Impacts of annealing on structural and photophysical properties of zinc phthalocyanine adsorbed on graphene
Laboratoire Kastler Brossel, Collège de France, CNRS, ENS-Université PSL, Sorbonne Université（法兰西学院）；Sorbonne Université, CNRS, Institut Parisien de Chimie Moléculaire (IPCM)（索邦大学）；Sorbonne Université, CNRS, Laboratoire Physico-Chimie des Électrolytes et Nano-Systèmes Interfaciaux (PHENIX)（索邦大学）
通过结合扫描隧道显微镜和光学显微光谱技术，研究了锌酞菁单分子层在石墨烯上经历二维相变的特性，揭示了退火诱导的分子相变及对后续三维自组装的影响。
2026-05-19 cond-mat.mtrl-sci
Magnetic and Electronic Properties of Metal-Atom Adsorbed Graphene
我们采用第一性原理计算方法系统地研究了石墨烯吸附稀3d跃迁和贵金属原子后的磁性和电子性质。我们发现，大多数过渡金属原子（Sc，Ti，V，Mn，Fe）都倾向于中空吸附位，磁性吸附原子与石墨烯π轨道之间的相互作用产生了相当大的交换场和Rashba自旋轨道耦合，它们共同在Dirac点附近打开了一个非平凡的体隙，导致量子反常霍尔效应。研究还发现，贵金属原子（Cu，Ag，Au）优先选择顶部吸附位，AB亚晶格势的不均匀性打开了另一种非平凡的体能隙，表现出量子谷霍尔效应.
2011-08-31 cond-mat.mtrl-sci
Selective Chemical Modification of Graphene surfaces: Distinction between Single and Bilayer Graphene
与碳附着到石墨烯晶格相比，用氧或氢修饰石墨烯是众所周知的。通过共焦拉曼光谱分析了石墨烯片与芳香族重氮离子的化学修饰（碳附着）。表面吸附物种的时间和空间演变允许准确跟踪的化学反应和鉴定的中间体。sp2到sp3碳的受控转化在两个单独的步骤中进行。所提出的衍生化对于单层石墨烯是选择性的，并且允许将吸附的重氮试剂受控地转化为在单层石墨烯的边缘处具有增强的反应性的共价结合的表面衍生物。在双层石墨烯上，衍生化进行到吸附的中间体，而没有进一步反应以在碳表面上形成共价连接。
2010-01-15 cond-mat.mtrl-sci
Ab initio study of the influence of adsorbed atoms on vacancy-induced magnetic moments in graphene sheets
我们提出了单原子空位在石墨烯的从头计算。与先前的工作一致，我们发现空位是最近实验观察到的磁性的原因，它产生了一个具有净自旋的中心。对于小的超晶胞，相对于完美的石墨烯结构，在超晶胞中存在强对称性破缺，并且这种对称性破缺对于较大的超晶胞要小得多。研究了H、O和N原子的吸附对裸单原子空位自旋中心的影响及其对样品感生磁性的影响。在这个系统中发现了丰富多样的机制产生的磁性。
2006-06-20 cond-mat.mtrl-sci
Adsorption of titanium and titanium dioxide on graphene: n and p-type doping
采用密度泛函理论的从头计算方法研究了吸附在石墨烯表面的钛和钛白单层膜的基态、电荷掺杂和电子性质.本文报道了一种新的钛原子单层吸附在石墨烯上的基态结构，该结构在500 K以下是稳定的。由于较低和较高的Ti吸附原子覆盖的影响进行了研究。我们发现，吸附的Ti提供了一个强的n型掺杂，支持最近的实验观察。另一方面，TiO_2可以在碳单层中诱导p型和n型掺杂，这取决于氧原子或钛原子是否最接近衬底。我们确定的结构，负责实验观察到的自动补偿机制，导致吸附钛氧化后的吸附质的效果逆转。
2013-01-16 cond-mat.mtrl-sci
