A comparative study of density functional and density functional tight binding calculations of defects in graphene
密度泛函紧束缚方法（DFTB）非常适合于研究石墨烯基体系中的点缺陷和线缺陷。在简要回顾使用DFTB在这方面，我们提出了一个比较研究的缺陷结构，能量和动力学之间的DFTB的结果使用DFTB+代码，密度泛函结果使用局部高斯轨道代码，AIMPRO。DFTB精确地再现了一系列点缺陷结构的结构和能量，例如石墨烯中的空位和Stone-Wales缺陷，以及各种未官能化和羟基化的石墨烯片边缘。迁移障碍的空缺和斯通-威尔士缺陷形成障碍准确地再现使用轻推弹性带的方法。最后，我们探讨了使用DFTB的动态缺陷模拟的潜力，作为一个例子，在石墨烯的电子辐照损伤。
2012-07-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Interplay between Nitrogen Dopants and Native Point Defects in Graphene
为了理解氮掺杂与石墨烯中本征点缺陷之间的相互作用，我们通过密度泛函理论计算研究了含空位和Stone-Wales（SW）缺陷的氮掺杂石墨烯的能量稳定性.我们的研究结果表明，N取代积极地倾向于发生在缺陷附近的碳原子，特别是那些网站具有较大的键缩短，表明缺陷引起的应变起着重要的作用，在有缺陷的石墨烯中的N掺杂剂的稳定性。在单空位的存在下，N掺杂剂的最稳定的位置是类吡啶配置，而对于其他点缺陷的研究（SW缺陷和双空位）N更喜欢在五边形环的网站。原生点缺陷对N掺杂剂的影响相当强：虽然N掺杂在无缺陷的石墨烯中是吸热的，但对于有缺陷的石墨烯，它变成放热的。我们的结果表明，本征点缺陷和N掺杂剂相互吸引，即，合作效应，这意味着替代N掺杂剂将增加点缺陷产生的概率，反之亦然。我们的研究结果支持最近的实验研究石墨烯的N掺杂。此外，我们指出了聚集的多个N掺杂剂附近的原生点缺陷的可能性。最后，我们对Fe吸附对N掺杂剂聚集稳定性的影响作了简要的评论。
2012-05-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
Defect-mediated spin relaxation and dephasing in graphene
开发石墨烯用于未来器件的主要动机是其对量子自旋电子学的承诺。超精细和自旋轨道相互作用预计在单层石墨烯中可以忽略不计。另一方面，自旋输运实验表明，石墨烯的自旋弛豫比预期快了几个数量级。我们提出了一种量子干涉测量，解开石墨烯中的磁性和非磁性退相干的来源。磁缺陷被证明是自旋弛豫的主要原因，而自旋轨道相互作用是不可检测的小。
2012-11-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Lattice thermal conductivity of graphene with conventionally isotopic defects
研究了有限尺寸掺杂石墨烯片的热导率，重点研究了取代原子质量对热导率的影响。它表明，石墨烯掺杂的相对较重的原子的小浓度的结果在一个不成比例的令人印象深刻的下降晶格热导率。
2012-09-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Interlayer coupling enhancement in graphene/hexagonal boron nitride heterostructures by intercalated defects and vacancies
在二维原子晶体中，六方氮化硼（hBN）是制备异质结构的最引人注目的材料之一，具有独特的性质。我们进行第一性原理计算，以确定插入的金属原子和空位是否可以介导界面耦合和影响石墨烯/hBN异质结构的结构和电子性质。金属杂质原子（Li、K、Cr、Mn、Co和Cu）作为石墨烯和hBN片之间的非本征缺陷产生掺杂$n$的石墨烯。我们还考虑了本征空位缺陷，并发现hBN中的硼单空位作为石墨烯的磁性掺杂剂，而hBN中的氮单空位作为石墨烯的磁性掺杂剂。相比之下，hBN中最小的三角形空位缺陷不太可能导致石墨烯的电子输运发生显著变化。我们的研究结果表明，hBN层与一些空位或金属杂质增强层间耦合的石墨烯/hBN异质结构相对于电荷掺杂和电子散射。
2014-04-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Defect-induced magnetism and Yu-Shiba-Rusinov states in twisted bilayer graphene
原子缺陷对石墨烯系统的低能性质有显著影响。通过第一性原理计算和紧束缚模型，我们提供的证据表明，化学杂质修改扭曲双层石墨烯的正常和超导状态。一个单一的氢原子连接到双层表面产生一个三点交叉，而自掺杂和三倍的破缺是由一个空位。这两种类型的缺陷导致时间反转击穿和局部磁矩的产生。氢诱导磁性也被发现存在于魔角石墨烯超晶格中出现超导性的掺杂水平。结果表明，超导有序和缺陷诱导磁性的共存在魔角扭曲双层石墨烯中产生了带隙Yu-Shiba-Rusinov激发。
