First-principles studies of water adsorption on graphene: The role of the substrate
我们调查的电子性质的石墨烯在水的吸附和研究的SiO2基板在这方面的影响，使用密度泛函计算。完美悬浮的石墨烯对H2O吸附物相当不敏感，因为掺杂需要高度取向的H2O簇。对于有缺陷的SiO2衬底上的石墨烯，我们发现一个强烈不同的行为：H2O吸附物可以移动衬底的杂质带，并改变它们与石墨烯带的杂交。以这种方式，H2O可以导致石墨烯的掺杂，其吸附物浓度比自由悬挂的石墨烯低得多。这种效应强烈地依赖于基底的微观性质。
2008-09-17 cond-mat.mes-hall
Strain engineered graphene using a nanostructured substrate: I Deformations
使用原子模拟，我们研究了沉积在纳米结构衬底上的石墨烯的形态学特性。正弦波纹表面、台阶、细长沟槽、一维和立方势垒、球形气泡、高斯凸起和高斯凹陷被认为是石墨烯的支撑结构。石墨烯-基底相互作用由范德华力控制，并且石墨烯层的轮廓通过使用分子动力学模拟使能量最小化来确定。基于所获得的最佳配置，我们发现：（i）对于放置在具有长于2nm的正弦波的波纹状基底上的石墨烯，石墨烯片遵循基底图案，而对于支撑的石墨烯，其总是悬置在基底的峰上，（ii）当增加范德华模型中的能量参数时，石墨烯对衬底形貌的构象增强，（iii）石墨烯在沟槽中的粘附取决于沟槽的宽度和石墨烯的取向，即与具有扶手椅边缘的小宽度（3 nm）纳米取向相反，具有锯齿形边缘的纳米取向遵循衬底轮廓，（iv）原子级石墨烯遵循高斯凸块衬底，但不遵循具有高斯凹陷的衬底，以及（v）范德华相互作用引起的粘附能在[0.1-0.4] J/m^2范围内变化。
2012-04-28 cond-mat.mes-hall
Properties of Two-Dimensional Silicon grown on Graphene Substrate
采用第一性原理计算研究了石墨烯衬底上二维硅片的结构和电学性质。提出了一种新的波纹矩形硅结构是能量最有利的结构。费米能级的移动表明自掺杂。电子密度的计算显示硅层和石墨烯衬底之间的弱耦合。2D硅片变成金属的，并且具有比下面的石墨烯衬底高得多的传输效率（TE）值。
2013-04-05 cond-mat.mes-hall
Damping of Terahertz Plasmons in Graphene Coupled with Surface Plasmons in Heavily-Doped Substrate
从理论上研究了太赫兹（THz）频率下石墨烯中的等离子体与重掺杂衬底中表面等离子体的耦合。我们发现，巨大的散射率可以完全衰减等离子体激元，因此适当选择材料和几何参数对于抑制耦合效应并获得石墨烯中的最小阻尼率至关重要。即使掺杂浓度为10^{19} - 10^{20} cm^{-3}，石墨烯和衬底之间的介电层厚度为100 nm，这是具有重掺杂衬底的真实石墨烯样品中的典型值，与声学声子限制的阻尼率相比，阻尼率的增加也不可忽略。研究了阻尼率与波数、石墨烯与衬底和栅极与石墨烯间隔的厚度、衬底掺杂浓度和周围材料的介电常数的关系。结果表明，阻尼率可以大大降低的栅极屏蔽，这抑制了石墨烯等离子体激元到衬底中的场扩展。
2014-01-15 cond-mat.mes-hall
Graphene Transport Mediated by Micropatterned Substrates
工程衬底为具有可调性质的石墨烯器件提供了一条有前途的途径。特别地，形貌图案化的衬底由于其诱导应变和静电掺杂的局部变化的能力而可以暴露独特的行为。然而，为了探索可能的科学和应用范围，重要的是要创建既具有可调特性又适合于传输测量的地形衬底。在这封信中，我们描述了可调的，地形图案化的基板适合运输测量的制造。我们报告了在这些衬底上制造的石墨烯器件的光学和输运测量，并展示了由地形特征引起的特征应变和局部掺杂行为。
2017-08-13 cond-mat.mes-hall
Demonstration of distinct semiconducting transport characteristics of monolayer graphene functionalized via plasma activation of substrate surfaces
我们报告了通过等离子体活化基底表面实现的单层石墨烯的半导体行为。石墨烯器件通过机械剥离到预处理的SiO2/Si衬底上来制造。与原始石墨烯相反，这些石墨烯样品表现出传输间隙以及非线性传输特性，在低温下600的大开/关比，以及类似绝缘的温度依赖性。拉曼光谱表征显示了活化SiO2/Si衬底上石墨烯样品中C原子sp3杂化的证据。我们分析了在低温下的跳跃运输，和弱本地化从磁传输测量观察到的，这表明在功能化的石墨烯的载体本地化和sp3型缺陷之间的相关性。本研究展示了石墨烯的功能化，使用一种新的基板表面活化方法，为未来的石墨烯为基础的应用。
2015-05-20 cond-mat.mes-hall
