First principles study of electronic transport through a Cu(111)|graphene junction
本文报道了Cu（111）非平衡输运性质的第一性原理研究|石墨烯界面发现Cu（111）电极诱导位于费米能级以下-0.68eV的透射最小值（TM），这是源自Cu诱导的电荷转移的特征，导致具有与TM重合的狄拉克点的n型掺杂石墨烯。所施加的偏置电压使n-石墨烯TM相对于纯石墨烯TM移位，并导致微分电导中的独特峰，其指示掺杂水平，这是在纯石墨烯中未观察到的特性。
2010-09-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Oxygen reduction reactions on pure and nitrogen-doped graphene: a first-principles modeling
基于第一性原理密度泛函理论计算，我们探讨了氧还原反应在原始和氮掺杂石墨烯与不同的氮掺杂量的能量。氧还原的过程比金属催化的反应多一步。计算结果证明，对于轻掺杂石墨烯（约4%的氮）的情况，每个步骤的能垒低于Pt表面上的相同工艺。与金属表面的催化相比，掺杂石墨烯的最大覆盖率较低，并且取决于石墨烯的导电性。讨论了氧负荷和波纹引起的能垒变化。
2011-10-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Failure mechanisms of graphene under tension
最近的实验将纯石墨烯确定为人类已知的最强材料，进一步激发了石墨烯如何失败的问题。利用密度泛函理论，我们揭示了纯石墨烯在一般拉伸状态下的机械破坏机制。一种失效机制是$K_1$ -模式的新的软模式声子不稳定性，由此石墨烯片经历相变并被驱动朝向隔离的苯环，导致强度降低。另一种是通常的弹性失稳，对应于应力-应变曲线中的最大值。结果表明，有限波矢软模是限制单层材料强度的关键因素。
2010-04-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nonlocal transistor based on pure crossed Andreev reflection in a EuO-graphene/superconductor hybrid structure
我们研究了具有EuO诱导交换作用的石墨烯超导器件中的带间输运。我们表明，纯交叉Andreev反射可以产生专门没有寄生的本地Andreev反射和弹性cotunnelling在很宽的范围内的偏压和费米能级的EuO-石墨烯/超导体/EuO-石墨烯设备。当正常引线和超导引线中的费米能级变化时，纯非局域电导表现出快速的开/关切换和振荡行为。该振荡反映了准粒子在超导引线中的传播，可以作为探测超导石墨中亚能隙准粒子模的工具，而这是电流-电压特性无法达到的。我们的研究结果表明，该设备可以用作一个高度可调的晶体管，纯粹在非本地和自旋极化输运制度。
2016-01-13 cond-mat.mes-hall
Tuning pure out-of-plane piezoelectric effect of penta-graphene: a first-principle study
对于二维（2D）材料，一个纯粹的大的平面外的压电响应，兼容当今的底/顶栅技术，是非常需要的。采用密度泛函理论研究了五元石墨烯（CCC）单分子膜的压电特性。然而，$d_{36}$是非常小的，只有-0.065 pm/V。提出了两种策略，以提高CCC单分子膜的压电性能。首先，在双轴和单轴两种应变条件下，应变的增加量都很小，在双轴应变为-2%（单轴应变为-4%）时，$d_{36}$仅增加了3.1%（13.9%）。其次，用B（C）原子取代五角形$\mathrm{CB_2}$单层（CBB）中的C（B）原子层，得到了一个具有动力学和力学稳定性的Janus五单层（CCB）。幸运的是，CCB单层的纯面外压电效应仍然存在，并表现出带隙。计算的$d_{31}$和$d_{32}$分别为-0.505 pm/V和0.273 pm/V，这比CCC单层的$d_{36}$大得多。CCB单层膜的面外压电性$d_{31}$明显高于许多已知的二维材料。此外，其沿y方向的室温电子迁移率高达8865.23 $\mathrm{cm^2V^{-1}s^{-1}}$。我们的工作提供了一种新的方法来实现纯粹的离面压电效应，这是非常理想的压电器件。
2019-11-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Generation of pure bulk valley current in graphene
谷电流的产生是石墨烯谷电子学中的基本目标，但其实现的实际方法还不为人所知。我们提出了一个可行的方案，通过在悬浮区的应变和化学势的绝热循环变形的石墨烯机械谐振器中的体谷电流的产生。伴随的应变规范场可以破坏两个不等价谷内问题的空间镜像对称性，导致由于量子泵浦而产生的有限谷电流。设计了一种全电测量结构，用纯体谷电流检测新态。
2013-01-24 cond-mat.mes-hall
Nonadiabatic pure spin pumping in zigzag graphene nanoribbons with proximity induced ferromagnetism