2019-06-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Role of defects and geometry in the strength of polycrystalline graphene
固体中的缺陷通常限制材料的机械性能。然而，最近的测量报告说，石墨烯的非常高的强度几乎保留了晶界的存在。我们澄清在这项工作中，晶格缺陷的晶界和扭曲的几何形状，从而诱导定义的机械性能，其特征在于在特定的加载条件下。原子模拟和理论分析表明，拉伸试验测量面内强度，这是由缺陷引起的应力积累，而纳米压痕探针的压头尖端下的局部强度，并承担额外的几何效应从翘曲。这些发现阐明了石墨烯在实际载荷条件下的失效机制，并评估了上述技术在量化石墨烯强度方面的可行性，并表明低维材料的机械性能可以通过植入缺陷和它们导致的几何变形来调节。
2014-02-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Effect of Ultrahigh Stiffness of Defective Graphene from Atomistic Point of View
在低维材料中，宏观固体中点缺陷影响下的机械刚度退化的众所周知的效应可以有争议地逆转。使用原子模拟，我们在这里表明，单层石墨烯薄膜可以充分硬化的单空位缺陷在一个微小的浓度。我们的结果与最近的实验数据吻合良好，并表明机械刚度增加的效果主要来自于特定的键分布在周围的单空位缺陷区域。我们表明，这种不寻常的机械响应是存在特定单空位的特征，而其他类型的点缺陷，如双空位，555-777和Stone-Wales缺陷，导致石墨烯机械刚度的普通退化。
2015-08-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Scattering of charge carriers by point defects in bilayer graphene
发展了双层石墨烯中大量手征费米子在径向对称势作用下的散射理论。结果表明，当电子波长远大于势半径时，散射截面与电子波长成正比。这导致迁移率与电子浓度无关。与单层的情况相比，中性和带电缺陷通常与双层石墨烯的电阻率同样相关。
2007-09-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
On the Nature of Defects in Liquid-Phase Exfoliated Graphene
液相剥离是大规模生产多层石墨烯分散体的最有前途的途径之一。可以用于涂料、复合材料或油漆的这些分散体被认为含有无无序的石墨烯多层。在这里，我们解决的缺陷的性质，在这样的样品中获得的石墨粉末在N-甲基-2-吡咯烷酮液相剥离。我们的拉曼光谱数据挑战的假设，这些多层是免费的散装缺陷，揭示了缺陷定位强烈依赖于超声处理时间。对于短的超声时间，缺陷主要位于层边缘，但是对于超过2小时的超声时间，它们在本体中积聚。这些知识可能有助于设计更好的策略来实现高质量的石墨烯分散体。
2014-09-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Graphene Nanoengineering and the Inverse-Stone-Thrower-Wales Defect
我们分析了一个新的基本构建块单片纳米工程石墨烯：逆石投掷威尔士（ISTW）缺陷。ISTW是由一对连接的五边形碳环放置在一对七边形环之间形成的;众所周知的掷石者-威尔士（STW）缺陷也是相同的排列，但连接的是七边形环而不是五边形环。当用氢去除和钝化时，该结构构成新的分子，重氮烯，其可以被视为蒽上的ad-二聚体缺陷的结果。将重氮烯嵌入到蜂窝晶格中，研究了添加二聚体对平面石墨烯的影响。由于ISTW缺陷尚未被实验确定，我们研究了几种合成路线，并找到一个势垒仅略高于与吸附原子跳跃石墨烯。ISTW和STW缺陷可以被视为石墨烯上的单片结构的基本构建块。我们展示了如何在石墨烯表面上以水泡，气泡和脊的形式构建扩展的缺陷域，其长度尺度小至2埃乘7埃。我们在这些研究中的主要工具是密度泛函理论。
2010-03-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Effect of Randomly Distributed Asymmetric Stone-Wales Defect on Electronic and Transport Properties of Armchair Graphene Nanoribbon
利用紧束缚模型研究了扶手椅型石墨烯纳米颗粒（AGNR）上随机分布的Stone-Wales（SW）缺陷的电子和输运性质。我们使用四个不同的函数，作为分布函数，以产生我们的SW缺陷纳米带。结果发现，缺陷密度可以有一个主要的影响，我们的缺陷系统的电导，而其他配置，如缺陷取向将有助于较少。发现了一些特殊的几何构型，显示了有趣的电子和输运性质。这些特殊情况以及提供的其他数据可以用于设计石墨烯纳米带的带隙，电子特性和传输特性，以满足所需的目的。
2019-01-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tunable Kondo Effect in Graphene with Defects
