Preferential Gas Adsorption at the Graphene-Water interface
水与石墨烯的接触对于许多有前途的应用具有根本的重要性和极大的兴趣，但是石墨烯如何与水相互作用仍然不清楚。在这里，我们使用原子力显微镜来研究亲水性云母基板，其中一些区域被水中的机械剥离的石墨烯层覆盖。在接近饱和浓度（~40%）的水中，在石墨烯覆盖的区域观察到帽状纳米结构和有序的条纹畴，而在纯云母区域没有观察到。当样品浸入高度脱气的水中时，这些结构并没有出现在石墨烯上，这表明它们的形成是由溶解在水中的气体吸附引起的。因此，即使在20 nm的窄宽度下，原子级薄的石墨烯也会改变高度亲水性基底的局部表面化学。此外，表面疏水性显著影响气体吸附，这对水中的各种现象具有广泛的影响。
2016-04-11 cond-mat.mes-hall
Electronic Properties of Graphene Encapsulated with Different Two-Dimensional Atomic Crystals
六方氮化硼是迄今为止唯一允许石墨烯器件表现出微米级弹道输运的基材。其他原子级平坦晶体能否用作制造优质石墨烯异质结构的基底？在这里，我们报告我们寻找替代基板。发现通过用二硫化钼或二硫化钨和hBN包封石墨烯制造的器件表现出约60，000 cm-1 $^{2}$ s $^{-1}$的一致高载流子迁移率。相比之下，用原子级平坦的层状氧化物（例如云母、铋锶钙铜氧化物和五氧化二钒）进行封装导致具有~ 1，000 cm $^{2}$ s $^{-1}$的迁移率的石墨烯器件的质量异常低。我们将这种差异主要归因于石墨烯、hBN和过渡金属二硫属化物之间界面处发生的自清洁。表面污染物聚集成大的口袋，允许界面的其余部分变得原子级清洁。对于原子级平坦的氧化物衬底上的石墨烯，不发生清洁过程。
2014-05-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Etching of Graphene Devices with a Helium Ion Beam
我们报告了用氦离子束刻蚀石墨烯器件，包括光刻过程中的原位电学测量。蚀刻工艺可用于纳米结构化和电隔离石墨烯器件中的不同区域，如通过蚀刻悬浮石墨烯器件中的通道所证明的，其中蚀刻间隙低至约10 nm。二氧化硅（SiO2）基板上的石墨烯器件蚀刻与较低的He离子剂量，并被发现有蚀刻后，我们归因于碳氢化合物的污染残留的导电性。
2009-10-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Modification of Graphene Properties due to Electron-Beam Irradiation
作者报告了由低能量和中等能量电子束照射（5和20 keV）引起的单层和双层石墨烯晶格的变化的显微拉曼研究。结果发现，辐射曝光导致在1345 1/cm附近的强无序D带的出现，指示对晶格的损伤。随着辐射剂量的增加，D和G峰的演化遵循非晶化轨迹，这表明石墨烯转变为纳米晶，然后转变为非晶形式。这些结果对石墨烯的表征和器件的制造具有重要的意义，这依赖于电子显微镜和聚焦离子束处理。
2008-12-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electron beam nanosculpting of suspended graphene sheets
我们展示了通过受控暴露于透射电子显微镜的聚焦电子束来对悬浮的多层石墨烯片进行高分辨率改性。我们表明，这种技术可以用来实现，在几秒钟的时间尺度上，各种功能，包括纳米级的孔隙，狭缝和间隙是稳定的，不随时间而演变。尽管悬置的石墨烯片极薄，但发现大量去除材料以产生期望的特征几何形状不会引入悬置片结构的长程变形。
2008-08-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Self-assembly and electron-beam-induced direct etching of suspended graphene nanostructures
我们报告悬浮单层石墨烯沉积的转移印刷方法的基础上聚二甲基硅氧烷邮票。转印方法允许从块状石墨样品剥离石墨薄片并将其无残留物沉积在二氧化硅基底上。该沉积系统由于由转移过程本身引起的应变而产生了沸腾的石墨烯表面。通过拉曼光谱、扫描电子显微镜和原子力显微镜测量的组合来证明单层石墨烯沉积及其在衬底上的“起泡”。最后，我们证明了气泡状悬浮石墨烯是自支撑的单层结构，可以通过采用基于电子束诱导蚀刻的空间分辨直接光刻技术来平坦化。
2011-05-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Reduction of 1/f Noise in Graphene after Electron-Beam Irradiation
我们研究了电子束辐照对石墨烯器件中低频1/f噪声水平的影响。发现石墨烯中的1/f噪声揭示了一种异常特性-它随着辐照引起的缺陷浓度的增加而降低。用显微拉曼光谱验证了在辐照下石墨烯中结构无序的增加量。用20 keV电子轰击石墨烯器件，在辐射剂量为104 micro-C/cm^2时，噪声谱密度S（I）/I^2（I是源漏电流）降低了一个数量级。我们的理论考虑表明，如果石墨烯中的1/f噪声机制与电子迁移率波动有关，则可以更容易地解释辐照后观察到的噪声降低。所得结果对于石墨烯在模拟、混合信号和射频系统、集成电路互连和传感器中的应用具有重要意义。
