Absence of a giant spin Hall effect in plasma-hydrogenated graphene
石墨烯中的弱自旋-轨道相互作用被预测为增加，例如，通过加氢。这将导致相当大的自旋霍尔效应（SHE）。我们采用两种不同的方法研究了弱氢化石墨烯的自旋霍尔效应。对于氢化，我们将石墨烯暴露于氢等离子体，并使用拉曼光谱来表征这种方法。然后，我们研究了氢化石墨烯的SHE在H-棒的方法，并通过直接测量的逆SHE。虽然可以观察到一个大的非局部电阻的H-酒吧结构，与其他方法的结果比较表明，这种非局部电阻是由一个非自旋相关的起源。
2018-09-27 cond-mat.mes-hall
Formation of Hydrogenated Graphene Nanoripples by Strain Engineering and Directed Surface Self-assembly
基于连续介质力学分析和第一性原理计算，提出了一类新的半导体石墨烯纳米结构：氢化石墨烯纳米链（HGNRs）.它们是通过两步组合方法形成的：首先通过应变工程斑图形成的石墨烯纳米乳头，然后通过曲率导向的自组装H吸附。它提供了对HGNR的结构和形态的高水平控制，因此它们的带隙与石墨烯纳米带具有共同的特征。在相同的表面位置处/从相同的表面位置的H吸附/脱附的循环完成具有相同带隙的可逆的金属-半导体-金属转变。
2010-09-28 cond-mat.mes-hall
Hydrogenated grain boundaries in graphene
我们通过第一性原理计算研究了具有不同晶界缺陷的氢化石墨烯结构的结构和电子性质。我们的总能量结果表明，在晶界缺陷处，单个H的吸附更稳定。研究了氢吸附时晶界的电子结构。进一步的总能量计算表明，两个H在两个相邻的碳上的吸附，形成石墨烷的基本单元，在缺陷区域更稳定。因此，我们预期这些扩展的缺陷将作为用于形成嵌入石墨烯区域中的窄石墨烷条的成核区域。
2011-03-22 cond-mat.mes-hall
Magnetoresistance and Magnetic Ordering Fingerprints in Hydrogenated Graphene
从理论上探讨了氢原子随机分布对石墨烯导电性的自旋相关特性。自旋效应考虑使用平均场自洽哈伯德模型从第一性原理计算。Kubo-Greenwood输运方法用于计算具有实际尺寸的基于弱氢化石墨烯的系统的自旋相关输运指纹。电导率响应获得的顺磁性，反铁磁性，或铁磁性的宏观状态，构造从平均场的解决方案获得的小石墨烯超细胞。对于约0.25%的氢密度，计算了高达$\sim 7%$的磁阻信号。这些理论结果对石墨烯的感生磁性的实验观测具有指导意义。
2011-05-05 cond-mat.mes-hall
Optical properties of hydrogenated graphene superlattices
University of Rome Tor Vergata（罗马托尔维加塔大学）；Belarusian State University（白俄罗斯国立大学）
通过第一性原理计算，研究选择性氢化形成的石墨烯超晶格中准金属与介电区域交替结构，发现其可产生远红外乃至太赫兹频段的强且孤立的激子吸收峰。
2026-09-24 cond-mat.mes-hall
Large magnetoresistance by Pauli blockade in hydrogenated graphene
我们报道了在磁场沿石墨烯片平面取向的情况下，在毫米级氢化石墨烯中观察到巨大的正磁阻效应。在300 mK的温度下，在该配置中观察到超过200\%的正磁阻，在磁场取向垂直于石墨烯平面的情况下恢复到负磁阻。我们属性所观察到的积极的，在平面内，磁电阻的跳跃传导引起的自旋极化保利封锁。我们的工作表明，自旋极化与电子-电子相互作用可以在原子单层内的磁输运中发挥主导作用。
2018-02-22 cond-mat.mes-hall
Localization and One-Parameter Scaling in Hydrogenated Graphene
我们报道了在低覆盖率的氢原子的无序石墨烯中的金属-绝缘体转变。氢与石墨烯相互作用产生短程无序并将状态定位在中性点附近。局域化的能量范围随H浓度的增加而增大。计算结果表明，低能传输通道的电导随样品尺寸呈指数衰减，并能很好地用单参数标度函数拟合，类似于二维无序系统中无序驱动的金属-绝缘体相变.
