Atomistic simulations of the implantation of low energy boron and nitrogen ions into graphene
结合经典的分子动力学模拟和密度泛函理论总能量计算，研究了低能离子辐照下B/N原子掺杂石墨烯的可能性。我们的模拟表明，最佳的辐照能量为50 eV，N的取代概率为55%，B的取代概率为40%。我们进一步估计了在B/N离子辐照下出现不同缺陷组态的概率。我们分析了负责缺陷生产的过程，并报告了一个有效的快速的化学溅射机制，N照射在低能量（~125 eV），导致生产的单空位。我们的研究结果表明，离子辐照是一种很有前途的方法，用于创建混合C-B/N结构的未来应用领域的纳米电子学。
2011-02-03 cond-mat.mtrl-sci
Ion Irradiation of Nanocrystalline Graphene on Quartz and Sapphire
研究了Ga+离子辐照和高温退火对石英和蓝宝石衬底上直接生长纳米石墨烯的影响。它示出，纳米晶石墨烯站在相当高剂量的离子辐照（高达3e 14 cm-2的5至50 keV的Ga+离子），而不降低电导。在较高剂量下，纳米晶石墨烯迅速失去其电导，并且在超过2 e15 cm-2的剂量下变得实际上绝缘。在真空中退火恢复被照射的纳米晶石墨烯的电导，并且如果照射没有超过3e 15 cm-2的剂量，则该恢复可以完成。在接近1 e16 cm-2的高剂量下的离子辐照导致几层石墨烯的完全离子溅射。除了辐照诱导的电导降低和温度诱导的电导恢复之外，离子辐照的另外两个效应是增强石墨烯与衬底的粘附性和增加衬底的成核能力以用于直接沉积石墨烯。对于50 keV的Ga+离子，在超过2 e14 cm-2的辐照剂量下观察到粘附的增强。在宽剂量范围内观察到促进的石墨烯成核。结果表明，上述效应可用于开发石墨烯在绝缘衬底上的图案化方法和石墨烯的压印光刻方法。
2015-02-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
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
Cutting and controlled modification of graphene with ion beams
使用原子计算机模拟，我们研究了如何离子辐照可以用来改变石墨烯单层的形态，通过引入特定类型的缺陷，并切割石墨烯片。基于我们的分析势分子动力学模拟的结果，一个动力学的Monte Carlo代码的开发用于模拟在宏观时间尺度下的辐照下的石墨烯单层的形态变化。研究了He、Ne、Ar、Kr、Xe和Ga等离子体在入射角0 \circ ~ 88 \circ范围内的碰撞效应。我们的研究结果提供了微观的洞察石墨烯离子辐照的响应，并可以直接用于优化石墨烯切割和图案与聚焦离子束。
2011-02-03 cond-mat.mtrl-sci
Instability of two dimensional graphene: Breaking sp2 bonds with soft X-rays
我们研究了各种石墨烯样品在软X射线辐照下的稳定性。我们的研究结果表明，在单层剥离的石墨烯（更接近于二维材料），在X射线照射下，平面内的碳-碳键是不稳定的，导致纳米晶结构。随着沿着第三维的相互作用通过增加石墨烯层的数量或通过与衬底（外延石墨烯）的相互作用而增加，X射线照射的影响减小，并且最终对于石墨和外延石墨烯变得可以忽略不计。我们的研究结果证明了沿第三维的相互作用在稳定长距离面内碳-碳键中的重要性，并提出了使用X射线在剥离的石墨烯中图案化石墨烯纳米结构的可能性。
2009-09-21 cond-mat.mtrl-sci
Non-equilibrium dynamics of electron emission from cold and hot graphene under proton irradiation
本研究结合第一性原理实时电子动力学与实验，揭示质子辐照冷、热石墨烯的二次电子非平衡发射机制，验证约1.5飞秒脉冲时长及动能谱预测方法，并区分晶格与电子温度的作用。
2024-01-22 cond-mat.mtrl-sci
Electron cascades and secondary electron emission in graphene under energetic ion irradiation
高能离子穿过诸如石墨烯的二维材料产生强电子激发。被激发到高于功函数的能态的电子可以引起次级电子发射，从而减少在离子撞击之后保留在石墨烯上的能量的量。电子可以被发射（动能转移）或被通过的离子捕获（势能转移）。为了阐明这种行为是不存在的三维材料中，我们模拟的电子动力学在石墨烯在第一飞秒离子撞击后。我们采用两种概念上不同的计算方法：基于蒙特卡罗（MC）的，其中电子被视为经典粒子，和时间相关的密度泛函理论（TDDFT），其中电子被描述的量子力学。我们观察到，电子发射的线性依赖于沉积的能量，出现从MC模拟，成为次线性和更接近TDDFT值时，考虑到通过互补的粒子在细胞中的模拟发射的电子与石墨烯的静电相互作用。我们的TDDFT模拟结果表明，电子捕获的概率随着离子速度的增加迅速下降，而次级电子发射占主导地位，在高速政权。我们估计，这些过程将沉积在石墨烯层中的能量减少了15%到65%，这取决于离子及其速度。这一发现清楚地表明，电子发射必须考虑在离子辐照下的二维材料的损伤产生时建模。
