Tunable Atomically Wide Electrostatic Barriers Embedded in a Graphene WSe2 Heterostructure
本文利用STM针尖在石墨烯-WSe2异质结构中创建并连续调控由1T-WSe2铁弹性畴边界诱导的原子级宽度一维静电势垒，从而将量子点从相对论性人造原子转变为人造分子。
2023-10-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electrostatics of Graphene: Charge Distribution and Capacitance
采用原子电荷-偶极相互作用本构模型和拉普拉斯方程的近似解析解，研究了石墨烯中净电荷的分布。我们证明了一个强大的尺寸依赖性的电荷分布在有限尺寸，无限长和多层矩形石墨烯片，分别。我们发现，在石墨烯的几何边缘，电荷密度可以自然地增强高达13倍。当石墨烯的长度或宽度增加时，这种边缘电荷增强效应变得更加显著。发现电荷增强比与层数成线性关系。这些结果可以用来理解新的实验观察到的二维纳米结构中的电子发射，电荷杂质和化学掺杂现象。
2009-09-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Determination of the Bending Rigidity of Graphene via Electrostatic Actuation of Buckled Membranes
石墨烯膜的小质量和原子级厚度使它们非常适合于纳米机电装置，例如质量传感器、高频谐振器或存储元件。虽然只有原子厚度，但石墨烯膜的许多机械性质可以通过经典连续介质力学来描述。用于预测石墨烯纳米机电装置的性能和线性度以及用于描述波纹形成和其他性质（例如电子散射机制）的重要参数是弯曲刚度κ。尽管这个参数的重要性，它到目前为止只间接估计单层石墨烯的声子谱的石墨，估计从原子力显微镜测量或预测从头计算或键序势模型。在这里，我们采用了一种新的方法，通过利用预屈曲石墨烯膜中的突变不稳定性来实验测定κ。我们证明了可重复制造的凸屈曲的石墨烯膜通过控制在制造过程中的热应力，并显示突然切换从凸到凹的几何形状时，通过下面的栅电极施加静电压力。双层石墨烯膜在环境条件下的弯曲刚度被确定为$35.5^{+20}_{-15}$ eV。单层具有比双层显著更低的κ。
2012-03-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Imaging, simulation, and electrostatic control of power dissipation in graphene devices
我们使用红外热显微镜直接成像功能的单层和双层石墨烯场效应晶体管（GFET）中的热点形成。与电热输运模型相关提供了对载流子分布、场和GFET功耗的深入了解。热点对应于沿着GFET的最小电荷密度的位置;通过改变所施加的偏压，这可以在电极之间移位或在双极传输中保持在沟道的中间。有趣的是，热点形状具有单层石墨烯与双层石墨烯中的态密度的印记。更广泛地说，我们发现，热成像结合自洽模拟提供了一种非侵入性的方法，更深入地研究纳米器件中的传输和能量耗散。
2010-06-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electrostatic Screening Modulation of Graphene's Electronic Structure and the Helical Wavefunction Dominated Topological Properties
Key Laboratory of Extraordinary Bond Engineering and Advanced Materials Technology (EBEAM) of Chongqing, College of Mechanical and Electrical Engineering, Yangtze Normal University（重庆极端键合工程与先进材料技术重点实验室，长江师范学院机电工程学院）
本研究通过改进的BBC势模型揭示静电筛选对石墨烯电子结构及拓扑性质的影响，发现能隙开启、态密度峰现及螺旋波函数的拓扑特性。
2026-02-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tunable moiré bandgap in hBN-aligned bilayer graphene device with in-situ electrostatic gating