2012-11-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Graphene growth on h-BN by Molecular Beam Epitaxy
采用固体碳源分子束外延技术在六方氮化硼（h-BN）片上生长单层石墨烯纳米结构。单层石墨烯的形成在拉曼光谱中是清楚明显的，其显示尖锐的光学声子带。原子力显微镜图像和拉曼图谱显示，石墨烯的生长取决于h-BN衬底的表面形貌。生长是由h-BN表面上的碳原子的高迁移率，在一种方式，这是一致的范德华外延。石墨烯层的成功生长取决于衬底温度，但与碳原子的入射通量无关。
2012-04-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Molecular beam epitaxy growth of SrO buffer layers on graphite and graphene for the integration of complex oxides
我们报道了利用分子束外延技术在高度有序的热解石墨（HOPG）和单层石墨烯上成功地生长了高质量的SrO薄膜。SrO层具有（001）取向，如通过X射线衍射（XRD）所证实的，而原子力显微镜测量显示连续的无针孔膜具有<1.5 μ m的均方根表面粗糙度。SrO沉积后的剥离的石墨烯的运输测量显示狄拉克点和Sr氧化之间的强烈依赖性。随后，利用SrO作为缓冲层，通过在SrO/HOPG叠层顶部生长的（001）取向SrTiO 3的演示，实现更复杂的氧化物集成。
2015-11-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Thermal rectification in asymmetric U-shaped graphene flakes
本文采用非平衡分子动力学模拟研究了非对称U型石墨烯片的热整流现象。石墨烯片由一个梁和两个臂组成。结果表明，热通量优先从宽臂流向窄臂，具有较强的整流效应。研究了整流比与热流密度、梁长、梁宽、两臂长、臂宽的关系。结果表明，一种可能的途径来管理散热的U形石墨烯基纳米电子器件。
2011-09-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Impact of the Fizeau drag effect on Goos-Hänchen shifts in graphene
本研究探究石墨烯中菲佐曳引效应对古斯-汉欣位移的调控作用，揭示了电子漂移方向、速度及石墨烯参数对位移的影响规律，为石墨烯结构中的高效光导引提供参考。
2024-03-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Effect of electron-beam irradiation on graphene field effect devices
电子束曝光是用于制造和成像石墨烯基器件的常用工具。在这里，我们提出了一个电子束照射的石墨烯的电子输运性质和石墨烯场效应晶体管（GFET）的操作的影响的研究。暴露于30 keV的电子束引起GFET的电荷中性点（CNP）的负位移，解释为由于高能电子束与衬底的相互作用导致石墨烯中的n掺杂。对于悬浮的石墨烯器件，CNP的位移大大减少。电子束也降低了载流子迁移率和最小电导率，表明石墨烯中产生了缺陷。这些发现对于理解辐射损伤对石墨烯的影响以及开发抗辐射石墨烯电子产品具有重要价值。
2010-08-26 cond-mat.mes-hall
Precision Cutting and Patterning of Graphene with Helium Ions
我们报告使用氦离子显微镜配置为光刻纳米级图案化的石墨烯。氦离子光刻是一种直写光刻工艺，与传统的聚焦离子束图案化相当，没有抗蚀剂或其他材料接触样品表面。在本申请中，使用氦离子切割Si/SiO2衬底上的石墨烯样品，其中计算机控制对准、图案化和曝光。一旦确定了合适的束剂量，就可以获得锐利的边缘轮廓和干净的蚀刻，对样品几乎没有明显的损伤或掺杂。该技术提供了与石墨烯兼容的快速光刻，具有约15 nm的特征尺寸。
2009-10-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Narrow photoluminescence peak of epitaxial MoS$_2$ on graphene/Ir(111)
我们报道了在石墨烯/Ir（111）上分子束外延生长的MoS $_2$的光致发光（PL），其峰值宽度为18 meV。这一观察结果被解释在一个弱的石墨烯-MoS $_2$相互作用，防止PL淬灭预期的金属基板。角分辨光电子能谱和温度依赖拉曼光谱显示了MoS $_2$与石墨烯的弱相互作用。这些方法揭示了石墨烯和MoS $_2$的电子态之间没有杂化，并且石墨烯和MoS $_2$具有不同的热膨胀。因此，在石墨烯上分子束外延生长的MoS 2是光电子学的重要平台，其允许具有受控性质的大面积生长。
2018-09-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Valley polarized electronic beam splitting in graphene