2020-11-30 cond-mat.mtrl-sci
Non-invasive transmission electron microscopy of vacancy defects in graphene produced by ion irradiation
用高能离子辐照已被广泛建议作为工程化石墨烯性质的工具。实验表明，它确实对它的输运、磁性和机械特性有很大的影响。然而，使用离子辐照作为工程工具需要对所产生的缺陷的类型和详细特性的理解，这仍然是缺乏的，因为使用高分辨率透射电子显微镜（HRTEM）-唯一允许直接成像原子级缺陷的技术-经常在成像期间修改甚至产生缺陷，从而使得不可能确定固有的原子结构。在这里，我们表明，将所研究的石墨烯样品封装在另外两个（保护性）石墨烯片之间允许非侵入性HRTEM成像和原子级缺陷的可靠识别。使用这种简单的技术，我们证明了质子辐照石墨烯产生重建的单空位，这解释了这种缺陷对磁性和输运性质的深刻影响。这一发现解决了离子辐照对石墨烯电子结构影响的现有不确定性。
2014-04-22 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
Xe Irradiation of Graphene on Ir(111): From Trapping to Blistering
使用X射线光电子能谱学，热脱附光谱，和扫描隧道显微镜，我们表明，在keV的Ir（111）上的石墨烯的照射后，Ir原子被捕获在石墨烯。在退火时，石墨烯的聚集导致石墨烯凸起和气泡。有效的捕获是一种意想不到的和显著的现象，考虑到不存在Ir和石墨烯的化学结合，完美的石墨烯层与Ir（111）的弱相互作用，以及由于辐射对石墨烯的实质性损害。通过结合分子动力学模拟和密度泛函理论计算，我们揭示了捕获的机制。我们描述了在石墨烯生长过程中避免气泡形成的方法，并且还展示了如何使用离子注入来有意地产生气泡而不对石墨烯层造成损坏。我们的方法可以提供一种途径，以合成新材料在基板-二维材料界面或使限制反应在高压和高温下。
2015-08-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Response of graphene to femtosecond high-intensity laser irradiation
我们研究了石墨烯对高强度10^11-10^12 Wcm^-2、50飞秒激光脉冲激发的响应。我们确定石墨烯具有相当高的（~3 \times 10^12 Wcm ^-2）单次损伤阈值。超过这个阈值，一个单一的激光脉冲干净地烧蚀石墨烯，留下微观定义的边缘。低于该阈值时，我们观察到激光诱导的缺陷形成，导致多次曝光后晶格退化。我们通过原位拉曼显微镜确定晶格修饰过程。测定了CVD石墨烯在飞秒近红外辐射下的有效寿命及其与激光强度的关系。这些结果也定义了石墨烯在飞秒高强度区域的非线性应用的限制。
2011-05-05 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Photo-oxidation of Graphene in the Presence of Water
发现氧分子在水存在下在强光照射下与石墨烯表现出不可忽略的反应性。该反应是由激光拉曼光谱测量本身触发的，而D波段（约1000 nm）是由激光拉曼光谱测量本身触发的。1340 cm-1）随着激光照射时间的延长而变大。石墨烯衍生物的电子输运性质也进行了研究，发现电子和空穴迁移率都降低。这些结果归因于石墨烯的氧化。这种原始的修饰方法可以用来操纵石墨烯的结构和电子性质。
2013-11-14 cond-mat.mtrl-sci
Gate-controlled ultraviolet photo-etching of graphene edges
研究了正负栅电场作用下石墨烯在紫外光照射下的化学反应性。当施加负栅极电压时，石墨烯边缘被选择性地蚀刻，而对于正栅极电压，反应性被显著抑制。氧吸附到石墨烯上受到在先前的电测量期间实现的最终状态的费米能级的显著影响。在负到正栅极扫描之后的UV照射导致主要的氧解吸，而在相反方向上的栅极扫描之后的UV照射导致石墨烯边缘的蚀刻。
2013-11-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Enhanced valley polarization of graphene on hBN under circularly polarized light irradiation
