Improved Performance of Tunneling FET Based on Hetero Graphene Nanoribbons
提出了一种基于扶手椅型石墨烯纳米带的异质结隧穿场效应晶体管，并采用基于三维实空间非平衡格林函数的弹道量子输运模拟方法对其进行了研究。通过使用低带隙纳米带作为源极/漏极材料，异质结构显示出更好的性能，包括与同质结构相比更高的导通电流、更低的截止电流和改善的陡峭亚阈值摆动。器件性能与源漏掺杂浓度有很大关系。高掺杂密度导致源极中的密度态减少，并降低器件性能。
2013-12-12 cond-mat.mes-hall
Nonequilibrium valley polarization in graphene nanoconstrictions
我们最近表明，使用紧束缚计算，非平衡谷极化可以在石墨烯中实现，当电流注入通过“谷过滤器”：一个弹道点接触锯齿形边缘。在这里，我们证明，该效果是令人惊讶的强大对改变过滤器轴的晶体取向。也就是说，输出电流保持极化，除非点接触具有完美的扶手椅边缘，在扶手椅边缘处，两个子点阵被相等地表示。极化反转时，过滤器的方向交叉的阿姆椅线，随后，占主导地位的子晶格指数的终端原子的变化。在弯曲的石墨烯条中，谷极化电流可以被引导朝向一个边缘，从而提供了观察众所周知的霍尔效应的零磁场模拟的理论可能性。对于谷值阀，两个谷值滤波器串联并由栅极电压静电控制，当$π/3$顶点放置在两个滤波器之间时，电导-栅极特性反转。
2007-10-16 cond-mat.mes-hall
First-principles study of heat transport properties of graphene nanoribbons
结合密度泛函理论和非平衡格林函数方法，研究了扶手椅型和锯齿型石墨烯纳米带的热导率。由于石墨烯纳米带的声子色散的各向异性，锯齿形带具有比宽度相当的扶手椅带更高的热导率：锯齿形带中的低频带比扶手椅带中的低频带更分散。有和没有氢钝化的边缘修改的原子结构，并最终影响声子的热输运不同的两种带类型。
2011-08-04 cond-mat.mes-hall
Pocket doping method on Improving the Performance of Graphene Nanoribbons Tunneling FET
采用基于三维实空间非平衡格林函数的弹道量子输运方法，对扶手椅型石墨烯纳米带隧穿场效应晶体管进行了研究。通过在源极附近引入口袋掺杂区，GNRs TFET的性能得到了改善，与传统的隧道FET相比，GNRs TFET具有更大的导通电流和更陡的亚阈值摆幅。研究还发现，口袋区域引入了两个有趣的功能。通过增加袋长度，可以有效地抑制双极性。此外，由于谐振，在负栅极电压下存在负跨导。
2013-12-12 cond-mat.mes-hall
Polarization Induced Switching Effect in Graphene Nanoribbon Edge-Defect Junction
采用非平衡格林函数方法结合密度泛函理论，对石墨烯纳米结的输运性质进行了自洽的从头算研究.采用紧束缚近似对锯齿形石墨烯纳米颗粒（ZGNR）电极进行了模拟，并与GAUSSIAN03 PBC计算结果进行了比较.通过详细的紧束缚ZGNR能带结构解释了透射光谱中经常出现的异常跳变点的起源。研究了边缘缺陷ZGNR结的输运特性，发现横向电场可以灵敏地控制可调的隧穿电流。
2009-10-27 cond-mat.mes-hall
Disorder effects of vacancies on the electronic transport properties of realistic topological insulators nanoribbons: the case of bismuthene
拓扑材料对无序和缺陷的鲁棒性是假定的，但尚未在现实系统中明确证明。在这项工作中，我们使用国家的最先进的密度泛函理论和递归非平衡格林函数的方法来研究长纳米带的电子输运的无序的影响，高达157 nm，作为空位浓度的函数。在窄纳米带中，即使对于小的空位浓度，类似缺陷的局部化状态也会引起边缘状态之间的杂交，从而消除拓扑保护并使反向散射事件成为可能。我们发现，拓扑保护是更强大的宽纳米带，但令人惊讶的是，它打破了在中度结构紊乱。我们的研究有助于建立一些有前途的候选人自旋电子应用有缺陷的铋纳米带的界限。
2021-01-20 cond-mat.mes-hall
Thermal conductivity of epitaxial graphene nanoribbons on SiC: effect of substrate
采用非平衡分子动力学方法研究了SiC衬底对外延石墨烯纳米带热导率的影响。结果表明，在热输运过程中，基底与单层GNRs之间存在强相互作用，大大降低了热导率。双层GNR的第二GNR层中，悬浮GNR的热导率特性被很好地保留，其与底层结构具有弱的范德华相互作用。发现面外声子模对由底层结构引起的第二GNR层的热导率变化起关键作用。
2012-02-04 cond-mat.mes-hall
Dependence of transport on adatom location for armchair-edge graphene nanoribbons
