及C-H峰的出现表明氢也渗透到石墨烯层之间以局部形成降低迁移率的C-H sp3缺陷。因此，SERS提供了一种快速可靠的技术来研究石墨烯的界面结构，这是其他传统方法通常无法实现的。我们的研究结果进一步证实了开尔文探针力显微镜和X射线光电子能谱学。
2018-04-26 cond-mat.mtrl-sci
Spontaneous polarization induced doping in quasi-free standing epitaxial graphene on silicon carbide from density functional theory
通过密度泛函理论（DFT）计算，我们定量地估计了SiC（0001）衬底的自发极化（SP）对通过H嵌入与SiC解耦的准独立石墨烯（QFG）电子性质的影响.为了在标准DFT板计算中正确地包括SP（其是体性质）对表面限制性质（诸如石墨烯的掺杂）的影响，我们在板的C端接的底部处附接双金层，其引入金属诱导的间隙状态，该间隙状态将化学势固定在间隙内。此外，扩大板底部的层间距离产生了局部偶极矩，其抵消了由板的极性特性引起的偶极矩，并允许将立方SiC（111）的石墨烯的狄拉克点（DP）的位置与化学势对准。因此，在相同的平板模型下获得的其他多型体的DP位移成为SP诱导的掺杂的几乎直接测量。我们的研究结果证实了最近的建议，SP诱导实验观察到的p型掺杂的石墨烯层，可以实现高达几百meV的DP位移（或等效地，$\sim 10^{13} e$ /cm $^2$）为特定的多型体。发现掺杂随着多型体的六边形和其厚度而增加。对于板thickenses考虑（6-12 SiC双层）一个充足的，几乎连续的，范围内的掺杂值可以通过调整堆叠缺陷的数量和它们的位置相对于表面。接下来通过执行大规模DFT计算来概括板模型，其中自掺杂经由点缺陷（空位加上H原子）被包括在QFG中，从而允许估计p掺杂的两个源（SP-与缺陷诱导的）之间的相互作用，这被证明基本上是加性的。
2015-01-26 cond-mat.mtrl-sci
Structural characterization of as-grown and quasi-free standing graphene layers on SiC
我们报告了通过CVD在4 H-SiC（0001）上生长的两种类型的高质量外延石墨烯层的比较结构表征。所研究的层是在缓冲层顶部的单层石墨烯和通过在缓冲层下方嵌入氢而获得的准独立石墨烯。我们通过不同的互补原位和异位表面技术来确定这两层的形态和结构。我们发现在两个样品中都存在大岛，但具有不同的尺寸分布。进行光电子发射电子显微镜（PEEM）测量以获得关于不同区域的化学环境的信息。研究表明，单层石墨烯占主导地位，在大多数的表面梯田，而双层和三层石墨烯的存在下，观察到的步骤，条纹沿步骤和岛屿。
2019-04-10 cond-mat.mtrl-sci
Lithographically-controlled liquid metal diffusion in graphene: Fabrication and magneto-transport signatures of superconductivity
针对插层石墨烯器件制备困难的问题，提出光刻控制液态金属扩散方法，实现镓插层QFBLG霍尔条器件可控制备，观测到3.5K超导性及横向电阻特征，为研究受限二维超导提供新途径。
2025-03-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Correlation between morphology and transport properties of quasi-free-standing monolayer graphene
研究了不同温度下氢嵌入形成的准自支撑单层石墨烯（QFMLG）的形貌，并讨论了其与输运性质的关系。通过扫描隧道显微镜在600 ° C和800°C下形成的QFMLG上观察到石墨烯-衬底界面处不完全氢嵌入对应的特征。它们作为带电杂质有助于载流子散射。在1000°C时，SiC衬底中出现空洞和石墨烯的褶皱，使载流子迁移率显著降低。
2014-11-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quasi-1D graphene superlattices formed on high index surfaces
报道了在高折射率Cu（410）-O表面上制备大面积准一维单层石墨烯超晶格，并利用Raman光谱、俄歇电子能谱（AES）、低能电子衍射（LEED）、扫描隧道显微镜（STM）和扫描隧道光谱（STS）对其进行了表征。周期性阶梯衬底对石墨烯进行1D调制，形成具有相同超周期性的超晶格。因此，莫尔图案也是准一维的，具有不同的周期性。扫描隧道光谱测量揭示了新的狄拉克点形成在超晶格布里渊区边界的理论预测。