石墨烯/hBN（G/hBN）由于两种材料之间的晶格失配而具有长周期莫尔结构。莫尔超结构产生的长周期势对系统的电子性质产生调制作用。本文对G/hBN在圆偏振光照射下的电导率进行了数值计算。在G/hBN中缺乏空间反转对称性导致谷极化。当两种材料之间的扭转角在非掺杂情况下接近于零时，谷偏振在红外和太赫兹区域变得最明显，而空穴掺杂情况下，谷偏振对扭转角不敏感。这些结果将有助于设计谷电子器件使用G/hBN。
2022-07-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
Competing dynamics of single phosphorus dopant in graphene with electron irradiation
材料的原子级结构变化很重要，但研究起来很有挑战性。在这里，我们展示了使用扫描透射电子显微镜（STEM）在石墨烯中操纵磷掺杂剂原子的动力学和可能性。通过第一性原理计算，探讨了各种工艺的机理，并与其它掺杂剂的机理进行了比较。这项工作为设计更精确和优化的原子工程协议铺平了道路。
2018-03-04 cond-mat.mtrl-sci physics.atom-ph
Low-energy electron-irradiation effect on transport properties of graphene field effect transistor
我们研究了低能量电子束照射到10 keV的石墨烯基场效应晶体管的影响。我们制造金属双层电极以接触$_2$上的单层和双层石墨烯薄片，获得比接触电阻率$ρ_c \simeq 19 kΩμm^2$和高达4000 cm $^2$ V $^{-1}$ s $^{-1}$的载流子迁移率。通过使用高掺杂的p-Si/SiO $_2$衬底作为背栅，我们分析了器件的输运特性以及对压力和电子轰击的依赖性。我们表明，低能量照射是有害的晶体管电流能力，导致接触电阻的增加和载流子迁移率的减少，即使在电子剂量低至30 $e^-/nm^2$。我们还表明，经过几次重复的电气测量后，被照射的设备恢复到原始状态。
2016-08-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Raman spectra and electron-phonon coupling in disordered graphene with gate-tunable doping
我们报告了石墨烯场效应晶体管（GFET）的拉曼光谱研究，通过暴露于电子束照射，在石墨烯中引入了受控量的缺陷。拉曼光谱在T = 8 K时在背栅电压（Vg）的范围内对于各种照射剂量（Re）进行。我们研究的拉曼光谱中的影响，由于Vg诱导的掺杂和人为创造的障碍，在不同的Re。在中度无序（照射）的情况下，相对于石墨烯载流子密度（nFE）的拉曼G峰在电荷中性点（CNP）附近表现出峰频率的最小值和峰宽度的最大值。这些趋势类似于在原始石墨烯上的先前工作中所看到的那些，并且已经归因于随着费米能级远离CNP移动，电子-声子耦合强度（D）的降低和Kohn异常的去除。我们还观察到在I2 D/IG中的最大值和在CNP附近的ID/IG中的弱最大值。所有观察到的拉曼参数对nFE的依赖性减弱在较强的无序（较高的Re），这意味着无序导致D的减少以及。我们的研究结果对于理解掺杂和无序石墨烯的拉曼光谱和电子-声子物理是有价值的。
2014-09-08 cond-mat.mtrl-sci
Selective-area van der Waals epitaxy of h-BN/graphene heterostructures via He$^{+}$ irradiation-induced defect-engineering in 2D substrates
将二维（2D）材料组合成异质结构使得能够形成具有设计特性的原子级薄器件。为了实现高密度、自下而上的集成，通过范德华外延（vdWE）生长这些2D异质结构是目前主要采用的机械转移的有吸引力的替代方案，机械转移在缩放和再现性方面仍然存在问题。然而，控制核形成的位置仍然是vdWE中的关键挑战。在这里，我们使用聚焦的He离子束在石墨烯衬底中确定性地放置缺陷，其作为绝缘的2D六方氮化硼（h-BN）的生长的优先成核位点。我们展示了一个无掩模，选择性区域VDWE（SAVDWE），其中成核率和晶体质量的h-BN的控制用于缺陷形成的离子束参数。此外，我们表明，通过SAvdWE生长的h-BN具有电子隧穿特性相媲美的机械转移层，从而奠定了可靠的，高密度的阵列制造的二维异质结构的器件集成通过缺陷工程在二维衬底的基础。
2020-09-29 cond-mat.mtrl-sci
Controlled fabrication of freestanding monolayer SiC by electron irradiation
本文提出通过在STEM中调节电子束能量和原位加热温度，在石墨烯纳米孔内受控制备自支撑单层SiC的新策略，所得材料具有宽直接带隙，并揭示了其由键旋转和原子挤出驱动的逐原子自组装机制。
2024-06-05 cond-mat.mtrl-sci