2010-06-25 cond-mat.mes-hall
Ab initio spin-flip conductance of hydrogenated graphene nanoribbons: Spin-orbit interaction and scattering with local impurity spins
我们采用基于DFT的从头算输运方法计算了氢吸附在扶手椅型石墨烯纳米带中自旋相关的零偏压电导$G_{σσ'}$。我们发现，自旋翻转电导$G_{σ\barσ}$可以达到相同的数量级的自旋守恒的一个，$G_{σσ}$，由于交换介导的自旋散射。相比之下，真正的自旋轨道相互作用似乎只起次要作用。
2015-04-25 cond-mat.mes-hall
Evidence of tunable magnetic coupling in hydrogenated graphene
人们对碳原子空位或氢、氟等轻原子吸附在石墨烯上引起的磁矩的来源和效应进行了大量的研究。同时，在这些系统中广泛观察到的大的负磁阻（MR）还没有得到很好的理解，也没有将其与磁矩的存在相关联。本文研究了超高真空环境中原位氢化石墨烯大负磁电阻的系统演化。我们发现对于大多数电子密度（$n_e$）和氢密度（$n_H$）的组合，不同温度下的MR可以标度为$α=(μ_BB)/[k_B(T-T^*)]$，其中$T^*$是居里-外斯温度。$T^*$的符号表明氢化石墨烯中存在可调的类铁磁（$T^* >0$）和类反铁磁（$T^* <0$）耦合。然而，在$|T^*|$下方缺乏MR的磁滞或异常霍尔效应，这表明没有出现长程磁性有序，我们将其归因于石墨烯上不同磁性有序的竞争和磁矩的无序排列。我们还发现H吸附原子引入的局域杂质态可以改变氢化石墨烯的电容。这项工作提供了一种新的方法来提取信息的大负MR行为，可以是一个关键，以帮助理解的磁矩在石墨烯的相互作用。
2020-03-21 cond-mat.mes-hall
Hydrogenated Graphene Nanoribbons for Spintronics
我们展示了石墨烯纳米带在小浓度下的氢化如何为碳基自旋电子学应用开辟新的途径，无论纳米带的任何特定边缘终止或钝化。密度泛函理论计算表明，吸附的H原子诱导周围的$π$轨道上的自旋密度的对称性和本地化程度取决于到纳米取向边缘的距离。正如预期的石墨烯为基础的系统，这些诱导的磁矩相互作用的铁磁或反铁磁依赖于相对吸附石墨烯亚晶格，但相互作用的幅度被发现强烈变化的H原子相对于边缘的位置。我们还计算了，与哈伯德模型的帮助下，氢化扶手椅型半导体石墨烯纳米带在稀释制度的输运性质，并显示如何在新的磁阻器件的设计中可以利用H原子之间的交换耦合。
2010-01-08 cond-mat.mes-hall
Vertical absorption edge and universal onset conductance in semi-hydrogenated graphene
我们证明了对于两个子晶格之间的在位能量（$Δ$）具有任何有限差的石墨烯，光学吸收边由$Δ$决定。普适电导将被打破，带边附近的电导随频率变化为$1/ω^2$。此外，我们还确定了这种没有反演对称性的系统的另一个普适电导，即，带边处的起始电导为$% σ_c=2σ_0=πe^2/2h$，与带隙的大小无关。总的集成光学响应几乎是保守的，尽管开放的带隙。
2009-11-11 cond-mat.mes-hall
Scaling of the energy gap in pattern-hydrogenated graphene
最近的实验表明，通过在铱基底上图案化氢化，可以在石墨烯中诱导出显著的能隙。在这里，我们表明，能隙是大致成比例的$\sqrt{N_{H}}/N_{C}$时，占无序，其中$N_H$和$N_C$分别表示氢和碳原子的浓度。色散关系，通过计算得到的动量-能量分辨态密度，示出同意与以前的角分辨光电子能谱结果。有限尺寸样品中电子输运的模拟也揭示了类似的输运间隙，在实验可实现的$\sqrt{N_{H}}/N_{C}$值内高达1 eV。
2011-11-21 cond-mat.mes-hall
High-$T_c$ $d^{0}$ ferromagnetism in a doped Mott insulator: the case of hydrogenated epitaxial graphene on SiC(0001)
通过第一性原理计算，我们发现在某些SiC衬底上的电子掺杂氢化外延石墨烯中可以实现高居里温度的$d^{0}$铁磁性（$T_c$）.原始系统被发现是一个莫特绝缘体独立的SiC多型体（2 $H$，4 $H$或6 $H$），然而，在磁相互作用的调制中发挥了重要作用。载流子掺杂通过双交换机制增强了铁磁耦合，实现了反铁磁性到铁磁性的相变。在2 $H$ -SiC上预测了约400 K的$T_c$。我们采用非简并的哈伯德模型来描述SiC在原子内库仑排斥和原子间跳跃相互作用中对界面磁性的影响。
2015-05-26 cond-mat.mes-hall
Elastic properties of hydrogenated graphene
存在氢化石墨烯的三种构象异构体，称为椅型、船型或搓板型石墨烷。这些系统具有映射到石墨烯支架上的完美的二维周期性，但它们的特征在于$sp^3$轨道杂化，具有不同的晶体对称性，并且在加载时表现出其他行为。通过第一性原理计算，我们确定了它们的结构和声子性质，以及我们建立了它们的相对稳定性。通过连续体弹性，我们定义了一个模拟协议，通过计算机实验测量其线性和非线性弹性模量，我们实际上通过第一原理计算它们。我们认为，所有的graphane构象响应任何任意取向的延伸与一个小得多的横向收缩比计算石墨烯。此外，我们提供的证据表明，船石墨烷沿扶手椅和锯齿形的碳蜂窝晶格的主方向（轴向拉胀弹性行为）有一个小的和负的泊松比。此外，我们表明，椅子石墨承认软化和硬化超弹性，取决于所施加的载荷的方向。