研究了扶手椅型石墨烯纳米带与半无限量子线耦合时的输运性质。利用紧束缚近似下的非平衡格林函数方法，我们证明了通过系统的隧穿电流敏感地依赖于AGNR的宽度和吸附原子的位置。有趣的是，当吸附原子位于金属AGNR的第3个$j$链上的碳原子上时，系统在$I-V$曲线上显示出与半导体AGNR类似的透射带隙和阈值电压。这种效应可能是有用的扫描隧道显微镜实验表征石墨烯样品。
2011-06-11 cond-mat.mes-hall
Shot Noise Probing of Magnetic Ordering in Zigzag Graphene Nanoribbons
电荷电流的非平衡时变波动最近成为一种灵敏的实验工具，通过由附着的金属电极引入到清洁的宽和短石墨烯条带中的倏逝波函数来探测弹道输运。我们证明，这种“伪扩散”散粒噪声可以在锯齿形石墨烯纳米颗粒（ZGNR）由于其边缘的拓扑结构，负责本地化的状态，促进铁磁有序沿边缘库仑相互作用时，考虑到大幅修改。因此，注入ZGNR的非极化电荷电流的散粒噪声增强，以及自旋极化电荷电流的更敏感性，将充当这种低维磁性的全电和边缘敏感探针。
2009-06-01 cond-mat.mes-hall
Time Dependent Quantum Transport Through Graphene Nanoribbons
石墨烯纳米带（GNR）的时间依赖性量子输运通过基于非平衡格林函数（NEGF）理论的分级运动方程（HEOM）方法计算（Xie et.al，J.Chem.Phys.137，044113，2012）。本文介绍了一种新的稳态计算技术，并通过围道积分来加速这种技术，它适用于大系统。基于非线性最小二乘法，提出了三种自能矩阵的洛伦兹拟合方案。在这些方案中，洛伦兹函数的数目被有效地减少，拟合结果是良好的和收敛的。利用HEOM的这两个发展，我们计算了GNR中的瞬态电流。我们在许多半无限扶手椅型GNR中发现了一种新的边缘态，其态密度类似于δ函数。
2013-03-31 cond-mat.mes-hall
Transport gap engineering by contact geometry in graphene nanoribbons: Experimental and theoretical studies on artificial materials
通过微波模拟实验和紧束缚计算研究了石墨烯纳米带中的电子输运。特别是，它是研究在何种条件下可以观察到的运输间隙。我们的实验提供的证据表明，扶手椅带的宽度$3m+2$与整数$m$是金属和其他半导体，而锯齿形带是金属独立于它们的宽度。接触的几何形状，定义的源极和漏极引线的带状边缘的原子连接，有很强的影响上的运输。如果铅只附着在锯齿形边缘的内部原子上，则在所有扶手椅带和菱形锯齿带中都可以观察到宽的输运带隙。所有的实验结果同意定性紧束缚计算使用非平衡格林函数方法。
2017-01-12 cond-mat.mes-hall
Reverse strain-induced snake states in graphene nanoribbons
本文设计了一种具有反向应变的锯齿型石墨烯纳米带，利用上下半平面符号相反的赝磁场诱导电子沿界面形成蛇形态，并通过Landauer-Büttiker公式与非平衡格林函数方法验证其存在性和鲁棒性，同时提出在该器件中实现单层石墨烯纯谷电流的方案。
2023-04-18 cond-mat.mes-hall
Multiterminal single-molecule--graphene-nanoribbon thermoelectric devices with gate-voltage tunable figure of merit ZT
我们研究热电装置，其中一个单一的18-轮烯分子连接到金属锯齿形石墨烯纳米带（ZGNR）通过高度透明的接触，允许从ZGNR的渐逝波函数注入到分子环。它们的重叠在电子传输中产生峰值，而ZGNRs另外抑制了对热电势的空穴贡献。因此，优化的热功率，连同通过ZGNR-分子-ZGNR结构的声子输运的抑制，在室温下产生热电优值系数ZT ~ 0.5，并且在液氮温度以下产生0.5 < ZT < 2.5。使用非平衡格林函数形式主义结合密度泛函理论，最近扩展到多终端设备，我们展示了如何传输谐振也可以操纵施加到第三ZGNR电极的电压，作为顶栅覆盖分子环，调整ZT的值。
2011-03-02 cond-mat.mes-hall
Size Effects on Transport Properties in Topological Anderson Insulators
利用Landauer-Büttiker方法结合非平衡格林函数方法研究了拓扑Anderson绝缘体中输运性质的尺寸效应。计算了几种不同宽度的纳米带的电导，发现窄纳米带不再存在量子化平台。局域自旋分辨电流分布表明，两侧的边缘态可以耦合，导致背散射随着纳米尺度宽度的减小而增强，从而破坏了拓扑Anderson绝缘体中的完美量子化现象。我们还表明，非量子化电导的主要贡献也来自边缘状态。最后讨论了拓扑Anderson绝缘体的实验方案。
2011-07-26 cond-mat.mes-hall