Electrical and Structural Response of Nine-Atom-Wide Armchair Graphene Nanoribbon Transistors to Gamma Irradiation
University of Arizona（亚利桑那大学）
研究九原子宽度的armchair石墨烯纳米带在伽马辐射下的电学和结构响应，发现其电子性能显著退化，可能归因于载流子安德森局域化。
2026-01-25 cond-mat.mtrl-sci
Operability timescale of defect-engineered graphene
本文通过实验和分子动力学模拟研究了低能电子辐照在石墨烯中产生缺陷的时间演化，发现缺陷在最初10小时保持最高密度，一个月后重构至稳定状态，为富缺陷石墨烯器件的可操作时间尺度及其在纳米电子学、传感和储能中的应用提供了依据。
2023-06-27 cond-mat.mtrl-sci
Electron-Beam Manipulation of Silicon Dopants in Graphene
使用扫描探针显微镜直接操纵材料中的单个原子是纳米技术的一项开创性成就。在成像分辨率和样品稳定性方面的最新进展使扫描透射电子显微镜成为共价键合材料单原子操作的一种有前途的选择。使用原子聚焦电子束的开创性实验已经证明了硅原子在石墨烯晶格内的少数位置上的定向运动。在这里，我们实现了更大程度的控制，使我们能够沿着延伸的路径精确地移动硅杂质，循环单个六边形，或者在两个石墨烯子晶格之间来回移动。即使是手动操作，我们的操作速度也已经可以与任何原子级精确技术的最新水平相媲美。我们进一步探索电子能量对操纵速率的影响，通过改进的理论模型考虑到杂质附近原子的振动，并实现反馈来实时检测操纵事件。除了对其结构和性质进行原子级工程设计外，石墨烯还为改进定量模型的准确性和开发自动化操作提供了一个极好的平台。
2018-06-25 cond-mat.mtrl-sci
Nanostructuring Graphene by Dense Electronic Excitation
制造定制石墨烯纳米结构的能力是充分利用其巨大技术潜力的关键因素。我们研究了快速重离子诱导折叠在石墨烯中产生的纳米结构。对于我们的实验，单层的石墨烯剥离各种基板和独立的石墨烯已被照射和原子力和高分辨率透射电子显微镜以及拉曼光谱分析。我们表明，密集的电子激发后的穿越离子产生特征的纳米结构，其中每一个可以通过选择适当的照射条件制造。这些纳米结构包括独特的形态，例如具有给定手性的封闭双层边缘或支撑的以及独立的石墨烯内的纳米孔。纳米孔的长度和取向以及因此相关联的闭合双层边缘的长度和取向可以简单地通过入射离子束的方向来控制。在独立式石墨烯中，快速重离子辐照诱导极小的开口，从而提供了以受控方式包覆石墨烯膜的可能性。
2015-09-10 cond-mat.mtrl-sci
In-situ Raman study of laser-induced graphene oxidation
本文利用原位拉曼光谱研究单层石墨烯的激光诱导氧化，揭示其分为热致拉伸应变和氧结合p型掺杂两个阶段，并证明可通过光学方法实现亚微米图案化。
2015-08-14 cond-mat.mtrl-sci
Effects of Electron-Beam Irradiation on Graphene Oxide
氧化石墨烯（GO）是由石墨烯与各种氧官能团连接而成的纳米膜。GO由于其独特的机械增强特性、可调的电子特性以及其在石墨烯大规模生产中的潜在用途而受到关注。扫描电子显微镜（SEM）经常用于表征和研究GO膜。本项目的目的是研究扫描电镜成像对GO薄膜的影响。使用SEM，我们以10、20和30 keV的电子束能量（在约40微安的恒定发射电流下）照射GO样品15分钟至1小时。拉曼D-和G-带强度用于检查作为光束能量和暴露时间的函数的GO样品的结构修饰/损伤。结果表明，用30 keV电子束成像30分钟可能导致形成无定形碳，而用10 keV或20 keV电子束成像30分钟对GO样品没有显著影响。
2019-07-15 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Damage in graphene due to electronic excitation induced by highly charged ions
石墨烯预期对电离粒子辐射相当不敏感。我们证明，单层剥离的石墨烯维持与缓慢的高电荷离子的照射显着的损害。我们研究了不同电荷态（q = 28-42）、动能E_kin = 150-450 keV的高电荷态离子辐照石墨烯后的离子感生变化。原子力显微镜图像显示，离子诱导的缺陷是不是地形的性质，但有关的摩擦的显着变化。为了产生这些缺陷，需要最小电荷状态。除了这种阈值行为，所需的最小电荷状态以及缺陷直径显示出强烈的依赖于弹丸的动能。从缺陷直径对弹丸速度的线性依赖性，我们推断，电子激发所引发的入射离子在表面上的阶段发挥主导作用，这种意想不到的缺陷在石墨烯中的创建。