Waveguiding valley excitons in monolayer transition metal dicalcogenides by dielectric interfaces in the substrate
在半导体过渡金属二硫属化物的单层中，电子-空穴交换相互作用将激子色散分成大量横向分支和具有非常轻或甚至零质量的纵向分支，这取决于屏蔽库仑相互作用的形式。纵向分支的群速度对电子-空穴交换的强度敏感，这可以通过介电环境来设计。在这里，我们表明，可以利用基板的介电图案化，以实现波导中的激子的纵向分支在一个均匀的单层，离开大量的横向分支不受影响。在基片中不同介电常数的横向界面处，激子在纵向分支中的透射和反射服从光学系统的Snell-Descartes定律，利用全反射可以实现激子在两个平行界面上的波导。同样的介质图案的基板似乎是完全透明的大量的横向分支激子，它没有界面散射。当单层被放置在一维介电超晶格上时，纵向分支的色散被强烈重整化，并且波函数表现出一维特征，局限于低介电或高介电区域。相反，大量的横向分支激子不受衬底介电图案的影响，表现出原始的性质，在一个独立的单层。
2021-10-19 cond-mat.mes-hall
Flexural mode of graphene on a substrate
平面外振动在放置在衬底上的石墨烯层中被抑制。悬浮样品中的这些模式与理解诸如电阻率、热膨胀系数等性质有关。我们提出了一个一般的框架，在不同的衬底上的石墨烯的平面外模式的性质的研究。我们使用该模型来估计衬底引起的热膨胀系数的变化，或电阻率的温度依赖性。
2013-09-16 cond-mat.mes-hall
Introducing Nonuniform Strain to Graphene Using Dielectric Nanopillars
提出了一种在石墨烯薄膜中诱导非均匀应变的方法。由介电材料（电子束抗蚀剂）制成的柱被放置在石墨烯和衬底之间，并且柱之间的石墨烯部分被附接到衬底。应变的强度和空间模式可以通过柱的尺寸和间隔来控制。通过拉曼光谱以及扫描电子显微镜（SEM）图像证实了应变的应用。从SEM图像来看，石墨烯膜的最大拉伸达到约20%。这种技术可以应用于石墨烯带隙的形成。
2011-06-08 cond-mat.mes-hall
The electronic properties of graphene on metal modified SiO2 substrate
基于第一性原理计算，研究了金属（Ti，Ca，Ni，Mn，Co，Fe，Cr，K）修饰SiO2衬底上石墨烯的电子性质。结合能分析结果表明，金属原子在SiO2衬底的O表面比在Si表面更稳定地吸附，石墨烯在金属改性衬底上的吸附非常稳定。负载石墨烯的能带结构与悬浮石墨烯在Co修饰的SiO2表面的能带结构相似，但由于Fe原子的修饰作用，其能带结构发生了明显的变化。有趣的是，在自旋向上态，在磁性原子修饰的表面上会出现半金属能带结构，带隙为1-2 eV。
2012-03-01 cond-mat.mes-hall
The Progresses of preparation and modification of graphene on substrate
大面积制备高质量的石墨烯对于研究石墨烯的特性以及石墨烯基纳米器件的研究具有重要意义。本文综述了石墨烯在不同衬底上生长的实验进展和机理。目前，通过CVD、外延生长等方法可以获得大面积的高质量石墨烯。石墨烯与衬底之间的相互作用与晶格失配、键的弱化和电子的转化密切相关，对石墨烯的几何形状、能带和电子性质有很大的影响。实验与计算的结合可以更深入地理解石墨烯与不同衬底之间的作用机理，为进一步的研究提供指导。
2012-02-29 cond-mat.mes-hall
Determination of substrate pinning in epitaxial and supported graphene layers via Raman scattering
利用拉曼光谱研究了SiC和Ni表面外延石墨烯以及SiO2负载石墨烯中拉曼G线的温度诱导位移。发现6 H-SiC（0001）上外延石墨烯的热位移速率约为独立石墨烯的三倍。这个结果被定量地解释为由基板的钉扎的结果。相比之下，在多晶Ni膜上生长的石墨烯显示为未钉扎的，即，尽管与金属基底有相对较强的相互作用强相互作用，但仍表现为独立式的弹性。此外，它表明，剥离的石墨烯层转移到支撑衬底上可以导致钉扎或未钉扎层，这取决于转移协议。
2011-01-24 cond-mat.mes-hall
Boron nitride substrates for high-quality graphene electronics
标准SiO2衬底上的石墨烯器件是高度无序的，表现出远不如石墨烯的预期固有性质的特性[1-12]。虽然将石墨烯悬浮在衬底上方产生了器件质量的显著改善[13，14]，但这种几何形状对器件架构和功能性施加了严重限制。在衬底支撑的几何结构中实现悬浮样样品质量对于石墨烯技术的未来进展至关重要。在这封信中，我们报告了高质量的剥离单层和双层石墨烯（MLG和BLG）设备上的单晶六方氮化硼（h-BN）基板的制造和表征，通过机械转移过程。变温磁输运测量表明，石墨烯设备上的h-BN表现出增强的迁移率，降低载流子的不均匀性，并减少本征掺杂相比，SiO2支持的设备。以受控方式组装结晶层状材料的能力为石墨烯电子学的新进展奠定了基础，并实现了更复杂的石墨烯异质结构。
