单轴弹性应变下石墨烯纳米带可调带隙的第一性原理研究

石墨烯纳米带嵌入h-BN和石墨烷中的边间超交换相互作用的对比

Contrasting interedge superexchange interactions of graphene nanoribbons embedded in h-BN and graphane

基于第一性原理密度泛函理论计算，比较研究了六方氮化硼（BN）片和氢化石墨烯（graphane）中的锯齿形超窄石墨烯纳米带（ZGNRs）的电子结构与宽度N（ZGNRs中锯齿形碳链的数目）的关系.我们发现ZGNRs/BN除了在N = 5和6处具有弱稳定的半金属态外，其余都具有弱的基态，而N >= 2的ZGNRs/graphane在每个边缘上的铁磁有序边缘态之间表现出强的反铁磁耦合.结果表明，两类ZGNRs的不同磁特性归因于不同界面结构引起的对比鲜明的边缘间超交换相互作用：即，ZGNRs/BN的非对称界面结构在两个不等价的边缘态之间提供了相对短距离和弱的超交换相互作用，而ZGNRs/石墨烷的对称界面结构提供了长距离、强的边缘间超交换相互作用。

单轴拉伸下石墨烷中的机械力化学反应

Mechanochemical reaction in graphane under uniaxial tension

采用量子力学化学反应坐标模拟方法研究了氢功能化石墨烯的力学性能。模拟揭示了原子匹配的特点，伴随着身体发生的变形-失效-破裂过程。与等碳核（5，5）纳米石墨烯和纳米石墨烷片相关的变形特性的比较研究显示出两个主体的高刚度，其分别由相关的六边形单元（即苯型和环己烷型）提供。这两个单元的特征在于在拉伸下沿机械化学内坐标的微观行为的各向异性，当后者是沿（zg）或正常（ach）的C-C键链取向。单元特征与它们相对于体C-C键链的不同堆积构型相结合形成了Zg和ach变形模式不同的结构敏感力学行为的基础。石墨烯的氢化极大地影响了主体的行为和数值特性，使得石墨烯失效的三角形样图案不太明显，并将其从zg模式反转为ach模式，以及总的来说提供了更小的石墨烷机械阻力。

石墨烯和石墨烷纳米卷的动态形成

Dynamical Formation of Graphene and Graphane Nanoscrolls

本研究通过分子动力学模拟探究氢化与温度对碳纳米带自卷曲形成碳纳米卷的影响，对比三种含石墨烯、石墨烷与碳纳米管的构型，明确了不同构型下纳米卷形成的温度范围差异。

六方氮化硼纳米带的单轴拉伸性能研究

Study of Uniaxial Tensile Properties of Hexagonal Boron Nitride Nanoribbons

采用Tersoff势的分子动力学模拟研究了六方氮化硼纳米带的单轴拉伸性能及其与温度、应变速率和空位缺陷的关系。发现具有扶手椅手性的26 nm X 5 nm的原始六方氮化硼纳米颗粒的极限拉伸强度为100.5 GPa。随着温度的升高，合金的极限抗拉强度和应变均降低，而随着应变速率的增加，合金的极限抗拉强度和应变均降低。此外，空位缺陷降低了极限拉伸强度和应变，其中双空位的影响明显优于点空位。

单轴拉伸下边缘结构对石墨烯纳米带弹性模量和断裂的影响

Effect of edge structures on elastic modulus and fracture of graphene nanoribbons under uniaxial tension

基于原子模拟，预测了单层石墨烯纳米带在准静态单轴拉伸下的非线性弹性性质，强调了边缘结构（扶手椅和锯齿形，无氢钝化和有氢钝化）的影响.原子模拟的结果解释热力学的理论框架内，这使得应变相关的边缘能量和氢吸附能的非线性函数的确定，锯齿形和扶手椅边缘。由于边缘效应的影响，石墨烯纳米带在无限小应变下的初始杨氏模量随边缘手性和带宽的变化而变化。此外，发现扶手椅型石墨烯纳米带的标称断裂应变比锯齿形带低得多。两种不同的断裂机制被确定，与锯齿形带和边缘控制的扶手椅带的非均质形核。氢钝化的边缘被发现有锯齿形石墨烯纳米带的机械性能的影响可以忽略不计，但其效果是更显着的扶手椅带。