2010-10-25 cond-mat.mes-hall
Enhanced spin-orbit coupling in hydrogenated and fluorinated graphenes studied from first principles
用第一性原理方法计算了氢化和氟化石墨烯的自旋轨道耦合（SOC）。研究发现，在费米能级附近，SOC诱导的能带分裂可以从纯Raphene的约10 $^{-6}$ eV显著增强到约10 $^{-2}$ eV，这与金刚石甚至原型半导体中的能带分裂相当.并提出了两种不同的机制来解释这两个系统中的SOC增强。研究发现，碳原子的$^3$杂化不仅能提高有机碳含量，还能提高氟原子的本征有机碳含量.我们希望在这些系统中能观察到许多由SOC引起的有趣现象（如自旋霍尔效应）。
2009-07-22 cond-mat.mes-hall
Geometry, stability and thermal transport of hydrogenated graphene nanoquilts
利用分子动力学模拟研究了氢化折叠的石墨烯纳米绗缝的几何形状、稳定性和热输运。氢化的石墨烯纳米绗缝显示出增加的热力学稳定性和比没有氢化的折叠石墨烯结构更好的传输性能。对于双层石墨烯纳米被子，几何形状和热导率都对吸附的氢链非常敏感，这可以通过PDOS的红移来解释。对于多折叠纳米绗缝，通过改变周期数或长度，它们的热导率可以从原始石墨烯的100%调整到15%。我们的研究结果表明，氢化石墨烯纳米绗缝是非常适合的热管理设备。
2016-01-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Stable hydrogenated graphene edge types: Normal and reconstructed Klein edges
氢化的石墨烯边缘被假定为扶手椅形、锯齿形或两者的组合。我们发现，锯齿形不是最稳定的完全氢化的结构沿<2-1-10>方向。相反，氢化克莱因和重建克莱因为基础的边缘被发现是积极更有利的，稳定性接近扶手椅边缘。这些新结构“统一”了石墨烯边缘拓扑结构，最稳定的平坦氢化石墨烯边缘总是由成对键合的C2H4边缘基团组成，而不管边缘取向如何。当考虑边波纹时，CH3边群是最稳定的。这些新的基本氢终止的边缘具有重要的意义，石墨烯边缘成像和光谱学，以及石墨烯生长，纳米管切割，和nanoriginates的形成和行为的机制。
2013-09-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Single-sided-hydrogenated graphene: Density functional theorypredictions
氢化已被证明是打开石墨烯带隙的有效工具。在目前的密度泛函研究中，我们证明了单面氢化石墨烯是一种间接带隙为1.89 eV的半导体，介于无带隙石墨烯和宽带隙石墨烷之间。我们表明，它的电子结构和晶格特性是从那些石墨烯，graphone，或graphane有很大的不同。晶格常数和C-C键长比石墨烯长15%。我们的结合能分析证实，这种单侧氢化导致化学稳定的材料。
2011-02-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Possible gapless helical edge states in hydrogenated graphene
本文通过第一性原理与紧束缚模型研究氢化石墨烯，发现改变氢化图案可实现约1 eV带隙及受对称性保护的拓扑螺旋边缘态，为赝自旋器件应用提供新途径。
2023-12-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Enhancement of spin relaxation time in hydrogenated graphene spin valve devices
石墨烯中的氢吸附物很有趣，因为它们不仅是强库仑散射体，而且还诱导碳网络的轨道杂化从sp^2变为sp^3。这种变化增加了自旋-轨道耦合，预计将在很大程度上改变自旋弛豫。在这项工作中，我们报告的变化，由于等离子体氢化的石墨烯的自旋输运性质。我们观察到一个高达三倍的增加后，适度的氢暴露的自旋弛豫时间τ_S。τ_S的增加伴随着电荷和自旋扩散系数的减小，导致自旋弛豫长度λ_S的微小变化。在高载流子密度下，我们获得了7微米的λ_S，这允许在11微米的距离上进行自旋检测。氢化后的τ_S值高达2.7纳秒，在室温下测量。
2012-09-11 cond-mat.mes-hall
Grain boundary-induced variability of charge transport in hydrogenated polycrystalline graphene
本文通过数值模拟研究氢化多晶石墨烯，发现氢吸附物局限于晶界时电荷输运几乎不受影响，而均匀分布会降低迁移率，揭示选择性氢功能化可调控电输运。
2018-04-24 cond-mat.mes-hall
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
Spin Transport in Hydrogenated Graphene