2010-05-26 cond-mat.mes-hall
Optical contrast of single- and multi-layer graphene deposited on a gold substrate
我们研究了沉积在Au/SiO2/Si衬底上的单层和多层石墨烯的光学对比度。我们的研究结果证明，光学显微镜可以方便快捷地定位，识别和计数的石墨烯层。可见度取决于Au和SiO2层的厚度以及所用光的波长。我们提出了最佳参数的石墨烯的检测。
2012-11-06 cond-mat.mes-hall
Modulation of mid-IR radiation by a gated graphene on ferroelectric substrate
从理论上论证了在Pb（ZrxTi 1-x）O3（PZT）铁电基片上采用低压栅控单层/多层石墨烯调制中红外辐射的可能性。对于栅极电压范围，5层石墨烯的调制深度可以是10%量级，其中薄PZT外延膜表现为高κ电介质。
2011-11-12 cond-mat.mes-hall
A Comparative Study of Substrates Disorder on Mobility in the Graphene Nanoribbon: Charged Impurity, Surface Optical Phonon, Surface Roughness
基底对石墨烯电子性质的影响尚不清楚。许多理论和实验的努力已经做了澄清这种差异。本文研究了衬底无序情况下扶手椅型石墨烯纳米带（AGNR）中的电子输运性质。研究了衬底的三种主要无序：表面粗糙度、带电杂质和表面光学声子。采用非平衡格林函数和紧束缚模型研究了石墨烯纳米带的电子性质。这些障碍的影响分别进行了研究，最后，他们的影响进行比较，以确定散射的主导来源。
2019-10-14 cond-mat.mes-hall
Strong Substrate Dependence of Joule Heating in Graphene
采用全带Monte Carlo电子动力学和三维热传导自洽模拟方法研究了焦耳热效应对石墨烯电子性质的影响。一些技术上重要的基板材料进行检查：SiO2，SiC，六方BN，和金刚石。结果表明，衬底的选择有主要的影响，通过热传导和表面极性声子散射。特别地，发现SiO2的不良导热性导致石墨烯中显著的焦耳加热和饱和速度退化（其特征在于所谓的1/ \surd n衰减）。考虑到整体特性，BN似乎与电子应用中石墨烯的其他基底选择相比是有利的。
2011-10-28 cond-mat.mes-hall
Ripples and Charge Puddles in Graphene on a Metallic Substrate
介电衬底上的石墨烯表现出空间掺杂的不均匀性，形成电子空穴水坑。理解和控制后者对于解开石墨烯在狄拉克点的许多基本性质至关重要。在这里，我们展示了石墨烯中的电荷池和地形波纹的共存和相关性，从金属衬底上生长。狄拉克费米子类电子的干扰的分析产生了线性色散关系，表明金属上的石墨烯可以恢复其固有的电子特性。
2014-07-01 cond-mat.mes-hall
Substrate Modulated Graphene Quantum Dot
我们提出了一种新的方法，利用带隙石墨烯作为势垒将电子限制在无隙石墨烯中，形成良好的量子点，该方法可以在部分H钝化的氧封端的$SiO_{2}$衬底上实现。特别是，我们使用铁磁绝缘体沉积在顶部的障碍，从而引起自旋相关的能谱和输运性质。与石墨烯中蚀刻量子点的复杂性相比，这里建议的设置是实际应用的有希望的候选者。
2009-10-25 cond-mat.mes-hall
Graphone (one-side hydrogenated graphene) formation on different substrates
在这项工作中，我们提出了一个完全原子反应（ReaxFF力场）分子动力学研究的结构和动力学方面的一侧氢化的石墨烯膜，导致形成所谓的graphone结构。我们已经考虑了不同的衬底：石墨烯，少层石墨烯，石墨和铂在不同的温度下。结果表明，氢化速率与底物和热效应密切相关。我们的研究结果还表明，类似于石墨烷，大的氢化域是不可能形成的。这些氢化过程通过形成不相关的簇域而发生。
2016-06-29 cond-mat.mes-hall
Many-body effects in doped graphene on a piezoelectric substrate
我们研究了压电衬底上石墨烯的多体性质，重点研究了石墨烯电子与压电声学声子之间的相互作用。我们计算了电子和声子的自能以及受衬底声子限制的电子迁移率。我们强调的重要性，适当的筛选的电子-声子顶点和讨论的各种限制行为的电子能量，温度和掺杂水平的函数。比较了压电声学声子和石墨烯本征形变声学声子对石墨烯电子的影响。衬底声子往往占主导地位的本征的低掺杂水平，在高温和低温。
2017-03-28 cond-mat.mes-hall
Electron energy and temperature relaxation in graphene on a piezoelectric substrate