2013-10-23 cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast electron dynamics of electron-irradiated graphene
University of Illinois at Urbana-Champaign（伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校）
研究电子辐照下石墨的电子动力学，通过第一性原理模拟比较经典和量子力学描述下的电子相互作用，揭示量子效应在特定能量范围内的关键作用，为纳米制造和高分辨电子束技术提供指导。
2026-05-13 cond-mat.mtrl-sci
Energetics and kinetics of Li intercalation in irradiated graphene scaffolds
在本研究中，我们研究了辐照-缺陷杂化石墨烯支架作为一种潜在的锂离子电池负极构建材料。指定Wigner V22缺陷作为代表，我们说明了Li原子与石墨烯支架中的辐照缺陷的相互作用。利用密度泛函理论计算研究了Li在Wigner V22缺陷附近的吸附能和扩散动力学。在缺陷处的平衡Li吸附位点被识别，并且示出在能量上优选于原始（双层）石墨烯上的吸附位点。同时确定并计算了Li在缺陷处迁移的最小能量路径和相应的能垒。我们发现，虽然缺陷显示出对石墨烯表面上的Li运动表现出一定的捕获效应，但由于与缺陷相关的层间距减小和特征对称性，它似乎有助于层间Li扩散并增强其附近的电荷容量。我们的研究结果为辐照石墨烯支架在锂离子电池中的应用提供了重要的评估。
2015-03-09 cond-mat.mtrl-sci
Detection of High Energy Ionizing Radiation using Deeply Depleted Graphene-Oxide-Semiconductor Junctions
石墨烯的线性能带结构和二维态密度为感测电荷提供了隐含的优势。这里，这些优点在深度耗尽的石墨烯-氧化物-半导体（D2 GOS）结检测器架构中被利用，以感测由电离辐射产生的载流子。具体而言，硅基D2 GOS结的室温响应进行了分析，在用20 MeV的Si 4+离子辐照期间。证明了12-1200离子剂量范围内的检测，器械功能保持不变，没有实质性退化。为了理解器件响应，D2 GOS像素在辐照后通过电表征、拉曼光谱和光电流映射的组合来表征。这种组合的表征方法强调了辐照对石墨烯造成的可辨别的损伤的缺乏，同时突出了入射离子和硅吸收剂之间的相互作用的性质。
2022-08-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Manipulation of heat current by the interface between graphene and white graphene
本文采用分子动力学模拟和非平衡格林函数方法研究了石墨烯和六方氮化硼（所谓的白色石墨烯）之间的界面热流。这两种不同的方法发现了相同的现象，即热流随着界面长度的增加而线性减小，并且锯齿形界面比扶手椅形界面引起更强的热流减小。这些现象都解释了晶格动力学分析和传输函数的解释，这都表明，局域声子模式的界面负责的热管理。锯齿形界面的室温界面热阻约为$7\times10^{-10}$ m $^{2}$ K/W，扶手椅形界面的室温界面热阻约为$3.5\times10^{-10}$ m $^{2}$ K/W，这直接导致锯齿形界面的热还原作用较强。我们的理论研究结果为实验人员提供了一条特定的途径，通过塑造这两种材料之间的界面来控制石墨烯和六方氮化硼化合物中的热传输。
2011-08-30 cond-mat.mtrl-sci
Evidence of Floquet electronic steady states in graphene under continuous-wave mid-infrared irradiation
本文通过连续波中红外激光辐照石墨烯，在输运测量中观测到由相干光激发与声子冷却共同稳定的长寿命Floquet非平衡稳态，为稳态物质相的Floquet工程开辟了新途径。
2024-10-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Doping of Cr in Graphene Using Electron Beam Manipulation for Functional Defect Engineering
本研究利用扫描透射电子显微镜中的聚焦电子束及原位铣削，在石墨烯晶格和边缘可控引入单个Cr原子，并结合第一性原理计算揭示其磁性与半导体特性。
2023-07-11 cond-mat.mtrl-sci
Gold Nanoparticles supported on MoS2 Nanoribbons matrix as a biocompatible and water dispersible platform for enhanced photothermal ablation of cancerous cells using harmless near infrared irradiation