我们展示了如何在掺杂石墨烯的三角翘曲效应可以用来产生充分的谷极化电流。我们提出了一个设备，作为一个分束器和这些电子电流的准直器。通过二维光子晶体的光学类比，证明了这一结果。
2007-10-04 cond-mat.mes-hall
Graphene defect formation by extreme ultraviolet generated photoelectrons
我们研究了极紫外光（EUV）照射下光电子对石墨烯缺陷形成的影响。假设这些低能量电子的主要作用，我们已经模拟了使用低能量初级电子的过程。石墨烯被能量低于80 eV的电子束照射。在电子束照射后，发现拉曼光谱中出现D峰I（D），表明石墨烯中形成缺陷。I（D）/I（G）的演变遵循非晶化轨迹，随着辐照剂量的增加，表明石墨烯经历了从微晶到纳米晶，然后进一步到非晶碳的转变。此外，用增加的水分压照射石墨烯不会显著改变拉曼光谱，这表明，在极低的能量范围内，电子束诱导的残留水和石墨烯之间的化学反应不是驱动石墨烯中缺陷形成的主要机制。用EUV辐射照射部分悬浮在孔上的单层石墨烯。通过与电子束辐照的拉曼光谱结果的比较，得出了辐照过程中光电子，特别是来自价带的光电子对石墨烯中缺陷的形成有贡献的结论。
2014-08-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
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
Tailoring reflection of graphene plasmons by focused ion beams
石墨烯等离子体激元的显著特性使得石墨烯等离子体激元元件在集成光子器件中具有良好的应用前景。石墨烯等离激元器件的制备和等离激元传播的控制是至关重要的。通过近场等离子体成像，我们展示了可控修改的反射石墨烯等离子体在离子束刻蚀的边界。此外，通过在适当的值改变离子剂量，可以获得类似反射边界的性质。我们还研究了离子束入射角对等离子体反射的影响。为了说明离子束刻蚀的应用，一个简单的石墨烯楔形等离子体激元结构的制造和性能优异，证明这种技术作为一个简单而有效的工具，用于控制石墨烯等离子体激元。
2016-04-14 cond-mat.mes-hall physics.optics
The role of temperature on defect diffusion and nanoscale patterning in graphene
本研究在400–1000 C下考察STEM电子束对洁净石墨烯的作用，揭示温度如何调控铣削、吸附原子聚并、愈合及缺陷扩散与复合。
2023-07-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Gate tuneable beamsplitter in ballistic graphene
我们提出了一个分束器在一个悬浮的，弹道，多端，双层石墨烯设备。通过使用局部底栅，可以形成相对于电流方向倾斜的p-n界面。我们表明，p-n界面作为一个半透明的反射镜在双极制度和p-n界面的反射率和透射率可以调整的栅极电压。此外，通过研究磁场中出现的电导特征，我们证明了p-n界面的位置可以移动$1\,μ$ m。本文提出的分束器装置可以形成石墨烯中的电子光学干涉仪的基础。
2015-11-12 cond-mat.mes-hall
Programmable graphene doping via electron beam irradiation
石墨烯是一种很有前途的候选人，成功的硅基器件和掺杂的石墨烯电子学的关键。通过表面功能化或晶格改性的常规掺杂方法在调节载流子密度方面是有效的。然而，这些工艺由于结构缺陷的产生而导致器件性能的劣化。一个挑战仍然是可控地掺杂石墨烯，同时保持其最高性能。在这里，我们展示了一种新的方法，可调和可擦除掺杂的片上石墨烯，实现了使用聚焦电子束。我们的研究结果表明，通过调制电介质衬底中的电荷分布，可以实现对载流子类型和浓度的特定控制。因此，石墨烯的结构完整性和电性能得以保持，并且掺杂状态被抑制。因此，在单个石墨烯片中实现了不同的逻辑运算。通过将这种方法扩展到其他二维材料，这项工作为将二维材料纳入未来电子技术的强大而简单的方法奠定了蓝图。
2016-11-15 cond-mat.mes-hall
Creating and Steering Highly Directional Electron Beams in Graphene
我们提出了一个概念，以创建高度准直，非色散的电子束在伪相对论狄拉克材料，如石墨烯或拓扑绝缘体表面。结合负折射和克莱因准直在一个抛物线PN结，建议的透镜产生的光束，作为焦距一样窄，保持在几个微米的尺度上聚焦，并可以通过磁场引导而不会失去准直。我们证明了镜头的能力，通过将其应用到两个范例设置的石墨烯电子光学：我们提出了一个设置，用于观察高分辨率的角度依赖性克莱因隧穿，并利用这些聚焦电子波的密切量子经典对应，我们认为高保真横向磁聚焦伴随着模拟电流映射通过扫描门显微镜。我们的提议为下一代石墨烯电子光学实验开辟了新的前景。
2017-02-08 cond-mat.mes-hall
Electronic beam shifts in monolayer graphene superlattice