石墨烯是一种用于研究严格限制在二维层1中的电子的模型系统，并且已经在石墨烯中证明了大量的电子现象，从分数2，3量子霍尔效应到超导性4。然而，传导电子与局部磁矩的耦合，这是凝聚态物理的一个核心问题，在石墨烯中还没有实现，而且，考虑到碳缺乏d或f电子，石墨烯中的磁性似乎不太可能。尽管如此，在不存在过渡金属元素的情况下，石墨碳中的磁性已经被阐明7 -10，解释范围从晶格缺陷11到边缘结构12，13到石墨烯片的负曲率区域14。最近的实验表明，质子辐照引起的高度有序热解石墨（HOPG）中的相关缺陷9或原生于晶粒边界7，可以引起铁磁性。在这里，我们表明石墨烯中的点缺陷（空位）15是通过近藤效应与传导电子强烈相互作用的局部矩6，16-18，提供了石墨烯中的缺陷确实具有磁性的强有力证据。近藤温度TK是可调的载流子密度从30-90 K;高TK是一个直接的结果，强耦合的缺陷，传导电子在狄拉克材料18。结果表明，石墨烯中的缺陷工程可以用来产生和控制载流子介导的磁性，实现全碳自旋电子器件。此外，石墨烯应该是一个理想的系统，在其中探测近藤物理在一个广泛可调的电子系统。
2011-03-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Visualizing influence of point defects on electronic band structure of graphene
超原胞方法使我们能够处理缺陷晶体的电子结构，但由于不可避免的区域折叠，计算出的能带太复杂，无法理解或与角分辨光电子能谱进行比较。我们讨论了如何更有效地可视化超原胞能带结构，将它们展开的光谱权重和轨道分解。然后，我们应用这些想法，以获得更好的理解的能带结构的石墨烯含有各种类型的点缺陷，包括氮杂质，氢吸附物，和空位缺陷，以及斯通-威尔士缺陷。
2014-03-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Thermal Conductivity of Suspended Graphene with Defects
我们研究了悬浮石墨烯的热导率作为缺陷密度的函数，ND，以可控的方式引入。石墨烯层使用化学气相沉积合成，转移到透射电子显微镜网格上，并悬浮在约7.5微米大小的方孔上。通过用低能电子束（20 keV）照射石墨烯来诱导缺陷，并通过拉曼D-对-G峰强度比来量化缺陷。当缺陷密度从2.0 × 10^10 cm-2变化到1.8 × 10^11 cm-2时，热导率在室温附近从~（1.8+/-0.2 x10 ^3 W/mK降低到~（4.0+/-0.2 x10 ^2 W/mK。在较高的缺陷密度，热导率揭示了一个有趣的饱和行为在一个相对较高的值~400 W/mK。利用玻尔兹曼输运方程和分子动力学模拟分析了热导率与缺陷密度的关系。这些结果对于理解二维系统中声子-点缺陷散射以及石墨烯在热管理中的实际应用具有重要意义。
2016-03-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin Valve Effect in ZigZag Graphene Nanoribbons by Defect Engineering
我们报告的可能性驱动的锯齿形石墨烯纳米带的边缘缺陷工程的自旋阀效应。基于平均场自旋不受限制的哈伯德模型，采用自洽方法计算了电子能带结构和电导分布。发现使用外部栅极在清洁的锯齿形石墨烯纳米带中触发超导体-金属转变，而在存在克莱因边缘缺陷的情况下，它产生自旋分裂带隙的闭合。这些特性可以用来制造新型的基于电荷和自旋的开关和场效应器件。
2009-10-21 cond-mat.mes-hall 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
Spontaneous edge-defect formation and defect-induced conductance suppression in graphene nanoribbons
我们提出了第一性原理研究的边缘缺陷（碳吸附原子和/或空位）的迁移和重组及其对锯齿形石墨烯纳米带（ZGNRs）的电导的影响。研究发现，在室温下，吸附原子在ZGNRs的边缘是相当活跃的，而空位则几乎不活跃。一个adatom-vacancy对的重组导致一个五边形-七边形环缺陷结构具有较低的能量比完美的边缘，这意味着这样的边缘缺陷可以自发形成。这种边缘缺陷可以极大地抑制ZGNR的电导，这为理解所制备的窄GNR的半导体行为提供了一些有用的线索。
2010-09-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quantum charge pumping in graphene-based devices: When lattice defects do help
量子电荷泵，量子相干产生的直流电流在零偏置通过时间相关的电位，提供了杰出的机会，计量和新器件的发展。石墨烯的长电子相干时间和高质量的晶体结构可以为这种量子泵提供合适的构建块。在这里，我们专注于通过石墨烯纳米带在法布里-珀罗制度的绝热量子泵浦突出缺陷的关键作用，通过使用原子模拟。我们发现，即使是一个单一的缺陷添加到原始结构可能会产生两个数量级的增加，在泵送的电荷。