由于光热效率高于传统使用的还原氧化石墨烯，同时是水分散性的，我们提出了生物相容性钼纳米带-金纳米颗粒（MoS 2 NR-Au NP）系统，用于使用NIR辐射（808 nm）协同增强癌细胞的光热消融（100%死亡率），这是由于值得称赞的温度以快得多的速率上升到70 ℃以上。
2014-12-16 cond-mat.mtrl-sci
E-beam manipulation of Si atoms on graphene edges with aberration-corrected STEM
原子级材料控制的新兴领域为量子和忆阻器件制造以及原子尺度化学的基础研究的未来突破提供了巨大的希望。实现原子对物质的控制是一个复杂而持续的挑战。在这里，我们探讨了可控运动的掺杂硅原子在石墨烯的边缘通过亚原子聚焦电子束在扫描透射电子显微镜（STEM）的可行性。我们证明了石墨烯边缘可以被清除Si原子，然后随后从附近的源材料中补充。还示出了Si边缘原子如何可以从小孔的边缘被推到石墨烯晶格的主体中以及从晶格的主体回到边缘。这通过溅射石墨烯晶格的边缘以掩埋或暴露Si掺杂剂原子来实现。这些实验形成了迈向一般原子尺度材料控制的第一步。
2017-10-27 cond-mat.mtrl-sci
Assembling Di- and Multiatomic Si Clusters in Graphene via Electron Beam Manipulation
我们展示了组装的二，三和四聚体的硅团簇的石墨烯表面上使用亚原子聚焦电子束的扫描透射电子显微镜。这里，电子束用于在石墨烯中引入Si替代缺陷和缺陷簇，具有几纳米的空间控制，并且能够控制Si原子的运动。然后进一步操纵Si替代缺陷以形成二聚体、三聚体和更复杂的结构。在原子分辨率的时间序列图像中捕获束诱导的原子尺度化学过程的动态。这些研究表明，电子束诱导的局部过程的控制提供了下一步的原子-原子纳米纤维，并提供了一个使能的工具，在2D材料的原子尺度化学研究。
2018-05-22 cond-mat.mtrl-sci
Si Substitution in Nanotubes and Graphene via Intermittent Vacancies
单壁碳纳米管（SWCNT）和石墨烯的性质可以通过共价键合杂质的存在来改变。虽然这可以通过在合成过程中引入化学添加剂来实现，但这通常会阻碍生长并导致有限的微晶尺寸和质量。在这里，通过同时形成的空缺与低能量氩等离子体和吸附原子扩散的激光照射的热激活，硅杂质被纳入到两种材料的晶格。在暴露$\sim$ 1离子/nm $^{2}$之后，我们发现石墨烯中的Si取代密度为0.15 nm $^{-2}$，纳米管中的Si取代密度为0.05 nm $^{-2}$，如通过原子分辨扫描透射电子显微镜所揭示的。在很好的协议与氩辐射效应的单壁碳纳米管的预测，我们发现Si纳入单和双空位，与$\sim$ 2/3是第一种类型。准一维和二维碳晶格中杂质的受控包含物可以证明对于诸如气体传感的应用是有用的，并且类似的方法也可以用于替代具有低于碳的迁移势垒的其他元素。
2019-02-07 cond-mat.mtrl-sci
Formation of nickel-carbon heterofullerenes under electron irradiation
提出了一种通过在电子辐照下将石墨烯薄片与附着的过渡金属簇转化来制备新的金属-碳纳米物体的方法。通过分子动力学模拟研究了镍团簇与石墨烯片的转化过程。镍碳势参数（I. V. Lebedeva et al.J.Phys.Chem.C，2012，116，6572）进行了修改，以改进对该过程中富勒烯弹性能和石墨烯边缘能之间的平衡的描述。发现形成的金属-碳纳米物体的范围从具有金属贴片的杂富勒烯到由通过化学键连接的封闭富勒烯和金属簇组成的颗粒。局域结构分析揭示了原子尺度的相变机制。在高分辨透射电子显微镜（HRTEM）的实验条件下，估计了纳米粒子的平均形成时间和在电子辐照下的寿命。还模拟了高分辨透射电镜观察过程中纳米结构随时间演化的图像序列。此外，批量生产研究的金属-碳纳米物体和固体的基础上，这些纳米物体的可能性进行了讨论。
2018-10-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Manipulating low-dimensional materials down to the level of single atoms with electron irradiation
扫描透射电子显微镜（STEM）仪器的最新进展使得能够以亚原子精度聚焦电子束并在单个原子水平上识别材料的化学结构。在这里，我们将讨论在电子辐照下低维材料结构中观察到的动力学，以及电子束在单原子操纵中的潜在用途。作为后一种能力的演示，我们展示了如何从60 keV的电子大小的STEM探针的动量转移可以用来移动嵌入在石墨烯晶格中的硅原子与原子精度。
2017-03-07 cond-mat.mtrl-sci