研究了单层石墨烯超晶格中一维方势垒周期势下广义Goos-Hänchen位移的电子模拟.研究发现，电子束在单层石墨烯超晶格中的横向位移在零- $\bar{k}$带边附近可以是正的，也可以是负的，这与布拉格带边附近的横向位移不同.这些负的和正的光束位移与狄拉克点密切相关。当满足条件$q_A d_A= -q_B d_B= m π$（$m=1,2,3...$）时，当入射能量高于狄拉克点时，可以控制光束位移从负到正，反之亦然。此外，零- $\bar{k}$间隙内的缺陷模可以极大地增强光束位移。这些有趣的现象可以在相对简单的光学装置中得到验证，并在石墨烯基电子波器件中具有潜在的应用。
2011-11-07 cond-mat.mes-hall
Patterning graphene nanostripes in substrate-supported functionalized graphene: A promising route to integrated, robust, and superior transistors
量子力学约束的石墨烯体系在场效应晶体管中具有广阔的应用前景。高稳定性、优越的性能和大规模集成是石墨烯晶体管实际应用面临的主要挑战。我们的adatom-graphene相互作用的理解结合在纳米纤维技术的最新进展表明，非常稳定和高质量的石墨烯纳米带可以集成在衬底支持的功能化（氢化或氟化）石墨烯使用电子束光刻。我们还提出，在晶体管中平行化一对石墨烯纳米带对于实际应用来说应该是优选的，这对于基于石墨烯纳米带的晶体管也是非常有用的。
2012-01-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Engineering high quality graphene superlattices via ion milled ultra-thin etching masks
纳米织物研究追求图案化特征尺寸的小型化。在本领域的当前状态中，可以使用电子束光刻将微米级区域图案化为具有低至~ 30 nm间距的特征。我们的工作展示了一种新的纳米纤维技术，它允许图案化周期性结构的间距下降到16纳米。它基于悬浮膜的聚焦离子束铣削，具有电子束光刻的典型邻近效应最小。然后将膜转移并用作硬蚀刻掩模。我们通过使用薄石墨图案化栅电极在单层石墨烯中设计超晶格势来基准我们的技术。我们的电子输运表征显示出高品质的超晶格特性和丰富的霍夫施塔特蝴蝶光谱。我们的技术开辟了在二维材料中实现非常短周期超晶格的道路，与自然莫尔系统中的超晶格相当，但能够控制晶格对称性和强度。这将为多功能固态量子模拟平台和关联电子相的研究铺平道路。
2023-02-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Efficiencies of Aloof-Scattered Electron Beam Excitation of Metal and Graphene Plasmons
我们评估了金属和石墨烯上的高空散射电子束的表面等离子体激元激发效率。石墨烯显示出在非常低的电子动能要求下表现出高的能量转移效率。我们表明，石墨烯的优异性能是由于其独特的等离子体分散，低电子密度和薄膜结构。从相干辐射的角度讨论了这些孤立散射的石墨烯等离子体激元的潜在应用。
2015-06-03 cond-mat.mes-hall physics.optics
Localized Floquet states in gated bilayer graphene induced by a focused optical beam with orbital angular momentum
本文研究轨道角动量聚焦光束照射门控双层石墨烯，通过弗洛凯调控形成有效束缚势，实现可调的局域量子态，并可在参数设计下诱导谷极化二重简并零能弗洛凯态。
2024-04-01 cond-mat.mes-hall
Electron Beam Supercollimation in Graphene Superlattices
虽然电子和光子本质上是不同的，但在过去的二十年里，将光学中有用的概念引入到执行类似功能的电子设备中一直在积极追求。特别地，电子束的准直是一个长期的目标。我们表明，弹道传播的电子束与虚拟没有空间扩展或衍射，没有波导或外部磁场，可以实现在石墨烯下的实验可行的一维外部周期性电位适当的类。载流子所处的新的手性准一维金属态起源于石墨烯中的载流子的固有螺旋性质由于超晶格势而崩塌。除了提供一种在二维中构建手性一维状态的新方法外，我们的发现还可用于基于石墨烯的电子器件（例如，用于信息处理）利用光学中的一些高度发展的概念。
2008-08-23 cond-mat.mes-hall
Low-Damage High-Throughput Grazing-Angle Sputter Deposition on Graphene
尽管溅射沉积在微电子工业中很流行，但石墨烯电子产品的应用非常有限。在这封信中，我们报告了系统的研究溅射引起的石墨烯损伤，并确定高能溅射气体中性作为石墨烯无序的主要原因。我们进一步证明了掠入射溅射配置，强烈抑制快速中性轰击，并保持石墨烯结构的完整性，产生比电子束蒸发低得多的损害。这种溅射技术产生完全覆盖的光滑薄介电膜，突出了其在石墨烯器件应用中用于接触金属、栅极氧化物和隧道势垒制造的潜力。
2014-10-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Fate of electron beam in graphene: Coulomb relaxation or plasma instability?