2014-02-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Density functional theory study of quasi-free-standing graphene layer on 4H-SiC(0001) surface decoupled by hydrogen atoms
外延生长在SiC（0001）表面的石墨烯在实验和理论上都得到了广泛的研究。发现在这种结构中的第一外延石墨烯层是缓冲层，即在与其相关联的能带结构中不存在特征狄拉克锥。Riedl等人（Phys.Rev.Lett. 103，246804（2009））最近在他们的实验工作中观察到，SiC-石墨烯样品的氢嵌入可以恢复自立式石墨烯典型的电子性质。采用从头计算方法对石墨烯层脱耦过程中的氢渗透路径和氢原子的能量稳定位置进行了模拟。从所获得的结果可以得出，由于嵌入，石墨烯层移动离开以实现与SiC表面的约3.9 A的距离。电子能带结构，计算这种准独立的石墨烯，表现出Dirac-cone行为，这是在协议与ARPES测量。
2010-03-25 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Quasi-classical cyclotron resonance of Dirac fermions in highly doped graphene
利用红外磁透射技术研究了高掺杂石墨烯中的回旋共振。与以前的工作，这只集中在量子制度的石墨烯的磁光特性，在这里，我们研究这个系统的准经典响应。我们证明了它具有经典回旋共振的性质，其能量与外加磁场成线性关系，有效回旋质量由费米能级m = E_F/v_F^2的位置确定。
2010-09-15 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
Electron-phonon coupling in quasi free-standing graphene
准自支撑单层石墨烯可以通过在外延石墨烯和衬底晶体之间插入如氧或氢的物质来产生。如果石墨烯确实与衬底解耦，则可以预期观察到类似的电子色散和多体效应，而与用于实现解耦的衬底和材料无关。在这里，我们研究了两种不同类型的准独立单层石墨烯的电子-声子耦合：通过氢嵌入从SiC去耦和通过氧嵌入从Ir去耦。这两个系统显示出类似的整体行为的自能和弱重整化附近的费米能量的带。电子-声子耦合被发现是足够弱的耦合常数λ的精确测定通过重整化困难。两个系统的λ估计值均为0.05（3）。
2012-10-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Magnetotransport Properties of Quasi-Free Standing Epitaxial Graphene Bilayer on SiC: Evidence for Bernal Stacking
我们研究了SiC上的准独立外延石墨烯双层的磁输运性质，该石墨烯双层是通过在Ar中的大气压石墨化，然后通过H $_2$插层而生长的。在电荷中性点的纵向电阻表现出绝缘行为，它遵循的温度依赖性与可变范围跳跃运输在带隙状态一致。在垂直磁场中，我们观察到了填充因子为4倍（$ν$）的量子霍尔态（QHS），以及在$ν=0$和$ν=6$的破谷对称性QHS.这些结果明确地表明，在SiC的Si面上生长的准自立式石墨烯双层表现出Bernal堆叠。
2011-08-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ambipolar charge transport in quasi-free-standing monolayer graphene on SiC obtained by gold intercalation
我们提出了一个准独立的单层石墨烯的研究，通过在碳缓冲层（Bu-L）和硅终止面（0001）的4 H-碳化硅之间的界面处插入Au原子获得。通过在Bu-L上沉积原子级薄的Au，然后在氩气气氛中在850 °C下退火来实现Au嵌入。通过表面科学表征和顶栅电子器件中的电子输运，我们探索了Au的嵌入和Bu-L到准自支撑单层石墨烯中的去耦。通过依赖于栅极的磁输运，我们发现，Au嵌入缓冲层显示单层石墨烯的所有属性，即栅极可调双极传输跨狄拉克点，和n-或p-型掺杂取决于Au含量。
2020-04-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
The tunnelling spectra of quasi-free-standing graphene monolayer