2013-09-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Controlled Growth of a Line Defect in Graphene and Implications for Gate-Tunable Valley Filtering
石墨烯的原子精确剪裁可以实现不寻常的传输路径和新的纳米级功能器件。在这里，我们描述了一个配方的控制生产的高度规则的“5-5-8”线缺陷的石墨烯通过同时电子辐射和焦耳加热所施加的电流。高分辨率透射电子显微镜揭示了生长过程的各个步骤。延伸早期的理论工作，提出谷判别能力的石墨烯5-5-8线缺陷，我们进行第一性原理计算的运输，并发现一个强大的能量依赖性的谷极化的载流子在整个缺陷。这些发现启发我们提出一个紧凑的静电门控“谷阀”设备，谷电子的关键组成部分。
2014-06-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Proton and Li-Ion Permeation through Graphene with Eight-Atom-Ring Defects
无缺陷的石墨烯对气体和液体是不可渗透的，但对热质子是高度可渗透的。原子级缺陷，如空位，晶界和斯通-威尔士缺陷，预计将提高石墨烯的质子渗透性，甚至可能允许小离子通过，而较大的物种，如气体分子应保持封锁。到目前为止，这些期望尚未在实验中得到验证。在这里，我们发现具有高密度原子级缺陷的原子级薄碳膜继续阻止所有分子传输，但它们的质子渗透性比无缺陷石墨烯高约1,000倍。锂离子也可以渗透通过这种无序的石墨烯。增强的质子和离子渗透性归因于高密度的8-碳原子环。与石墨烯的6原子环相比，后者对进入的质子造成大约两倍低的能量势垒，并且对Li离子造成约0.6 eV的相对低的势垒。我们的研究结果表明，无序石墨烯可以作为各种锂离子和氢技术中的膜和保护屏障。
2020-05-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Current-voltage characteristics of graphene devices: interplay between Zener-Klein tunneling and defects
我们报告了一个理论/实验研究的电流-电压特性（I-V）的石墨烯器件附近的狄拉克点。I-V可以用幂律（I \propto V^α，其中1< α<= 1.5）来描述。当迁移率较低时，指数较高。这种超线性的I-V解释在Zener-Klein运输，即不同能带之间的隧道，和缺陷散射之间的相互作用。令人惊讶的是，Zener-Klein隧穿通过缺陷的存在而变得可见。
2010-03-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Melting of Partially Fluorinated Graphene: From Detachment of Fluorine Atoms to Large Defects and Random Coils
氟化石墨烯的熔化是非常不寻常的，并且强烈地依赖于熔融的程度。对于低于1000 K的温度，完全氟化的石墨烯（FFG）比石墨烯更热机械稳定，但在T $_m\approx$ 2800 K时，FFG转变为无规卷曲，其几乎是石墨烯的熔融温度（即5300 K）的两倍。对于氟化石墨烯（PFG），高达30%的波纹在2000 K左右导致单个F原子的分离，而对于40- 60%的波纹，超过1500 K时形成大的缺陷，并且超过60%的PFG原子保持与石墨烯键合直到熔化。结果同意最近的实验上的依赖性的可逆性的过程中的百分比的反式。
2013-12-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Growth, charge and thermal transport of flowered graphene
我们报告的结构和传输特性的最小的位错环在石墨烯中，被称为花缺陷。首先，通过先进的实验成像技术，我们推导出花状缺陷是如何形成在化学气相沉积石墨烯的重结晶过程中。我们认为花状缺陷是由动态再结晶后的晶粒形成的凸起机制引起的。接下来，为了评估这些缺陷作为全石墨烯电子器件的可能构建块的使用，我们结合多尺度建模工具来研究具有随机分布的花状缺陷的大型单层石墨烯样品的结构和电子声子输运特性。对于足够大的花密度，我们发现，电子输运强烈抑制，而令人惊讶的是，空穴传输几乎不受影响。这些结果表明，可能的应用花石墨烯的电子能量过滤。对于相同的缺陷密度，声子输运减少了数量级的弹性散射缺陷成为主导。弯曲声子的热传输，石墨烯中的关键，即使在非常低的浓度下也在很大程度上受到抑制。
2020-02-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Doping dependence of the Raman spectrum of defected graphene
我们调查的拉曼光谱的缺陷作为掺杂的功能的演变。聚合物电解质门控允许我们移动费米能级高达0.7 eV，由\textit{in-situ}霍尔效应测量监测。对于一个给定的缺陷数，我们发现，D和D'峰的强度随掺杂的增加而降低。我们将此归因于光激发电子和空穴的总散射率增加，这是由于电子-电子散射的掺杂依赖强度。我们提出了一个一般的关系D峰强度和缺陷适用于任何掺杂水平