Quantum-interference-controlled three-terminal molecular transistors based on a single ring-shaped-molecule connected to graphene nanoribbon electrodes
我们研究了全碳氢分子晶体管，其中锯齿形石墨烯纳米带扮演着连接到环形18-轮烯分子的三个金属电极的角色。使用非平衡格林函数形式主义结合密度泛函理论，最近扩展到多终端设备，我们表明，拟议的纳米结构呈现指数小传输时，源极和漏极连接在一个配置，确保相消干涉的电子路径周围的环。第三个电极，作为一个附加的无限阻抗电压探针或作为一个“空气桥”的顶栅覆盖一半的分子环，引入移相，使晶体管进入“开”状态，其传输在后一种情况下接近一个单一的传导通道设备的最大极限。通过后一种器件的电流也可以通过施加栅极电压来控制在远离平衡状态。
2010-12-01 cond-mat.mes-hall
Enhanced thermoelectric figure of merit in edge disordered zigzag graphene nanoribbons
我们基于非平衡格林函数的相同方法工具研究了电子和声子通过边缘无序锯齿形石墨烯纳米带的输运。我们发现，边缘无序显着降低声子的热输运，而只有微弱的有害电子传导。电子和声子的弹性平均自由程的行为指向实现电子晶体与声子玻璃共存的可能性。计算出的热电优值（ZT）的值资格锯齿形石墨烯纳米带作为一个非常有前途的材料热电应用。
2009-08-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tunable Thermal Conduction in Graphane Nanoribbons
石墨烯和石墨烯都是二维材料，但具有不同的键合构型，这可以导致不同的热传导性质。我们模拟石墨烷纳米带（GANRs）使用非平衡格林函数方法的热传导。研究发现，GANRs具有较低的弹道热导和较强的热导各向异性比石墨烯同行。此外，GANRs的氢空位显著抑制热传导，伴随着增强的热导各向异性。通过控制GANRs的宽度、边缘形状和氢空位浓度实现的可调热传导可用于热管理和热电应用。
2014-02-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quantum Transport in Graphene Nanoribbons with Realistic Edges
由于其独特的电学性质，石墨烯纳米带（GNRs）作为新型电子器件的构建块显示出巨大的前景。然而，这些性质强烈依赖于石墨烯器件边缘的几何形状。到目前为止，只有锯齿形和扶手椅边缘已被广泛研究。然而，其他几种自钝化边缘重建是可能的，并在实验中观察到。在这里，我们利用非平衡格林函数（NEGF）技术结合紧束缚方法来模拟量子输运通过扶手椅，锯齿形，和其他几个自钝化边缘重建。此外，我们认为实验相关的情况下，混合边缘，随机组合的可能终止存在于一个给定的GNR边界。我们发现，通过GNR的自钝化边缘重建的运输是由亚晶格结构的边缘，以类似的方式，他们的父母之字形或扶手椅配置。此外，我们发现，重建扶手椅GNR的具有更大的带隙能量比原始扶手椅边缘和更强大的边缘混乱。这些结果提供了新的见解与现实的边缘GNR的运输，因此是至关重要的GNR为基础的设备的发展。
2012-08-16 cond-mat.mes-hall
Intrinsic anisotropy of thermal conductance in graphene nanoribbons
采用非平衡格林函数方法对宽度为0.5 ~ 35 nm的石墨烯纳米带的热导率进行了系统研究。观察到各向异性的热导与锯齿形GNRs的室温热导高达~ 30%大于扶手椅GNRs。在室温下，各向异性被发现消失，直到宽度大于100 nm。这种本征各向异性源于带边缘不同的边界条件，并可用于调节热导率，这对GNRs在纳米电子学和热电学中的应用具有重要意义。
2009-10-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Negative differential spin conductance in doped zigzag graphene nanoribbons
在局域自旋密度近似下，采用非平衡格林函数方法结合密度泛函理论研究了锯齿形石墨烯纳米带（ZGNRs）中的自旋相关电荷输运.电流-电压曲线显示了对称和非对称ZGNR的不同行为，并且ZGNR边缘上的掺杂可以操纵自旋输运。在对称ZGNR的一边替代掺杂Be原子的特殊情况下，一个自旋电流表现出负微分电阻，而另一个则随偏压单调增加。这种性质可以用来设计自旋振荡器或其他自旋电子学器件。
2012-02-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin-dependent transport for armchair-edge graphene nanoribbons between ferromagnetic leads