本研究利用空间和角度分辨光电子能谱直接观察双层石墨烯带隙，通过原位静电门控和hBN对准引入的莫尔势分别实现高达100 meV和约20 meV的可调带隙，为石墨烯电子器件设计提供定量指导。
2024-05-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quantum Capacitance Induced Non-Local Electrostatic Gating Effect in Graphene
静电门控是现代FET集成电路的核心。通常，为了实现有效的可调谐性，栅电极必须非常靠近导电沟道放置，通常为几纳米。然而，通过放置在远处的栅电极对FET器件的遥控总是非常期望的，因为它不仅降低了器件制造的复杂性，而且能够设计具有新功能的新颖器件。在这里，一个非本地门效应在石墨烯使用近场光学纳米成像和电输运测量报告。在吸附水分子的辅助下，石墨烯的电荷密度可以通过放置在30 μm以上的局域门来有效地调节。所观察到的非局部门控效应最初由在石墨烯中的狄拉克点附近的量子电容导致的具有不同电荷密度的石墨烯区域之间建立的平面内电场驱动。吸附水分子通过屏蔽面内电场和延长跃迁长度，进一步放大和增强了非定域性。该研究揭示了狄拉克电子的非定域现象，为利用二维小态密度材料设计远程控制电子器件奠定了基础。
2021-03-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Conductance of electrostatic wire junctions in bilayer graphene
本文计算双层石墨烯静电导线结电导，发现平凡-拓扑结电导猝灭并接近量子化到 $4e^2/h$，仅为陈数允许最大值一半，同时揭示平凡导线中存在手性边缘模式，双结则呈现拓扑环诱导的周期性类Fano共振。
2022-07-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electrostatic deposition of graphene in a gaseous environment: A deterministic route to synthesize rolled graphenes?
合成具有所需直径和手性的单壁碳纳米管（SWCNT）对于设计具有所需性质的纳米级电子器件至关重要。1 -6现有方法基于自组装，7- 1 - 6因此缺乏对其直径和手性的控制。目前的工作报告了一个直接的路线滚动石墨烯。具体地，我们发现石墨烯的静电沉积产生：（i）在高真空（10-7托）下的平坦石墨烯层，（ii）在氢气气氛下完全卷曲的石墨烯，（iii）在氮气气氛下部分卷曲的石墨烯，以及（iv）对于氦气气氛没有卷曲。我们的研究表明，静电场的应用促进了暴露于适当气体的石墨烯片的滚动，并允许任何尺寸的石墨烯的滚动。这里提出的技术，结合生产均匀宽度的石墨烯纳米带（GNRs）的技术，将对基于碳纳米管的器件的发展产生重大影响。此外，本技术可应用于获得其它层状材料的管/卷。
2008-08-11 cond-mat.mtrl-sci
High-performance graphene-based electrostatic field sensor
静电传感技术广泛应用于军事和民用领域，包括加油站和各种电子设备的静电防护。静电传感器的高灵敏度不仅可以检测微弱的静电荷，而且可以检测远处微弱的静电场扰动。在这里，我们提出了一种高性能的石墨烯基静电传感器。结合石墨烯的高迁移率和轻掺杂SiO2/Si衬底中载流子的长寿命，我们的器件实现了~2 us的快速响应和低至~5 V的静电电位检测限，与商业产品相比提高了一个数量级。该器件结构为高灵敏度静电检测开辟了一条有前途的道路，也极大地促进了新型传感器的发展，例如便携式和柔性静电传感器。
2017-06-14 cond-mat.mtrl-sci physics.ins-det
Raman spectra of bilayer graphene to probe the electrostatic environment
计算了双层石墨烯的拉曼位移、展宽和相对拉曼强度随电子浓度的变化。我们包括声子频率的动力学效应，我们考虑了由外部电场引起的双层石墨烯的能带结构中的间隙。我们表明，从门控双层石墨烯的拉曼光谱的分析，它是可能的定量识别来自大气和基板的电荷量。这些发现表明，双层石墨烯的拉曼光谱可以用来表征少层石墨烯的静电环境。
2009-09-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Resonant tunneling in graphene-ferroelectric-graphene junctions