Ab Initio Many-body Study of Cobalt Adatoms Adsorbed on Graphene
最近已经进行了许多计算来研究吸附在石墨烯上的Co原子，在成键的性质上具有显著不同的结果。我们使用非相干场量子Monte Carlo（AFQMC）和尺寸修正嵌入方案精确计算了Co在石墨烯上的结合能。我们发现，随着Co原子与六重空位之间的距离h的变化，存在三种不同的基态，对应于Co原子的三种电子构型.其中两种状态提供结合，并表现出双阱特征，在h = 1.51和h = 1.65埃时具有几乎相等的0.4 eV的结合能，分别对应于低自旋$^2$ Co（3d9 4s0）和高自旋$^4$ Co（3d8 4s1）。
2012-10-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Effect of graphene substrate on the spectroscopic properties of photovoltaic molecules: role of the in-plane and out-of-plane pi-bonds
采用密度泛函理论研究了偶极基团修饰并五苯（d-并五苯）吸附在石墨烯基底上的电子结构.考虑了三种参考构型，即无畸变的理想分子、包括分子内畸变的实际分子和吸附在石墨烯上的分子。计算表明，由于分子扭曲，以及在分子和衬底之间形成弱的$π$ -键，d-并五苯+石墨烯系统内的电荷重新分布明显。此外，通过-OH和=O对-H末端饱和度的化学修饰的效果被检查，以探索“能级工程”的可能性。在无规相近似下，计算了d-并五苯在理想构象和畸变构象以及吸附在石墨烯上的分子的介电函数虚部。结果表明，尽管分子畸变显著改变了孤立d-并五苯的吸收光谱，但吸附分子表现出的光谱与单个石墨烯的光谱非常相似。
2016-12-30 cond-mat.mtrl-sci
Tunable bandgap and magnetic ordering by adsorption of molecules on graphene
我们研究了石墨烯的电子和磁性以及由于吸附水和其他气体分子而引起的改性。吸附在纳米级石墨烯上的水和气体分子被发现扮演缺陷的角色，这有助于带隙的可调谐性，并使我们能够控制边缘局域态的磁有序。吸附的分子将对应于石墨烯的$α$ -自旋（向上）和$β$ -自旋（向下）状态的波函数推到相对（Z字形）边缘。这打破了亚晶格和分子点群对称性，导致大带隙的开放。波函数位移的效率强烈地依赖于吸附的分子的类型
2009-06-16 cond-mat.mtrl-sci
Theoretical Analysis on the Stability of 1-Pyrenebutanoic Acid Succinimidyl Ester Adsorbed on Graphene
基于密度泛函理论研究了1-芘丁酸琥珀酰亚胺酯（PASE）在石墨烯上的吸附结构.我们发现了两个局部稳定的结构：一个直的结构与丁酸琥珀酰亚胺酯（BSE）的链状部分躺下和弯曲的结构与BSE部分直接远离石墨烯，保持芘（Py）部分吸附在石墨烯上。然后，为了阐明吸附机制，我们分别估计了Py和BSE部分对整个PASE吸附的贡献，并且发现BSE部分的吸附效果与Py的贡献相比是次要的。接下来，BSE部分在室温下的移动性通过直结构和弯曲结构之间的活化能势垒来确认。考虑到外部环境，我们认为存在的氨基酸和水合作用的三维参考相互作用网站模型。发现甘氨酸分子和溶剂环境对弯曲PASE结构相对于直PASE结构的稳定性有贡献，因此，在考虑石墨烯中BSE部分的立起过程时，PASE周围的外部环境的影响是重要的。
2022-09-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Observation of spin-glass behavior in nickel adsorbed few layer graphene