Manipulation of Spin Transport in Graphene by Surface Chemical Doping
通过在真空中沉积金吸附物的非局域测量，研究了表面化学掺杂对石墨烯自旋输运的影响。我们证明了操纵的栅极依赖的非本地自旋信号作为金覆盖的函数。我们发现，带电杂质散射是不是在石墨烯自旋弛豫的主导机制，尽管它的重要性动量散射。最后，自旋寿命的意外增强说明了石墨烯中自旋弛豫的复杂性质。
2010-03-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Deterministic Covalent Organic Functionalization of Monolayer Graphene with 1,3-Dipolar Cycloaddition Via High Resolution Surface Engineering
该研究结合低能电子束缺陷工程与甲亚胺叶立德1,3-偶极环加成，实现约100 nm分辨率、可逆的单层石墨烯空间选择性共价功能化。
2022-02-14 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Electron-Beam Manipulation of Silicon Impurities in Single-Walled Carbon Nanotubes
最近的发现，杂质原子在晶体中可以操纵与聚焦电子辐照打开了新的前景自上而下的原子工程。这些成就是由于电子光学和显微镜稳定性的进步，以及通过离子和电子束照射或化学方法制备含有杂质元素的合适材料。在这里，它示出了硅杂原子通过等离子体辐射引入到单壁碳纳米管（SWCNT）的晶格中，可以使用聚焦的55-60 keV的电子探针针对相邻的碳位点进行操作。移动的硅原子主要是沿着大的2.7 nm直径的管的纵轴，超过90个控制的晶格跳跃记录和相关的位移截面估计。分子动力学模拟表明，即使在2 nm的单壁碳纳米管的阈值能量的平面外动力学是不同的比在石墨烯，并取决于硅-碳键相对于电子束的取向，以及本地键合的位移碳原子和它的邻居。其中电子波函数比在二维材料中更严格地受限的SWCNT的原子级工程可以使得能够制造可调谐电子谐振器和其它装置。
2019-02-11 cond-mat.mtrl-sci
Thermolectricity in irradiated bilayer graphene flakes
该研究通过任意偏振光辐照提升双层石墨烯热电性能，结合紧束缚与密度泛函理论分析发现光辐照改变电子跃迁参数并提升优值，为热电转换与废热回收应用提供关键见解。
2024-09-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Single atom manipulation and control in a scanning transmission electron microscope
我们证明了扫描透射电子显微镜（STEM）的亚原子聚焦光束可以用于可控地操纵2D石墨烯晶格中的单个掺杂剂原子。我们展示了吸附的源材料和石墨烯晶格与电子束的操作，使得单个空位缺陷可以可控地钝化由Si替代原子。我们进一步证明，这些Si缺陷可以通过电子束控制或修改（到目前为止，不受控制地），以形成新的缺陷，可以将新的原子纳入石墨烯晶格。这些研究证明了STEM在原子水平上进行原子纳米制造和2D材料化学反应基础研究的潜力。
2017-08-04 cond-mat.mtrl-sci
Extreme ultraviolet radiation induced defects in single-layer graphene
我们研究了极紫外（EUV）辐射在单层石墨烯中诱导的缺陷。分别研究了在石墨烯中诱导缺陷的两种机制：光子诱导的石墨烯与背景残余气体之间的化学反应，以及由于光子和/或光电子诱导的键断裂而破坏sp2键的网络。拉曼光谱表明，D峰强度增长后，EUV照射与增加水的分压在曝光室。程序升温脱附（TPD）实验证明，EUV辐射导致石墨烯表面上的水解离。由水解离引起的石墨烯的氧化由光子和/或光电子诱导的水解离触发。我们的研究表明，EUV光子裂解sp2键，形成sp3键，导致石墨烯中的缺陷。
2014-01-03 cond-mat.mtrl-sci
Crystallization of diamond-like carbon to graphene under low energy ion beam modification
提出了低能离子束改性在绝缘的类金刚石碳膜的顶部产生石墨烯。在这种低温制造过程中，由于点缺陷的产生和离子轰击引起的增强扩散，无定形碳的表面可以结晶为石墨烯。在实验中，使用130 eV氩离子照射。改性后样品表面电阻率下降。在633 nm处测量的样品的拉曼光谱显示部分结晶，并且与缺陷石墨烯的光谱相似。这一结果非常令人鼓舞，我们希望通过改进这一技术，将有可能制造出无缺陷的石墨烯，这种石墨烯可以用于电子产品，而不需要转移到其他衬底上
2011-06-06 cond-mat.mtrl-sci