结合Floquet理论和格林函数理论，我们提出了非绝热量子自旋和电荷泵通过锯齿形铁磁石墨烯纳米管，包括一个双势垒结构，由两个局部$ac$栅极电压驱动，具有相位滞后。在很宽的费米能量范围内，可以通过在非绝热区中调谐和操纵驱动频率来实现感兴趣的量子泵浦，例如i）具有零净电荷泵浦的纯自旋泵浦，ii）纯电荷泵浦和iii）完全自旋极化泵浦。利用现有技术可以测量的自旋极化泵浦依赖于能级间距和驱动频率之间的竞争。
2015-09-24 cond-mat.mes-hall
Adiabatically twisting a magnetic molecule to generate pure spin currents in graphene
石墨烯中的自旋轨道效应太弱，以至于对于其在自旋电子学中的应用没有任何可观察到的意义。然而，石墨烯技术太有价值了，以至于不能对自旋输运无能为力。在这篇文章中，我们将研究嵌入石墨烯单层中的单分子磁体的螺旋扭曲效应。令人惊讶的是，我们看到纯自旋电流（零电荷电流）可以通过量子泵浦从系统中产生。此外，我们还看到自旋选择性电流也可以从系统中泵出。所看到的纯自旋电流对温度有很大的弹性，而无序的影响有限。此外，这些自旋泵激电流的方向可以容易地和排他地由单分子磁体的磁化控制，其中无序对泵激自旋电流的磁化控制没有影响。
2015-12-07 cond-mat.mes-hall
Thermodynamic properties of pure and doped (B, N) graphene
采用从头算密度泛函微扰理论（DFPT）研究了纯石墨烯和掺杂石墨烯的化学性质，并与已有的理论和实验数据进行了比较. B和N的浓度已经变化到石墨烯中碳原子的50%。声子频率是进入这种计算的基本成分，已经通过使用VASP软件提供的动力学矩阵结合谐波近似中的声子代码来计算。这很容易地为我们提供了亥姆霍兹自由能，并使我们对各种化学性质进行了数值估计。比热的结果是在良好的协议与各种理论和实验研究获得较早的纯石墨烯。报道了B和N取代结构的有趣的新结果。研究表明，随着掺杂浓度的增加，比热减小，而熵增加。此外，大的掺杂浓度导致不稳定的片，导致在横向方向上的虚频率。不稳定性需要由外部应变补偿，这是在进行Brilluin求和时假设的。这些结果将有助于计算掺杂石墨烯的热导率，从而将其用于器件应用的可行性。我们对热膨胀的初步研究结果表明，纯石墨烯在低温下具有负热膨胀行为，这也需要对掺杂石墨烯进行研究。
2016-01-22 cond-mat.mes-hall
UV active plasmons in alkali and alkaline earth intercalated graphene
原始石墨烯中的带间π和π + σ等离子体激元以及掺杂石墨烯中的狄拉克等离子体激元是不适用的，因为它们是宽的或弱的，并且弱耦合到外部纵向或电磁探针。因此，从头算密度泛函理论用于证明通过碱金属或碱土金属原子对石墨烯的化学掺杂显著地改变了紫外频率范围（4 - 10 eV）中的差的石墨烯激发光谱。四个突出的模式检测。其中两个是具有平方根色散的层内等离子体激元，这是二维模式的特征。剩下的两个是层间等离子体激元，在长波长限制下非常强，但对于较大的波矢量是阻尼的。光学吸收计算表明，层间等离子体都是光学活性的，这使得这些材料适用于有机小分子传感。这是特别有趣的，因为光学活性的二维等离子体激元尚未在其他材料中检测到。
2018-03-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Photoinduced pure spin current injection in graphene with Rashba spin-orbit interaction
我们提出了一个光激发方案，在石墨烯受到Rashba自旋轨道耦合的纯自旋电流产生。虽然使用圆偏振光激发不会导致石墨烯中自旋的光学取向，除非存在额外的磁场，但我们表明，在没有磁场的情况下，以垂直入射的线偏振光激发产生自旋电流注入。自旋在石墨烯平面内被极化，并且在相反的方向上移位，没有净电荷移位。自旋电流的方向由光的线偏振轴决定，注入速率与强度成正比。该技术是可调的，通过施加的偏置电压，并在很宽的频率范围内访问。我们预测的自旋电流极化高达75%的光子频率相媲美的Rashba频率。通过光学方法的自旋电流注入消除了对铁磁接触的需要，铁磁接触已被确定为石墨烯中电自旋注入中自旋散射的可能来源。
2014-07-28 cond-mat.mes-hall
DFT study of optical properties of pure and doped Graphene
基于密度泛函理论（DFT）的从头算方法研究了纯石墨烯的光学性质，并与硼（B）、氮（N）和BN共掺杂的石墨烯片的光学性质进行了比较。通过改变掺杂剂的浓度来研究掺杂的效果，对于单独的B和N掺杂，掺杂剂的浓度从3.125%（32个主体原子中的一个掺杂剂原子）变化到6.25%（50个主体原子中的六个掺杂剂原子），对于BN共掺杂，掺杂剂的浓度从37.5%（32个主体原子中的一个B/N对）变化到18.75%。对于相同浓度的替代掺杂，掺杂剂的位置也已经改变。在无规相位近似（RPA）下，使用VASP（Vienna ab-initio Simulation Package）程序计算了介电矩阵。计算了单层石墨烯片在光偏振方向平行和垂直于石墨烯片平面时的介电函数、吸收光谱和能量损失函数，并与掺杂石墨烯进行了比较。计算的介电函数和能量损失谱与纯石墨烯的理论和实验结果符合得很好。已经发现，单独的B和N掺杂不显着影响虚介电函数，因此吸收光谱。然而，在高掺杂下，发现B/N共掺杂的辐射吸收向可见光范围发生显著的红移。研究结果可用于调控石墨烯在可见光区的光学性质。