2014-05-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Direct Visualization of Native Defects in Graphite and Their Effect on the Electronic Properties of Bernal-Stacked Bilayer Graphene
用于制备石墨烯基异质结构的石墨晶体通常被认为是无缺陷的。我们在这里报告扫描隧道显微镜的结果表明，石墨通常用于制备石墨烯器件可以包含大量的原生缺陷。表面的广泛扫描使我们能够确定原生缺陷的浓度为6.6 $\times$ 10 $^8$ cm $^{-2}$。我们进一步研究了这些本征缺陷对Bernal堆叠双层石墨烯电子性质的影响。我们观察到了门相关的谷内散射，并成功地将我们的实验结果与基于T矩阵的计算进行了比较，揭示了散射矢量分布中明显的载流子密度依赖性。我们还提出了一种用于评估短尺度散射的空间分布的技术。基于玻尔兹曼输运方程的理论分析预测，这里确定的稀释原生缺陷是一个重要的外部散射源，最终在低温下设置的迁移率。
2021-09-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quantifying defects in graphene via Raman spectroscopy at different excitation energies
我们提出了一个拉曼光谱研究的Ar（+）轰击石墨烯样品随着离子剂量的增加。这使我们能够控制、增加缺陷量。我们发现，对于一个给定的缺陷密度的D和G峰强度之间的比例强烈依赖于激光激发能。我们量化了这种效应，并提出了一个简单的方程，通过拉曼光谱的任何可见的激发能的点缺陷密度的测定。我们注意到，对于所有激发，D与G强度比在~ 3 nm的缺陷间距离处达到最大值。因此，给定的比率可以对应于高于或低于最大值的两个不同的缺陷密度。G峰宽及其色散与激发能的分析解决了这种模糊性。
2011-05-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
The effect of atomic-scale defects and dopants on graphene electronic structure
单原子厚的石墨烯对吸附的原子和分子的存在极其敏感，并且更一般地，对诸如空位、空穴和/或取代掺杂剂的缺陷极其敏感。这种性质除了可直接用于分子传感器设备之外，还可以用于调节石墨烯的电子性质。在这里，我们简要回顾了原子尺度缺陷的基本特征，这些缺陷对材料设计很有用。在简单介绍了孤立的$p_z$缺陷后，我们分析了多个缺陷石墨烯衬底的电子结构，并展示了如何预测微观有序磁结构的存在。随后，我们分析了更复杂的情况下，电子结构，修改的存在下，一些缺陷，影响化学反应的基板对吸附（化学吸附）的原子/分子物种，导致优先坚持特定的晶格位置。然后，我们考虑了反向问题，即如何利用缺陷来设计石墨烯的电子性质。在这种情况下，我们表明，安排缺陷，形成蜂窝状超晶格（我们可以称之为“supergraphenes”）的能带结构中打开一个相当大的差距和新的狄拉克锥创建的权利接近的间隙区域。类似地，我们发现，替代掺杂剂，如IIIA/VA族元素可能有间隙的准圆锥形结构对应于大量狄拉克载波。所有这些可能的结构都可能在石墨烯逻辑晶体管的开发中找到重要的技术应用。
2011-04-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electron scattering by short range defects and resistivity of graphene
在flatland模型的框架下研究了单层石墨烯中短程缺陷对电子的散射。我们分析了这种散射对单层石墨烯的电子电阻率（正问题）的影响，并开发了一个程序，用于确定从电阻率数据（逆问题）的缺陷电位。我们使用一个近似的短程扰动的δ壳层的潜力，这是合理的，因为它抑制了不相关的短波长激发。我们的理论结果被证明是在良好的协议与悬浮单层石墨烯的实验。这意味着我们的模型正确地描述了所考虑的物理问题的基本特征。它给出了考虑逆问题的可能性，即在我们的结果的基础上为正问题开发一个程序，用于确定单层石墨烯样品的参数，使用它的实验测量。因此，所获得的结果给出了新的重要的可能性，它可以用于许多应用。
2018-10-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quantum Hall effect in graphene with twisted bilayer stripe defects
分析了单层石墨烯中存在双层条纹缺陷时的量子霍尔效应。在碳化硅上生长的石墨烯的衬底中的步骤处经常遇到这样的缺陷。我们表明，AB或AA堆叠的双层条纹导致大的霍尔电导率波动，破坏量子霍尔平台。的波动是一个结果的耦合的边缘状态在相对的边缘通过电流穿过条纹。在旋转的第二层相对于连续的单层（扭曲双层条纹缺陷），这样的电流去耦从扩展的边缘状态，并发展成长寿命的离散准束缚态周围的条纹的周长循环。边缘模式的后向散射则只发生在精确的共振能量，因此量子霍尔平台恢复作为扭转角的增长。
