Rh（111）上的石墨烯：STM和AFM研究

石墨烯的AFM局部氧化纳米光刻

AFM local oxidation nanolithography of graphene

利用原子力显微镜研究了石墨烯薄膜的局部氧化纳米图案化。该技术提供了一种在石墨烯薄片中形成绝缘沟槽并以亚纳米精度制造纳米器件的方法。我们展示了一个25纳米宽的纳米和亚微米尺寸的石墨烯片纳米环的制造。我们还发现，我们可以根据光刻条件在石墨烯表面上写入沟槽或凸起。我们将这些凸起归因于表面的部分氧化和氧进入石墨烯晶格。

Atomic defects of the hydrogen-terminated Silicon(100)-2x1 surface imaged with STM and nc-AFM

The hydrogen-terminated Silicon(100)-2x1 surface (H-Si(100)-2x1) provides a promising platform for the development of atom scale devices, with recent work showing their creation through precise desorption of surface hydrogen atoms. While samples with relatively large areas of the hydrogen terminated 2x1 surface are routinely created using an in-situ methodology, surface defects are inevitably formed as well reducing the area available for patterning. Here, we present a catalog of several commonly found defects of the H-Si(100)-2x1 surface. By using a combination of scanning tunneling microscop…

扫描探针显微镜研究CeO₂(100)表面重构的原子尺度反应性

Reconstruction-Dependent Imaging, Reactivity and Local Reduction of the CeO$_2$(100) surface

该研究结合扫描探针显微实验与第一性原理建模，揭示CeO₂(100)两种表面重构的原子尺度反应性，明确STM对不同重构表面还原状态的敏感性差异，建立了相关实验-理论框架。

Topologically localized excitons in single graphene nanoribbons

Excitonic emission from atomically precise graphene nanoribbons (GNRs) synthesised on a metal surface is probed with atomic-scale spatial resolution using a scanning tunneling microscopy (STM) approach. A STM-based strategy to transfer the GNRs to a partially insulating surface is used to prevent light emission quenching of the ribbons by the metal substrate. Sub-nanometer resolved STM-induced fluorescence spectra reveal emission from localized dark excitons build upon the topological end states of the GNRs. A low frequency vibronic emission comb whose characteristics change with the GNR lengt…

具有明确弹性常数的高灵敏度qPlus传感器的新制造技术

New fabrication technique for highly sensitive qPlus sensor with well-defined spring constant

介绍了一种用于原子力显微镜（AFM）的高灵敏度qPlus传感器的制作新技术。聚焦离子束用于切割，然后焊接到裸石英音叉上的尖锐的微尖从电化学蚀刻钨丝。所得到的qPlus传感器表现出高谐振频率和品质因数，允许增加力梯度灵敏度。它的弹性常数可以被精确地确定，这允许精确的定量AFM测量。该传感器被证明是非常稳定的，可以进行通常的UHV尖端清洗，包括电子束和场蒸发，以及在原位STM尖端处理。初步结果与STM和AFM原子分辨率成像在硅$Si(111)-7\times 7$表面的$4.5\,K$。

在6 H- SiC（000-1）上制备多层石墨烯：STM的研究

Few layers graphene on 6H-SiC(000-1): an STM study

我们已经通过扫描隧道显微镜（STM）分析了由在6 H-SiC的C终止面上生长的几个（3-5个）石墨烯层制成的薄膜，以确定在该材料中报道的方位角无序的性质。我们观察到的超结构被解释为莫尔图案由于连续层之间的取向差角。堆垛层错的存在预计会导致电子性质，使人联想到单层石墨烯，即使是多层样品。我们的结果表明，这种明显的电子退耦层可以显示在STM数据。

准自支撑单层石墨烯中Si悬挂键的原子和电子结构

Atomic and Electronic Structure of Si Dangling Bonds in Quasi-Free-Standing Monolayer Graphene

在准自立单层石墨烯（QFMLG）的界面处没有H终止的Si悬挂键是已知的散射中心，其可以严重影响载流子迁移率。在这份报告中，我们研究的原子和电子结构的Si悬挂键QFMLG使用低温扫描隧道显微镜/光谱（STM/STS），原子力显微镜（AFM），和密度泛函理论（DFT）计算。利用扫描隧道显微镜（STM）和原子力显微镜（AFM）在平台上观察到两种不同对比度的缺陷。它们的STM对比度随偏置电压而变化。在STS中，它们在不同的能量1.1和1.4 eV处显示出特征峰。与DFT计算的比较表明，它们分别对应于3和4 Si悬挂键的簇。这些结果的优化石墨烯合成的相关性进行了讨论。

a面SiC表面上扭曲多层石墨烯的竞争扫描隧道显微镜针尖-层间相互作用

Competing scanning tunneling microscope tip-interlayer interactions for twisted multilayer graphene on the a-plane SiC surface

首次获得了在n+6 H-SiC a面非极性表面上生长的单层和扭曲多层外延石墨烯态的扫描隧道显微镜（STM）图像。通过将来自双层石墨烯的棒和球模型的莫尔图案与实验获得的图像进行比较，确定扭曲的石墨烯在顶部两层之间具有5.4°的旋转角。此外，实验莫尔图案显示动态行为，连续洗牌之间的两个稳定的表面安排一个键长分开。莫尔条纹的位移超过1 nm，便于STM观察。这种动态行为的解释归因于STM针尖和石墨烯样品之间的静电相互作用。