2014-04-18 cond-mat.mes-hall
Generation and detection of pure valley current by electrically induced Berry curvature in bilayer graphene
谷值是非耗散电子器件的有用自由度，因为即使在绝缘材料中也可以流动的谷值电流不伴随电子电流。我们使用双栅双层石墨烯的霍尔棒几何形状，以电控制破缺的反转对称性或Berry曲率以及载流子密度，以产生和检测纯谷电流。我们发现一个大的非局部电阻和立方标度之间的非局部电阻和局部电阻率在绝缘制度在零磁场和70 K的纯谷电流的证据。在零电导率的极限中的谷电流的电控制允许谷电流从电场的非耗散感应，并且因此为非耗散电子学的进步提供了显著贡献。
2015-01-20 cond-mat.mes-hall
Atypical sliding and Moire ferroelectricity in pure multilayer graphene
本研究通过第一性原理证明，层数大于3的纯多层石墨烯可通过跨层堆叠对称性破缺实现滑移铁电性，其莫尔图案具有非零净极化且可电学切换，为二维铁电材料设计提供新途径。
2023-05-12 cond-mat.mes-hall
Probing Electron Spin Resonance in Monolayer Graphene
石墨烯中$g$因子的精确值对于所有自旋相关性质及其应用具有根本意义。我们研究了单层石墨烯在Si/SiO2衬底上的电子自旋共振（ESR）检测。令人惊讶的是，1.952+/-0.002的磁矩和相应的g因子对载流子类型、浓度和迁移率不敏感。
2016-11-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Annealing-induced magnetic moments detected by spin precession measurements in epitaxial graphene on SiC
我们目前的非本地和三个终端（3T）的自旋进动测量的结果上的SiC上的外延石墨烯制造的自旋注入器件。在真空中在150摄氏度下退火15分钟之前和之后进行测量。退火后得到的自旋弛豫长度L_s和自旋弛豫时间τ_s分别比退火前减小了2倍和4倍。自旋扩散常数D_s和电荷扩散常数D_c之间的明显差异可以通过研究g因子的温度依赖性来解决，这与顺磁磁矩模型是一致的。
2013-02-25 cond-mat.mes-hall
Negative Thermal expansion of pure and doped Graphene
石墨烯及其衍生物因其即使在高达1000 K的温度下也具有大的负热膨胀而与众不同。在准谐近似下，利用VASP软件中的从头算密度泛函微扰理论（DFPT）计算了二维蜂窝结构纯石墨烯和B/N掺杂石墨烯的线性热膨胀系数（LTEC）.所需的基本成分之一是布里渊区中一组点的声子频率及其体积依赖性。这些都是从动力学矩阵，这是计算使用VASP代码在接口与phonopy代码。特别地，横向声学模式（ZA）与平面模式相比表现得非常不同，因此它们的体积依赖性也是如此。使用这种方法首先计算纯石墨烯的热膨胀。结果与以前的计算结果一致，使用类似的方法。此后，我们研究了硼和氮掺杂对LTEC的影响。发现石墨烯的LTEC在所研究的整个温度范围（0- 1000 K）内为负值，并且其在室温（RT）下的值约为-3.26X10-6K-1。室温下的LTEC值随着石墨烯中的B/N掺杂而变得更负。为了深入了解负热膨胀的原因，我们计算了单个声子振动模式的贡献。我们注意到负热膨胀主要是由ZA模引起的。结果表明，二维六角晶格中的横模对二维结构的许多物理性质起着重要的作用。我们还将研究扩展到计算h-BN片的LTEC。
2017-04-28 cond-mat.mes-hall
Quantum Percolation Transition from Graphene to Graphane: Graph Theoretical Approach
石墨烯是通过石墨烯完全氢化而获得的。存在一种中间材料，部分氢化的石墨烯（我们称之为\textit{hydrographene}），从纯石墨烯过渡到纯石墨烷。它具有各种有趣的电子和磁性。我们研究了金属-绝缘体的转变，采用量子位渗流模型与图论方法。氢石墨烯是一个例外的情况，其中电子性质不能仅仅由费米能的态密度确定。虽然在较宽的氢化密度范围内存在大量的零能态，但绝大多数是绝缘态。我们还表明，它显示了基于Lieb理论的体铁磁性质。
2011-04-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Rashba splitting of 100 meV in Au-intercalated graphene on SiC
Au的嵌入可以在石墨烯中产生巨大的Rashba型自旋轨道分裂，但这尚未在半导体衬底上实现。对于石墨烯/SiC（0001），Au嵌入产生具有不同掺杂的两相。在这里，我们报告了Au嵌入后几乎纯的p型石墨烯相的制备。我们观察到一个100 meV的拉什巴型自旋轨道分裂在0.9 eV的结合能。我们表明，这种巨大的分裂是由于杂化和更有限的能量和动量空间比Au插层石墨烯镍。