二维系统中的电子束可以提供一个有用的工具来研究电子的能量-动量弛豫和产生微波辐射源于等离子体束不稳定性。当然，这两种应用不能共存：如果电子束松弛，电子束是稳定的;如果不稳定性存在，它强烈扭曲电子束的分布函数。在本文中，我们研究了电子-电子碰撞引起的束流弛豫的竞争和等离子体束流不稳定性的发展。我们发现，不稳定的等离子体模式与光束已经稳定的弱电子碰撞。在中间的电子-电子碰撞频率，不稳定性重新出现在普通的石墨烯等离子体激元模式。这种不稳定性被解释为从光束到二维等离子体激元的动量粘性转移。当等离子体激元波长和电子平均自由程处于同一数量级时，其增长率在流体动力学到弹道的交叉处达到最大值。
2019-10-02 cond-mat.mes-hall physics.plasm-ph
Quantum Hall valley splitters and tunable Mach-Zehnder interferometer in graphene
石墨烯是电子量子光学领域非常有前途的实验平台。然而，一个完全可调谐和相干的电子分束器仍然缺失。我们报告了石墨烯中的电子分束器的演示，该电子分束器耦合具有相反谷偏振的量子霍尔边缘通道。我们的分束器的电子透射率可以从零调整到接近1。通过独立地将石墨烯PN结的两个角处的分束器设置为中间传输，我们实现了完全可调谐的电子马赫-曾德尔干涉仪。这种可调谐性使我们能够明确地识别由于马赫-曾德尔干涉仪的量子干涉，并研究它们与分束器传输和干涉仪偏置电压的依赖关系。与传统半导体干涉仪的比较指向了在这两个不同的2D系统中驱动量子退相干的通用过程，其中石墨烯对它们的影响更加鲁棒。
2021-07-19 cond-mat.mes-hall
Ion irradiation tolerance of graphene as studied by atomistic simulations
由于石墨烯对气体分子是不可渗透的，同时对高能离子是透明的，因此已建议将其作为用于将高真空离子束系统与保持在环境条件下的靶分离的窗口材料。然而，石墨烯膜中的辐射诱导损伤的积累可能导致其机械失效。使用原子模拟，我们表明，即使在高空位浓度的辐照石墨烯没有显示出这种不稳定的迹象，表明石墨烯窗口的相当大的鲁棒性。我们进一步表明，在石墨烯的辐射损伤的上限和下限的估计可以使用一个简单的模型。
2012-05-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Laser scribing on HOPG for graphene stamp printing on silicon wafer
利用脉冲激光对高取向热解石墨（HOPG）进行了刻纹加工。HOPG表面的图案化促进接触印刷期间石墨烯层的分离。比较了几层石墨烯的直接HOPG到基底和胶水辅助压印。通过光学和扫描电子显微镜观察印刷的石墨烯片。通过原子力显微镜测量石墨烯层的数量。石墨烯辅助的印模印刷允许将相对大的石墨烯片（40 × 40微米）印刷到硅晶片上，这对于微电子制造可能是重要的。所提出的方法更容易实现，并且比大多数现有的将石墨烯片放置到衬底上的方法更灵活。
2013-01-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Amplification of Cooper pair splitting current in a graphene based Cooper pair beam splitter geometry
受最近实验的启发[Scientific reports 6，23051（2016），Phys.Rev.Lett. 114，096602（2015）]，我们理论上研究了基于石墨烯的库珀对分束器几何结构中的库珀对分裂电流。通过将石墨烯基超导体视为纠缠器件，而不是正常的（2D）BCS超导体，我们表明，交叉Andreev过程介导的库珀对分裂电流相比于其正常的超导体对应物被放大。与通常的2D超导体相比，这种放大归因于从石墨烯基超导体经由相同的量子点到铅的局部正常Andreev反射过程（由库珀对分裂引起）的强烈抑制。由于未掺杂的石墨烯在狄拉克点处的态密度消失，在这里考虑掺杂的石墨烯基超导体，并且观察到与通常的2D超导体相比，库珀对分裂电流对掺杂水平非常不敏感。非局域自旋纠缠电子的输运过程还取决于电子-空穴配对的类型，即电子-空穴配对是在原位、在亚晶格间还是两者的组合。石墨烯的子晶格间配对导致最大非局域库珀对分裂电流，而两种配对的存在降低了库珀对分裂电流。
2017-09-07 cond-mat.mes-hall
Spin-Valley Beam Splitter in Graphene
体石墨烯中的四重自旋谷简并自由度可以支持与多组分量子霍尔效应和线性电导滤波相关联的丰富物理和新颖应用。本文研究了如何在空间上打破电子束的自旋谷简并。我们提出了一个自旋谷分束器在门控铁磁/原始/应变石墨烯结构。结果表明，在全共振隧穿模式下，准驻波的形成可以导致四个与横向束宽相等的巨大横向Goos-Hänchen位移，而两个调制区的相互作用可以导致四种自旋谷类型的共振角或共振能量的不同，表现出有效的自旋谷束分裂效应.发现分束效应是可控的门控和应变。
2016-11-15 cond-mat.mes-hall physics.optics
Spin-polarizing electron beam splitter from crossed graphene nanoribbons
由两个交叉的石墨烯纳米带（GNR）组成的结已经在理论上被提出作为电子束分裂器，其中一个GNR中的入射电子波可以相干地分裂成\emph{two}输出端子中的传播波，具有几乎相等的幅度和零反向散射。在这里，我们仔细研究这种效果的设备组成的窄锯齿GNRs明确考虑库仑排斥的作用，导致自旋极化的边缘状态内的平均场论。我们表明，光束分裂效应生存的开放的著名的相关间隙，更引人注目的是，出现了一个\emph{spin-dependent}散射电位自旋极化的传输电子在两个输出。通过串联连接几个结可以实现近乎完美的偏振。我们的研究结果表明，GNRs是自旋电子学和量子技术中有趣的构建模块，可用于干涉测量和纠缠。
2022-07-12 cond-mat.mes-hall
Topological insulator Bi2Se3 thin films grown on double-layer graphene by molecular beam epitaxy
采用分子束外延技术在6 H-SiC（0001）衬底上制备了双层石墨烯，在石墨烯上生长了原子级平坦的拓扑绝缘体Bi 2Se 3薄膜。通过反射式高能电子衍射和扫描隧道显微镜的结合研究，确定了Bi_2Se_3外延薄膜逐层生长的富Se条件和温度判据。原位角分辨光电子能谱测量表明，未掺杂的薄膜具有1.0 \pm 0.2 × 10 ~（11）/cm ~ 2的低缺陷密度，在10个五层厚的薄膜中形成块状绝缘体.