我们研究了由夹在石墨烯电极之间的二维铁电（FE）材料组成的隧道结。我们制定了一个理论的相互作用的FE极化和诱导的自由电荷在这样的设备，考虑到量子电容效应。我们预测一个栅极敏感的FE电压差的设备，可以使用静电力显微镜测量。在隧穿电流-电压特性的静电理论，我们确定了一个共振峰与对齐的狄拉克锥作为一个高度敏感的探头的FE极化的结。这为具有几个原子厚的FE层作为可读超高密度存储器的器件应用开辟了道路。
2022-09-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Visualization the electrostatic potential energy map of graphene quantum dots
石墨烯量子点（GQD）代表单层至数十个小于30 nm的石墨烯层。GQD是一种新型的分子，由于其特殊的和可管理的光学，电学，化学和结构特性而引起了人们的极大兴趣。在这项工作中，我们报告的静电势能图，或分子静电势面，说明三维GQD的电荷分布。电荷分布的知识可用于确定GQD如何彼此相互作用。为了准确地分析分子的电荷分布，必须计算大量的静电势能值。传输这些数据的最佳方式是将它们可视化为静电势图。然后，ZINDO半经验量子化学方法将计算的数据施加到从薛定谔方程导出的GQD的电子密度模型上。为了使GQD的静电势能数据易于解释，采用红色作为最低静电势能值和蓝色作为最高静电势能值的色谱来传达静电势能值的变化强度。四种GQD模型的计算结果表明，电离势的能量在-7.20 ~-5.31 eV之间，电子亲和势在-2.65 ~-0.24 eV之间。
2021-01-19 cond-mat.mtrl-sci
Graphene Aerogels for Ultrabroadband Thermoacoustics
声音通常由机电振动结构在介质中产生。结构的几何尺寸和惯性设定了声音转换机制中的频率截止，并且通常需要不同的振动结构来覆盖从次声到超声波的整个范围。另一种没有发射器任何物理运动的机制是热声效应，其中声音是由导电材料中的焦耳加热产生的。在这里，我们表明，基于石墨烯气凝胶的单个热声换能器可以发出从次声（1 Hz）到超声（20 MHz）的超宽带声音，没有谐波失真。由于传统的声换能器由于其转换机制而受到频带限制，因此超宽带石墨烯气凝胶可以提供传统高保真扬声器以及次声和超声换能器的有效替代方案。
2020-09-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Electrostatic doping of graphene through ultrathin hexagonal boron nitride films
当与石墨烯结合时，六方氮化硼（h-BN）是构建金属h-BN的理想衬底和栅极电介质|石墨烯场效应器件。我们采用第一性原理密度泛函理论（DFT）对Cu| h-BN|石墨烯堆叠以研究石墨烯掺杂如何取决于h-BN层的厚度和施加在Cu和石墨烯之间的电势差。我们开发了一个分析模型，描述了掺杂非常好，使我们能够确定的关键参数，管理设备的行为。预测的石墨烯的本征掺杂对于Al 2 O3-BN层特别突出，并且应该在实验中观察到。它主要是由新的界面项，我们从DFT计算评估的个别材料和h-BN和Cu或石墨烯之间的界面。
2011-11-10 cond-mat.mtrl-sci
Graphene quantum dots formed by a spatial modulation of the Dirac gap
静电量子点不能在单层石墨烯中形成，因为克莱因隧道效应。然而，可以在均匀磁场的帮助下形成点。如图所示，狄拉克能隙的空间调制导致了具有离散能级的受限态，从而定义了一个点，而无需施加外部电场和磁场。间隙诱导的点态可以与静电势引入的态共存和耦合。这种性质允许所产生的状态被局部化的区域与潜在的调谐。
2011-02-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Atomistic quantum transport modeling of metal-graphene nanoribbon heterojunctions
我们在原子自洽薛定谔/泊松方案中计算了金属-石墨烯纳米异质结的量子输运。注意力都支付在界面结合的化学方面，以及沿带状长度的一维静电。带弯曲和掺杂效应强烈影响的输运性质，引起电导不对称和选择性抑制的子带形成。在高功函数Au、Pd和Pt电极的情况下，结静电和p型特性驱动导电机制，而在Al的情况下，接触电阻成为主导。
2010-10-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