形变对石墨纳米阵列电子结构的影响

The Deformation Effect on the Electronic Structure of the Graphite Nanoribbon Arrays

我们利用第一性原理研究了边缘原子以氢原子为末端原子的锯齿形石墨纳米阵列的电子结构的形变效应。单轴应变被认为对石墨纳米带具有形变效应。我们发现，石墨纳米粒子的自旋极化边的反铁磁排列仍然比形变下的铁磁排列更有利。拉伸应变使石墨带的磁化强度增加，而压缩应变使其磁化强度降低，单轴应变下石墨带的反铁磁态带隙呈现正压导数。应变改变了能带结构的形状和带隙，在这里，边缘原子起着至关重要的作用。形变也影响了边缘原子对费米能级附近能带的贡献。研究了横向电场作用下石墨纳米颗粒的形变效应。

单轴拉伸下石墨烯、硅烯和氮化硼蜂窝纳米带的弹性和塑性形变：第一性原理密度泛函理论研究

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。

自旋分辨自掺杂对AlN纳米带本征半金属性的影响

Spin-Resolved Self-Doping Tunes the Intrinsic Half-Metallicity of AlN Nanoribbons

利用第一性原理理论研究了电场和应变控制的氮化铝（AlN）纳米带的本征半金属性质。我们表明，半金属属性的AlN带可以经历一个过渡到全金属或半导体行为与应用程序的电场或单轴应变。外部横向电场引起使材料半导电的全电荷屏蔽。相比之下，作为单轴应变从压缩到拉伸，自旋分辨的选择性自掺杂增加了半金属特性的带。相关的应变引起的电子性质的变化产生的能带结构的修改在费米能级作为一个自旋极化的电荷转移之间的π轨道的N和Al边缘原子在自旋分辨的自掺杂过程的结果。这种能带结构的可调谐性表明，通过从具有足够不同的局域化性质的元素导出边缘态，设计具有可调谐电子结构的磁性纳米带的可能性。有限温度分子动力学揭示了一个热稳定的半金属纳米到室温。

应变石墨烯纳米带的可调谐热输运和热整流

Tunable Thermal Transport and Thermal Rectification in Strained Graphene Nanoribbons

采用分子动力学模拟方法，研究了石墨烯纳米带在均匀单轴和非均匀应变场作用下的热输运过程。我们预测显着的热整流（超过70%）在一个矩形扶手椅GNR通过施加横向力不对称。从应力较小的区域到应力较大的区域，热通量较大。此外，我们发展了一个理论框架的基础上的非平衡态热力学讨论时，热整流下的应力梯度可以发生。最后，我们讨论了与实验有关的细节。

扶手椅型石墨烯纳米带能隙的应变效应

Strain Effect on Energy Gaps of Armchair Graphene Nanoribbons

我们报告了第一性原理研究的电子结构的变形扶手椅型石墨烯纳米带（AGNRs）。AGNR的能隙随单轴应变的变化呈现锯齿形，表明AGNR的能隙可以有效地调节。在不同的应变下，费米能级附近的两个占据子带和两个空子带的空间分布发生了交换。随着AGNR宽度的增加，能隙的可调宽度变窄。在紧束缚近似下，我们的模拟包括了碳原子$π$ -轨道间的最近邻跳跃积分，通过第一性原理计算再现了这些结果.得到了描述能隙最大值随AGNR宽度变化的简单经验公式。

从最大局域化Wannier函数看应变对石墨烯纳米带量子电导的影响

Strain effect on quantum conductance of graphene nanoribbons from maximally localized Wannier functions