我们研究了压电衬底上石墨烯中电子的能量和温度弛豫。在狄拉克费米子的（非）简并气体中，考虑了基底的非本征压电表面声学（PA）声子和石墨烯的本征变形声学（DA）声子的组合势的散射。结果表明，在低能量或低温度下，PA声子占主导地位的弛豫和定性改变其性质。这一预测与使用石墨烯器件的量子精密测量和电子应用相关，并提出了一种用于探测石墨烯中电子-声子耦合的新实验装置。
2014-05-12 cond-mat.mes-hall
Effect of nonhomogenous dielectric background on the plasmon modes in graphene double-layer structures at finite temperatures
我们计算了有限温度下石墨烯双层结构中的等离子体激元模式，考虑到系统介电背景的不均匀性。有效介电函数是从三层介电介质的泊松方程的解获得的，石墨烯片位于界面处，将不同的材料分开。由于有效介电函数的动量色散，石墨烯双层系统中的层内和层间裸库仑相互作用获得了额外的动量依赖性-一种与层间相互作用本身相当的效应。我们表明，在相位和异相等离子体激元模式的能量在很大程度上取决于不同的值的空间相关的有效介电函数。介电不均匀性的影响随着温度而增加，并且即使在高温下，由介电不均匀性和温度本身引起的能量偏移仍然大于由于朗道阻尼引起的等离子体能量色散的加宽。在摩擦阻力测量和非弹性光散射和电子能量损失谱中可以观察到所获得的等离子体分散体的新特征。
2013-12-14 cond-mat.mes-hall
Graphene-mediated exchange coupling between cobaltocene and magnetic substrates
使用第一性原理计算，我们证明了通过石墨烯层的磁性分子和磁性衬底之间的相当大的交换耦合。作为一个模型系统，我们考虑二茂钴（CoCp $_2$）吸附在石墨烯沉积在Ni（111）。我们发现分子和基底之间的磁耦合是反铁磁的，并且根据分子结构、吸附几何形状以及石墨烯在Ni（111）上的堆叠而变化很大。我们展示了如何通过在石墨烯和Ni（111）之间插入磁性单层（例如Fe或Co）来调节这种耦合。我们确定的主要机制负责耦合的空间和能量匹配的前线轨道的CoCp $_2$和石墨烯接近费米能级，我们证明了石墨烯作为电子去耦层的作用，但允许分子和衬底之间的自旋通信。
2013-04-24 cond-mat.mes-hall
Visibility of graphene flakes on a dielectric substrate
我们模型的光学可见性的单层和双层石墨烯沉积在硅/氧化硅衬底上或热退火的碳化硅表面上。我们考虑反射和透射设置，并发现可见性是最强的反射达到最佳条件时，裸基板透射光共振。在光学频率范围内，双层的可见度大约是单层的两倍，从而使两种类型的石墨烯彼此可区分。
2008-02-25 cond-mat.mes-hall
Ultrahigh refractive index sensitivity of TE-polarized electromagnetic waves in graphene at the interface between two dielectric media
研究了石墨烯中TE和TM电磁波在两个半无限介质界面处的行为。TE波传播的戏剧性的影响，即使在非常小的变化，在两个电介质之间的光学对比度的预测。TE波的频率被发现只躺在由对比度确定的窗口。我们认为这种效果与石墨烯为基础的光学气体传感器的设计。在石墨烯电导率的虚部为零的频率附近，显示出很高的折射率灵敏度和很低的检测限。所考虑的基于石墨烯的光学气体传感器优于现代体积折射率传感器的特性几个数量级。
2013-05-30 cond-mat.mes-hall
Plasmon-phonon coupled modes in graphene tuned by the carrier concentration of the semiconductor substrates
研究了石墨烯等离子体激元与半导体衬底表面声子之间的相互作用，该相互作用可以通过衬底的载流子注入来有效地控制。衬底中表面声子的能量和寿命很大程度上依赖于载流子浓度，这为等离子体-声子耦合模（PPCM）的调谐提供了一种新的机制。更具体地，PPCM的分散和寿命可以通过基板的载流子浓度变化来控制。对于给定的动量，PPCM的能量随着衬底的载流子浓度的增加而增加。另一方面，当衬底的载流子浓度增加时，对于给定能量的PPCM的动量减小。PPCM的寿命总是大于没有等离子体-声子耦合的石墨烯等离子体的本征寿命。
2014-06-17 cond-mat.mes-hall
Graphene on a hydrophobic substrate: Doping reduction and hysteresis suppression under ambient conditions
在热氧化硅上通过机械剥离和标准光刻程序制备的石墨烯的本征掺杂水平变化显著，并且似乎强烈依赖于处理细节和衬底形态。此外，这种石墨烯装置的传输性质在环境条件下遭受滞后行为。这种滞后现象可能是由基底或石墨烯表面上的偶极吸附物引起的。在这里，我们证明，它是可能的，可靠地获得低本征掺杂水平，并强烈抑制滞后行为，即使在环境空气中沉积石墨烯上的薄，疏水自组装层的六甲基二硅氮烷（HMDS）。HMDS用作可重复的模板，防止偶极物质的吸附。它也可以屏蔽基板缺陷的影响。