Ni（111）表面合成碳链和石墨烯核

Carbon chains and graphene nucleus synthesized on Ni(111) surface

在石墨烯成核之前，预测约10-13个碳原子的线性链是不同金属表面上最有利的相。然而，与理论和实验上广泛研究的石墨烯不同，金属表面上的碳链还没有被STM直接研究。在这里，我们填补了这一空白，并报告了通过脱氢丙烯分子表面偶联在Ni（111）上合成的线性碳链的STM实验。链的识别与DFT计算和建议的模型包括12个碳原子，可能被氢原子覆盖。加热到580 K导致碳链的急剧减少和新相的出现-石墨烯核与碳化镍共存。在快速退火至773 K（石墨烯合成温度）后，在Ni（111）表面上存在少量链，以及石墨烯岛和碳化镍。碳链在室温下是稳定的，并且它们的移动性由STM直接观察到。

六方氮化硼上超平石墨烯的STM光谱

STM Spectroscopy of ultra-flat graphene on hexagonal boron nitride

石墨烯在未来的电子技术和基础物理应用中表现出巨大的潜力，因为它的线性能量-动量色散关系在狄拉克点交叉。然而，在狄拉克点处访问低密度区域的物理学是困难的，因为存在无序，这使得石墨烯具有局部微观电子和空穴水坑，导致即使在电荷中性点处载流子的密度也是有限的。人们已经努力通过悬浮石墨烯来减少无序，这导致制造挑战和精密设备，这使得局部光谱测量变得困难。最近，已经表明，将石墨烯置于六方氮化硼（hBN）上产生改善的器件性能。在这封信中，我们使用扫描隧道显微镜显示，石墨烯符合hBN，证明了在地形图像中的莫尔图案的存在。然而，与最近的预测相反，由于晶格的未对准，这种构象不会导致相当大的带隙。此外，本地光谱测量表明，电子空穴电荷波动减少了两个数量级相比，氧化硅。这导致了像悬浮石墨烯一样小的电荷波动，从而使狄拉克点物理学能够进行比独立设备更多样化的实验。

石墨上隧穿电流、力和耗散的局域光谱和原子成像

Local spectroscopy and atomic imaging of tunneling current, forces and dissipation on graphite

理论预测，扫描隧道显微镜（STM）中的电流和原子力显微镜（AFM）中测量的吸引力直接相关。因此，在有吸引力的AFM模式下获得的原子图像应该是冗余的，因为它们应该是STM的\emph{similar}。在这里，我们表明，虽然电流和力的距离依赖性是类似的石墨，恒定高度的AFM和STM图像的差异很大程度上取决于距离和偏置电压。我们在石墨（0001）表面的高对称性晶格位置处执行隧道电流、频率偏移和阻尼信号的光谱。耗散信号对距离的敏感度大约是频率偏移的两倍，这可以用原子摩擦的普朗特-汤姆林森模型来解释。

STM探测SiC上单层和双层石墨烯的电子态

Electron states of mono- and bilayer graphene on SiC probed by STM

利用扫描隧道显微镜（STM）研究了超高真空中6 H-SiC（0001）表面的微石墨化过程。从原子尺度的图像分析，我们确定了两种不同的梯田，我们毫不含糊地归因于单层和双层石墨烯覆盖富C界面。在低温下，这两个平台显示静态杂质产生的$(\sqrt{3}\times \sqrt{3})$量子干涉。这种干扰是接近费米能级的类$π$态的指纹。我们得出结论，第一层石墨烯的金属态几乎不受底层界面的干扰，这与最近的光电发射实验一致（A。Bostwick等人，Nature Physics 3，36（2007））

用原位AFM进行X射线光谱的局部探测

Local detection of X-ray spectroscopies with an in-situ AFM

扫描探针显微镜（SPM）与X射线微束的原位结合为同步辐射技术的发展增添了新的可能性。在本文中，我们描述了一个免费的光学AFM/STM，可以直接安装在同步辐射终端站这样的组合实验。该仪器可用于AFM成像的调查样品或可用于检测光发射的电子与一个尖锐的STM样尖，从而导致本地测量的X射线吸收信号。或者，可以测量撞击尖端最尖锐部分的光子通量，以局部映射从样本衍射的光束图案。在本文中，我们最终提供了一些本地检测的XAS和衍射的例子。

扫描隧道显微镜的自动化结构发现

Automated Structure Discovery for Scanning Tunneling Microscopy

针对扫描隧道显微镜（STM）图像难解读、多局限于已知成分平面样品的问题，研究人员基于非接触式原子力显微镜的结构发现方法，开发出可直接从STM图像预测原子结构的机器学习工具ASD-STM，在有机分子的结构预测和定性化学识别上准确率良好，可拓展SPM领域的结构发现应用场景。

通过显微镜和光谱分析优化石墨烯干法刻蚀条件

Optimization of graphene dry etching conditions via combined microscopic and spectroscopic analysis