我们从理论上研究了在低温下两个具有任意极化方向的铁磁（FM）引线之间的扶手椅边缘石墨烯纳米颗粒（AGNR）系统的自旋相关输运，其中磁性绝缘体沉积在AGNR上以诱导自旋上下载流子之间的交换分裂。利用标准的非平衡格林函数（NGF）方法，证明了系统的自旋分辨输运性质敏感地依赖于AGNR的宽度和FM引线的极化强度。在没有交换分裂的情况下，半导体7-AGNR或金属8-AGNR体系在零偏压附近的隧穿磁电阻（TMR）具有明显的平台结构，但8-AGNR体系的平台结构明显宽于7-AGNR体系。有趣的是，交换分裂$Δ$的增加抑制了7-AGNR体系的结构振幅。而在与劈裂强度相当的偏置幅度下，8-AGNR体系的TMR得到了很大的提高。此外，7-AGNR体系的电流诱导自旋转移矩（STT）系统地大于8-AGNR体系。本文的研究结果表明，利用金属AGNR设计GNR基自旋电子器件是可行的，但利用半导体AGNR制备电流控制磁存储元件更有利。
2011-06-20 cond-mat.mes-hall
Molecular dynamics with quantum heat baths: results for nanoribbons and nanotubes
利用非平衡格林函数（NEGF）公式，导出了含量子池（QMD）的广义朗之万热输运方程。准经典近似NEGF的确切关系证明使用费曼图的非线性自能。对于主导序，滞后自能一致，但QMD和NEGF在较小/较大自能上不同。讨论了利用相关噪声的Cholesky分解的一般系统的实现。给出了稳定动态的一些方法。石墨条的热传导结果的应变和温度依赖性的碳纳米管。“量子校正”的方法是严格审查。
2009-07-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Effects due to backscattering and pseudogap features in graphene nanoribbons with single vacancies
我们提出了一个系统的研究，在导电过程中的电子背散射现象的石墨烯纳米带与单空位散射体和尺寸内的现代光刻技术的能力。我们的分析建立在一个\textit{ab initio}参数化的半经验模型，打破电子空穴对称性和非平衡格林函数方法的电导分布$g$的计算。潜在的机制是基于波函数的本地化和扰动，在第一个$π-π^*$平台的情况下，可以产生杂质一样的赝能隙的施主和受主特性。限制和几何形状对于这种效应的表现至关重要。自洽量子输运计算的特点空缺的局部充电中心，可以诱导静电不均匀性的带状拓扑结构。
2010-02-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Negative differential resistance in graphene-nanoribbon/carbon-nanotube crossbars: A first-principles multiterminal quantum transport study
我们模拟了石墨烯纳米管（GNR）和单壁碳纳米管（CNT）之间的量子输运，其中电子穿过它们之间的真空间隙。GNR覆盖纳米尺度区域上的CNT，同时它们的相对旋转为90度，从而形成四端子交叉杆，其中在CNT和GNR端子之间施加偏置电压。CNT和GNR分别基于其两端电导是否表现出作为费米能的函数的能隙而被选择为半导体或金属。我们发现在所有三个研究的设备-mGNR-sCNT，sGNR-sCNT和mGNR-mCNT交叉-这是不对称的，相对于改变偏置电压从正到负的非线性电流-电压（I-V）特性。此外，mGNR-sCNT交叉杆的I-V特性表现出具有低起始电压$V_\mathrm{NDR} \simeq 0.25$ V和峰谷电流比$\simeq 2.0$的负微分电阻（NDR）。交叉杆的重叠区域仅包含$\simeq 460$碳原子和氢原子，这为远低于国际半导体技术路线图所设想的最小水平长度尺度的纳米电子器件铺平了道路。我们的分析是基于非平衡格林函数形式主义结合密度泛函理论（NEGF-DFT），在那里我们还提供了一个概述，最近扩展的NEGF-DFT框架（最初开发的两个终端设备）的多端设备。
2013-07-31 cond-mat.mes-hall
Graphenylene nanoribbons: electronic, optical and thermoelectric properties from first-principles calculations
最近合成的二维石墨烯类材料被称为graphenylene是一种具有窄直接带隙的半导体，在纳米电子应用中具有很大的前景。显著的带隙增加可以通过施加到亚石墨烯晶格的应变或通过使用纳米带代替延伸层来提供。本文采用基于密度泛函理论的计算方法对石墨烯纳米带的电学、光学和热电性质进行了系统的研究。结合能的估计，我们证实了稳定的锯齿形和扶手椅边缘的纳米带钝化的氢原子。电子光谱表明，所有考虑的结构可以被归类为直接带隙半导体。利用第一性原理方法和Kubo-Greenwood公式计算了薄膜的吸收系数、光学电导率和复折射率。已经表明，石墨烯带有效地吸收可见范围的电磁波。由于这种吸收，电导率在该范围内显著增加。用非平衡格林函数法计算了输运系数和热电优值。总结结果，我们讨论了石墨烯薄膜和纳米带在纳米电子器件中的可能用途。
2020-02-27 cond-mat.mes-hall physics.comp-ph