通过首先通过改进的Hummers方法合成氧化石墨（GO），然后还原含有GO和$Ni^{2+}$两者的溶液来制备镍吸附的石墨烯。EDX分析显示存在31原子%的镍。在2 K~300 K温度范围内进行了直流和交流磁场下的磁化强度测量。零场冷却和场冷却的磁化强度数据表明，在20 K左右的温度明显的不可逆性。交流磁化率数据的分析进行了Vogel-Fulcher以及幂律。从动态标度分析的微观翻转时间$τ_{0}\sim 10^{-13} s$和临界指数$zν=5.9\pm0.1$，发现在系统中的常规自旋玻璃的存在。估算了自旋玻璃转变温度为19.5 K。用指数为0.6的拉伸指数函数解释了热释磁（TRM）的衰减。从结果可以得出结论，吸附镍的石墨烯表现得像一个自旋玻璃。
2012-05-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Atomistic modelling of friction of Cu and Au nanoparticles adsorbed on graphene
我们提出了经典的分子动力学计算的行为的铜和金纳米粒子的石墨烯片，剪切与恒定施加的力$F_{\rm a}$。从衬底作用在颗粒上的力$F_{\rm s}$取决于纳米颗粒的材料（Au或Cu），并且表现出对时间的依赖性，我们将其归因于金属纳米颗粒表面原子位置与石墨烯晶格之间的局部可折叠性。作用在Au纳米颗粒上的$F_{\rm s}$（摩擦力）的时间平均值随着接触面积线性增加，具有接近实验可观察到的斜率。提出了一个定性模型来解释观察到的结果。
2013-11-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ultraclean suspended graphene by radiolysis of adsorbed water
本研究利用透射电镜中有意吸附水经辐解产生的自由基去除悬浮石墨烯表面有机污染物，获得呈现本征精细结构特征的超洁净石墨烯，方法简单稳健且可推广至其他二维材料。
2024-05-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
4He adsorbed outside a single carbon nanotube
用扩散蒙特卡罗方法计算了$^4$ He吸附在半径为3.42 - 10.85 μ m的单扶手椅型碳纳米管外表面的相图。对于窄于（10，10）纳米管，基态是一种无公度固体，类似于在相同衬底上发现的H $_2$。对于较宽的纳米管，具有最小能量的相是液体层。对于所考虑的所有管，与在石墨烯和石墨上发现的固体类似的弯曲的$\sqrt 3 \times \sqrt 3$登记的固体是不稳定的。
2012-10-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Lithium and sodium storage on tetracyanoethylene (TCNE) and TCNE-(doped)-graphene complexes: a computational study
采用密度泛函理论研究了Li和Na与四氰基乙烯（TCNE）分子的吸附以及TCNE在掺杂石墨烯上的吸附.虽然TCNE仅弱吸附在理想石墨烯上，但我们确定了TCNE通过分子C原子和表面氧原子化学吸附在Al掺杂石墨烯上的构型。高达四（五）个Li和Na原子可以存储在两个自由（吸附）TCNE上，结合能强于Li和Na金属的结合能。当每个分子存储多达三个原子时，应该可以避免常见电池电解质的还原。因此，固定在导电石墨烯基基底上的TCNE可以成为有机锂和钠离子电池的有效阳极材料。重要的是，Li和Na存储之间的比容量（每单位质量的材料，不包括Li/Na）和电压都没有显著差异，这使得这种方法通常非常有希望用于后Li存储。
2015-02-12 cond-mat.mtrl-sci
Fundamental properties of transition-metals-adsorbed graphene
采用第一性原理方法研究了过渡金属（T）掺杂石墨烯体系的显示性质。详细计算了吸附原子的键长、位置和高度、结合能、原子主导的能带结构、吸附原子诱导的自由载流子密度和能隙、自旋密度分布、空间电荷分布以及原子、轨道和自旋投影态密度。根据总磁矩、自旋分裂能带、自旋密度分布和自旋分解态密度，可以清楚地识别出磁位形。此外，通过对上述物理量的分析，可以准确地推断出T-C、T-T和C-C键中的单轨道或多轨道杂化。它们负责最佳的几何结构，不寻常的电子性质，以及不同的磁性。除了低浓度Ni掺杂的半导体系统外，所有的掺杂系统都是金属。相反，铁磁性表现在各种Fe/Co浓度，但只有在高Ni浓度。我们的理论预测与现有的实验数据进行了比较，并讨论了潜在的应用。