本文从理论上综述氢化石墨烯中的自旋输运，阐明氢化诱导的自旋轨道耦合与局域磁性如何通过磁散射共振和Elliott-Yafet机制决定自旋寿命，并指出磁性是超净石墨烯中自旋极化损失的主要来源。
2015-04-07 cond-mat.mes-hall
Quantum Hall effect in lightly hydrogenated graphene
Institute for Mathematics, Astrophysics and Particle Physics (IMAPP), Radboud University（拉德堡德大学数学、天体物理与粒子物理研究所）；Nikhef（荷兰高能物理研究所）；HFML-FELIX / EMFL（强磁场中心FELIX/EMFL）；Institute for Molecules and Materials, Radboud University（拉德堡德大学分子与材料研究所）；Zernike Institute for Advanced Materials, University of Groningen（格罗宁根大学泽尔尼克先进材料研究所）；MESA+ Institute for Nanotechnology, University of Twente（特温特大学MESA+纳米技术研究所）
本研究通过测量轻度氢化石墨中的量子反磁效应，发现其能带结构由线性狄拉克-韦尔型转变为二次型，并确定了有效电子质量。
2025-12-15 cond-mat.mes-hall hep-ex
Spiral graphone and one sided fluorographene nano-ribbons
采用从头算、半经验和大尺度分子动力学模拟研究了氢化/氟化石墨烯纳米带的不稳定性.自由站立的半无限扶手椅状氢化/氟化石墨烯（AC-GO/AC-GF）和船状氢化/氟化石墨烯（B-GO/B-GF）（沿着Z字形方向周期性的纳米带）是不稳定的并且自发地转变成螺旋结构。我们发现，卷起的螺旋B-GO和B-GF在能量上比螺旋AC-GO和AC-GF更有利，这与双面平坦的氢化/氟化石墨烯，即石墨烷/氟代石墨烯相反。我们发现，在轧制过程中，随着能隙的增加，堆积的螺旋结构在边缘处表现出意想不到的局部HOMO-LUMO。这些卷曲的烃结构在室温以上至少达到$T$ = 1000 K时是稳定的。
2013-03-09 cond-mat.mes-hall
Hydrogenated graphene on the silicon dioxide surface
研究了石墨烯在α-石英（0001）SiO_2衬底上的氢化反应，考虑到材料的非晶性质，考虑了不同的表面终端。我们的从头计算表明，氢吸附在石墨烯上形成的石墨烯是积极的羟基和氧终止表面上的青睐，而硅终止和重建的氧终止阻碍吸附。研究结果表明，在SiO_2表面制备石墨烷，表面氧化和氢饱和是有利的。对于衬底上的原始石墨烯，我们发现所有表面终端的低能能带结构仅发生微小变化。
2011-08-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Exchange interactions and frustrated magnetism in single-side hydrogenated and fluorinated graphene
采用海森堡模型，从第一性原理出发，分析了单面氢化（C $_2$ H）和氟化（C $_2$ F）石墨烯的磁性.我们预测了这两个系统的受抑基态，这意味着共线自旋结构的不稳定性，并揭示了在最近的实验中证明的缺陷石墨烯中没有常规的磁有序。此外，我们的研究结果表明，在低温下的高度相关的磁行为提供了自旋液体状态的可能性。
2013-06-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Topological features of hydrogenated graphene
氢原子吸附是石墨烯功能化的最有前途的方案之一。氢在狄拉克能量附近诱发窄共振，这导致磁矩的形成。此外，它们还产生局部晶格畸变，这增强了自旋-轨道耦合。磁性和自旋轨道耦合的组合允许丰富多样的相，其中一些具有非平凡的拓扑特征。我们分析了石墨烯单层上氢的有序阵列中磁性和自旋轨道耦合之间的相互作用，并对可能出现的不同相进行了分类。我们扩展了我们的模型，考虑阵列的吸附质在石墨烯类晶体具有较强的内在自旋轨道耦合。
2015-07-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Charge doping induced phase transitions in hydrogenated and fluorinated graphene
我们发现，电荷掺杂可以诱导氢化和氟化石墨烯中三种不同的吸附物相之间的转变。通过结合从头算，近似密度泛函理论和紧束缚计算，我们确定了过渡从岛的C $_8$ H $_2$和C $_8$ F $_2$的随机吸附分布周围的掺杂水平$\pm 0.05$ e/C-原子。此外，在具有随机吸附物覆盖的情况下，电荷掺杂被示出为触发有序转变，其中当掺杂水平超过吸附物浓度时，亚晶格对称性自发地被破坏。再杂化能和晶格畸变能使得仅从一侧共价官能化的石墨烯最容易发生这两种相变。与聚集和有序转变相关的能量增益超过室温热能。
2013-12-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Bilayer, hydrogenated and fluorinated graphene: QED vs SU(2) QCD theory