Single-parameter quantum charge and spin pumping in armchair graphene nanoribbons
我们通过非平衡格林函数方法研究了扶手椅型石墨烯纳米带在单个交流栅压下与铁磁/铁磁引线连接时的量子电荷和自旋泵浦。在的情况下，只有部分的nanorigins受到交流栅极电压，以打破左右空间对称性，我们发现，电荷泵电流的峰值出现在费米能量周围的子带边缘的交流场的nanorigins的区域。在铁磁引线的情况下，与铅的磁化是反平行的，以打破左右对称性，类似的峰值出现在自旋泵电流时，费米能量周围的铁磁引线中的多数自旋子带的边缘。所有这些峰值都源于传输中的显著对称性破缺，其中能量在相应的子带边缘周围。此外，我们预测{ \em纯}自旋电流的情况下，铁磁铅与整个石墨烯纳米晶下的交流栅极电压。的交流场强度和频率依赖性的泵浦电流也研究了潜在的物理揭示。
2012-06-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas
Spatial distribution of local currents of massless Dirac fermions in quantum transport through graphene nanoribbons
我们采用的形式主义的键电流，表示在非平衡格林函数，图像之间的两个网站的蜂窝状晶格的几个纳米宽度的石墨烯带的电荷流。与非相对论性电子形成鲜明对比的是，在清洁的锯齿形石墨烯纳米带（ZGNR）中，在接近狄拉克点的能量处量子输运的电流密度分布与由于零能量局部边缘态而在边缘处达到峰值的电荷密度分布明显不同。对于通过由这些边缘状态引起的最低传播模式的传输，边缘空位不影响ZGNR中心的电流密度峰值。单个杂质的长程电势用于减小其周围的局部电流，同时增加沿Z字形边缘的电流密度，使得ZGNR电导保持完美的$G=2e^2/h$。
2007-04-18 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall
Optimizing Thermal Transport in Graphene Nanoribbon Based on Phonon Resonance Hybridization
声子共振杂化作为调控纳米结构中热输运的一种重要方法，已成为声子工程领域的一个重要研究课题。在这项工作中，我们优化声子输运通过石墨烯纳米管，并获得最小化的热导通过设计柱纳米结构的基础上共振杂交。具体而言，热导的优化是通过原子格林函数和贝叶斯优化相结合来进行的。有趣的是，研究发现，对于柱撑结构，热导率随着柱撑结构数目的增加而非单调地减小，柱撑结构作为共振器被切断，阻碍了声子输运。进一步的模式分析和原子格林函数计算表明，这种反常的趋势源于在很宽的频率范围内声子透射率的降低。此外，考虑高阶声子散射，进行了非平衡分子动力学模拟，以验证结果。这一发现为纳米结构中声子输运的控制提供了新的见解。
2021-04-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin-dependent ballistic transport properties and electronic structures of pristine and edge-doped zigzag silicene nanoribbons: large magnetoresistance
采用非平衡格林函数方法结合密度泛函理论研究了边缘掺杂锯齿型硅烯纳米带（ZSiNR）的电子结构和电导.双探针系统的ZSiNR在铁磁和反铁磁状态被认为是。掺杂效应的元素从第III和V族，在一个平行或反平行的两个电极的磁性配置，进行了讨论。打开和关闭外部磁场，我们可以将金属铁磁ZSiNR转换为绝缘反铁磁ZSiNR。在铁磁状态下，偶数或奇数宽度的ZSiNR表现出截然不同的磁阻。在奇数宽度边缘掺杂的ZSiNR中，与原始ZSiNR相比，发生大的磁阻。在宽度均匀的ZSiNR中情况相反。这些现象是由反平行结构中电导的剧烈变化引起的。
2014-08-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Strain dependence of the heat transport properties of graphene nanoribbons
结合精确的密度泛函理论和非平衡格林函数方法，计算了宽度在3-50 μ m之间的拉伸应变扶手椅型（AGNR）和锯齿型（ZGNR）边缘石墨烯纳米带的弹道热导特性.不同宽度的AGNR的优化的横向晶格常数显示出三族行为时，根据N模3分组的带，其中$N$代表整个宽度的带的碳原子数。两个最低频率的面外声学模式起着决定性的作用，在增加AGNR-N在低温下的热导。在高温下，拉伸应变的作用是降低AGNR-N和ZGNR-N的热导率。这些结果可以解释为力常数在面内和离面方向上的应变的应用的变化。这种对石墨烯纳米带中热传输的基本原子论理解为在各种温度下通过应变影响其热性质的变化铺平了道路。