单层石墨烯结构和器件通常使用反应离子蚀刻和等离子体蚀刻来限定，其中O2或Ar作为气态蚀刻剂。尽管光学显微镜和拉曼光谱被广泛用于确定干法蚀刻的适当持续时间，但原子力显微镜（AFM）的额外表征揭示了残留的石墨烯和/或蚀刻副产物持续超过上述方法表明完全石墨烯蚀刻的点。认识到不完全蚀刻可能对器件和/或下游加工产生有害影响，AFM表征在此用于确定消除石墨烯干法蚀刻残留物的最佳蚀刻条件。

STM观察热解石墨机械裂解后出现的盒状石墨烯纳米结构

STM observation of a box-shaped graphene nanostructure appeared after mechanical cleavage of pyrolytic graphite

描述了通过高度取向的热解石墨（HOPG）的机械裂解形成/未覆盖的三维盒形石墨烯（BSG）纳米结构。所发现的纳米结构是沿着表面定位的平行中空通道的多层系统，并且具有四边形横截面。通道壁/刻面的厚度约等于lnm。沟道面的典型宽度为约25 nm，沟道长度为390 nm或更长。通过扫描隧道显微镜（STM）对所发现的纳米结构的研究使我们得出结论，通过机械压缩，弯曲，分裂和移动石墨表面层，可以使石墨烯的空间结构与所发现的结构相似。这种结构的显著特征如下：制备方法简单，石墨烯平面和基底之间的接触面积小，表面积大，通道的纳米横截面尺寸，大纵横比。潜在的应用领域包括：超灵敏检测器、高性能催化电池、用于DNA操作的纳米通道、纳米机械谐振器、电子倍增通道、用于储氢的高容量吸附剂。

少层外延石墨烯的朗道能级和能带弯曲

Landau Levels and Band Bending in Few-Layer Epitaxial Graphene

在碳化硅的碳表面上生长的少层石墨烯系统中的载流子密度分布可以通过用于探测顶层电子特性的扫描隧道显微镜（STM）尖端的存在以及通过诱导明确的朗道能级的垂直磁场来改变。在垂直场情况下的Hartree近似计算表明，电荷倾向于在层之间重新排列，使得大多数层的填充因子被钉扎在整数值。我们使用我们的分析，以提供洞察埋层在最近的几层石墨烯STM研究的作用，并讨论我们的模型的局限性。

单层石墨烯在Rh（111）表面的空间排布和成键

Spatial corrugation and bonding of single layer graphene on Rh(111)

在Rh（111）表面上外延单层石墨烯的形貌扫描隧道显微镜（STM）图像显示，大规模地产生扩展的单晶石墨烯畴而没有任何缺陷。高分辨率成像显示，由Rh（111）衬底和石墨烯之间的晶格失配引起的莫尔结构是高度波纹状的，与先前报道的Ir（111）上的石墨烯或Ru（0001）上的石墨烯相比，莫尔超晶胞中包含额外的空间调制区域。对应于莫尔结构的“桥”区域的这些区域在STM图像中表现为凹陷，表明石墨烯层和金属基底之间的强轨道杂化。价带光电发射证实了石墨烯和Rh（111）之间的强杂化，这导致石墨烯层的显著的非晶化。我们的研究结果强调了在石墨烯基纳米级系统的设计中考虑外延生长的石墨烯层中的衬底效应的重要性。

局部无序石墨烯上的扫描隧道显微镜电流

Scanning Tunneling Microscopy currents on locally disordered graphene

我们研究的局域态密度和周围的替代杂质，并使用这些结果来计算电流与偏压特性曲线的扫描隧道显微镜（STM）的实验在石墨烯表面上完成。这使我们能够检测石墨烯上取代杂质的存在。空缺的情况也进行了分析。我们发现，STM特征曲线的形状和幅度取决于尖端的位置和缺陷的性质，杂质和碳原子之间的结合强度起着重要的作用。尖端的最后一个原子的性质也对特性曲线的形状有影响。

热退火Cu（110）上石墨烯的周期性波纹--表面重构还是莫尔条纹？

Periodic ripples on thermally annealed Graphene on Cu (110) - Surface reconstruction or Moire pattern?

利用超高真空扫描隧道显微镜（UHV STM）研究了热退火对化学气相沉积（CVD）法在Cu（110）薄膜上生长的石墨烯的影响。我们发现，退火似乎诱导沿[210]方向的Cu表面的重构，具有1.43 nm的周期。这样的重建已被归因于在铜表面诱导的拉伸应变的差异热膨胀，它相对于石墨烯覆盖层，但我们表明，它实际上是一个莫尔图案，由于石墨烯和底层的原子晶格之间的干扰所证明的外观的奇-偶过渡只观察到由于错误的晶体的顶层的取向。这强调了金属表面上石墨烯的STM测量的分析应该考虑这种干扰，并且石墨烯-Cu界面比以前认为的更复杂。

Atomic-scale control of graphene magnetism using hydrogen atoms

Isolated hydrogen atoms absorbed on graphene are predicted to induce magnetic moments. Here we demonstrate that the adsorption of a single hydrogen atom on graphene induces a magnetic moment characterized by a ~20 meV spin-split state at the Fermi energy. Our scanning tunneling microscopy (STM) experiments, complemented by first-principles calculations, show that such a spin-polarized state is essentially localized on the carbon sublattice complementary to the one where the H atom is chemisorbed. This atomically modulated spin-texture, which extends several nanometers away from the H atom, dri…