2009-10-14 cond-mat.mes-hall
Graphene on Au-coated SiOx substrate: Its core-level photoelectron micro-spectroscopy study
利用同步辐射光电子能谱学（SR-PES）研究了Au包覆的SiOx衬底上剥离的石墨烯片的芯能级电子结构.首先通过显微光学表征证明石墨烯在Au涂覆的SiOx衬底上的可见性，然后进行SR-PES研究。由于消除了充电效应，精确的C1 s核心水平表征清楚地显示了石墨烯的石墨化和污染的碳状态。在单层和双层石墨烯片上不同水平的Au涂层诱导的p型掺杂也在C1 s核心能级位移中进行了检查。Au-涂覆的SiOx衬底可以被视为一个简单但高通量的平台，用于在PES进一步杂交下原位研究石墨烯。
2012-05-23 cond-mat.mes-hall
The effect of layer number and substrate on the stability of graphene under MeV proton beam irradiation
石墨烯电子产品在太空中的使用将取决于石墨烯的辐射硬度。石墨烯样品的损伤阈值，受到2兆电子伏的质子照射，被发现增加层数，也当石墨烯层由基板支持。石墨烯的热性能作为层数的函数或受衬底的影响，反对由离子束产生损伤的热模型。我们提出了一个模型的强烈的电子刺激的表面解吸的原子作为最有可能的过程，这种损伤机制。
2011-01-30 cond-mat.mes-hall
Graphene bandgap induced by ferroelectric Pca2$_1$ HfO$_2$ substrate: a first-principles study
采用密度泛函理论研究了正交晶系空间群为Pca 2 $_1$的HfO $_2$衬底上石墨烯的电子性质.空间群Pca 2 $_1$最近被确定为在Al2O3中具有铁电性的两个潜在候选者之一，其极化方向沿[001]方向取向。我们的研究结果表明，作为轨道杂化和局部变形的石墨烯结构的结果，由HfO $_2$衬底诱导的石墨烯中出现相当大的能隙。间隙大小取决于与石墨烯相互作用的HfO $_2$终止的类型，与铪终止的板相比，氧终止的板显示出更大的间隙。这些观察结果可能被证明是非常重要的石墨烯为基础的场效应晶体管使用高k的发展。
2019-03-23 cond-mat.mes-hall
Reactive-Ion-Etched Graphene Nanoribbons on a Hexagonal Boron Nitride Substrate
我们报告了在六方氮化硼衬底上的单层石墨烯微米级器件和纳米带的制造和电学特性。我们表明，微米尺寸的设备有显着更高的流动性和更低的无序密度相比，在二氧化硅衬底上制造的设备与以前的研究结果一致。然而，六方氮化硼上的反应性离子蚀刻的石墨烯纳米带的传输特性似乎与二氧化硅衬底上的带的传输特性非常相似。我们进行了详细的研究，以突出两者的相似之处以及差异。我们的研究结果表明，边缘有一个重要的影响，在反应离子蚀刻石墨烯纳米器件的运输。
2013-02-05 cond-mat.mes-hall
Quasiparticle spectra and excitons of organic molecules deposited on substrates: G0W0-BSE approach applied to benzene on graphene and metallic substrates
我们提出了一种替代的方法来计算准粒子的能量，能量损失，和沉积在石墨烯或金属基板上的分子的光谱。为了测试该方法的准确性，首先将其应用于分离的苯（C6 H6）分子。准粒子能级，特别是苯激子（三重态，单重态，光学活性和非光学活性）的能量与现有的实验结果非常吻合。它示出的各种基板（原始/掺杂的石墨烯或（凝胶）金属表面）的附近减少了准粒子HOMO-LUMO间隙的量，稍微取决于基板类型。这与简单图像理论的预测是一致的。它甚至表明，基板不改变孤立分子中的激子的能量。我们证明（在简单的图像理论），激子的能量确实是由两个相互抵消的机制。我们证明了苯单重态光学活性（E1 u）激子耦合到衬底中的真实电子激发。这导致其显著的衰减，例如对于原始石墨烯而言r = 174 meV，并且对于作为衬底的金属表面而言r = 362 meV。然而，我们发现掺杂石墨烯不影响E1 u激子衰减速率。
2013-09-05 cond-mat.mes-hall
Direct comparison of graphene devices before and after transfer to different substrates