2015-10-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Creating quantum spin chains through edge reconstruction in pure graphene armchair nanoribbons towards ballistic spin transport
本研究通过边缘重构在扶手椅型石墨烯纳米带中实现海森堡反铁磁自旋链，并证明其支持弹道自旋输运，为量子自旋信息传递和自旋电子学提供新途径。
2022-03-27 cond-mat.mes-hall
Dynamics of the particle - hole pair creation in graphene
定量描述了石墨烯中粒子-空穴激发在电场作用下的相干产生过程。我们计算了电流密度、电子对数目和能量在开启电场后的演化。特别是，它导致了一个动态可视化的通用有限电阻率在纯石墨烯没有耗散。我们表明，纯石墨烯的直流电导率是$\frac{πe^{2}}{2 h}$，而不是经常引用的值$\frac{4 e^{2}}{πh}$。该值与最近在光频下计算和测量的AC电导率一致。考虑了温度和随机化学势（电荷水坑）的影响，并解释了最近对悬浮石墨烯的实验。紧束缚模型中的布洛赫振荡的可能性进行了讨论。
2009-01-11 cond-mat.mes-hall
Spin-half paramagnetism in graphene induced by point defects
使用磁化测量，我们表明，在石墨烯的点缺陷-氟吸附原子和辐照缺陷（空位）-进行磁矩与自旋1/2。这两种类型的缺陷导致显着的顺磁性，但没有磁有序可以检测到液氦温度。诱导顺磁性主导了石墨烯的低温磁性，尽管我们可以实现的最大响应被限制在每大约1000个碳原子一个时刻。这种限制可以通过吸附原子的聚集来解释，并且对于空位的情况，通过失去石墨烯的结构稳定性来解释。
2012-01-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Valley Seebeck effect in gate tunable zigzag graphene nanoribbons
我们提出，第一次，谷塞贝克效应在栅极可调锯齿形石墨烯纳米带作为热梯度和valleytronics之间的相互作用的结果。通过热梯度以及外部偏压进一步产生纯谷电流。在较宽的温度范围内，纯谷电流被发现是线性依赖于温度梯度，而它的增加与温度的一个引线的温度为固定的热梯度。提出了一种由温度梯度驱动的谷场效应晶体管（FET），它可以通过栅压实现纯谷电流的开通和关断。阈值栅压和通谷电流与温度梯度成正比。当系统在正栅压下导通时，纯谷电流几乎与栅压无关。如果以安培为单位，则谷电流可达30 μS。这种谷场效应管在未来的谷电子学和谷热电子学中有潜在的应用。
2017-01-06 cond-mat.mes-hall
Observation of excited states in a graphene quantum dot
我们证明了单层石墨烯量子点中的激发态可以通过直接输运实验检测到。库仑金刚石测量显示了通过激发态的连续隧穿的明显特征。此外，在金刚石区域的非弹性共隧穿的发病可以被检测到。对于低磁场，单粒子能级的位置在穿过点区域的通量量子的尺度上波动。对于较高的磁场，过渡到朗道能级的形成观察。基于石墨烯的线性能量-动量关系的估计给出了我们设备的10阶载流子数。
2009-03-11 cond-mat.mes-hall
Spin injection into multilayer graphene from highly spin-polarized Co2FeSi Heusler alloy
我们展示了从高度自旋极化的Co2 FeSi（CFS）Huesler电极在横向自旋阀器件中向多层石墨烯（MLG）中的电自旋注入。通过基于聚合物的转移方法将剥离的MLG转移到在Si（111）衬底上生长的预图案化外延CFS线上。这种方法使我们能够制造多个单晶CFS电极与MLG接触。通过非局域磁电阻（MR）测量检测从CFS到MLG的电自旋注入。观察到430欧姆的非局部自旋信号;这是石墨烯基器件中所有报告的非局部MR值中的最大值。
2016-05-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Observation of spin-charge conversion in CVD-grown single-layer graphene
利用自旋抽运技术研究了单层石墨烯（SLG）中纯自旋电流向电荷电流的转换。通过化学气相沉积生长的大面积SLG用于转换。通过自旋泵浦在SLG中有效地自旋累积使得能够观察由SLG的逆自旋霍尔效应（ISHE）产生的电动势。SLG的自旋霍尔角估计为6.1*10-7。在SLG中观察到的ISHE归因于SLG中不可忽略的自旋-轨道相互作用。
2014-10-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Radio frequency signal detection by ballistic transport in Y-shaped graphene nanoribbons