2013-08-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Edge currents and nanopore arrays in zigzag and chiral graphene nanoribbons as a route toward high-$ZT$ thermoelectrics
我们分析了电子和声子的量子输运通过锯齿形或手性石墨烯纳米带（GNRs）与纳米孔阵列穿孔。由于这些GNR中的局部电荷电流分布在其边缘周围达到峰值，因此在其内部钻纳米孔不会影响这种边缘电荷电流，同时大大减少了足够长的线中声子携带的热流。这两种效应的组合可以产生高效的热电器件，其在液氮温度下具有最大的$ZT \simeq 11$，并且在室温下具有最大的$ZT \simeq 4$，在$\sim 1$ $μ$ m长的锯齿形GNR中实现，所述GNR具有可变直径的纳米孔和它们之间的间距。我们的分析是基于$π$ -轨道紧束缚哈密顿量的电子子系统的第三最近邻跳跃，声子子系统的经验第四最近邻模型，和非平衡格林函数形式主义来研究这两个模型中的量子输运。
2012-01-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
First-principles quantum transport modeling of thermoelectricity in single-molecule nanojunctions with graphene nanoribbon electrodes
我们综述了非平衡格林函数结合密度泛函理论（NEGF-DFT）模型的独立电子和声子输运的纳米结的应用集中在一类新的热电器件，其中一个单一的分子连接到两个金属锯齿形石墨烯纳米带（ZGNRs）通过高度透明的接触。这样的接触使得从ZGNR注入倏逝波函数成为可能，使得它们在分子区域内的重叠在电子透射中产生峰值。此外，ZGNR电极中横向传播态的空间对称性抑制了类空穴对热电势的贡献。因此，优化的热电势，连同通过ZGNR/分子/ZGNR非均匀结构的减小的声子电导，在室温下产生热电优值系数ZT~0.5，并且在液氮温度以下产生0.5<ZT<2.5。在电极中的传播状态的倏逝波模式传输和对称性的依赖，使得在这类设备中的电子传输确定的功率因数在很大程度上不敏感的类型足够短的共轭有机分子，我们证明了这两个18-轮烯和C10分子夹在两个ZGNR电极产生类似的热电势。因此，人们可以寻找能够进一步降低声子热导率（在ZT的分母中）同时保持电子功率因子（在ZT的分母中）优化的分子。我们还显示了如何经常采用布伦纳经验原子间势碳氢化合物系统未能描述声子输运在我们的单分子纳米结时，通过NEGF-DFT方法获得的第一原理结果相比。
2011-11-01 cond-mat.mes-hall
Vacancy Effects on Electric and Thermoelectric Properties of Zigzag Silicene Nanoribbons
研究了具有横向对称性的锯齿形硅烯纳米晶体中单空位、双空位和线性空位的晶体重构。利用密度泛函理论结合非平衡格林函数方法研究了它们对材料电性能和热电性能的影响。特别是，我们专注于自旋分辨电导，磁电阻和电流-电压曲线。在MV中形成5-原子环，在DV中形成5-8-5环结构，并且在LV中形成8-4-8-4环结构。当横向对称性被空位打破时，特别是当空位位于带的边缘时，线性电导变得强烈地依赖于自旋。巨磁电阻效应会被非对称空位所掩盖。当存在LV和不对称MV或DV时，可能出现单自旋负微分电阻。一个强大的自旋塞贝克效应，预计在室温下在ZSiNR与LV。
2014-08-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Effects of Geometry and Symmetry on Electron Transport through Graphene-Carbon-Chain Junctions
采用非平衡格林函数方法结合密度泛函理论研究了碳原子链连接的锯齿形石墨烯纳米带（ZGNR）之间的电子输运.碳链中轨道的对称性严格地选择了传输电子的模式和能量。费米能级附近的电子输运可以通过与纳米带接触的碳链的位置和数量来很好地控制。在由中心碳链连接的对称ZGNR中，在费米能处出现方形电导台阶，因为它下面的反对称模不允许通过该链。如果在连接中添加侧碳链，这些模式可以另外有助于电导。通过选择合适的几何结构，可以在器件中实现欧姆接触、稳流或负微分电阻现象。
2013-09-12 cond-mat.mes-hall
The magnetic and transport properties of edge passivated silicene nanoribbon by Mn atoms
采用第一性原理计算研究了Mn作为钝化元素取代一边的H原子对ZSiNR的化学掺杂效应.在典型的铁磁和反铁磁耦合下优化的结构表明，该系统导致了AFM态，实现了半金属性质.此外，我们基于Keldysh非平衡格林函数方法的第一原理方法给出了器件的自旋相关输运性质。当系统从平行配置变为反平行配置时。上自旋电流快速增加，而下自旋电流仍然被抑制。此外，还发现该系统是一个相当好的自旋过滤器件，在较宽的偏置电压范围内，自旋过滤效率接近80%，因此适合于应用。详细地提出了这些现象的机理。