2019-05-03 cond-mat.mtrl-sci
Spontaneous and externally driven quantum spin fluctuations of 3d and 4d single atoms adsorbed on graphene
当前信息纳米技术的核心在于寻找承载尽可能小的磁体的理想平台，即具有指向平面外的磁矩的单个原子，如二进制类型存储器中所要求的。为此，2D材料如石墨烯将是理想的衬底，这要归功于其固有的低电子和声子密度以及其6重对称性。在这里，我们调查，从第一性原理，一个基本的机制，不利于磁稳定性：零点自旋波动修改的有效能量景观所感知的3 $d$和4 $d$过渡金属原子沉积在一个独立的石墨烯的本地自旋矩。利用含时密度泛函理论和凭借的波动耗散定理，这些自发量子涨落被发现是可以忽略不计的大部分3 $d$元素，在强烈的对比4 $d$原子。令人惊讶的是，我们发现，这种波动可以通过切换的磁矩的Tc从最初的面内到面外的容易的方向，以促进磁稳定性。adatom-graphene复合物产生杂质状态，在某些情况下解决磁晶各向异性能-定义保护磁矩的能垒的量，因此，可以用非弹性扫描隧道光谱检测自旋激发行为。详细分析了电子空穴激发、自旋激发的阻尼和寿命对石墨烯吸附磁矩动力学行为的影响。
2019-12-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ripple-assisted adsorption of noble gases on graphene at room temperature
本研究针对室温常压下惰性气体难以吸附的难题，通过理论与实验实现了高波纹度石墨烯上多种惰性气体的稳定可控吸附与脱附，该机制可推广至其他层状材料，有望推动气体吸附相关理论与应用发展。
2025-11-14 cond-mat.mtrl-sci
Wannier-function-based constrained DFT with nonorthogonality-correcting Pulay forces in application to the reorganization effects in graphene-adsorbed pentacene
在电子结构计算中，当使用由随其主体原子移动的定域轨道组成的基组时，海尔曼-费曼力中出现了普雷项。如果系统的总能量依赖于由多个原子的定域轨道定义的子空间布居，那么由于轨道非正交性随离子平移的变化，将出现非常规的Pulay项。在这里，我们推导出所需的精确表达式，这些条款，不能消除轨道正交归一化。我们已经实现了这些校正的离子力的线性标度密度泛函理论（DFT）包ONETEP，并已使用约束DFT计算的重组能量吸附在石墨烯片上的并五苯分子。计算包括系综DFT，周期性边界条件的修正，和经验范德华相互作用。对于这个系统，我们发现，张量不变的人口分析产生的吸附质子空间人口是非常接近整数值时，基于非正交Wannier函数，也但不太精确时，使用伪原子函数。因此，轨道可以为约束DFT提供非常有效的布居分析。我们的计算表明，吸附的并五苯的重组能通常低于并五苯在气相中。我们把这种效应归因于空间位阻。
2018-05-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Unraveling the Conglomeratic Nature of Methanol Clusters Adsorbed on Graphene Surfaces. Insights from Molecular Dynamics Simulations
通过分子动力学模拟，揭示了甲醇在石墨烯表面聚集形成二维手性聚集体的机制，阐明了其氢键作用、构型特征及在高达150 K下的热稳定性。
2025-04-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Influence of the degree of decoupling of graphene on the properties of transition metal adatoms