Three-dimensional description of vibration-assisted electron knock-on damage
弹性撞击是包括石墨烯在内的金属材料的主要电子辐照损伤机制。原子振动影响其横截面，但到目前为止，文献中只考虑了面外方向。在这里，我们提出了一个完整的三维理论的撞击损伤，包括温度和振动的影响来描述喷射到任意方向。因此，我们通过弹性散射建立了电子辐照效应的一般定量描述。将我们的方法应用于吡啶氮原子的面内跳跃，我们发现它们的观测速率意味着比原始石墨烯更强的非弹性效应。
2021-11-29 cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast modulation of the molten metal surface tension under femtosecond laser irradiation
通过双温模型分子动力学模拟，预测了飞秒激光脉冲辐照下纯金属熔体表面应力场的超快调制。高分辨率和精度的计算被用来解决超快激光诱导的各向异性弛豫的压力分量的时间尺度上的固有液体密度弛豫时间相媲美。动态表面张力的大小被发现调制急剧皮秒照射后，由于发展的纳米尺度的非流体静力学制度背后的外部原子层的液体表面。所报道的液体表面应力场和动态表面张力的新调节机制暗示了悬浮液体表面的操纵，例如超快操纵表面定向输送和图案化。
2022-06-07 cond-mat.mtrl-sci
Control of interlayer exchange coupling in Fe/Cr/Fe trilayers by ion beam irradiation
实验研究了中等能量He离子束辐照对Fe/Cr/Fe（001）三层外延系统反铁磁层间耦合的调控。结果表明，即使在非常低的能量密度（10^14个离子/cm ^2）下，耦合强度也会发生剧烈变化。对于薄的铬间隔层（0.6 - 0.7 nm以下），耦合强度随注量的增加而降低，当注量超过（2x10^14个离子/cm ^2）时，耦合强度变为铁磁性。这种效应与分层系统中由于轰击引起的原子交换事件而产生的磁桥有关。当Cr间隔层较厚（0.8 - 1.2nm）时，反铁磁耦合强度增强，并给出了可能的解释。
2002-08-12 cond-mat.mtrl-sci
Manipulation of the electrical and memory properties of MoS$_2$ field-effect transistors by highly charged ion irradiation
本文利用180 keV Xe$^{30+}$离子在MoS$_2$场效应晶体管中引入缺陷，揭示辐照对迁移率、电导率、n型掺杂和迟滞的调控规律，并实现分钟级弛豫的二维存储器件。
2023-06-07 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Defect scattering in graphene
通过500 eV的Ne和He离子照射SiO2上的石墨烯产生缺陷，该缺陷引起谷间散射，这从显著的拉曼D带强度中显而易见。缺陷散射给出与载流子密度成比例的电导率，其中迁移率随着离子剂量的倒数而减小。迁移率的下降是四倍以上的类似浓度的单电荷杂质。最小电导率与迁移率成比例地降低到低于4e^2/（pi*h）的值，这是石墨烯没有谷间散射的最小理论值。有缺陷的石墨烯在低温下显示出发散的电阻率，表明绝缘行为。结果是最好的解释离子诱导形成的晶格缺陷，导致在中间的间隙状态。
2009-03-15 cond-mat.mtrl-sci
Graphene structure modification under tritium exposure: 3H chemisorption dominates over defect formation by \b{eta}-radiation
研究发现，石墨烯在氚暴露下主要由3H化学吸附引起结构变化，而非电子辐照，且低浓度氚即可引发显著缺陷，影响氢同位素渗透性。
2025-06-25 cond-mat.mtrl-sci hep-ex
Exploring the effect of varying regime of ion fluence on optical and surface electronic properties of CVD Grown Graphene
在这项工作中，依赖于离子注量的缺陷的形成对石墨烯表面的电子和光学性质的改性的效果进行了研究。采用不同注量的快重离子（70 MeV Si+5）辐照化学气相沉积（CVD）石墨烯，研究了其表面缺陷的形成机制及其对石墨烯表面电子性质如功函数的调节作用.在低离子剂量下，观察到通过空位产生的受体掺杂;而在较高剂量下实现了密集的电子激发主导的扩展缺陷，这随后将结晶石墨烯转化为无定形碳。紫外-可见光谱、拉曼光谱和扫描开尔文探针显微镜（SKPM）的结果支持这一事实。因此，探索了一种新的途径，在SHI辐照下的石墨烯的转变，离子剂量可能是实现在石墨烯中的几个效果的主要因素。
2022-06-12 cond-mat.mtrl-sci