2013-05-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Symmetry Guided Band-Gap Opening via Periodic Topological Defects in Graphene
School of Physics, The University of Sydney（悉尼大学物理学院）
研究通过周期性拓扑缺陷在石墨烯中可控打开带隙，揭示了缺陷间距和晶格对称性对带隙形成的影响。
2026-05-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Bandgap engineering of zigzag graphene nanoribbons by manipulating edge states via defective boundaries
石墨烯纳米带（GNRs）在未来应用中的严重限制之一是锯齿形GNRs（ZGNRs）是无间隙的，因此不能用于场效应晶体管（FET）。本文利用紧束缚方法和第一性原理方法，推导并证明了具有缺陷边缘结构的ZGNR中显著带隙开放的一般边缘（边界）条件。所提出的半导体GNRs具有一些有趣的特性，包括它们可以嵌入并集成在一大块石墨烯中，而不需要完全切割它们。我们还展示了一种新型的高性能全ZGNR FET。
2011-05-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Valley and spin polarization from graphene line defect scattering
量子输运计算描述了电子散射的石墨烯中的扩展线缺陷。计算包括从本地磁矩最近预测存在的网站上相邻的线缺陷的潜力。传输概率推导和表示为谷，自旋，和入射角的费米能级被散射的电子的函数。它示出，先前预测的谷极化在一束传输的电子是不显着影响的存在下的磁矩。然而，除了谷极化之外，这些矩确实引入了一些自旋极化，尽管不超过约20%。
2012-05-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Vacancy induced magnetism in graphene and graphene ribbons
我们解决的电子结构和磁性的空位和空隙在石墨烯和石墨烯带。利用平均场哈伯德模型，我们研究了去除单个原子（空位）和多个相邻原子（空洞）所产生的磁织构以及它们之间的磁相互作用。基于Lieb定理的一组简单规则将缺陷的原子结构和空间排列与出现的磁序联系起来。给定缺陷的总自旋$S$取决于它的亚晶格不平衡，但是具有S=0的一些缺陷仍然可以具有局部磁矩。亚晶格的不平衡性也决定了缺陷之间是铁磁相互作用还是反铁磁相互作用，并在一些简单的情况下研究了这些磁相互作用的范围。我们发现，在半导体扶手椅带和二维石墨烯没有全球的亚晶格不平衡有最大的缺陷密度以上，局部磁化消失。有趣的是，具有非耦合局域矩的半导体石墨烯带的电子性质与稀磁半导体的电子性质非常相似，呈现出巨大的塞曼分裂。
2008-02-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Interaction of chlorine with Stone-Wales de- fects in graphene and carbon nanotubes, and thermodynamical prospects of chlorine-induced nanotube unzipping
我们研究了氯原子在Stone-Wales缺陷处与碳纳米管和石墨烯的结合以及与原始纳米管侧壁的结合。我们使用从头算热力学表明，如果环境中的氯是足够丰富的，碳纳米管解压缩成石墨烯纳米带氯化边缘可能是可行的。通过温度和压力控制Cl化学势，选择性地打开低于阈值直径的管是可能的。此外，我们发现与无缺陷的石墨烯和纳米管相比，与Stone-Wales缺陷结合的氯原子的结合能增加，这表明缺陷可能作为管解链的成核位点。在石墨烯上，在环境条件下，不超过一个Cl原子可以与缺陷结合，从而限制了所得纳米带中可能的Cl诱导的变化。
2013-05-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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。
2013-04-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Short-range defects contribution to the monolayer graphene resistivity
利用我们推导的单层石墨烯短程缺陷的电子散射矩阵描述了电阻率与电子密度的关系。有人认为，大的带电缺陷密度是不可能在悬浮的石墨烯和石墨烯躺在沟槽上方。
2011-11-03 cond-mat.mes-hall
Embedded Ribbons of Graphene Allotropes: An Extended Defect Perspective