基于对双层、氢化和氟化石墨烯的实验和计算研究，我们采用了强关联态的U（1）QED（量子电动力学）和SU（2）QCD（量子色动力学）理论。与非二分三角晶格不同，在二分蜂窝晶格上，总是存在一个在所有微观对称性下平凡变换的量子点，使狄拉克自旋液体（DSL）不稳定，从而可以连续地将DSL态调谐到具有母SU（2）而不是U（1）规范群的状态。SU（2）理论描述了一种不同于通常DSL的自旋液体状态，除了量子临界点之外，它可能相对于Neel或价键固体（VBS）相是不稳定的。这种观点意味着石墨烯系统中存在VBS态的可能性。
2020-01-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Formation of Hydrocarbons from Hydrogenated Graphene in Circumstellar Clouds
我们描述了一种机制，解释了从氢化石墨烯/石墨形成碳氢化合物和C2 H4;化学吸附氢和高温振动的协同效应削弱和破坏了硬C-C键。从密度泛函理论模拟得到总能量、优化结构和过渡态。这些值已被用来确定玻尔兹曼概率的热波动，以克服动力学障碍，产生的时间尺度的事件发生。这种机制可以用来合理化的可能途径，用于创建小的碳氢化合物和cycloyls从蚀刻石墨烯/石墨在恒星区域。
2014-08-21 astro-ph.SR cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Quantum Hall Effect in Hydrogenated Graphene
在毫米级氢化石墨烯中形成的二维电子气中观察到量子霍尔效应，其迁移率小于10 $\mathrm{cm^{2}/V\cdot s}$，并且具有相应的Ioffe-Regel无序参数$(k_{F}λ)^{-1}\gg1$。在零磁场和低温下，氢化石墨烯是绝缘的，具有$250 h/e^2$量级的两点电阻。施加强磁场产生负的庞磁电阻，在45 T下两点电阻饱和在$h/2e^{2}$的0.5%以内。我们的观察结果与杂质诱导的石墨烯态密度能隙的开放是一致的。讨论了二维原子晶体中缺陷散射引起的电子局域化与磁约束之间的相互影响。
2013-01-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Structure and dynamics investigations of a partially hydrogenated graphene/Ni(111) surface
利用氦-3原子散射方法研究了氢原子在Ni（111）表面单层石墨烯上的吸附动力学、结构和扩散动力学。衍射测量揭示了一个4 $^\circ$旋转矩形氢超结构。氢的吸附和解吸分别表现出$E_a=(89\pm7)\,$ meV和$E_d=(1.8\pm0.2)\,$ eV的活化势垒。氦-3自旋回波测量表明，在光谱仪的时间范围内，空间关联函数（或中间散射函数）没有衰减。因此，我们能够为可能的氢表面扩散速率设定下限。
2022-12-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Stability of Highly Hydrogenated Monolayer Graphene in Ultra-High Vacuum and in Air
Università degli Studi di Roma Tre（罗马第三大学）
通过XPS研究了氢化单层石墨烯在超高真空和常压下的稳定性，发现其在真空环境中长期稳定，而在空气中易氧化，原子氢可有效恢复氢化石墨烯。
2026-01-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnetic correlation effects by the topological zero mode in a hydrogenated graphene vacancy $V_{111}$
从理论上讨论了吸附三个氢原子的氢化石墨烯空位$V_{111}$拓扑零模引起的电子关联效应。从多参考表示的密度泛函理论推导出一个Kondo模型，估计了狄拉克锥中零模和低能模之间的交换散射过程.即使狄拉克锥稍微偏离电荷中性点，孤立$V_{111}$的零模的有限的现场相关能$U_0$也允许局部能级的半填充，给出自旋$s=1/2$。在空位的稀释极限，由高阶散射过程介导的反铁磁近藤屏蔽成为主导。我们对相关两体相互作用的估计证实了低温下近藤效应的出现。
2014-12-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Fibonacci sequence of twist angles in superconducting multi-layer graphene and hydrogenated graphitic fibers
UES, Inc.（UES公司）；University of Dayton Research Institute（代顿大学研究院）；National Research Council, Research Associateship Programs（国家研究委员会，研究副研究员项目）；The U.S. Air Force Research Laboratory (AFRL), Aerospace Systems Directorate, AFRL/RQQM（美国空军研究实验室航空航天系统局）
研究发现超导氢化石墨纤维中扭角序列符合斐波那契数列，揭示了其拓扑特性与能量平坦化的关系。