2010-07-06 cond-mat.mes-hall
Three-dimensional surface topography of graphene by divergent beam electron diffraction
只有少数扫描技术可以提供纳米分辨率的表面形貌。同时，没有能够对薄的独立晶体材料的三维表面形貌进行非侵入性成像的方法。在这里，我们提出了一种新的技术-发散束电子衍射（DBED），并表明它可以直接成像在晶体中的原子位置的不均匀性。这种不均匀性直接转化为DBED图案的一级衍射斑点中的强度对比度，并且强度对比度线性地依赖于所采用的探测电子的波长。当用低能电子（50 - 250 eV）成像时，可以检测到小至1埃的原子三维位移。DBED的主要优点是，它允许可视化的三维表面形貌和应变分布在纳米级的非扫描模式，从一个Single Shot衍射实验。
2017-03-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.ins-det
A tunable electronic beam splitter realized with crossed graphene nanoribbons
石墨烯纳米带（GNRs）是未来纳米电子学中很有前途的组件，这是由于石墨烯电子的大迁移率和其可调的电子带隙结合最近的实验发展的表面化学策略用于其生长。在这里，我们探讨了一个原型4端半导体器件形成的两个交叉扶手椅GNRs（AGNRs）使用国家的最先进的第一性原理传输方法。我们详细分析了交叉角，堆叠顺序，GNR间的分离，和有限的电压上的输运特性的作用。有趣的是，当AGNR在$θ= 60^\circ$处相交时，从一端注入的电子可以被分成两个出射波，其可调谐比率约为50%，背反射几乎可以忽略不计。分裂的电子波被发现部分地直线传播穿过一个带中的交叉区域，部分地在另一个带的一个方向上传播，即，类似于光学分束器。我们的模拟进一步确定了这种半导体器件可以作为机械可控电子分束器的现实条件，可能应用于碳基量子电子电路和电子光学。我们合理化我们的研究结果与一个简单的模型，表明电子分束器通常可以实现交叉GNRs。
2016-11-10 cond-mat.mes-hall
Effect of Interlayer Shear to Graphene Resonators
单层或几层石墨烯纳米带可以制成对环境变化具有极高灵敏度的弯曲谐振器。在这项工作中，我们研究了层间剪切对石墨烯纳米带的共振频率f的影响，通过分子动力学（MD）模拟和弹性模型分析，包括层间剪切。与经典薄梁理论预测的f~nl ^-2（l为梁长，n为层数）相反，分子动力学模拟结果显示了非常不同的依赖关系，f~l ^-1.36和f-fmono~（n-1）/n（fmono为单层梁的频率）。多层石墨烯条带的层间剪切模量远小于其层内杨氏模量，并且弱的层间相互作用不能维持相邻层中碳原子之间的配准。多层石墨烯纳米带在振动过程中会产生较大的剪切变形。因此，我们提出了一个多梁剪切模型（MBSM）考虑层间剪切能量的多层石墨烯纳米带。它使预测与直接MD模拟非常一致，无需任何拟合参数。这些结果对于多层石墨烯纳米带的各种应用具有重要意义，例如在纳米机电器件中，包括谐振器、传感器和致动器，其中层间剪切对变形、振动和能量耗散过程具有明显的影响。
2010-12-03 cond-mat.mes-hall
Experimental observation of polarization-dependent ultrafast carrier dynamics in multi-layer graphene
利用倾斜光束（相对于石墨烯平面）研究了多层CVD生长石墨烯中超快载流子动力学的偏振特性。石墨烯超快载流子动力学测量在很大程度上取决于两种极化（即，线偏振方向）和探测光束的波矢量。当用全内反射光束探测皮秒动力学时，通过改变探测光的偏振态，可以使皮秒动力学的微分反射率ΔR=R信号从正到负连续变化。0延迟时间附近的偏振相关ΔR=R信号为正。如果探测光束为非全内反射光束，则可以通过改变探测光的偏振态使其变为负值。然而，对于微分透射率ΔT=T，没有观察到符号反转。这些极其出乎意料的结果表明石墨烯载体动力学的各向异性。因此，超快载流子动力学应进一步研究考虑到石墨烯的各向异性结构（内和外的石墨烯平面）。
2013-02-28 cond-mat.mes-hall physics.optics
A 50/50 electronic beam splitter in graphene nanoribbons as a building block for electron optics
基于对由两个石墨烯纳米带组成的系统的多端电导的研究，其中一个在另一个的顶部并旋转60度，我们提出了一种既不需要大磁场也不需要超低温的50/50电子分束器的设置。我们的研究结果是基于原子紧束缚描述的系统和格林函数的方法来计算的Landauer电导。我们证明该系统可以充当完美的50/50电子分束器，其中可以通过改变掺杂（费米能量）来打开和关闭其操作。我们表明，该设备是强大的热波动和远程无序，锯齿谷手性态的纳米带的保护，防止背散射。我们建议，建议的设备可以应用作为基本元件的宏-欧-曼德尔干涉仪，以及在电子光学中的许多设备的积木。
2016-09-30 cond-mat.mes-hall
Absorptive pinhole collimators for ballistic Dirac fermions in graphene