我们利用低温扫描隧道显微镜和光谱研究了$3d$过渡金属（TM）吸附原子的吸附位置。在SiC（0001）表面制备了两种石墨烯，即单层外延石墨烯（MLG）和单层准自支撑石墨烯（QFMLG），并对其吸附性能进行了研究。在QFMLG的情况下，确定了两个稳定的吸附位点，而在MLG的情况下，只观察到一个吸附位点。我们的实验结果揭示了退耦效率作为一个决定的吸附网站，以及$3d$过渡金属原子在石墨烯上的电子性质的关键参数。此外，我们表明，钴原子吸附在QFMLG的狄拉克费米子的强散射势，并在其附近引起谷间散射。
2013-11-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Simulations of the kinetic friction due to adsorbed surface layers
本文模拟了两个晶体表面间吸附分子层所引起的动摩擦。吸附层自然地产生摩擦，这与阿蒙顿定律一致，并且对实验中不受控制的参数不敏感。在许多实验系统中，动摩擦力随速度的增加而增加。随势参数和温度的变化遵循静摩擦的变化。通过与汤姆林森模型的类比来理解这种相关性，并用硬球图来解释这种趋势。
2000-08-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Single-crystal graphene on Ir(110)
通过C $_2$ H $_4$在1500 K下的热分解，在低对称性衬底Ir（110）上合成石墨烯的单晶片。利用扫描隧道显微镜、低能电子衍射、角分辨光电子能谱和从头算密度泛函理论研究了吸附石墨烯片及其与基底的莫尔条纹的结构和电子性质。吸附的石墨烯层形成具有其电子性质的相应调制的nm波长的波图案。这种波图案被证明，使模板吸附的芳香族分子和单轴生长的有机金属线。不限于此，Ir（110）上的石墨烯也是用于2D层生长的通用衬底，并且使得可以在重新构造的Ir（110）上生长外延层。
2021-09-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
A Nexafs Study of Nitric Oxide Layers Adsorbed from a nitrite Solution onto a Pt(111) Surface
用近边X射线吸收精细结构谱（NEXAFS）、X射线光电子能谱学（XPS）、低能电子衍射（LEED）和扫描隧道显微镜（STM）研究了NO分子在Pt（111）表面的吸附. LEED和STM图像表明NO吸附在Pt（111）表面后没有形成长程有序结构。虽然总的NO覆盖率是非常低的，在N K-边和O K-边吸收光谱的光谱特征已被挑出来，并与不同的物种诱导这种制备方法。从这些测量结果可以得出结论，NO分子吸附通过N原子在直立构象。最大饱和覆盖率约为0.3单层，虽然一氧化氮是主要成分，亚硝酸盐和氮物种轻微共吸附在表面上。从这项研究中获得的结果进行了比较，与以前在文献中报道的NO吸附在Pt（111）在超高真空条件下。
2008-03-12 cond-mat.mtrl-sci
Growth and Electronic Structure of Boron-Doped Graphene
石墨烯的掺杂以调整其电子结构对于其在碳基电子器件中的进一步使用是必不可少的。从经典的硅基半导体技术中调整策略，我们使用在2D石墨烯网络中掺入杂原子作为实现这一目标的直接方法。在这里，我们报告了在Ni（111）上一方面在三乙基硼烷的化学气相沉积过程中合成硼掺杂的石墨烯，另一方面通过硼从本体中的分离。用X射线光电子能谱学确定了硼的化学环境，用角分辨光电子能谱学分析了硼的化学环境对能带结构的影响。掺杂硼导致石墨烯带向较低结合能的位移。该偏移取决于掺杂浓度，并且对于0.3 ML的掺杂水平，观察到高达1.2 eV的偏移。实验结果与密度泛函理论计算结果一致。此外，我们的计算表明，掺杂硼导致石墨烯优先吸附在顶部面心立方的几何形状，因为在石墨烯晶格中的硼原子，然后吸附在基板面心立方空心网站。与碳相比，硼的较小吸附距离导致石墨烯片在硼原子附近弯曲。通过比较Ni（111）上掺杂和未掺杂石墨烯的计算以及各自的独立情况，我们能够区分掺杂和吸附对石墨烯的能带结构的影响。掺杂和键合到表面两者导致石墨烯带上的相反位移。