我们报道了一种高频电信号探测器的制作和室温测量。该装置基于石墨烯中的弹道输运来检测高频信号。所观察到的响应在所考虑的功率范围（-40dBm-0dBm）内是线性的，并且表现出高达10伏/瓦的灵敏度。最后，该设备检测到高达50 GHz的信号，最大响应在10 GHz。该器件在频率响应方面优于任何先前报道的基于碳的探测器，并且在动态范围方面与现有技术的基于肖特基的探测器进行比较。
2012-03-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Dirac imprints on the $g$-factor anisotropy in graphene
由于费米能级的轨道对称性，石墨烯中的狄拉克电子是最低阶自旋1/2粒子。然而，各向异性修正的$g$ -因子出现由于复杂的自旋-谷-轨道耦合的手征电子。我们解决实验上的$g$因子沿三个正交方向在一个大规模的石墨烯样品。我们采用了一个霍尔棒结构与任意方向的外部磁场，并提取有效的$g$张量通过连续检测电子自旋共振。我们采用理论微扰的方法来确定内在和外在的自旋轨道耦合，并获得一个基本参数固有的原子结构的$^{12}$ C，通常用于从头算模型。
2020-12-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quantizing momentum transport in bilayer graphene
超净双层石墨烯中的动量输运以粘性输运为特征。在量子化磁场时，动量流通过回旋加速器轨道的导引中心。在这项研究中，我们推导出量子霍尔粘度的双层石墨烯，这是下一个拓扑特征后，量子霍尔效应。这可以在非局部磁阻测量中检测到，非局部磁阻测量随磁阻的量化步骤而变化。
2019-09-20 cond-mat.mes-hall
One-dimensional electronic solitons of graphene in an electromagnetic field
用微分方程方法计算了石墨烯在相对强度β =E/vf*B>=1的正交电磁场和纯电场中的电子能本征态.构造了概率密度的高斯波包，发现当β从β 1增大时，当β =1时，二维孤子向一维孤子转化<1 into beta>。利用有限个石墨烯在电场中的最大一维孤子数来确定电子的能级。根据孤子的弹道输运，这些能级和孤子的速度导致电流对β>1的场的霍尔电压的非线性依赖性和在低温下纯电场的非线性电流-电压曲线，包括台阶状曲线。
2013-05-03 cond-mat.mes-hall
Polarization amplification by spin-doping in nanomagnetic/graphene hybrid systems
非平衡电子自旋极化的产生、自旋输运和自旋检测在许多量子器件中是基本的。我们证明了磁性纳米点的晶格通过载流子交换增强了单层石墨烯中的电子自旋极化。我们通过连续检测到的电子自旋共振（ESR）的变体探测自旋极化，并观察到纳米点的存在介导的共振放大。每个纳米点局部地将过剩的自旋极化载流子注入石墨烯中，并且所有“自旋热点”的集合在宏观长度处的石墨烯层中产生非平衡电子自旋极化。每当点间距离与自旋扩散长度相当或小于自旋扩散长度时，就会发生这种情况。
2021-02-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Screening induced temperature dependent transport in 2D graphene
我们计算的温度依赖的电导率的存在下，随机分布的库仑杂质电荷所产生的库仑无序的温度依赖的屏蔽没有任何声子。我们的理论的纯电子温度依赖性产生于两个独立的机制：明确的温度依赖性的有限温度介电函数$ε(q,T)$和有限的温度能量平均的运输散射时间。我们发现，计算的温度依赖的电导率是非单调的，在低温下随温度降低，并在高温下增加。我们提供了一个关键的比较与相应的物理在基于抛物面带二维电子气系统。
2008-11-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tailoring pure valley-Zeeman spin-orbit coupling in WSe$_2$-encapsulated monolayer graphene
National Laboratory of Solid State Microstructures, Collaborative Innovation Center of Advanced Microstructures, School of Physics, Nanjing University（南京大学固体微结构物理国家重点实验室、先进微结构协同创新中心、物理学院）；Center for Quantum Matter, School of Physics, Zhejiang University（浙江大学量子物质科学研究中心、物理学院）
通过平行扭转WSe$_2$双层封装单层石墨烯，实现了纯谷-塞曼自旋轨道耦合，并观察到朗道能级的对称性重排及量子霍尔效应的四重简并恢复。
2026-06-02 cond-mat.mes-hall quant-ph
The effect of bilayer domains on electronic transport properties of epitaxial graphene on SiC