固体中的弹道电子的平均自由程可以远大于通过光刻形成的最小特征。这使得固态电子光学器件的开发和研究成为可能，如分束器和量子点接触，这些器件为我们理解电子流和相互作用提供了信息。最近，高迁移率石墨烯已经成为一种理想的二维半金属，由于其蜂窝状晶格，具有独特的手性电子光学效应。然而，这种手性传输阻止了简单地使用静电门来限定石墨烯中的电子光学器件。在这里，我们提出了一种方法，创建高度准直的电子束在石墨烯的基础上共线的狭缝对，狭缝之间的吸收侧壁。通过这种方法，我们获得了角宽为18度或更窄的光束，并且传输匹配半经典预测。
2016-11-17 cond-mat.mes-hall
Quantized beam shifts in graphene
我们预测量子化Imbert-Fedorov，Goos-Hänchen，和光子自旋霍尔位移的光束撞击在石墨烯衬底系统在外部磁场。在量子霍尔机制中，Imbert-Fedorov和光子自旋霍尔位移以精细结构常数$α$的整数倍量子化，而Goos-Hänchen位移以$α^2$的倍数量子化。我们研究了磁场、温度和材料色散和耗散对这些位移的影响。在太赫兹频率下，对于中等值的磁场，可以实现量子化光束移位的实验演示。
2016-02-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.other physics.optics
Optical beam shifts in graphene and single-layer boron-nitride
研究了独立二维原子晶体的光束位移。与三维晶体相反，古斯-H $\rm \ddot{a}$ nchen位移的大小取决于晶体的表面磁化率，而不取决于入射光束的波长。原子级薄晶体的表面电导率在本文中不太重要，因为它仅作为二阶序参量进入位移的表达式。与三维晶体类似，Imbert-Fedorov位移和角位移的大小分别取决于波长和光束角孔径的平方。
2016-12-11 cond-mat.mes-hall physics.optics
Tunable Electron Quantum Optics in Graphene Slit Junctions
Mohammed VI Polytechnic University（穆罕默德六世理工大学）；AGH University of Krakow（克拉科夫AGH科技大学）
研究石墨烯狭缝结作为紧凑几何结构，通过三角翘曲和边界反射实现定向电子束、相干干涉及对称控制旋滤波，并展示双层石墨烯的低能类似现象。
2026-10-02 cond-mat.mes-hall
Lateral heterostructures of two-dimensional materials by electron-beam induced stitching
我们提出了一种新的方法来合成二维（2D）的横向异质结构的石墨烯和二硫化钼片与分子碳纳米膜（CNMs），这是基于电子束诱导缝合。通过化学气相沉积（CVD）分别在铜和SiO2衬底上生长石墨烯和MoS 2的单层，将其转移到金/云母衬底上并通过电子束光刻或光刻进行图案化。芳族硫醇的自组装单分子层（SAM）生长在金膜上不存在2D材料的区域。采用用低能电子束的照射将SAM转化为CNM，并同时将CNM边缘缝合到石墨烯和MoS 2的边缘，从而形成由两种不同材料组成的异质但连续的膜。所形成的横向异质结构具有高的机械稳定性，使得它们能够从金衬底转移到目标衬底上，甚至能够制备成独立的片材。我们的特点是这种合成的各个步骤和结构的最终异质结构的互补分析技术，包括光学显微镜，拉曼光谱，原子力显微镜（AFM），氦离子显微镜（HIM），X射线光电子能谱学（XPS）和高分辨率透射电子显微镜（HRTEM），并发现它们具有近原子尖锐的边界。
2018-05-01 cond-mat.mes-hall
Understanding the interaction between energetic ions and freestanding graphene towards practical 2D perforation
我们从实验和理论上报道了高能离子轰击下独立石墨烯的行为，研究了通过聚焦离子束技术大规模图案化具有纳米尺寸特征的独立石墨烯的能力。通过聚焦离子束技术提供的对He+和Ga+照射的精确控制使得能够研究高能粒子和在没有支撑的情况下悬浮的石墨烯的相互作用，并且允许确定2D晶格的溅射产率。我们发现强烈的依赖性的2D溅射产率上的物种和入射离子束的动能。独立式石墨烯在高能量（10-30 keV）下显示出对He+的材料半透明性，允许>97%的He+颗粒通过而不产生破坏性的晶格空位。相比之下，大Ga+离子（5-30 keV）更经常地与石墨烯晶格碰撞以赋予约50%的显著更高的溅射产率。应用于单层和少层石墨烯的二元碰撞理论可以成功地阐明这种碰撞机制，与实验非常一致。拉曼光谱分析证实了大部分He+离子穿过石墨烯而不会对晶格造成太大破坏，而几个碰撞离子会产生单空位缺陷。对高能粒子和悬浮石墨烯之间相互作用的物理理解实际上可以通过设计在2D材料上产生前所未有的小特征的可再现和有效的图案生成，这表现在我们对亚5纳米孔阵列的穿孔上。这种独立的2D晶格的纳米级精确图案化的能力显示了聚焦离子束技术对用于器件制造和集成的2D材料处理的实用性。
2016-01-12 cond-mat.mes-hall
Controlled assembly of graphene sheets and nanotubes: fabrication of suspended multi-element all-carbon vibrational structures