2012-12-02 cond-mat.mtrl-sci
Calcium-Decorated Graphene-Based Nanostructures for Hydrogen Storage
我们报告了由钙原子和石墨烯基纳米结构组成的储氢介质的第一性原理研究。我们发现，钙原子更喜欢被单独吸附在锯齿形边缘的石墨烯的Ca-Ca距离为10没有集群的Ca原子，和多达6个H2分子可以结合到一个Ca原子的结合能为~0.2 eV/H2。Ca修饰的锯齿形石墨烯纳米颗粒（ZGNR）可以达到约5wt%氢的重量容量。我们还考虑了各种边缘几何形状的石墨烯钙分散。
2010-02-08 cond-mat.mtrl-sci
Graphene/Li-Ion battery
采用密度泛函理论计算了锂离子在石墨烯团簇中的存储状态。计算了每个团簇的吸附能、自旋极化、电荷分布、电子能隙、表面曲率和偶极动量。单Li原子掺杂的石墨烯具有自旋极化特性，不同自旋极化的电子会有不同的能隙。计算结果表明，两个较大团簇之间的较小团簇更有利于石墨烯锂离子电池的性能提高，从而提出了最合适的石墨烯负极结构。
2012-11-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Manipulation of magnetic anisotropy of 2D magnetized graphene by ferroelectric In$_2$Se$_3$
本文通过第一性原理计算证明，利用二维铁电材料In₂Se₃的极化反转可有效调控3d过渡金属吸附石墨烯的磁各向异性，实现易磁化轴翻转并显著增强MAE。
2024-02-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Preserving the 7x7 surface reconstruction of clean Si(111) by graphene adsorption
我们采用室温超高真空扫描隧道显微镜（UHV STM）和{ \em ab-initio}计算来研究吸附在Si（111）$-$ 7 $\times$ 7表面上的石墨烯薄片。该半导体衬底的特征7 $\times$ 7重构可以在所有扫描偏压下通过石墨烯解析，因此表明半导体衬底的原子构型在石墨烯吸附时不改变。大规模的{ \em ab-initio}计算证实了这些实验观察结果，并指出界面石墨烯和硅原子之间缺乏化学键合。我们的工作为石墨烯和高活性表面之间的原子级化学提供了深入了解，指导了石墨烯基异质结构中未来的钝化和化学相互作用工作。
2015-08-10 cond-mat.mtrl-sci
Ab-initio calculation of the effect of stress on the chemical activity of graphene
石墨烯层是稳定的、坚硬的和相对惰性的。我们研究了拉伸应力如何影响$σ$和$π$键以及由此产生的化学活性变化。应力对$π$键的影响更强，这些键可变得具有化学活性并更强地与吸附物质结合。在拉伸时，单个C键在混合$120^{o}$和$90^{o}$的几何结构中被活化;这是$sp^{2}$和$sp^{3}$键合之间的中间状态。我们使用从头计算密度泛函理论研究氢在大团簇和石墨烯的二维周期模型上的吸附。讨论了交换关联泛函对吸附能的影响。
2009-07-22 cond-mat.mtrl-sci
Transverse thermal depinning and nonlinear sliding friction of an adsorbed monolayer
我们研究了吸附单分子层在驱动力作用下的响应，作为两个具有边界润滑层的晶体表面之间的滑动摩擦现象的模型。使用Langevin动力学模拟，我们确定的非线性响应的方向横向的一个高对称性的方向，沿着该层已经滑动。我们发现，在有限的相变温度以下，当吸附层沿纵向光滑滑动时，动态下的横向响应存在临界脱钉力和滞后效应。