The Role of Permanent and Induced Electrostatic Dipole Moments for Schottky Barriers in Janus MXY/Graphene Heterostructures: a First Principles Study
肖特基势垒高度（$E_{SBH}$）是决定半导体材料输运特性的关键因素，因为它直接调节光电子器件中的载流子迁移率。原则上，范德华（vdW）Janus异质结构提供了一个有吸引力的途径来控制ESBH。然而，其背后的原子机制还远未得到最终的理解，这提示了对该主题的进一步研究。为此，在这里，我们进行了广泛的第一性原理研究的电子性质和$E_{SBH}$的几个vdW Janus MXY/石墨烯（M=Mo，W; X，Y=S，Se，Te）异质结构。模拟结果表明，通过改变异质结构的界面的组成和几何形状，可以控制其电接触，从而电子输运特性，从欧姆到肖特基与近一个数量级的变化，在$E_{SBH}$。详细的模拟分析，使合理化的基础上的Janus MXY片的永久偶极矩和诱导一个由于在MXY/Gr接口的界面电荷重新分布之间的相互作用，这一高度吸引人的属性。这样的相互作用被证明是非常有效的，在改变整个vdW Janus异质结构的静电电势差，确定其ESBH，因此肖特基（欧姆）接触类型。这些计算结果有助于指导控制Janus异质结构的电接触，以合理设计纳米级器件的电接触。
2022-03-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Impact of Electrostatic Doping Level on the Dissipative Transport in Graphene Nanoribbons Tunnel Field-Effect Transistors
采用量子微扰理论（QPT）和扩展最低阶展开（XLOE）方法研究了静电掺杂对扶手椅型GNR-TFET耗散输运的影响。结果表明，GNR-TFET的源极和漏极侧的掺杂水平对声子对载流子输运过程的贡献有显着的影响。不同于在其他类似的研究中，声子被认为有一个恒定的不利影响的ION/IOFF比和亚阈值摆动（SS）的TFET器件由于声子吸收辅助隧穿，我们表明，通过适当的工程的掺杂水平的源极和漏极，声子吸收辅助隧穿可以有效地抑制。我们还表明，随着温度的升高，器件的开关性能恶化的弹道和耗散输运制度，并存在一个依赖于温度的临界掺杂水平，该设备具有最佳的开关行为。
2019-06-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Application of sodium-ion-based solid electrolyte in electrostatic tuning of carrier density in graphene
利用固体电解质来调节薄膜材料中的载流子密度是一种新兴的技术，在基础研究和应用研究中具有潜在的应用。到目前为止，只有含有小离子的材料，如质子和锂离子，才被用来证明门控效应。在这里，我们报告了实验室合成的钠离子基固体电解质的研究，其显示出比先前报道的锂离子基固体电解质更强的调节石墨烯中载流子密度的能力。我们的研究结果可能会刺激寻找更适合门控应用的固体电解质，利用许多现有的材料开发的电池研究。
2017-06-15 cond-mat.mtrl-sci
Potential fluctuations in graphene due to correlated charged impurities in substrate
我们评估的自相关函数的静电势掺杂石墨烯由于附近的带电杂质。这些杂质的筛选是由随机相位近似中石墨烯的极化函数与周围石墨烯的静电格林函数的组合描述的。使用硬盘模型的二维分布的杂质，我们表明，杂质之间的大的相关长度可以引起反相关的静电势，与最近的实验。
2013-10-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Charging of quantum emitters in hexagonal boron nitride - graphene heterostructures due to electrostatic screening
本研究揭示了hBN/石墨烯异质结构中静电屏蔽导致缺陷电荷态改变，并表明可通过栅极电压克服重取向能垒，实现电学控制量子发射体。
2025-01-22 cond-mat.mtrl-sci
Detecting Ultrasound Vibrations by Graphene Resonators