我们报告的制造和操作的多元素的振动结构组成的两个石墨烯机械谐振器耦合的纳米管梁。整个建筑都是悬浮的。每个石墨烯谐振器由两个金属电极夹持。该结构是使用电子束光刻和原子力显微镜纳米操纵的组合。这种布局使我们能够以电子方式检测机械振动。所测量的本征模被定位在石墨烯谐振器中的任一个中。通过测量一个石墨烯谐振器的谐振频率的偏移作为另一个谐振器的振动振幅的函数来研究由于纳米管引起的耦合。耦合石墨烯谐振器为非线性动力学、机械状态操纵和量子非破坏测量的研究带来了希望。
2013-10-19 cond-mat.mes-hall
Enhanced spin accumulation at room temperature in graphene spin valves with amorphous carbon interfacial layers
我们证明了一个大的增强的自旋积累在单层石墨烯以下的电子束诱导沉积的无定形碳层在铁磁体-石墨烯界面。当石墨烯沉积在聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）上并暴露于足够的电子束剂量以交联PMMA时，增强是10^4倍，而当石墨烯直接沉积在SiO2上并暴露于相同剂量时，增强是10^3倍。我们将这种差异归因于在前一种情况下更有效的碳沉积，这是由于PMMA释放的含碳化合物的存在增加。无定形碳界面可以维持非常大的电流密度而不退化，这导致在室温下超过500微电子伏的非常大的自旋积累。
2015-06-15 cond-mat.mes-hall
Crossed graphene nanoribbons as beam splitters and mirrors for electron quantum optics
我们从理论上分析了由两个交叉的石墨烯纳米带（GNRs）组成的4端电子器件，并表明它们可以用作分束器或反射镜。这些功能被确定为在低能量区域中的电子，其中存在一个单一的价带或导带。我们的模型是基于$p_z$轨道紧束缚与斯莱特-Koster型矩阵元素拟合，以准确地再现低能量带从密度泛函理论计算。我们系统地分析了所有的设备，可以构建与锯齿形或扶手椅GNRs在AA和AB堆叠。从格林函数理论的弹性电子输运性能被量化为一个功能的带宽度。我们发现，相对较窄的锯齿形GNRs和AA堆叠扶手椅GNRs组成的设备是最有趣的候选人，以实现电子束分裂器与接近50-50的比例在两个输出端。带较宽的结构提供了电子镜，其中电子波大部分被转移到另一个带的输出端，或者电子过滤器，其中散射敏感地取决于传播电子的波长。我们还测试了这些输运性质对交叉角，堆叠模式，晶格变形的变化的鲁棒性（单轴应变）、GNR间分离和层之间的静电电势差。这些共性特征表明GNRs是构建电子量子光学系统的有趣的基本元件。
2020-07-27 cond-mat.mes-hall
Giant Goos-Hänchen Shift in Graphene Double-barrier Structures
我们报告了电子束隧穿石墨烯双势垒结构的巨大古斯-汉臣位移[古斯和汉臣，《物理年鉴》436，333（1947）]。我们发现，在传输间隙内的单势垒，位移显示尖锐的峰值的大小的电子束宽度的顺序和相当小的全宽半最大值，这可能是用来设计谷和自旋分束器具有宽的可调谐性和高能量分辨率。我们把这种巨大的位移归因于结构中的准束缚态。此外，在色散中诱导的能隙可以增加分束器的可调谐性和分辨率。
2012-08-12 cond-mat.mes-hall physics.optics
Low Energy Electron Point Projection Microscopy of Suspended Graphene, the Ultimate "Microscope Slide"
点投影显微术（PPM）用于使用低能电子（100- 200 eV）对悬浮的石墨烯进行成像。由于使用的能量低，石墨烯既不会被电子束损坏也不会被污染。石墨烯的透明度测量值为74%，相当于电子通过sp^2键合碳共价半径两倍厚的薄片的透射率。还观察到悬浮石墨烯结构中的波纹，波长约为26 nm。观察到由于石墨烯刀刃的边缘的衍射引起的电子束的干涉，并将其用于计算电子发射器的4.7 +/-0.6埃的虚源尺寸。它表明，石墨烯可以被用作阳极和衬底PPM，以避免由于强场梯度周围的纳米尺度的物体的失真。石墨烯可以用来成像物体悬浮在纸张上使用PPM，并在未来，电子全息。
2011-02-15 cond-mat.mes-hall
Experimental Demonstration of >230° Phase Modulation in Gate-Tunable Graphene-Gold Reconfigurable Mid-Infrared Metasurfaces
超颖表面提供了通过界面处的振幅、偏振和相位的工程来控制远场光传播的显著潜力。我们在这里报告的电子可重构超颖表面的相位调制，并证明其实用程序中红外光束转向。使用栅极可调石墨烯-金谐振器几何结构，我们在多个波长下展示了高度可调的反射相位，并在8.50 μm的工作波长下显示了高达237°的相位调制范围。在8.70 μm波长处，观察到相位随外加电压从0°到206°的平滑单调调制。基于这些实验数据，我们用天线阵列计算证明，相对于理想的超颖表面，对于角度高达30°的反射光，平均波束转向效率为50%，证实了这种几何形状对于可重构中红外波束转向设备的适用性。
2017-01-27 cond-mat.mes-hall