2025-12-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
I-V characteristics of in-plane and out-of-plane strained edge-hydrogenated armchair graphene nanoribbons
利用密度泛函理论研究了拉伸应变对氢化边扶手椅型石墨烯纳米带（HAGNR）电流-电压特性的影响。应变以两种不同的方式引入，与本工作中研究的两种类型的系统相关：面内应变系统（A）和由于弯曲引起的面外应变系统（B）。这两种应变导致在三种情况之间进行区分：具有应变电极（A1）和具有非应变电极（A2）的面内应变系统，以及具有非应变固定电极（B）的面外均匀应变系统。计算两个电极之间的电子传输的系统模拟集中在宽度为8和11个二聚体的系统上。结果表明，A2和B两种情况下的应变机制不同，但两者之间的差异可以忽略不计：在平面情况下，应变沿长度方向是单轴的，而在弯曲情况下，应变是由弧形变形引起的。在此基础上，提出了一种新型的NEMS-固态开关器件。
2015-06-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Manipulation of magnetization and spin transport in hydrogenated graphene with THz pulses
针对THz-STM结的时间分辨动力学研究需求，对比三种非平衡格林函数方法，结合DFT-NEGF构建氢化石墨烯结的哈伯德模型，验证了近绝热一阶动态展开对1V范围内STM电压脉冲的良好描述能力。
2023-08-23 cond-mat.mes-hall
Electrostatic forces above graphene nanoribbons and edges interpreted as partly hydrogen-free
石墨烯纳米带的电子输运性质强烈地取决于边缘、扶手椅、锯齿形或其他的类型，以及可用于带隙工程的边缘官能化。只有部分氢化的边缘有趣的磁性预测。电荷在边缘和角落处积聚。到目前为止，扫描力显微镜已经显示了石墨烯纳米带的中心，使用高刚度的石英晶体音叉传感器具有原子分辨率。到目前为止，与石墨烯纳米带边缘上的电荷积累相关的弱长程静电力还不能成像。在这里，我们表明石墨烯纳米带的角落和边缘的静电力是可以测量的。我们使用软杠杆和双峰成像技术相结合的第二个频率偏移的高分辨率增强的灵敏度，以微弱的长程静电力。此外，在我们的工作中，纳米带的边缘主要是无氢的，开放的路线，部分氢化的磁性纳米带的调查。
2021-11-09 cond-mat.mes-hall
From graphene to graphane : A density functional investigation of metal insulator transition
虽然石墨烯是一种半金属，但最近合成的氢化石墨烯（称为石墨烷）却是一种绝缘体。本文在密度泛函理论的框架下研究了石墨烯-石墨烯体系的金属绝缘体相变。通过分析石墨烯上15种不同氢浓度的电子结构的演变趋势，我们揭示了这种转变的一些新特征。随着氢覆盖率的增加，半金属首先变成金属，然后转变为绝缘体。金属相在空间上是不均匀的，它包含由氢化碳原子形成的绝缘区域的岛和由传染性裸碳原子形成的金属通道。
2009-11-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Critical temperature of two-dimensional hydrogenated multilayer graphene-based diluted ferromagnet
本文从理论上研究了氢吸附在碳原子上的多层石墨烯（或石墨）稀磁材料的临界居里温度。在对近似（PA）下，对具有长程相互作用的稀磁系统进行了计算。该方法能够考虑耦合的自旋空间各向异性。平均场近似（MFA）内获得的结果也进行了比较。氢原子自旋之间的相互作用与它们的相互距离成反比，额外的指数衰减反映了系统中存在的无序。得到了广泛的杂质浓度和相互作用衰减长度的结果进行了讨论。强非线性行为的临界温度作为稀释度的函数进行预测，在与MFA预测的差异。此外，与PA相比，MFA倾向于严重高估临界温度值。在强稀释区，发现临界温度与杂质浓度和相互作用衰减长度的普遍关系。
2016-07-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Anomalous magnetism in hydrogenated graphene
我们重新审视的问题，在石墨烯中的局部时刻形成由于化学吸附的单个原子氢或其他类似的sp $^3$共价官能化。我们用单轨道Hubbard模型来描述石墨烯，使得H的化学吸附等效于蜂窝晶格中的空位。为了规避与周期性晶胞相关的人工制品，我们使用高达$8\times10^5$站点的巨大模拟单元，或者允许在原始无限蜂窝晶格中建模单个空位的嵌入方案。我们发现三个结果，强调在这个系统中的磁矩（$m$）的异常性质。首先，在非相互作用（$U=0$），零温度（$T=0$）的情况下，$m(B)$是一个连续的光滑曲线与发散的磁化率，不同的阶梯式常数函数发现一个单一的不成对的自旋在一个有间隙的系统。第二，对于$U=0$和$T>0$，线性磁化率遵循指数为$α=0.77$的幂律$\propto{T}^{-α}$，不同于传统的居里定律。对于$U>0$，在平均场近似下，积分矩小于$m=1μ_B$，与使用周期性晶胞的结果相反。这三个结果突出了由石墨烯中的sp $^3$官能化引起的局部矩的磁响应与间隙系统中的局部矩的磁响应不同，对于间隙系统，磁矩是量子化的并且遵循居里定律，并且与导体中的泡利顺磁性不同，对于泡利顺磁性，线性磁化率可以定义为$T=0$。