Cu（100）上的六苯基：nc-AFM针尖功能化及鉴定

Sexiphenyl on Cu(100): nc-AFM tip functionalization and identification

在扫描隧道显微镜（STM）和原子力显微镜（AFM）图像中获得的对比度是由尖端终止和对称性决定的。用单个金属原子、CO分子或有机物种官能化尖端已被证明提供高空间分辨率和对尖端-表面相互作用的了解。利用这一概念的主题是有机分子在表面的吸附。通过这项工作，我们的目标是促进不断增长的数据库的有机分子，允许分配分子内成像。利用低温扫描隧道显微镜（STM）和具有分子内分辨的非接触式原子力显微镜（AFM）研究了有机分子对六苯基（C36 H26，6P）在Cu（100）表面的吸附行为。在亚单层制度，我们发现一个平面和平坦的吸附与6P分子旋转10°的方向<010>。在这种构型中，六个苯环中的四个占据了表面上几乎相等的位置。6P分子进一步研究与CO官能化的提示，在比较的单原子金属和6P-终止的提示。我们还表明，当尖端用有机分子封端时，Hofmann等人Phys.Rev.B112（2014）066101引入的使用吸附的CO来表征尖端的程序是有用的。

石墨烯与Ni（111）通过氧嵌入的解耦

Decoupling of graphene from Ni(111) via oxygen intercalation

结合表面科学技术（STM，XPS，ARPES）和密度泛函理论计算，研究了石墨烯与Ni（111）的氧嵌入脱耦。发现在石墨烯和铁磁（FM）Ni之间的界面处形成反铁磁（AFM）NiO层，其中石墨烯保护下面的AFM/FM三明治系统。发现石墨烯在该系统中是完全解耦的，并且通过电荷转移强烈掺杂$p$，其中狄拉克点的位置为$(0.69\pm0.02)$ eV高于费米能级。我们的理论分析证实了所有的实验结果，也解决了石墨烯和AFM NiO之间的界面特性。

用扫描隧道显微镜和非接触原子力显微镜探测Ir（111）上石墨烯莫尔条纹的形貌和电子衬度

Topographic and electronic contrast of the graphene moiré on Ir(111) probed by scanning tunneling microscopy and non-contact atomic force microscopy

由于石墨烯和下面的金属表面之间的晶格失配，在过渡金属表面上生长的外延石墨烯通常表现出莫尔图案。我们使用扫描隧道显微镜（STM）和原子力显微镜（AFM）实验来探测Ir（111）表面上石墨烯莫尔条纹的电子和形貌对比度。虽然STM形貌的影响，接近费米能量和本地隧道势垒高度的状态的局部密度，AFM是能够产生的“真正的”表面形貌，一旦从尖端和衬底之间的范德华力（VDW）相互作用所产生的背景力被考虑在内。我们观察到35 $\pm$ 10 μ m的莫尔条纹，其中石墨烯-Ir（111）距离在石墨烯蜂窝位于下面的铱原子顶部的区域中最小，而在fcc或hcp三重中空位点上较大。

两个石墨烯片之间插入的单个氢原子的动力学成像

Imaging the dynamics of individual hydrogen atom intercalated between two graphene sheets

两个相邻的范德瓦尔斯材料片之间的层间走廊预计将修改限制在原子界面处的原子和分子的性质。在这里，我们直接成像单个氢原子插入两个石墨烯片之间，并通过扫描隧道显微镜（STM）研究其动力学。发现插层的氢原子与化学吸附在石墨烯外表面的原子氢有显著不同。我们的STM测量，辅以第一性原理计算，表明插入两个石墨烯片之间的氢原子大大降低了元素迁移步骤的势垒。特别地，来自石墨烯的受限原子氢解离能降低到0.34 eV，其仅为化学吸附在石墨烯上的氢原子的约三分之一。这为直接成像受限原子的原子动力学提供了一个独特的平台。我们的研究结果表明，范德华材料的原子界面可以提供一个有限的环境来调节界面化学反应。

Tunable Graphene Electronics with Local Ultrahigh Pressure

We achieve fine tuning of graphene effective doping by applying ultrahigh pressures (> 10 GPa) using Atomic Force Microscopy (AFM) diamond tips. Specific areas in graphene flakes are irreversibly flattened against a SiO2 substrate. Our work represents the first demonstration of local creation of very stable effective p-doped graphene regions with nanometer precision, as unambiguously verified by a battery of techniques. Importantly, the doping strength depends monotonically on the applied pressure, allowing a controlled tuning of graphene electronics. Through this doping effect, ultrahigh pres…

STM Study of Quantum Hall Isospin Ferromagnetic States of Zero Landau Level in Graphene Monolayer

A number of quantum Hall isospin ferromagnetic (QHIFM) states have been predicted in the relativistic zero Landau level (LL) of graphene monolayer. These states, especially the states at LL filling factor v = 0 of charge-neutral graphene, have been extensively explored in experiment. To date, identification of these high-field broken-symmetry states has mostly relied on macroscopic transport techniques. Here, we study splitting of the zero LL of graphene at partial filling and demonstrate a direct approach by imaging the QHIFM states at atomic scale with a scanning tunneling microscope. At hal…