采用密度泛函方法研究了应变对石墨烯纳米带（GNR）电子能带结构和输运性质的影响.我们在x（最近邻）和y（第二最近邻）方向上施加单轴应变，分别与锯齿形和扶手椅形边缘GNR（AGNR和ZGNR）的变形有关。我们用Wannier函数计算了GNR在-8%到+8%应变范围内的量子电导率和能带结构。随着应变的增加，取决于AGNR家族类型，电导率从绝缘体变为导体。这伴随着电子和空穴有效质量的变化。ZGNR中的压缩x方向应变使一些带移动到费米能级（Ef）以下，并且量子电导没有改变，但是拉伸x方向应变导致量子电导增加到Ef附近的10 e2/h。对于横向，它是非常敏感的应变和拉伸y方向的应变引起的电导增加，而压缩y方向的应变的电导降低，但随后增加。

磷烯中的机械孪晶

Mechanical Twinning in Phosphorene

利用密度泛函紧束缚方法研究了磷烯片和磷烯纳米带在锯齿形单向拉伸应变下的变形和破坏机制。令人惊讶的是，孪晶状变形均匀地发生在磷烯片上，这显著地增加了其失效应变。在片材内的空位导致在较低的临界应变下的孪晶的异质成核，随后，在整个片材上传播。在磷烯纳米带（有或没有空位）中，孪晶形变总是不均匀地发生。孪晶的传播被沿带边缘开始的断裂中断。潜在的机制是磷烯褶皱内的原子之间的键断裂和相邻褶皱中的原子之间的同时成键。磷烯的这种不寻常的变形行为可能会在新的纳米电子机械应用中被利用。

单层二硫化钼（MoS2）的分子动力学模拟：Stillinger-Weber参数化、力学性质和热导率

Molecular Dynamics Simulations of Single-Layer Molybdenum Disulphide (MoS2): Stillinger-Weber Parametrization, Mechanical Properties, and Thermal Conductivity

我们提出了一个参数化的Stillinger-Weber势来描述单层MoS 2（SLMoS 2）中的原子间相互作用。将势参数与实验得到的声子谱进行拟合，得到的经验势能很好地描述了声子谱中的能隙和交叉.使用这个潜在的，我们进行经典的分子动力学模拟研究手性，尺寸和应变的影响的杨氏模量和热导率的SLMoS 2。我们证明了SLMoS 2纳米带的机械和热性能的自由边缘的重要性。具体而言，虽然发现边缘效应降低SLMoS 2纳米带的杨氏模量，但自由边缘也降低SLMoS 2纳米带的热稳定性，这可能导致熔融远低于本体熔融温度。最后，单轴应变被发现有效地操纵无限的，周期性SLMoS 2的热导率。

应变增强的边缘铁磁性和双极磁半导体行为在Janus石墨烯纳米带中

Strain-enhanced edge ferromagnetism and bipolar magnetic semiconducting behavior in Janus graphene nanoribbons

研究通过第一性原理密度泛函理论和确定量子蒙特卡罗方法，揭示了具有拓扑缺陷阵列的Janus石墨烯纳米带在应变作用下表现出的增强铁磁性和双极磁半导体行为，为室温自旋电子器件提供新思路。

石墨烯扶手椅型纳米带中Majorana费米子的应变操纵

Strain manipulation of Majorana fermions in graphene armchair nanoribbons

研究了具有扶手椅边缘的石墨烯纳米带的外部增强，但现实的参数值：由于接近过渡金属二硫属化物如WS $_{2}$而增强的Rashba自旋轨道耦合，以及由于在施加的磁场下与磁性绝缘体如EuS交换耦合而增强的塞曼场。s-波超导性的存在下，诱导的接近或装饰与碱金属原子，如Ca或Li，导致拓扑超导相与马约拉纳端模式。拓扑相位对单轴应变的应用高度敏感，在远低于$0.1\%$的临界应变之上过渡到平凡状态。这种灵敏度允许通过应用非均匀应变分布来对马约拉纳费米子进行真实空间操纵。通过应用非均匀塞曼场或化学势也可以进行类似的操作。