考虑到在过去几年中石墨烯的扫描隧道显微镜（STM）研究的巨大成功，令人惊讶的是，仍然存在关于准独立石墨烯单层的隧道光谱的报道的基本矛盾。许多研究小组观察到在狄拉克点处状态密度（DOS）线性消失的V形光谱，而其他研究小组报告的光谱具有60 meV的间隙，固定在准独立石墨烯单层的费米能级上。本文系统地研究了几种不同基底上的准独立石墨烯单分子层的两个相互矛盾的隧穿谱，并对结果给出了一致的解释。光谱中的间隙来自石墨烯中的面外声子，其将布里渊区角落处的狄拉克电子与区中心处的近自由电子态混合。我们的实验表明，与衬底的相互作用可以有效地抑制石墨烯中的面外声子的影响，使我们能够检测到光谱中的狄拉克电子的DOS。我们还表明，有可能在纳米尺度上打开和关闭石墨烯的面外声子，即，隧穿光谱显示通过施加到STM尖端的电压脉冲在两个不同特征之间切换。
2017-09-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Minimum Electrical and Thermal Conductivity of Graphene: A Quasiclassical Approach
我们研究了石墨烯的最小电导率在一个准经典的方法，考虑到电子-空穴相干效应，这源于低能量激发的手性性质。依赖于在电子-空穴相干和非相干情况下的动力学方程的解析解，我们研究了电导率和热导率，其关系满足Wiedemann-Franz定律。我们发现，大多数以前的研究结果的基础上玻尔兹曼方程仅限于高迁移率的样品，电子空穴相干效应是不够的。
2007-11-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Dirac Electrons in a Dodecagonal Graphene Quasicrystal
固体中准粒子的量子态由对称性决定。因此，非常规对称性的发现可以为获得新的量子态提供新的机会。最近，在具有离散平移对称性的晶体中观察到了狄拉克电子和外尔电子。在这里，我们实验证明狄拉克电子在二维准晶没有平移对称。通过精确旋转30度的扭曲双层石墨烯的外延生长实现了十二方准晶。石墨烯准晶在SiC（0001）表面上生长到毫米级，同时在整个样品上保持单一旋转角，并成功地从衬底上分离出来，证明了其在环境条件下的结构和化学稳定性。在角分辨光电子能谱中观察到了具有12次旋转对称性的多个Dirac锥，显示了其独特的电子结构，具有反常的强层间耦合和准周期性。我们的研究为探索具有可控准晶序的相对论费米子的物理性质提供了一条新的途径。
2018-04-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Massless Dirac Fermions Trapping in a Quasi-one-dimensional npn Junction of a Continuous Graphene Monolayer
石墨烯中的无质量狄拉克费米子为实现克莱因悖论提供了前所未有的机会，克莱因悖论是相对论粒子最奇异和最引人注目的性质之一。在开创性的理论工作[Katsnelson等人，Nat.Phys.2620（2006）]中，预测了无质量的狄拉克费米子可以在垂直入射下无阻碍地穿过一维（1D）势垒。这样的结果似乎排除了通过使用1D势垒在石墨烯中限制无质量的狄拉克费米子。在这里，我们证明，实验和理论上，无质量狄拉克费米子可以被困在准一维npn结的连续石墨烯单层。由于无质量狄拉克费米子在n-p结边界处的高度各向异性传输（石墨烯中所谓的克莱因隧穿），以大斜角入射的电荷载流子将以高概率从结的一个边缘反射，并继续从相对边缘反弹。因此，这些电子在有限的时间内被捕获，在准一维npn结中形成准束缚态。被视为明显的共振的准束缚态被探测，并且从这些状态产生的量子干涉图案在我们的扫描隧道显微镜测量中直接可视化。
2017-02-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Origin of the quasi-universality of the graphene minimal conductivity
事实上，大多数石墨烯样品的最小电导率$σ_0$大于理想石墨烯的公认通用值$4e^2/πh$ ;特别是，大$\gtrsimπ$倍。尽管理论研究非常活跃，但这一基本问题至今仍无法得到解释。在这里，我们提出了完全原子的量子力学估计的石墨烯最小电导率，电子-电子相互作用被认为是在密度泛函理论的框架。我们展示了第一个决定性的证据，占主导地位的作用上的最小电导率的带电杂质的波纹，这没有明显的影响。此外，结合扩散金属石墨烯的对数标度律，我们阐明了在$8e^2/h > σ_0 \gtrsim 4e^2/h$范围内普遍观察到的最小电导率的起源。
2010-09-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