对在碳化硅上的纯单层外延石墨烯（SiC/G）上制造的霍尔条器件的磁输运测量显示出载流子浓度和迁移率在晶片尺寸维度上的非常紧密的分布。相比之下，含有双层石墨烯域的SiC/G器件显示出与双层含量的量相关的电子性质的变化。
2015-02-06 cond-mat.mes-hall
Detecting bulk carbon ferromagnetism in graphene multi-edge structure
本研究通过生长垂直排列石墨烯多边缘结构，结合磁化曲线与XMCD光谱证实室温体碳铁磁性，排除杂质干扰，揭示其源于边缘π电子。
2023-12-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Transport through graphene double dots
我们提出了在石墨烯双点系统中的库仑阻塞测量。点到引线的耦合以及点之间的耦合可以通过石墨烯平面内栅极来调谐。耦合是栅极电压的非单调函数。使用一个纯粹的电容模型，我们提取所有相关的能量尺度的双点系统。
2009-05-05 cond-mat.mes-hall
Perfect valley filter in strained graphene with single barrier region
我们提出了一个单一的障碍系统产生纯谷极化电流在单层石墨烯。单轴应变施加在势垒区域内，该势垒区域由区域边界处的铁磁条产生的局部磁场描绘。在匹配磁场强度、应变势和费米能的条件下，透射电流仅由一个谷贡献组成。期望的谷电流可以以零反射传输，而来自另一个谷的电子被全反射。因此，该系统产生具有最大电导的纯谷极化电流。单轴应变和磁场参数的选取均在实验可行范围内，表明该方案在现有技术条件下是可以实现的。
2016-02-10 cond-mat.mes-hall
Topological zero-line mode of bilayer graphene with Rashba spin-orbital coupling and staggered sublattice potentials
研究了具有Rashba自旋-轨道耦合和交错亚晶格势的双层石墨烯中，在不同栅压下两畴界面处的畴壁。识别了不同类型的零线模，包括具有纯自旋滤波效应的零线模。提出了三个不同畴结处的Y形电流分配。
2018-05-11 cond-mat.mes-hall
Valley separation in graphene by polarized light
我们表明，用偏振光激发石墨烯导致纯谷电流，其中谷中的载流子逆流。各谷区的电流来源于光跃迁的不对称性和电子能谱弯曲引起的杂质散射。谷电流具有很强的偏振依赖性，对于正交线偏振的垂直入射光束，谷电流的方向相反。在具有高磁化率的衬底上的未掺杂石墨烯中，电子-电子散射导致对可以占主导地位的谷电流的额外贡献。
2011-06-17 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Pure Spin Current Injection in Hydrogenated Graphene Structures
我们提出了一个理论研究的自旋速度注入（SVI）的纯自旋电流（PSC）诱导的线性偏振光，正常的冲击在两个50\%的氢化非中心对称的二维（2D）石墨烯结构的表面。第一种结构，仅在一侧氢化，标记为Up，也称为graphone，第二种结构，标记为Alt，在两侧氢化25%。氢化在两种结构中打开了能隙。我们分析两种可能性：在第一种方法中，自旋沿着选定的方向固定，并计算得到的SVI;在第二种方法中，我们沿着表面平面选择SVI方向，并计算得到的自旋取向。这通过改变入射光的能量$\hbarω$和偏振角$α$来完成。计算结果是在一个完整的电子能带结构计划使用密度泛函理论（DFT）的局域密度近似（LDA）。对于Up结构，当$\hbarω=0.084$ \，eV和$α=35^\circ$，对于Alt结构，当$\hbarω=0.720$ \，eV和$α=150^\circ$时，自旋速度达到最大值。当自旋垂直于表面时，Up和Alt结构的速度分别为668 Km/s和645 Km/s.此外，通过沿高对称轴固定自旋速度方向，获得688 Km/s的速度，其中自旋从表面法线指向$13^\circ$，对于Up系统，和906 Km/s，自旋从表面法线指向$60^\circ$，对于Alt系统，使响应最大化。这些速度值比体半导体（例如CdSe和GaAs）的速度值大一个数量级，因此使氢化石墨烯结构成为自旋电子学应用的优秀候选者。
2017-09-07 cond-mat.mes-hall
Wideband and on-chip excitation for dynamical spin injection into graphene
石墨烯是用于自旋输运的理想材料，因为即使在室温下也可以实现非常长的自旋弛豫时间和长度。然而，由于电导率失配问题，电自旋注入是具有挑战性的。由铁磁共振驱动的自旋泵是一种巧妙的方法来解决这个问题，因为它在没有电荷电流的情况下产生纯自旋电流。在这里，我们展示了微米级器件中单层石墨烯的自旋泵。宽带片上RF电流线用于使微米级坡莫合金（Ni $_{80}$ Fe $_{20}$）焊盘在磁场可调的谐振条件下发生铁磁谐振。在共振时，自旋电流被发射到石墨烯中，这通过附近的铂电极中的反自旋霍尔电压来检测。在2 GHz至8 GHz的频率范围内检测到低至几毫瓦的清晰自旋电流信号。这种紧凑的器件方案为更复杂的器件结构铺平了道路，并允许研究新材料。