面内和面外应变边缘氢化扶手椅型石墨烯纳米带的I-V特性

I-V characteristics of in-plane and out-of-plane strained edge-hydrogenated armchair graphene nanoribbons

利用密度泛函理论研究了拉伸应变对氢化边扶手椅型石墨烯纳米带（HAGNR）电流-电压特性的影响。应变以两种不同的方式引入，与本工作中研究的两种类型的系统相关：面内应变系统（A）和由于弯曲引起的面外应变系统（B）。这两种应变导致在三种情况之间进行区分：具有应变电极（A1）和具有非应变电极（A2）的面内应变系统，以及具有非应变固定电极（B）的面外均匀应变系统。计算两个电极之间的电子传输的系统模拟集中在宽度为8和11个二聚体的系统上。结果表明，A2和B两种情况下的应变机制不同，但两者之间的差异可以忽略不计：在平面情况下，应变沿长度方向是单轴的，而在弯曲情况下，应变是由弧形变形引起的。在此基础上，提出了一种新型的NEMS-固态开关器件。

应变工程调控二维Xene纳米带热电性能的比较研究

Comparative Study of Strain-Engineered Thermoelectric Performance of 2D-Xene Nanoribbons

本文系统比较了五种二维Xene材料扶手椅型纳米带在应变和宽度调控下的热电势，发现磷烯因大带隙和各向异性电子结构表现出最高热电势，并揭示了3p+2族在应变下由金属态向半导体态转变激活热电性能的设计规律。

扶手椅型单轴应变石墨烯中的光谱蝴蝶、混合Dirac-Schrödinger费米子行为和拓扑态

Spectral butterfly, mixed Dirac-Schrödinger fermion behavior and topological states in armchair uniaxial strained graphene

本文提出了一种将任意扶手椅单轴应变下石墨烯纳米取向的紧束缚哈密顿量精确映射到有效的一维系统的方法。作为一个应用，对于周期性调制，我们发现在费米能级处有一个能隙开口，并有一个复杂的分形谱，类似于哈珀模型产生的霍夫施塔特蝴蝶。后者可以解释为所产生的有效电位的可解释性或不可解释性的性质。当与锯齿形单轴周期应变相比时，谱显示出更大的间隙，尽管一般来说状态具有更扩展的性质。当应变幅值和波长达到某一特定的临界值时，会出现一个缺口。在这个临界点，电子在一个方向上表现为相对论性狄拉克费米子，而在另一个方向上，观察到非相对论性薛定谔行为。另外，我们还观察到了一些拓扑态，它们具有不完全边缘态的特殊性，因为它们在体中呈现出一定的振幅。然而，由于通过解耦降低了维度，这些是有效系统的边缘状态。这些状态也提出了最近在准周期系统中观察到的分形Chern beating。

Strain-induced modulation of exchange interaction in monolayer zigzag nanoribbons of B$_2$S

In this work, the strain modulation of electronic structure and magnetic interaction in monolayer nanoribbons of B$_2$S, a recently realized monolayer system, is investigated. In the first part of our study, we focus on how the electronic structure of monolayer nanoribbons of B$_2$S is modified under uniaxial strains, then employing a tight-binding framework together with the conventional theory of elasticity, we discuss how strain-induced local deformations can be used as a means to affect Ruderman-Kittel-Kasuya-Yosida (RKKY) interaction in zigzag nanoribbons of B$_2$S. We show that breaking …

使用应变和表面功能物质工程化扶手椅型石墨烯纳米带的work function：第一性原理研究

Engineering the work function of armchair graphene nanoribbons using strain and surface functional species: a first principles study

First principles density-functional theory calculations were performed to study the effects of strain, edge passivation, and surface functional species on the structural and electronic properties of armchair graphene nanoribbons (AGNRs) with a particular focus on the work function. The work function was found to increase with uniaxial tensile strain while decreasing with compression. The variation of the work function under strain is primarily due to the shift of the Fermi energy with strain. In addition, the relationship between the work function variation and the core level shift with strain…