四种基本的二聚体操作可以用于在石墨烯中产生各种局部和扩展的缺陷结构。二维模板导致石墨烯同素异形体，在这里被视为扩展的缺陷，其可以表现出金属或半导体的电特性。\emph{Embedded allotropic ribbons} --即新同素异形体的薄带--也可以在石墨烯中产生。我们研究了这些带状物，发现它们保持了它们的母体同素异形体的电特性，即使只有几个原子的宽度。这样的扩展缺陷可以促进单片电子电路的构造。
2010-07-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
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
Topological Defects in Graphene: Dislocations and Grain Boundaries
尽管有大量的实验观察，但石墨烯中的拓扑缺陷，位错和晶界仍然没有得到很好的理解。我们介绍了一种通用的方法，用于构建任意伯格斯矢量以及晶界，覆盖整个范围内的可能的取向差角的石墨烯位错。通过使用从头计算，我们调查这些拓扑缺陷的热力学和电子性质，发现积极有利的对称大角度晶界，强烈的倾向，在小角度制度的面外变形，和显着的影响，对电子结构。目前的研究结果表明，位错和晶界是石墨烯中重要的本征缺陷，可以用于工程石墨烯基纳米材料和功能器件。
2010-05-20 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
On defect-induced magnetism and bang opening in graphene
我们讨论了几种机制的磁性和能带打开的石墨烯产生的氢化和氢化，可以通过实验来检查。
2010-05-05 cond-mat.mes-hall
Native defects in ultra-high vacuum grown graphene islands on Cu(111)
利用扫描隧道显微镜（STM）研究了超高真空（UHV）乙烯在Cu（111）上分解生长的石墨烯岛中的本征缺陷。我们通过调查其表观高度，原子分辨率成像和详细的隧道光谱表征这些缺陷。仅在石墨烯区域中发生的明亮缺陷被识别为石墨烯晶格中的C位点点缺陷，并且最有可能是单个C空位。在石墨烯和Cu区域中都观察到暗缺陷类型，并且可能是Cu表面中的点缺陷。我们还提出了数据显示的重要性，偏置和尖端终止的STM图像中的缺陷的外观和实现原子分辨率的能力。最后，我们提出了隧道光谱测量探测点缺陷的石墨烯岛的局部电子景观的影响。
2015-05-19 cond-mat.mes-hall
Electronic transport of bilayer graphene with asymmetry line defects
在本文中，我们研究了具有（不对称）线缺陷的双层石墨烯的量子特性。在线缺陷周围发现了局域态。因此，在双层石墨烯的某一层上的线缺陷可以导致电传输通道。通过沿缺陷方向施加偏压，利用Landauer-Büttiker理论计算了含缺陷双层石墨烯的电导率，并与完整双层石墨烯的电导率进行了比较，结果表明沟道对电导率有显著影响.这种一维线电通道具有在纳米工程中应用的潜力。
2016-03-30 cond-mat.mes-hall
Localized defect modes in graphene
我们研究了石墨烯片中与结构缺陷相关的局域振动模式的性质。对于Stone-Wales缺陷，单原子和双原子空位，多原子线性空位和蜂窝晶格中的吸附原子的例子，我们证明了局部缺陷模式的特征在于稳定的振荡，其频率位于理想石墨烯的线性频带之外。在热振荡的频谱密度中，这种局部缺陷模式导致来自理想石墨烯片的频带的右侧的附加峰。因此，频谱密度的一般结构可以提供其质量的指纹和石墨烯片可能包含的结构缺陷的数量类型。
2013-04-29 cond-mat.mes-hall
Properties of graphene deposited on GaN nanowires: influence of nanowire roughness, self-induced nanogating and defects
我们提出了详细的拉曼光谱研究的石墨烯沉积在氮化镓纳米线的高度不同的变化。我们的研究结果表明，不同的密度和高度的纳米线与石墨烯接触的影响石墨烯的性质，如粗糙度，应变和载流子浓度以及密度和类型的诱导缺陷。对沉积在不同纳米线衬底上的石墨烯的拉曼光谱的详细分析表明，纳米线高度的较大差异增加了石墨烯应变，而与石墨烯接触的纳米线的数量增加了局部应变。此外，石墨烯载流子浓度的值被发现与接触石墨烯的纳米线的密度相关。拉曼G、D和D'带的强度比的分析使得能够追踪纳米线衬底如何影响缺陷浓度和类型。对于沉积在最低密度的纳米线上的石墨烯，观察到最低浓度的缺陷。石墨烯和密集排列的纳米线之间的接触导致大密度的空位。另一方面，晶界是很少分布的纳米线上的石墨烯中的主要缺陷类型。我们的研究结果还表明，石墨烯中存在的不同类型的缺陷的石墨烯载流子浓度和应变的修改。
2018-10-08 cond-mat.mes-hall
Attraction between topological defects in graphene
通过计算机模拟研究了石墨烯中Stone-Wales拓扑缺陷的相互作用。该模拟揭示了两个缺陷的配置，其能量低于具有两个间隔缺陷的单层的能量。这表明了缺陷之间的吸引力和形成其簇的可能性。吸引力是由于缺陷引起的单层结构的波状变形之间的干扰。在这种情况下，一对缺陷附近的原子的横向位移幅度达到2-3埃。这种由斯通-威尔士缺陷引起的石墨烯的强烈变形可能是其实验观察到的“褶皱”纹理的原因之一。