首先在SiO2/Si上制造的整个石墨烯场效应晶体管（FET）器件从表面剥离并放置在不同的晶片上。在转移之前和之后测量器件的纵向和横向电阻率测量以计算迁移率用于直接比较。在转移到不同的SiO2/Si晶片之后，迁移率通常是相当的，并且缺陷密度没有显示出任何显著的增加，这表明由于转移过程本身而导致的劣化是最小的。相同的方法可以应用于将石墨烯器件转移到任何任意衬底（例如SrTiO 3或STO）。这里开发的转移方法不仅消除了将单层石墨烯定位在非SiO2/Si衬底上进行图案化的需要，而且还提供了一种方便的方法来研究各种衬底对石墨烯电子性质的影响。
2014-01-10 cond-mat.mes-hall
Controlling doping in graphene through a SiC substrate: A first-principles study
通过掺杂控制载流子的类型和密度是发展石墨烯电子学的关键步骤。然而，石墨烯的直接掺杂是相当大的挑战。基于第一性原理计算，提出了一种通过衬底来克服石墨烯掺杂困难的概念，发现在碳化硅衬底上外延生长的石墨烯中，掺杂可以得到强烈的增强。与自支撑石墨烯相比，掺杂剂的形成能可以降低多达8eV。外延石墨烯层的载流子的类型和密度可以通过合适的掺杂剂和表面钝化来有效地控制。更重要的是，与石墨烯的直接掺杂相比，由于掺杂剂与导电沟道之间的空间分离，外延石墨烯层中的载流子被掺杂剂弱散射。最后，我们表明，类似的想法也可以用来控制磁性，例如，诱导半金属状态的外延石墨烯没有磁性杂质掺杂。
2011-07-23 cond-mat.mes-hall
The sensitivity of Graphene 'Snap-through' to substrate geometry
我们从理论上研究了将几层石墨烯片沉积到带凹槽的基底上，并在基底和片之间引入粘附力。我们开发了一个模型，以了解平衡的纸张允许部分构象的纸张基板。这个模型提供了新的见解，最近的观察“管理单元通过”从平面到符合国家，并强调了基板形状在确定这种过渡的性质的关键作用。我们的分析结果是一致的数值模拟使用范德华相互作用。最后，我们提出了一种新的基板形状，应该表现出连续的，而不是“管理单元通过”，过渡。
2012-09-24 cond-mat.mes-hall
Probing the mechanical properties of graphene using a corrugated elastic substrate
石墨烯优异的机械性能使其在纳米机械器件和功能复合材料方面具有吸引力。石墨烯机械行为的两个关键方面是其弹性和粘合性能。这些通常在单独的实验中确定，并且此外通常难以提取用于粘附的参数。此外，石墨烯和其他弹性材料之间的机械相互作用尚未得到很好的研究。在这里，我们展示了一种技术，用于研究的弹性和粘合性能的几层石墨烯（FLG），将其放置在可变形的，微波纹基板。通过测量复合石墨烯-基底结构的变形，并开发相关的线性弹性理论，我们能够提取有关石墨烯的弯曲刚度、粘附力、层间滑动的临界应力和样品依赖性张力的信息。这些结果与石墨烯基机械和电子器件以及石墨烯在复合材料、柔性材料和应变工程材料中的应用有关。
2010-06-15 cond-mat.mes-hall
Gate-tunable and high responsivity graphene phototransistors on undoped semiconductor substrates
由于其高载流子迁移率、宽带光吸收和超快载流子动力学，石墨烯是用于开发高性能光电探测器的有前途的材料。石墨烯基光电探测器已被证明使用单层石墨烯与金属或半导体一起工作。大多数石墨烯器件在掺杂的Si衬底上制造，其中SiO2电介质用于背栅。在这里，我们展示了在未掺杂的半导体（SiC）衬底上制造的石墨烯场效应光电晶体管的光电探测。光电探测机制依赖于石墨烯导电性对电场的局部变化的高灵敏度，该电场的局部变化可以由背栅半导体衬底中产生的光激发的载流子引起。我们还建立了器件的模型，并利用有限元方法模拟了它的操作，以验证场致光响应机制的存在，并研究其特性。我们的石墨烯光电晶体管具有高达~ 7.4 A/W的室温光响应度，高于大多数实际应用中所需的光响应度（1 A/W）。光功率依赖的光电流和光响应度可以通过源漏偏置电压和背栅电压来调节。基于这种简单和通用架构的石墨烯光电晶体管可以通过在各种未掺杂的衬底上沉积石墨烯来制造，并且对于寻求光电检测或辐射检测的许多应用是有吸引力的。
2015-02-24 cond-mat.mes-hall
Cooling of photoexcited carriers in graphene by internal and substrate phonons
我们研究了热载流子的能量弛豫石墨烯的光激发通过耦合到本征和远程（衬底）的表面极性声子使用玻尔兹曼方程的方法。我们发现，在常用的极性衬底上的石墨烯中的热光生载流子的能量弛豫，在大多数情况下，是由远程表面极性声子。我们还计算了能量弛豫过程的关键特性，如瞬态冷却时间和稳态载流子温度和光载流子密度，它们分别决定了热电和光伏光响应。衬底工程可以是一个有前途的路线，以有效的光电子器件驱动的热载流子动力学。
2012-08-14 cond-mat.mes-hall
Suspended graphene devices with local gate control on an insulating substrate