电场驱动石墨烯量子点磁相变的光学特征

Optical signatures of electric field driven magnetic phase transitions in graphene quantum dots

在石墨烯量子点（QD）中识别各种类型的磁有序的实验挑战构成了这些纳米结构用于自旋电子器件的应用的主要障碍。利用{ \normalsize{}，$π$ -电子}Pariser-Parr-Pople（PPP）模型哈密顿量得到的相图，证明了在外加电场的影响下，磁态发生相变.这些量子点的电吸收光谱的计算表明，在讨论中的光谱进行强签名的磁性状态（FM与AFM），从而表明其磁性的全光学表征的可能性。此外，在没有外部电场的情况下，对于反铁磁（AFM）和铁磁（FM）量子点状态，上自旋和下自旋的间隙是相同的。但是，一旦QD暴露于适当定向的外部电场，不同自旋的间隙分裂，并且相对于场的强度表现出明显的变化。量子点的AFM和FM构型的上下自旋所对应的能隙所表现出的变化性质是不同的。这种通过有限石墨烯纳米结构中的电场对自旋极化间隙分裂的选择性操纵可以在基于石墨烯的自旋电子器件的设计中开辟新的前沿。

用扫描隧道显微镜研究Bernal和菱面体石墨烯层之间的通道

A Pathway between Bernal and Rhombohedral Stacked Graphene Layers with Scanning Tunneling Microscopy

在高取向热解石墨的顶层，诱导的扫描隧道显微镜（STM）的尖端的水平位移，提出。STM图像与密度泛函理论模拟的结果吻合得很好。第一性原理计算确定，低能量势垒方向的顶层位移是朝着一个结构，其中没有碳pz轨道重叠，而高能量势垒方向是朝着AA堆叠。每一个方向的转变产生一个类似于石墨烯的真实空间表面电荷密度;然而，低能势垒方向只需要一个键长就可以将ABA（Bernal）转化为ABC（菱面体）。

轻敲模式原子力显微镜测量石墨烯和少层石墨晶体厚度的异常现象

Anomalies in thickness measurements of graphene and few layer graphite crystals by tapping mode atomic force microscopy

轻敲（间歇接触）模式下的原子力显微镜（AFM）是测量氧化硅表面上的石墨烯和少层石墨烯（FLG）薄片的厚度的常用工具。这是一个方便的工具，以快速确定个别FLG膜的厚度。然而，来自文献的报告显示石墨烯层的测量厚度的大的变化。本文重点研究了轻敲模式原子力显微镜（TAFM）测量石墨烯和FLG厚度时的成像机制，并指出在一定的测量参数下，FLG薄片的测量厚度会出现显著的偏差。当使用不适当选择范围的自由振幅值的轻敲悬臂梁时，可以观察到FLG微晶的测量高度增加多达1nm。我们目前比较拉曼光谱和TAFM测量选定的单层和多层石墨烯薄膜，基于此，我们建议如何正确测量石墨烯和FLG厚度使用TAFM。

含缺陷石墨烯中反铁磁畴的弱铁磁性

Weak ferromagnetism of antiferromagnetic domains in graphene with defects

在平均场近似下，利用近藤哈密顿量研究了具有随机分布磁缺陷/空位的石墨烯的磁性.已经表明，一旦温度达到临界点$T_{N}$，具有缺陷的石墨烯经历从顺磁性到反铁磁性（AFM）相的磁性相变。考虑到作为一个指定的原因，多个成核到AFM域的缺陷离散。由于每个畴的特征在于与不同的亚晶格相关联的缺陷的部分补偿磁化，因此它们一起揭示了在磁场中的超顺磁性行为。理论定性地描述了实验数据提供的AFM畴结构的温度依赖性。

石墨烯和六方氮化硼单层覆盖的少层磷的模拟扫描隧道显微镜图像

Simulated scanning tunneling microscopy images of few-layer-phosphorus capped by graphene and hexagonal boron nitride monolayers

元素磷被认为具有几种稳定的同素异形体，其在能量上接近简并，但具有化学反应性。为了防止在环境条件下的化学降解，这些结构可以被六方氮化硼（{ \em h}-BN）或石墨烯的单层覆盖。我们进行{ \em ab initio}密度泛函计算来模拟磷的不同层状同素异形体的扫描隧道显微镜（STM）图像，并研究覆盖层对这些图像的影响。我们发现，绝缘{ \em h}-BN的保护性单层允许区分下面的磷的不同结构相，即使图像仅通过看起来透明的氮原子过滤。对于被半金属石墨烯覆盖的磷膜来说，这种区别是不可能的。我们的研究结果表明，STM的真实空间成像能力不会受到所选择的保护磷表面的覆盖层的阻碍。

Controlling of the Dirac band states of Pb-deposited graphene by using work function difference

We have performed scanning tunneling microscope (STM) and angle-resolved photoemission spectroscopy (ARPES) in Pb-deposited bilayer Graphene (BLG) on SiC(0001) substrate to investigate the dependence of the electronic structures on Pb-deposition amount. We have observed that the Pb atoms form islands by STM and the $π$ bands of the BLG shift toward the Fermi level by ARPES. This hole-doping-like energy shift is enhanced as the amount of Pb is increased, and we were able to tune the Dirac gap to the Fermi level by 4 ML deposition. Considering the band dispersion, we suggest that hole-doping-lik…