2016-01-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
DNA nucleotide-specific modulation of μA transverse edge currents through a metallic graphene nanoribbon with a nanopore
我们提出了用于DNA测序的双端装置，其由具有锯齿形边缘的金属石墨烯纳米载体（ZGNR）和在其内部的纳米孔组成，DNA分子通过该纳米孔移位。使用非平衡格林函数结合密度泛函理论，我们证明了插入到纳米孔中的四个DNA核苷酸中的每一个，其边缘碳原子被氢或氮钝化，将导致器件电导的独特变化。不像其他最近的生物传感器基于通过DNA核苷酸的横向电子传输，其利用小的（pA的数量级）隧道电流穿过纳米间隙或纳米孔，产生差的信噪比，我们的设备概念依赖于这样的事实，即在ZGNRs中，局部电流密度在边缘周围达到峰值，使得远离边缘钻纳米孔不会减少电导。将DNA核苷酸插入纳米孔中会影响周围区域的电荷密度，从而调制边缘传导电流，其幅度在偏置电压约0.1 V时为μA量级。所提出的生物传感器不限于ZGNRs，并且可以用支持横向边缘电流的其他纳米线来实现，例如手性GNRs或由二维拓扑绝缘体制成的导线。
2011-08-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
Chirality- and thickness-dependent thermal conductivity of few-layer graphene: a molecular dynamics study
采用非平衡分子动力学方法研究了石墨烯纳米带（1 ~ 8个原子平面）的热导率。我们提出了在少层石墨烯中，室温热导率随层数单调衰减。锯齿型石墨烯在导热性能上的优势只在高温区存在，在多层情况下消失。解释了高频声子谱收缩引起热导率变化的原因。还报道了单层石墨烯比多层石墨烯具有更好的弹道输运性质。
2011-11-24 cond-mat.mes-hall
Tunable spin and transport in porphyrin-graphene nanoribbon hybrids
最近，卟啉单元已被连接到石墨烯纳米带（Por-GNR），使众多可能的结构。在这里，我们报告的第一性原理计算的两个原型，实验上可行的，Por-GNR的混合动力车，其中之一显示出一个小的带隙相关的其作为电极在设备中使用。在卟啉中嵌入Fe原子引起自旋基态$S=1$的自旋极化。我们采用密度泛函理论和非平衡格林函数输运计算，以研究一个2端设置，涉及一个Fe-Por-GNR之间的两个金属，小带隙，Por-GNR电极。Fe- $d$和GNR带态之间的耦合导致自旋输运中接近费米能的Fano反共振特征。这一特点使得运输高度敏感的Fe自旋状态。我们演示了如何机械应变或化学吸附的Fe引起自旋交叉$S=1$和$S=0$，分别直接反映在运输的变化。我们的理论结果为在表面合成Por-GNRs杂化物提供了线索，这将为碳基自旋电子学和化学传感开辟一条新的途径。
2022-10-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Four-terminal graphene-superconductor thermal switch controlled by the superconducting phase difference
提出一种四端石墨烯-超导体相位控制热开关，利用超导相位差同步调控正常透射与交叉安德烈夫反射，数值表明低温下开关比可超过2000。
2024-10-29 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Electron density and transport in top-gated graphene nanoribbon devices: First-principles Green function algorithms for systems containing large number of atoms
石墨烯纳米晶体管（GNR）场效应晶体管的最新制造对碳纳米电子学的第一原理建模提出了挑战，因为该器件中存在数千个原子。基于非平衡格林函数理论和密度泛函理论的量子输运算法（NEGF-DFT），最初是为了计算平衡态和有限偏压下的自洽电子密度而开发的（作为获得电导或电流-电压特性的先决条件，分别）用于附着到金属电极的小分子，其中通常仅模拟几百个原子。在这里，我们介绍了两个数值上有效的算法，使它有可能扩展的NEGF-DFT框架，涉及大量的原子的设备模拟相结合。我们说明这两种算法融合到NEGF-DFT类型的代码通过计算电荷转移，电荷再分布和电导在dielag-GNR/可变宽度扶手椅-GNR/dielag-GNR双端器件覆盖的石墨烯层制成的栅电极以及。在该装置的模拟中心区域内的碳和边缘钝化氢原子的总数为~7000。我们的自洽模型的栅极电压效应表明，可能需要相当大的栅极电压，以转移所提出的AGNR互连的带隙和开关的运输从绝缘到一个单一的开放导电通道的制度。