我们提出了一种石墨烯基器件的制造工艺，其中石墨烯单层悬浮在放置在沟槽中的局部金属栅极上方。作为一个例子，我们详细介绍了石墨烯场效应晶体管的制造步骤。这些器件建立在裸露的高电阻率硅衬底上。在77 K及以下的温度下，我们观察到石墨烯电阻率通过施加到栅极的电压的场效应调制。这种制造方法能够实现涉及石墨烯基超导量子比特和纳米机电谐振器的新实验。该方法也适用于其它二维材料。
2015-09-18 cond-mat.mes-hall
Enhancing visibility of graphene on arbitrary substrates by microdroplet condensation
为了利用石墨烯在未来电子微电路和其他应用中的巨大潜力，有必要开发可靠，快速和广泛适用的方法来可视化石墨烯基结构。我们在这里报告了一种微滴冷凝技术，该技术可以快速视觉识别各种基底上的石墨烯，包括一些以前被认为不适合碳层可视化的基底。该技术还应适用于可视化人工图案化的石墨烯结构，这些结构预计将成为电子微电路和其他应用中的关键技术支持组件。
2010-12-14 cond-mat.mes-hall
Probing the graphene/substrate interaction by electron tunneling decay
本研究针对石墨烯与金属衬底局域相互作用的探测需求，提出一种可在任意扫描隧道显微镜上实现的I(z)谱探测方法，经实验验证其可与密度泛函理论计算定量比对，能补充标准形貌探测能力，拓展STM系统研究石墨烯/衬底复合物的功能。
2023-04-28 cond-mat.mes-hall
Strain engineered graphene using a nanostructured substrate: II Pseudo-magnetic fields
采用原子模拟方法研究了沉积在纳米结构基底上的石墨烯中应变诱导的赝磁场。台阶、细长沟槽、一维势垒、球形气泡、高斯凸点和高斯凹陷被认为是石墨烯的支撑结构。从所获得的最佳配置，我们发现非常强的诱导伪磁场，可以达到高达$\sim$ 1000\，T由于在支撑的石墨烯中的应变诱导变形。通过调整衬底的图案，发现具有可控几何形状的不同磁约束。计算了台阶、势垒和沟槽顶部石墨烯的感应磁场。与台阶和沟槽相反，在势垒顶部上的石墨烯的中间部分具有零伪磁场。该研究为通过纳米结构化基底在石墨烯中设计磁性结构提供了理论背景。我们发现，改变径向对称的变形，改变六重对称的感应伪磁场。
2012-04-28 cond-mat.mes-hall
Transfer Printing of CVD Graphene FETs on Patterned Substrates
我们描述了一种简单且可扩展的方法，用于转移CVD石墨烯以制造场效应晶体管。这是一种干法工艺，使用改进的RCA清洁步骤来改善表面质量。与在转移之后执行光刻步骤的常规制造路线相反，这里石墨烯被转移到预图案化的衬底。所得的FET器件显示出几乎为零的狄拉克电压，并且石墨烯和金属触点之间的接触电阻为910 ± 340欧姆-微米的量级。这种方法使得能够形成高达一毫米的导电石墨烯通道长度。无抗蚀剂的转移过程提供了清洁的石墨烯表面，其有望用于高灵敏度石墨烯FET生物传感器。
2016-01-06 cond-mat.mes-hall
Substrate-induced reduction of graphene thermal conductivity
我们发展了支撑石墨烯的热导率理论，解释了无定形衬底引起的无序上的相干声子散射。我们推导出的格林函数方法的框架内的平面和平面外的声子的光谱。利用分子动力学模拟对SiO_2 $_2$衬底上的石墨烯进行了模拟，得到了该理论的能量参数。导热系数由玻尔兹曼输运方程计算。我们发现，与衬底的相互作用大大降低了声子的寿命，并完全抑制了ZA声子的热导率的贡献。其结果是，总导热率降低了几倍，这与现有的实验数据观察到的趋势相匹配。所考虑的效果对于管理石墨烯基电子器件的热性质是重要的。
2017-03-02 cond-mat.mes-hall
Tunable spontaneous emission from layered graphene/dielectric tunnel junctions
人们对石墨烯及其相关结构的光电性质的兴趣迅速增长。尽管人们普遍认为石墨烯中不存在自发发射，这通常归因于其独特的超快载流子动量弛豫机制，但最近存在一些单层石墨烯的强光学增益和自发光发射的证据，这得到了多环芳烃中面外激子的主导作用的观察的支持。在这篇文章中，我们开发了一个新的概念，从简单的垂直石墨烯/电介质隧道结的光发射和光增益。理论上表明，可能的光学增益或发射光谱将容易地由所施加的电压进行调谐。我们提出了量子力学计算的细节，并进行了精确的分析，场辅助隧道传输矩阵结合扩展艾里的功能。
2014-01-13 cond-mat.mes-hall
Direct Low Temperature Nano-Graphene Synthesis over a Dielectric Insulator
石墨烯是未来高速和柔性电子产品的可能材料。目前的制造路线依赖于金属衬底，需要将石墨烯合成后转移到Si晶片上，或者在SiC上外延生长的情况下，需要高于1000 °C的温度。处理困难和高温都不适合当今的硅技术。我们报告了一种简单的化学气相沉积方法，其中纳米石墨烯和几层石墨烯直接在氧化镁上形成，并且可以在低至325 °C的温度下实现。