2018-06-25 cond-mat.mes-hall
Electron flow in split-gated bilayer graphene
我们目前的输运测量双层石墨烯片均匀背栅和分裂顶栅。电子传输数据表明引导电子流通过纯粹由静电门控限定的石墨烯纳米结构的能力。通过比较不同顶栅几何形状（连续势垒和分裂栅）记录的ECOT数据，观察到的分裂栅传输特性可归因于窄开口内的干扰效应。
2012-07-20 cond-mat.mes-hall
Void defect induced magnetism and structure change of carbon material-2, Graphene molecules
空隙缺陷是纯碳材料铁磁特征的可能来源。在我们之前的论文中，石墨烯纳米颗粒上的空穴缺陷显示出高度极化的自旋构型。本文从量子理论、天文观测和实验室实验三个方面对石墨烯分子进行了研究。用于密度泛函理论的模型分子是由空隙缺陷诱导的C23和C53的石墨烯分子。它们在六边形网络中有碳五边形环。单个空隙有三个自由基碳，拥有六个自旋。这些自旋使分子处于不同的自旋态，从而影响分子的结构和振动，最终影响红外光谱。稳定的自旋态是三重态，而不是单重态。这表明磁性纯碳分子。令人惊讶的是，这些分子显示出与天文学观察到的近红外光谱，特别是在富含碳的行星状星云上观察到的。我们可以在18.9微米处指定主带，在6.6、7.0、7.6、8.1、8.5、9.0和17.4微米处指定子带。此外，计算的光谱大致符合实验室实验的激光诱导碳等离子体，这是一个类比的宇宙碳创造星际空间。
2021-04-20 astro-ph.GA cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Large room temperature spin-to-charge conversion signals in a few-layer graphene/Pt lateral heterostructure
不需要磁性材料而产生和检测纯自旋电流是实现全电控自旋电子器件的关键因素。在这个框架中，实现大的自旋-电荷转换信号是至关重要的，因为合理的应用需要相当大的输出。不幸的是，迄今为止获得的数值相当低。在这里，我们利用自旋霍尔效应通过使用Pt，一种非磁性金属与强自旋轨道耦合，产生和检测纯自旋电流在几层石墨烯通道。此外，石墨烯具有比金属更长距离的自旋传输和更高的电阻率的出色性能，使我们能够在石墨烯/Pt横向异质结构中实现迄今为止文献中报道的室温下最大的自旋到电荷电压信号。我们的方法为实现基于自旋轨道的逻辑电路和在没有磁场的情况下对自旋信息的所有电气控制开辟了令人兴奋的机会。
2017-07-07 cond-mat.mes-hall
Spin States in Graphene Quantum Dots
我们研究了通过小（d = 70 nm）石墨烯量子点的基态和激发态输运。通过测量作为磁场的函数的基态能量来检测轨道状态的连续自旋填充。在量子点面内有磁场的情况下，测量了自旋态的Zemann分裂。结果是兼容的g因子为2，我们检测到一系列的状态，这是合理的交换相互作用的强度预期石墨烯的自旋填充序列。
2010-02-19 cond-mat.mes-hall
Two-phonon scattering in graphene in the quantum Hall regime
石墨烯最显著的特征之一是其在实验可达到的磁场中的巨大朗道能级间分裂，这导致室温量子霍尔效应。本文计算了量子化磁场中高温下石墨烯中双声子散射诱导的纵向电导率。它的结论是，纯粹的声子诱导的散射，可以忽略不计的传统半导体异质结构在量子霍尔条件下，变得可比的无序诱导的贡献，在量子霍尔制度的石墨烯的耗散导电性。
2015-12-04 cond-mat.mes-hall
Absence of hyperfine effects in $^{13}$C-graphene spin valve devices
与$^{12}$ C相反，碳同位素$^{13}$ C具有核磁矩并且可以在石墨烯中诱导电子自旋退相。由于天然碳同素异形体中$^{13}$ C的丰度较低（$\sim$ 1%），该效应通常被忽略。化学气相沉积（CVD）允许仅从$^{13}$ C前体人工合成石墨烯，潜在地放大核磁矩的影响。在这项工作中，我们研究了纯$^{13}$ C-石墨烯中的超精细相互作用对其自旋输运性质的影响。使用Hanle进动测量，我们确定自旋弛豫时间，并观察到$τ_{s}$随着掺杂的微弱增加和$τ_{s}$随着温度的微弱变化，如在天然石墨烯中。为了比较，我们研究了纯$^{12}$ C-石墨烯中的自旋输运，也是通过CVD合成的，并且观察到类似的自旋弛豫性质。由于超精细效应的签名可以在倾斜自旋阀和Hanle配置中更好地解决，我们使用有限元建模来模拟典型石墨烯性质的超精细磁场存在下的倾斜信号。与GaAs的情况不同，与$^{13}$ C核的超精细相互作用对电子自旋输运的影响非常微弱，即使对于完全极化的核系统也是如此。此外，在测量的倾斜自旋阀和汉勒效应没有超精细功能可以解决。实验证实了石墨烯中超精细相互作用的弱特征和$^{13}$ C原子在自旋退相过程中的作用可以忽略不计。
2014-04-25 cond-mat.mes-hall
Morphology and magneto-transport in exfoliated graphene on ultrathin crystalline \b{eta}-Si3N4(0001)/Si(111)