插入剂诱导的凯克勒有序和准自由-standing石墨烯中能隙的打开

Intercalant-induced Kekule ordering and gap opening in quasi-free-standing graphene

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。

石墨烯上3d过渡金属原子和团簇的电子和磁性构型

Adatoms and clusters of 3d transition metals on graphene: Electronic and magnetic configurations

利用扫描隧道显微镜（STM）、X射线吸收光谱、X射线磁性圆二色性（XMCD）和从头算方法研究了SiC（0001）上单层石墨烯（MLG）上Fe、Co和Ni单原子和团簇的电子和磁性. STM揭示了Ni和Co吸附原子的不同吸附位点。XMCD证明Fe和Co吸附原子是顺磁性的，并表现出与理论一致的面外易磁化轴。与此相反，我们实验上发现一个小的基态镍单体，而集群的大小增加导致相当大的磁矩。我们的计算很好地再现了这些观察结果，并揭示了杂化效应和原子内电荷转移对MLG上吸附原子和团簇性质的重要性。

石墨烯-WSe2异质结构中具有原子级精度的可调界面化学吸附

Tunable interfacial chemisorption with atomic-level precision in a graphene WSe2 heterostructure

该研究通过控制单个Se原子在石墨烯-WSe2界面的化学吸附位置，实现了原子级精度的化学掺杂，并利用STM针尖操控量子干涉，为材料性质调控提供了新途径。

铱（111）上石墨烯的缺陷：旋转畴和脊

Defects of graphene on Ir(111): rotational domains and ridges

利用低能电子显微镜（LEEM）、低能电子衍射（LEED）和扫描隧道显微镜（STM）研究了单层石墨烯片在Ir（111）表面的不同取向。最丰富的方向已在文献中描述过。使用选择性区域LEED，我们发现其他三种变体，它们相对于最常见的变体旋转了14，18.5和30度。利用扫描隧道显微镜（STM）研究了30度左右的旋转结构。我们建议，所有4种变体都是莫尔结构，可以使用简单的几何规则进行分类，涉及周期性和准周期性的结构图案。此外，LEEM揭示了在从合成温度冷却期间在石墨烯片中形成线性缺陷。STM表明，这些缺陷是脊，这表明石墨烯片局部分层的Ir基板合同。

用密度泛函理论揭示了SiC（0001）表面上准自支撑单层石墨烯中缺陷的本质

Revealing the nature of defects in quasi free standing mono-layer graphene on SiC(0001) by means of Density Functional Theory

通过从富Si SiC（0001）面选择性Si蒸发和H嵌入在SiC上生长的准独立单层石墨烯（QFMLG）在STM和AFM分析中显示出不规则性，表现为局部特征，我们先前将其识别为H层覆盖中的空位[Y Murata等人，Nano Res，出版中，DOI：10.1007/s12274-017-1697-x]。然而，这些特征的大小、形状、亮度、位置和浓度是可变的，这取决于氢化条件。为了阐明这些功能的性质，在这项工作中，我们进行了系统的密度泛函理论研究QFMLG的结构和电子性质的缺陷，在H覆盖安排在不同的配置，包括多达13个空缺的H原子，并表明这些产生本地化的电子态与特定的电子结构。基于模拟和测量的STM图像的比较，我们能够关联不同的空缺的大尺寸（7-13缺失H）的不同观察到的功能。的存在下，大的空缺是在协议的趋势，单H空位聚集，这里所证明的DFT结果。这给氢化过程提供了一些线索。我们的工作揭示了QFMLG中H覆盖缺陷的结构多样性，并为解释STM图像中的多样性提供了可操作的方法。这些空位产生的局域态的能量是可调的，通过它们的大小和形状，这表明在纳米和光电子学的应用。

单层和双层石墨烯界面的边缘态

Edge States at the Interface between Monolayer and Bilayer Graphene

采用Dirac方程和数值计算相结合的方法研究了锯齿形界面单双层石墨烯的电子性质。有两种类型的锯齿形接口堆栈。在费米能级处，由于边缘态的位置不同，色散和局域态密度沿界面的表现也不同。我们希望我们的研究能对理解输运和STM实验提供一些启示。

True Atomic-Resolution Imaging under Ambient Conditions via Conductive Atomic Force Microscopy

Atomic-scale characteristics of surfaces dictate the principles governing numerous scientific phenomena ranging from catalysis to friction. Despite this fact, our ability to visualize and alter surfaces on the atomic scale is severely hampered by the strict conditions under which the related methods are operated to achieve high spatial resolution. In particular, the two prominent methods utilized to achieve atomic-resolution imaging - scanning tunneling microscopy (STM) and noncontact atomic force microscopy (NC-AFM) - are typically performed under ultrahigh vacuum (UHV) and often at low tempe…

多层石墨系统中的无质量费米子

Massless Fermions in multilayer graphitic systems with misoriented layers

我们研究了几个堆叠的石墨烯层的取向不良如何影响碳纳米系统的电子结构。我们提出了{ \it ab initio}计算的双层和三层系统，以证明无质量费米子行为的单层石墨烯的典型也发现在无公度多层石墨系统。我们还研究了实验指纹，如拉曼光谱和扫描隧道显微镜（STM）的这一属性的后果。我们的模拟表明，乱层少层石墨的STM图像对层的排列是敏感的。我们还预测，石墨样品的共振拉曼信号对层的取向比层的数量更敏感。