2017-03-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Phase separation of hydrogen atoms adsorbed on graphene and the smoothness of the graphene-graphane interface
采用改进的Falicov-Kimball模型，在蜂窝晶格上研究了附着氢原子的石墨烯片的电子性质.结果表明，在基态，该系统分为两个阶段：完全氢化的石墨烯（石墨烷）和无氢石墨烯。石墨烯-石墨烯边界获得正的界面张力。因此，石墨烯-石墨烯界面变成一条直线，由于热波动而略微波动。光滑界面可用于制造介观石墨烯基器件。
2011-11-04 cond-mat.mes-hall
Spin-orbit coupling in fluorinated graphene
我们报告的氟化石墨烯的自旋轨道耦合效应的理论研究。第一性原理密度泛函计算进行了密集和稀吸附原子覆盖范围的限制。密度极限由单面半氟化石墨烯表示，其是具有约10 meV的自旋轨道分裂的金属。为了模拟单个吸附原子的影响，我们还计算了一个$10 \times 10$超晶胞的电子结构，其中一个氟原子在顶部的位置。由于这种稀释限制是有用的研究自旋输运和自旋弛豫，我们还介绍了一个现实的有效跳跃哈密顿量，基于对称性的考虑，它描述了费米能级周围的超原胞带。我们提供的哈密顿参数是最适合的第一原理数据。我们证明，不同于氢吸附原子的情况下，氟的自身的自旋轨道耦合是巨大的诱导局部自旋轨道耦合在石墨烯的主要原因。$sp^3$杂化诱导的石墨烯的$σ$键的自旋轨道耦合转移对氢化石墨烯很重要，但贡献要小得多。此外，由于氟吸附原子诱导的自旋轨道耦合的大小是原始石墨烯的大约$1000$倍，是氢化石墨烯的10倍。与氢不同的是，氟吸附原子在狄拉克点处不是窄共振散射体。在稀释极限下氟化石墨烯的态密度的共振峰位于狄拉克点以下260 meV。峰是相当宽的，约300 meV，使氟吸附原子只是一个弱共振散射。
2015-04-05 cond-mat.mes-hall
Structure, Stability, Edge States and Aromaticity of Graphene Ribbons
我们通过密度泛函理论确定了氢封端的石墨烯纳米带边缘的稳定性、几何形状、电子和磁性结构作为环境中氢含量的函数。反铁磁锯齿形带只有在极低的超真空压力下才是稳定的。在更标准的条件下，最稳定的结构是单-和二-氢化扶手椅边缘和具有一个二-和两个单-氢化位点的锯齿形边缘重构。在高氢浓度下，“大块”石墨烯不稳定，并且自发地断裂形成带，类似于在溶液中实验观察到的石墨烯自发断裂成小宽度纳米带。奇异边缘电子态和/或磁性的稳定性和存在是合理的，从有机化学的简单概念（克拉尔规则）
2008-08-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tuning Hydrogen Adsorption and Electronic Properties from Graphene to Fluorographone
通过氢和氟官能化石墨烯已被提出作为调节其反应性和电子性质的途径。然而，到目前为止，所提出的系统存在降解和有限的氢吸附能力。本研究结合基于密度泛函理论和反应分子动力学的第一性原理计算，分析了氟化和氢化单层石墨烯中氢吸附和电子性质的调控。我们的研究结果表明，氟吸附促进更强的碳$-$氢键。通过改变氟和氢的浓度，可以调整电荷密度转移和电子性质，如带隙和自旋分裂，增加它们对电子和自旋电子器件的潜在适用性。尽管氟不影响总H掺入，但$\textit{ab initio}$分子动力学结果表明，3%氟化石墨烯增加氢锚定，表明氢化和氟化石墨烯用于储氢和相关应用的潜力。
2020-05-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Band Gap of Atomically Precise Graphene Nanoribbons as a Function of Ribbon Length and Termination
利用扫描隧道显微镜/光谱结合密度泛函理论计算，研究了Au（111）衬底上有限长$N_A=7$扶手椅型石墨烯纳米带（7-AGNR）的带隙. 7-AGNRs的带隙与长度为6 nm和更大的收敛到0.1 eV内的体积值为2.3 eV，而带隙打开几百毫电子伏在很短的7-AGNRs。终端上的带隙有显着的影响，双氢化终端产生较低的带隙比单氢化的。
2019-10-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Regulating spin dynamics of graphene flakes
分析了调节所谓的磁性石墨烯的自旋动力学的方法。磁矩可以通过缺陷（例如吸附原子和空位）并入石墨烯薄片和石墨烯带中。局部自旋也可以在氢化的锯齿形边缘处附着到石墨烯。自旋翻转可以通过横向脉冲和将样本连接到共振电线圈来产生。共振器反馈场的作用强烈地加速了自旋反转。快速自旋反转的可能性对于自旋电子学和量子信息处理是重要的，从而允许自旋寄存器的有效功能。
2020-07-20 cond-mat.mes-hall
Terahertz Nonlinear Optics in Two-dimensional Semi-Hydrogenated SiB