2015-03-25 cond-mat.mes-hall
Probing the Nature of Defects in Graphene by Raman Spectroscopy
拉曼光谱能够通过缺陷激活峰探测石墨烯中的无序。将这些特征与疾病的本质联系起来是非常有趣的。在这里，我们提出了一个详细的分析的拉曼光谱的石墨烯含有不同类型的缺陷。我们发现，D和D'峰的强度比在sp3缺陷处最大（~ 13），在类空位缺陷处减小（~ 7），在石墨中的边界处达到最小值（~3.5）。
2012-07-09 cond-mat.mes-hall
Quantum blockade and loop current induced by a single lattice defect in graphene nanoribbons
我们从理论上研究了具有原子诱导缺陷的窄石墨烯带中的电子输运性质。据发现，金属石墨烯纳米颗粒的最低电导步骤可能会发展一个下降，甚至下降到零，在某些值的费米能量由于缺陷。伴随着电导下降的发生，在缺陷周围产生了一个回路电流。我们展示了电导下降的性质如何取决于缺陷的参数，例如缺陷的相对位置和严重程度以及石墨烯带的宽度和边缘。特别地，对于金属扶手椅边缘石墨烯纳米带，电导下降是否出现，它们可以通过选择单个缺陷的位置来控制。
2009-03-05 cond-mat.mes-hall
Theory of Defect-Induced Kondo Effect in Graphene: Numerical Renormalization Group Study
考虑到缺陷的电子态和晶格结构，建立了一个有效的模型，描述了石墨烯中点缺陷引起的近藤效应。结果表明，该模型可以转化为具有有限化学势的单通道赝能隙Anderson模型。数值重整化群方法的基础上，它是澄清，实验观察到的近藤温度的栅电压依赖性理解在这个框架。
2012-05-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Analysis of point defects in graphene using low dose scanning transmission electron microscopy imaging and maximum likelihood reconstruction
自支撑石墨烯在低电子能量下对电子照射显示出出色的弹性。然而，石墨烯中的点缺陷受到束驱动动力学的影响。这意味着通常需要高电子辐照剂量的点缺陷的高分辨率显微照片可能不代表本征缺陷群。在这里，我们捕获的初始缺陷形成的喷射碳原子下的电子辐照，通过成像与非常低的剂量和随后的重建频繁发生的缺陷通过极大似然算法。
2018-05-04 cond-mat.mes-hall
Graphene valley filter using a line defect
石墨烯的能带结构在费米能级上具有两个简并谷，为开发非常规的电子应用提供了机会。在这里，我们表明，电子和空穴准粒子在石墨烯中可以过滤，根据它们占据的山谷，而不需要引入限制。所提出的谷滤波器是基于最近观察到的石墨烯中的线缺陷的散射。量子输运计算表明，线缺陷是半透明的，并且以高入射角到达线缺陷的准粒子以接近100%的谷偏振传输。
2011-03-22 cond-mat.mes-hall
Josephson effect in Graphene SNS Junction with a Single Localized Defect
缺陷本质上改变了石墨烯的电子输运性质。最近的实验报告的石墨烯作为结的可能应用的动机，我们研究了输运性质的石墨烯为基础的结与单一的本地化缺陷。我们解决了Dirac-Bogoliubov-de-Gennes方程与一个单一的局域缺陷超导体正常（石墨烯）超导体（SNS）结。我们考虑了在脏极限下，通过带有重掺杂s波超导电极的未掺杂石墨烯带的隧穿电导和约瑟夫森电流的性质。我们发现，Andreev束缚态的光谱的存在下，在单一的局域缺陷的体积和最小的隧道电导保持不变的修改。约瑟夫森结呈现符号振荡。
2010-06-07 cond-mat.mes-hall
Self healing of vacancy defects in single layer graphene and silicene
利用第一性原理计算研究了石墨烯和硅烯中空位缺陷的自修复机制。我们研究了吸附原子的吸附、扩散、空位的形成，揭示了单层石墨烯和硅烯的单、双和三空位愈合的原子机制。硅原子吸附在硅烯的顶位上，通过推动下面的一个硅原子形成哑铃状结构。石墨烯中的单空位的非对称重构是通过两个悬挂键的重新键合和通过剩余的不饱和悬挂键获得显著的磁矩而引起的。在硅烯中，围绕单个空位的三个二重配位原子通过重新键合变为四重配位原子。通过新键形成获得的能量成为重建的驱动力。在外界原子的供给下，石墨烯的空位缺陷在完全愈合的同时，硅烯空位在愈合的过程中会形成Stone-Wales缺陷。通过重构空位缺陷来改变悬浮的单层石墨烯和硅烯的电子和磁性。
2013-08-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