Denoising Scanning Tunneling Microscopy Images of Graphene with Supervised Machine Learning

Machine learning (ML) methods are extraordinarily successful at denoising photographic images. The application of such denoising methods to scientific images is, however, often complicated by the difficulty in experimentally obtaining a suitable expected result as an input to training the ML network. Here, we propose and demonstrate a simulation-based approach to address this challenge for denoising atomic-scale scanning tunneling microscopy (STM) images, which consists of training a convolutional neural network on STM images simulated based on a tight-binding electronic structure model. As mo…

6 H- SiC（000-1）（3 x 3）上单层石墨烯的原子和电子结构：扫描隧道显微镜研究

Atomic and electronic structure of monolayer graphene on 6H-SiC(000-1)(3 x 3) : a scanning tunneling microscopy study

本文利用扫描隧道显微镜（STM）和光谱学（STS）研究了6 H-SiC（000-1）（3x 3）（SiC（3x 3））表面重构的石墨烯单层岛的原子和电子结构。石墨烯晶格的取向从一个岛到另一个岛发生变化。在STM图像中，这种旋转无序产生了周期在nm范围内的各种超晶格。我们发现这些超晶格是莫尔图案（MP），我们将它们的表观高度与石墨烯/SiC（3x 3）界面处的堆叠相关联。STM图像中MP的对比度对应于石墨烯层的小地形调制。从STS测量中，我们发现，衬底表面呈现出1，5 eV的宽带隙，包括费米能级。该衬底表面带隙存在于石墨烯平面下方。隧道光谱在衬底表面间隙内的岛上是空间均匀的，这表明MP不影响石墨烯的低能电子结构。我们的结论是，SiC（3 × 3）重建有效地钝化了衬底表面，并且在其上生长的石墨烯层的性质应该与理想材料的性质相似。

Ni-doped epitaxial graphene monolayer on the Ni(111) surface

Nickel-doped graphene has been synthesized from propylene on a Ni(111) surface and studied using scanning tunneling microscopy (STM) and density functional theory (DFT). It is established that nickel centers are formed during graphene synthesis on the Ni(111) surface by both chemical vapor deposition (CVD) and temperature-programmed growth (TPG); apparently, they are always present in graphene synthesized on Ni(111). The centers are observed in STM images as single defects or defect chains and identified by DFT calculations as Ni atoms in carbon bivacancies. These nickel atoms are positively c…

Tunable lattice reconstruction and bandwidth of flat bands in magic-angle twisted bilayer graphene

The interplay between interlayer van der Waals interaction and intralayer lattice distortion can lead to structural reconstruction in slightly twisted bilayer graphene (TBG) with the twist angle being smaller than a characteristic angle θc. Experimentally, the θc is demonstrated to be very close to the magic angle (θ ~ 1.05°). In this work, we address the transition between reconstructed and unreconstructed structures of the TBG across the magic angle by using scanning tunnelling microscopy (STM). Our experiment demonstrates that both the two structures are stable in the TBG around the magic a…

氢钝化Si（100）表面纳米机械剥离石墨烯的扫描隧道显微镜表征

Characterization of nanometer-sized, mechanically exfoliated graphene on the H-passivated Si(100) surface using scanning tunnelling microscopy

我们已经开发了一种通过将石墨机械剥离到Si（100）-2x1：H表面上来沉积具有2-10 nm的最小横向尺寸的石墨烯单层和双层的方法。纳米尺寸单层石墨烯的室温、超高真空（UHV）隧道光谱测量揭示了尺寸相关的能隙范围为0.1-1 eV。此外，石墨烯层的数量可以直接从扫描隧道显微镜（STM）的形貌轮廓确定。这一原子学研究为探索纳米石墨烯的电子结构提供了实验基础，有助于石墨烯基纳米电子学的发展。

STM observation of the quantum interference effect in finite-sized graphite

Superperiodic patterns were observed by STM on two kinds of finite-sized graphene sheets. One is nanographene sheets inclined from a highly oriented pyrolitic graphite (HOPG) substrate and the other is several-layer-thick graphene sheets with dislocation-network structures against a HOPG substrate. As for the former, the in-plane periodicity increased gradually in the direction of inclination, and it is easily changed by attachment of a nanographite flake on the nanographene sheets. The oscillation pattern can be explained by the interference of electron waves confined in the inclined nanograp…

双层石墨烯电子结构的实空间格林函数研究

Electronic Structure of Bilayer Graphene: A Real-space Green's Function Study

本文基于有效质量近似，推导了双层石墨烯自由格林函数（传播子）的实空间解析表达式。格林函数具有高度的空间各向异性和三重旋转对称性。计算的局域态密度（LDOS）的一个完美的双层石墨烯产生的主要特点，观察到的扫描隧道显微镜（STM）图像的石墨在低偏置电压。一些预测的LDOS的功能可以通过STM测量验证。此外，我们还利用多重散射理论计算了含空位的双层石墨烯的LDOS。我们观察到干涉图样主要由传播子的本征性质和空位的对称性决定。