具有约瑟夫森环的平面团簇$π$结的相变和电流对于绝热量子计算器件的应用具有重要意义。每个$π$环都有一个带电流的轨道矩。这些轨道力矩的方向被自相互作用改变，并由偏置电流控制。本文采用二维伊辛模型，考虑六方晶格上自旋平面的最近邻相互作用和对角相互作用，建立了半氢化SiB（H-SiB）半导体的相图。我们的研究结果表明，通过降低温度，两个相变的有序和无序发生，并在低温下的玻璃态出现，该模型映射到自旋量子比特。本文从理论上研究了非应变和应变H-SiB单层膜的磁致伸缩效应，考虑了激光电磁场与磁绝缘体电极化的强度自旋面的耦合。在太赫兹（THz）和千兆赫兹（GHz）电磁波下，激光-自旋耦合和自旋电流的动力学表现出非线性光学效应和高次谐波产生。这项研究的发现为实验人员如何检测拓扑绝缘体、狄拉克系统、莫特绝缘体和超导存储器中的高次谐波开辟了一条途径。
2021-09-02 cond-mat.mes-hall
Theory of spin-orbit induced spin relaxation in functionalized graphene
我们进行了比较研究的自旋弛豫自旋轨道耦合诱导吸附原子（氢和氟）在石墨烯。应用两种方法，给出一致的结果：一个完整的量子输运模拟的石墨烯纳米粒子，和一个T-矩阵计算使用格林函数的一个单一的吸附原子在石墨烯。对于氢化石墨烯，自旋弛豫的主导自旋轨道项是PIA，由于赝自旋反转不对称性，迄今为止被忽视的相互作用。相反，在氟化石墨烯中，PIA和Rashba耦合破坏性地干扰，降低总自旋弛豫速率。在这种情况下，我们还预测了一个强烈的偏离预期的2：1自旋弛豫各向异性面外和面内自旋取向。我们的研究结果将有助于功能化石墨烯的自旋弛豫和弱局域化实验的基准。
2015-05-29 cond-mat.mes-hall
Geometric and electronic properties of graphene-related systems: Chemical bondings
这项工作提出了一个系统的审查功能丰富的基本性质的石墨烯相关系统使用第一性原理方法。的几何和电子性质是非常多样化的层数，堆叠配置，滑动创建的配置转换，波纹结构，和不同的吸附原子吸附。顶位吸附可以诱导出明显的屈曲结构，尤其是氢和氟吸附原子。电子结构由碳、吸附原子和（碳，吸附原子）为主的能带组成。存在线性、抛物线、部分平坦、宽边帽和振荡带，并伴有各种临界点。碳原子和吸附原子之间的多轨道或单轨道化学键极大地改变了石墨烯系统的半金属或半导体行为。氧化石墨烯和氢化石墨烯具有可调的能隙。氟化石墨烯可能是半导体或空穴掺杂金属，而其他卤化体系属于后者。碱金属和Al掺杂的石墨烯在保留的狄拉克锥中表现出高密度的自由电子。在一定的分布下，氢化和卤化石墨烯中的铁磁自旋构型被揭示。具体而言，Bi纳米结构是通过单层石墨烯和缓冲层之间的相互作用形成的。结构和adatom富集的基本性质与测量结果进行了比较，并讨论了潜在的应用。
2017-02-13 cond-mat.mes-hall physics.chem-ph
The structure and magnetism of graphone
石墨烯是一种半氢化的石墨烯。首先将石墨烯的结构描述为氢原子在石墨烯上的三角吸附。然而，我们发现三角吸附是不稳定的。我们提出了一个插图详细解释如何三角形吸附几何演变成一个矩形吸附几何。我们通过计算中间几何的自旋极化来检验几何演化过程中磁性的变化。证明并阐明了氢原子在石墨烯上的矩形吸附是石墨烯最稳定的几何构型，石墨烯实际上是反铁磁的。
2014-02-18 cond-mat.mes-hall
Enhanced DNA sequencing performance through edge-hydrogenation of graphene electrodes
我们建议使用石墨烯电极与氢化的边缘固态纳米孔为基础的DNA测序，并进行分子动力学模拟结合电子输运计算，以探索这种想法的潜在优点。我们的研究结果表明，与未氢化的系统相比，边缘氢化的石墨烯电极有利于在易位的DNA分子中暂时形成具有合适原子位点的氢键。因此，平均电导率大幅提高约3个数量级，同时表现出显著降低的统计方差。我们还研究了当相对电极之间的距离变化时这些结果如何受到影响，并且已经确定了两种机制：对于窄的电极间隔，由于纳米孔中突出的氢原子的存在而引起的仅仅阻碍被认为更重要，而对于较宽的电极间隔，H-键的形成成为主导效应。基于这些发现，我们得出结论，石墨烯电极边缘的氢化代表了一种有前途的方法，可以降低DNA通过纳米孔的移位速度，并大大提高全基因组测序测量过程的准确性。
2010-11-30 cond-mat.mes-hall physics.bio-ph
Design of Magnetic Graphene-ribbon for 100 Tera-bit/inch2 Information Storage Media
磁性石墨烯带是实现未来超高密度100兆比特/英寸2级数据存储介质的候选者。基于密度泛函理论对多自旋态进行了分析。一个典型的模型是超级电池[C80 H7]，其在一侧锯齿形边缘上具有裸露的（自由基）碳，而在另一侧上具有单氢化。通过优化原子构型，自洽计算表明，最高自旋态的总能量比低自旋态的总能量更稳定，这是由于碳原子之间的交换耦合作用。该分析表明了利用这种化学边缘改性的石墨烯带设计磁性数据轨道的能力。为了提高面磁化强度，分析了双层和四层石墨烯带模型。详细的计算结果表明，自旋最高的态也是最稳定的态。增加层数是实现和增强强磁性的有效途径。
2012-08-13 cond-mat.mes-hall