我们首次报道了石墨烯在\b{eta} -Si_3 N_4（0001）/Si（111）上的转移实验研究。我们的工作提供了一个全面的定量理解的物理学的Si 3 N4作为栅极电介质的石墨烯为基础的设备。在超高真空（UHV）条件下，在Si（111）衬底上生长了Si 3 N4薄膜，并用扫描隧道显微镜（STM）对其进行了研究。随后，通过基于聚合物的转移技术将石墨烯薄片沉积在其顶部上，并且由石墨烯薄片制造霍尔条器件。在器件制造之后，再次采用STM来研究在UHV条件下的石墨烯薄片，并且显示表面质量被保持。在低温下在磁场中进行的电输运测量揭示了石墨烯通道中载流子类型和密度的背栅调制，并显示了弱局部化的发生。在这些实验条件下，没有检测到背栅和石墨烯沟道之间的漏电流。
2020-04-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Room temperature two terminal tunnel magnetoresistance in lateral graphene transistor
我们研究了纯自旋和自旋极化电流的行为，测量与四探针非本地和两个探针本地配置到室温和外部栅极电压下的横向石墨烯晶体管，使用标准的大规模微制造工艺生产。直接和通过Hanle效应测量的沟道中原始石墨烯的高自旋扩散长度，以及器件架构中存在的电极电阻面积之间的关系的调整，使我们能够在室温下观察局部隧道磁阻，这是这种类型器件的新发现。结果还表明，虽然纯自旋电流对温度变化不太敏感，但由于Rashba效应和费米能级位移引起的载流子迁移率变化的结合，通过外部电压进行的自旋极化电流切换更有效
2021-11-20 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Electrical spin injection into graphene through monolayer hexagonal boron nitride
我们证明了从铁磁体到双层石墨烯（BLG）的电自旋注入通过单层（ML）的单晶六方氮化硼（h-BN）。采用微机械解理和干转移技术制备了Ni_（81）Fe_（19）/ML h-BN/BLG/h-BN结构。穿过ML h-BN层的输运性质表现出隧道势垒特性。通过非局域磁电阻测量发现了BLG的自旋注入。
2013-05-30 cond-mat.mes-hall
Terahertz electric field driven electric currents and ratchet effects in graphene
通过实验和微观模拟研究了太赫兹场在石墨烯中诱导的光电流。通过连续和脉冲激光辐射在大面积以及小尺寸剥离的石墨烯样品中产生电流。我们回顾一般的对称性考虑导致光电流依赖于线性和圆偏振辐射，然后提出了一些检测光电流的情况。从斜入射下的光子拖曳效应开始，我们继续在SiC的剩余辐射带和石墨烯的边缘产生电流的光电流效应增强。棘轮效应被认为是平面内磁场和结构反转的不对称性，以及棘轮的非对称图案化的顶栅。最后，我们证明了石墨烯可以用作太赫兹辐射的快速宽带探测器。
2017-10-17 cond-mat.mes-hall
Dielectric function, screening, and plasmons of graphene in the presence of spin-orbit interactions
我们研究了Rashba存在下石墨烯的介电性质和最一般形式的内在自旋轨道相互作用，即，对于任意频率、波矢量、掺杂和自旋轨道耦合（SOC）参数。的主要结果包括在推导封闭的解析表达式的虚部以及实部的偏振函数。几种极限情况，例如，讨论了纯Rashba或纯本征SOC的情况，以及Rashba和本征耦合参数相等的情况。在静态极限下，导出了带电杂质屏蔽势的渐近行为。在相反的限制（$q=0$，$ω\to0$），等离子体激元色散的解析表达式，然后比较的数值结果。我们的结果也可以应用到相关的系统，如双层石墨烯或拓扑绝缘体。
2012-11-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Switching On Magnetism in Ni-doped Graphene
石墨烯碳纳米结构的磁性，与未来的自旋电子应用相关，关键取决于掺杂和缺陷的存在。本文研究了最近发现的替位式Ni（Ni（sub））杂质的磁性。Ni（sub）缺陷在平坦石墨烯中是非磁性的，并且仅在金属纳米管中产生非零磁矩。这种令人惊讶的行为源于Ni（sub）的电子结构的特殊曲率依赖性。通过向平坦石墨烯层施加各向异性应变，可以预期Ni（sub）的类似磁性/非磁性转变。
2008-09-17 cond-mat.mes-hall
Non-linear effects in the cyclotron resonance of a massless quasi-particle in graphene
本文研究了无质量准粒子在磁场和频率为$ω$的弱电磁辐射下的经典运动。由于非抛物线的线性能量色散，粒子不仅在频率$ω$上响应，而且在其周围产生宽频谱。即使在完全纯的材料中，回旋共振的线宽也非常宽，这使得人们可以解释石墨烯的最新实验数据。结果表明，在有限磁场中，线性响应理论在石墨烯中不成立。
2008-12-04 cond-mat.mes-hall