超声检测是材料亚表面无损表征的重要手段之一，其目标是以纳米级甚至原子级的分辨率对亚表面结构进行横向分辨。近年来，石墨烯谐振器作为扬声器和超声收音机引起了人们的关注，显示出其实现空气传播超声通信系统的潜力。在这里，我们展示了一种石墨烯谐振器，它可以检测通过其制造的衬底传播的超声振动。在100~MHz的频率范围内，超声振幅的分辨率达到了$\approx7$ ~pm/ $\mathrm{\sqrt Hz}$。由于机械回复力的极高非线性，谐振频率本身也可以用于超声检测。在共振频率为65 MHz，振幅为100 μ m，分辨率为25 μ m的条件下，我们观察到了120 kHz的位移。值得注意的是，非线性也解释了通常观察到的不对称的谐振器的谐振频率调谐时，拉上静电门。这项工作提出了一种传感器的设计，适合到原子力显微镜悬臂，因此承诺在纳米级的非破坏性的表面下表征的直接超声检测。
2018-06-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Quantum interference and Klein tunneling in graphene heterojunctions
传统上，在介观系统中观察量子电导振荡需要将载流子限制在降维的相空间中。虽然电子光学，如透镜和聚焦已被实验证明，建立一个准直的电子干涉仪在两个开放的维度仍然是一个挑战，由于难以创建静电屏障，是尖锐的电子波长的顺序。在这里，我们报告的观察电导振荡在极窄的石墨烯异质结构，其中一个谐振腔之间形成两个静电创建的双极结。振荡的分析证实了pn结对弹道传输的载流子具有准直效应。在低磁场下电导条纹中观察到的相移是正常入射到结上的载流子的完美传输的特征，因此构成了对“克莱因隧道效应”的直接实验观察。''
2008-12-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Imaging the diffusive-to-ballistic crossover of magnetotransport in graphene
利用扫描隧道电位测量成像石墨烯中磁输运行为，揭示随磁场增强载流子从扩散到弹道输运的转变，并阐明高场下电位急剧变化源于载流子螺旋图运动导致的霍尔场局域增强。
2024-09-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Conductance suppression due to two-stream instability in bilayer graphene
我们研究了流体动力学机制下本征双层石墨烯中的电子-空穴双流不稳定性（或库仑阻力），考虑了温度、初始漂移速度、磁场和碰撞的影响。阈值漂移速度的不稳定性的开始是的顺序的载流子的热速度。我们提出了一个前所未有的纯静电机制，导致电流松弛的证据，引起了一个明确的直流纵向电导率$\propto T^{3/2}$。由于静电和碰撞过程之间的竞争，两个不同的运输制度被确定。对霍尔电导率的分析表明，双流不稳定性效应也纠正了线性响应理论中获得的最新结果。
2022-12-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.quant-gas
Quantum Transport and Molecular Sensing in Reduced Graphene Oxide Measured with Scanning Probe Microscopy
本文结合扫描探针显微镜和电学测量研究还原氧化石墨烯器件，发现通过AFM针尖施加静电势可显著调节量子输运，并展示了其对丙酮分子的可逆化学传感性能。
2025-09-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Plasmonic polarization sensing of electrostatic superlattice potentials
本研究利用红外纳米成像与纳米光电流测量，探究石墨烯-扭曲六方氮化硼异质结的等离子体特性，发现石墨烯等离子体可用于偏振织构传感，且该t-BN为亚铁电体而非此前认为的铁电体。
2024-06-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Non-Drude THz conductivity of graphene due to structural distortions
该研究通过太赫兹时域光谱测量宽频下石墨烯电导率，发现电荷中性石墨烯电导率偏离Drude模型，提出结构形变引发的矢量散射势介导的赝自旋翻转背散射机制，揭示结构畸变对其太赫兹电导率的重要影响。
2023-10-09 cond-mat.mtrl-sci