2009-09-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Interplay of relativistic and nonrelativistic transport in atomically precise segmented graphene nanoribbons
石墨烯的分离引发了对起源于碳原子平面蜂窝晶格排列的基本相对论物理学的探索，以及对纳米级电子学中潜在技术应用的探索。自下而上制造的原子精确分段石墨烯纳米带，SGNR，为金属，半导体和混合GNRs中的电传输，相干性和干涉效应的研究开辟了道路，具有不同的边缘终端。通过SGNR的电输运的概念和实践的理解是通过非平衡格林函数（NEGF）电导计算和狄拉克连续模型，吸收的价电导能隙的位置依赖的质量，包括拓扑在原产地的质量障碍在段之间的接触。连续介质模型再现NEGF的结果，包括光学狄拉克法布里-珀罗（FP）等距振荡的无质量相对论载体在金属扶手椅SGNR，和一个不等间距FP模式的混合扶手椅锯齿形SGNR载体从相对论（扶手椅）过渡到非相对论（锯齿形）制度。这为分析相干输运现象和解释SGNR中即将进行的实验提供了一个统一的框架。
2015-02-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci hep-ph
Electronic and Transport Properties of Molecular Junctions under a Finite Bias: A Dual Mean Field Approach
我们发现，当一个分子结是在一个外部的偏压下，它的性能不能唯一地确定的总电子密度的密度泛函理论（DFT）的基态（GS）的性质相同的方式。为了正确地将偏压引起的非平衡效应，我们提出了一个双平均场（DMF）的方法。关键的思想是，总电子密度与载流电子的密度一起足以确定系统的性质。通过将TFD模型推广到非平衡情形，我们解析地导出了DMF交换能量密度泛函.我们将DMF方法应用到SIESTA计算软件包中，研究了分子结中的非平衡电子输运。对石墨烯纳米管（GNR）结的计算表明，与常用的\textit{ab initio}输运理论相比，DMF方法可以显著降低低偏压下的电流，这是由于对散射区平均场电位的非平衡修正.
2013-11-22 cond-mat.mes-hall
Vacancy tuned thermoelectric properties and high spin filtering performance in graphene/silicene heterostructures
本文的主要贡献是研究了缺陷石墨烯/硅烯纳米晶（GSNR）结中的自旋热电子效应。每个阶梯状的GSNR受到铁磁交换和局部外部电场，并使用非平衡格林函数（NEGF）的方法来确定他们的响应。为了进一步研究GSNRs的热电（TE）特性，还考虑了一个更大的系统的双空位（DV）的三种缺陷排列，并重新评估了它们的响应。结果表明，具有DVs的缺陷GSNR可以提供几乎完美的热自旋过滤效应（SFE）和自旋开关。获得了大于99.99%的负微分热电阻（NDTR）效应和高自旋极化效率（SPE）。具有DV缺陷的系统可以显示出等于1.2mV/K的大的自旋相关的塞贝克系数，这是相对大的和可接受的。适当的热和电子性能的GSNR也可以通过调整在器件区域中的DV取向获得。因此，在实际应用中，可以采用阶梯状GSNR来生产具有各种特征的高效自旋热电子器件。
2021-07-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
First-principles vs. semi-empirical modeling of global and local electronic transport properties of graphene nanopore-based sensors for DNA sequencing
使用第一性原理量子输运模拟，基于非平衡格林函数形式主义结合密度泛函理论（NEGF+DFT），我们研究了总的和局部的电子电流的变化与锯齿形边缘（ZGNR）托管纳米孔的平面内的DNA核碱基插入到孔诱导。我们发现，在将核碱基置于小直径\mbox{$D=1.2$ nm}的纳米孔内的最可能位置（根据分子动力学轨迹）后，两端ZGNR +纳米孔器件的零偏压电导发生了相当大的变化。虽然这种效应随着纳米孔尺寸增加到\mbox{$D=1.7$ nm}而降低，但是ZGNR +纳米孔和ZGNR +纳米孔+核碱基系统中的电流之间的对比度可以通过施加小的偏压$V_b \lesssim 0.1$ V来增强。这在微观上解释为由于DNA核碱基诱导的ZGNR边缘周围的局部电流密度的空间分布的改变。我们使用NEGF结合自洽电荷密度泛函紧束缚（NEGF+SCC-DFTB）或自洽扩展Hückel（NEGF+SC-EH）半经验方法重复相同的分析。我们发现从NEGF+DFT获得的结果与从NEGF+SCC-DFTB或NEGF+SC-EH方法获得的结果之间的巨大差异在选择用于快速DNA测序的最佳纳米电子传感器的{ \em in silico}设计的适当计算算法时可能非常重要。
2014-08-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft physics.bio-ph