2011-03-02 cond-mat.mes-hall
Silicon nitride gate dielectrics and bandgap engineering in graphene layers
我们表明，氮化硅可以提供场效应晶体管中石墨烯的均匀覆盖，同时保持沟道迁移率。这种绝缘体使我们能够研究狄拉克（中性）点处的最大沟道电阻，该电阻是具有不同数量石墨烯层的顶栅器件中垂直电场强度的函数。使用一个简单的模型来解释狄拉克点附近的表面电位变化（电子空穴水坑），我们估计在不同的层中的场诱导带隙或带重叠。
2010-09-10 cond-mat.mes-hall
Scanning Tunneling Microscopy and Spectroscopy of Graphene on Insulating Substrates
石墨烯是一种真正的二维材料，具有卓越的电子，机械和光学特性。因此，它仅由表面组成，可以通过发达的表面科学技术进行探测，例如，扫描隧道显微镜这种方法弥合了表面科学界和电子设备界之间的差距，并可能导致新的组合方法。在这里，我回顾了一些单层石墨烯样品的扫描隧道显微镜（STM）和光谱（STS）实验。我将集中在绝缘基板上沉积的石墨烯样品，因为这些都与石墨烯器件的概念。特别是，我将讨论石墨烯的形态在SiO $_2$和其他新兴的基板，一些纳米机械操作实验，使用STM和光谱结果。后者可以映射无序势以及电子与无序的相互作用，这在量子霍尔机制中最为明显。
2012-04-17 cond-mat.mes-hall
Wrinkle formation during uniaxial compression of a graphene sheet lying on a soft (polymer) substrate
本文通过建模石墨烯/聚合物体系的单轴压缩，揭示软基底渗入与穿透对褶皱形成的影响，并提出利用基底熔化—冷却消除石墨烯褶皱的方法。
2024-07-06 cond-mat.mes-hall
Dielectric Substrate Dependence of Thermoelectric Transport in BLG-GaAs-BLG Heterostructures
本文理论研究了介电衬底对BLG-GaAs-BLG异质结构热电输运的影响，发现压电散射主导输运，衬底介电常数决定热电势大小，衬底工程可优化热电器件性能。
2025-08-05 cond-mat.mes-hall
Photoprotected spin Hall effect on graphene with substrate induced Rashba spin-orbit coupling
我们提出了一个实验实现的自旋霍尔效应在石墨烯的衬底上的石墨烯片照射与圆偏振单色光。衬底诱导可控的Rashba型自旋轨道耦合，这打破了狄拉克锥的自旋简并性，但它是无间隙的。圆偏振光在光谱中引起间隙，并将石墨烯变成具有自旋相关边缘态的Floquet拓扑绝缘体。通过对高频和中频区的分析，我们发现在这两个参数范围内，自旋-陈数都可以通过带电粒子与辐射场的有效耦合强度来调节，并决定了光致拓扑相变的条件.
2020-03-03 cond-mat.mes-hall
Magneto-optical conductivity of graphene on polar substrates
我们从理论上研究了极性基底对掺杂单层石墨烯磁光电导率的影响，其中我们特别关注表面极性声子（SPPs）所起的作用。我们的计算表明，带内和带间吸收峰的极化子位移可以显着更大的基板与强电子-SPP耦合比那些在非极性基板上的石墨烯，其中只有内在的石墨烯光学声子具有更高的能量作出贡献。电子-声子散射和声子辅助跃迁，此外，发现在吸收峰处的光谱重量的损失。这些过程的强度是强烈的温度依赖性，随着温度的升高，磁光电导率变得越来越受极性基板的影响，最明显的是在极性基板与小SPP能量，如HfO $_2$。包含朗道水平相关的散射率来解释库仑杂质散射不会改变这一定性的图片，但可以发挥重要作用，在确定的吸收峰的线形，特别是在低温下，杂质散射占主导地位。
2013-09-07 cond-mat.mes-hall
Self-consistent one-dimensional electron system on liquid helium suspended over a nanoscale dielectric substrate
对于上面的超流氦膜悬浮在一个专门设计的电介质基板，$z=h(y)$，我们得到的横向，沿$z$，和横向，沿$y$，量子化强烈增强由于强相互耦合。在超流液氦（LH）自洽悬浮于不同介质基底上，通过纳米尺度调制，获得了非简并一维电子系统（1DES）自洽量子线（QW）.在最低的两个电子能级之间获得间隙$\gtrsim 10$ meV（$\gtrsim 1$ meV），这主要是由于横向（横向）量子化。我们的分析模型考虑了电子的横向量子化和横向量子化之间的相互作用，它利用了沿横向量子化的特征长度（能量）基本上小于（大于）沿横向量子化的特征长度（能量），这与绝热近似非常相似。
2018-06-13 cond-mat.mes-hall