原子尺度调控外延石墨烯上化学吸附原子氧以用于石墨烯基电子器件

Atomic-Scale Tailoring of Chemisorbed Atomic Oxygen on Epitaxial Graphene for Graphene-Based Electronic Devices

本研究利用STM研究化学吸附原子氧对外延石墨烯电子性质的影响，发现氧原子可在狄拉克点引入带隙，并可通过STM偏压扫描实现原子精度的脱附或跳跃调控，为石墨烯基原子尺度电子器件开发提供了新途径。

具有本征点缺陷的氮掺杂石墨烯的电子结构

Electronic Structures of N-doped Graphene with Native Point Defects

石墨烯中的氮掺杂在石墨烯基器件和催化剂中具有重要意义。采用密度泛函理论计算了含空位和Stone-Wales缺陷的N掺杂石墨烯的电子结构。我们的研究结果表明，在石墨烯中的单空位作为空穴掺杂剂，需要两个替代N掺杂剂来补偿由单空位引入的空穴。另一方面，双空位不产生任何自由载流子。有趣的是，一个单一的N掺杂剂在双空位作为受体，而不是施主。本征点缺陷和N掺杂剂之间的干扰强烈修改的作用，N掺杂的自由载流子的生产在体π带。对于一些缺陷和N掺杂剂-缺陷复合物，局部缺陷π态被部分占据。讨论了这种情况下自旋极化的可能性。我们还提出了定性的论点的基础上的本地债券图片的电子结构。结合实验结果，分析了N掺杂在空位和Stone-Wales缺陷处的1 s相关X射线光电子能谱和吸收光谱。我们还讨论了特征扫描隧道显微镜（STM）图像起源于电子和结构的N掺杂缺陷复合物的修改。小负偏压下的STM成像将为氧还原反应提供重要的活性位点信息。

Ir（111）上石墨烯莫尔条纹的结构和局域变化

The Structure and Local Variations of the Graphene Moiré on Ir(111)

利用动态低能电子衍射仪（LEED-I（V））和非接触原子力显微镜（AFM）研究了在铱（111）衬底上外延生长的石墨烯的无公度莫尔结构。我们的LEED-I（V）结果给出了表面单胞中所有原子的平均位置，并与用密度泛函理论（DFT）得到的结构定性一致。AFM实验揭示了莫尔结构的局部变化：在42和56 pm之间的几个莫尔晶胞上，折射率平滑地变化。我们将这些变化归因于莫尔对称位点和底层基底之间的不同注册表。我们还观察到孤立的异常值，其中莫尔条纹顶部位置可以被额外的10 pm抵消。这项研究表明，原子力显微镜成像可用于直接产生的局部表面形貌与pm精度，即使在不相称的2D结构与不同的化学反应。

原子力显微镜实验中的电子散射

Electron scattering in atomic force microscopy experiments

它已被证明，电子跃迁，如在扫描隧道显微镜（STM）中测量的，是有关的隧道势垒中的化学相互作用。在这里，我们表明，在Si（111）上的原子力显微镜（AFM）实验中的亚原子特征的形状和表观高度直接取决于硅表面和硅AFM针尖的可用电子状态。模拟和实验证实，力和电流显示出类似的亚原子变化的尖端样品的距离接近散装键合长度。

Ni（111）衬底上石墨烯纳米岛锯齿形边缘的稳定和重构

Susbtrate-Induced Stabilization and Reconstruction of Zigzag Edges in Graphene Nanoislands on Ni(111)

我们结合扫描隧道显微镜（STM）和密度泛函理论（DFT）的实验观察，揭示了Ni（111）上石墨烯最稳定的边缘结构以及堆叠驱动的激活和抑制边缘重构的作用。根据最外层碳原子相对于中空和顶部Ni位点的位置，锯齿形边缘具有非常不同的能量。三角形石墨烯纳米岛仅由更稳定的锯齿形中空边缘约束。在六边形纳米岛中，其被几何形状约束为沿着其周边交替的锯齿形中空和锯齿形顶部边缘，只有中空边缘是稳定的，而顶部边缘自发地重建成（57）五边形-七边形结构。原子分辨的STM图像与石墨烯和Ni位点的顶面-fcc或顶面-hcp外延堆叠一致，其中前者受到DFT的青睐。最后，我们发现，有一个一对一的关系之间的边缘类型，石墨烯堆叠，和取向的石墨烯岛。

在石墨包覆的6 H- SiC（000-1）上生长长单层石墨烯带的研究

Investigation of Long Monolayer Graphene Ribbons grown on Graphite Capped 6H-SiC (000-1)

我们提出了一个大的，孤立的，石墨烯带上轴半绝缘6 H-SiC晶片的C面生长的调查。使用石墨帽覆盖SiC样品，我们修改了Si升华过程中的Si物种的脱附。这导致生长动力学的更好控制，产生非常长（约300微米长，5微米宽）的均匀单层石墨烯带。AFM、光学显微镜和SEM结果表明，这些带状物完全占据了SiC台阶表面上异常大的台阶。拉曼光谱表明，热应力已部分放松皱纹的形成，在AFM图像中可见。此外，我们表明，尽管石墨烯的低光学吸收，光学差分传输可以成功地用于证明的单层字符的带。