2000-11-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Graphene/Ni(111) System: Spin- and Angle-Resolved Photoemission Studies
在这里，我们报告的自旋和角度分辨光电发射研究的惰性石墨烯层上形成的铁磁材料，Ni（111）的表面。次级电子的X射线光电子能谱和自旋分辨光谱表明，石墨烯表现得像Ni（111）表面上的保护层，防止其与吸附的氧反应。Ni（111）上石墨烯的$π$态的角分辨光电子能谱学显示这些态的结合能对样品的磁化方向具有很强的依赖性。我们的结论是，观察到的非常高的“分裂”高达225 meV的$π$带的石墨烯层是Rashba效应的表现，它提供了一个直接的可能性，灵活控制的电子自旋在石墨烯为基础的自旋FET。
2008-06-09 cond-mat.mtrl-sci
Stability and electronic structure of covalently functionalized graphene layers
我们目前的示范性结果的广泛研究的机械，电子和运输性能的共价官能化的石墨烯单层（GML）与-NH 2。我们报告新的从头计算研究结果的共价官能化GML与-NH 2基团高达12.5%的浓度。我们的研究是在密度泛函理论和非平衡格林函数的框架下进行的。我们讨论的稳定性（吸附能），弹性模量，电子结构，带隙，和有效电子质量作为吸附分子的密度的函数。我们还给出了这些体系的电导和I（V）特性。一般来说，功能化的石墨烯层的稳定性随着附件浓度的增加而降低，并且我们确定了可以化学吸附在GL表面上的分子的临界密度。由于GL的局部变形和碎片引起的键的sp3再杂化，弹性模量随着基团数目的增加而降低。同时，我们观察到，功能化分子拉伸石墨烯晶格，吸附分子浓度越高，效果越明显。我们发现，GLS功能化在许多情况下导致石墨烯带隙的打开（对于12.5%浓度高达0.5302 eV），因此可以用于石墨烯器件。新的HOMO和LUMO主要来源于由功能化诱导的杂质带，并且它们表现出与硅或氮化镓中的电子有效质量相当的抛物线色散。
2014-01-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Is graphene on Ru(0001) a nanomesh?
比较了Ru（0001）上单层石墨烯和Ru（0001）上单层六方氮化硼纳米网的电子结构。两者都是波纹状的sp2网络，并在其1 x 1布里渊区的K点处显示π带隙。石墨烯具有明显的费米表面，这表明每1 × 1单元电池转移0.1个电子。从吸附氙的光电子识别两个不同的p5 p1/2线，分开240毫电子伏，这揭示了一个波纹状的静电势能面。这两种吸附态与系统的地形有关，具有不同的解吸能。
2008-07-27 cond-mat.mtrl-sci
4He adsorbed inside (10,10) single walled carbon nanotubes
采用扩散蒙特卡罗方法研究了$^4$ He在开口单壁（10，10）纳米管中的吸附。我们发现了一级相变，将低密度液相和高密度排列分开，在低密度液相中，所有的$^4$ He原子都吸附在管壁附近，而高密度排列的特征是两个氦同心层。还计算了由于束中相邻管的存在而引起的能量校正，发现在所考虑的密度范围内可以忽略不计。
2007-11-08 cond-mat.mtrl-sci
Simulating the nanomechanical response of cyclooctatetraene molecules on a graphene device
利用第一性原理计算研究了石墨烯上环辛四烯（COT）分子的原子和电子结构，并分析了其与外栅电压的关系.通过使用密度泛函理论（DFT）计算添加或移除电子来模拟外部栅极电压。这使我们能够研究载流子密度的变化如何改变分子的形状，取向，吸附位点，扩散势垒和扩散路径。随着空穴掺杂的增加，COT分子逐渐改变其形状，以更扁平的构象，分子和石墨烯之间的距离增加，而扩散势垒急剧下降。对于增加的电子掺杂，在-8 $\times$ 10 $^{13}$ e/cm $^2$的载流子密度下观察到向平面构象的突然转变。这些计算意味着吸附的COT分子的形状和迁移率可以通过外部选通石墨烯器件来控制。
2018-10-11 cond-mat.mtrl-sci
Charge transfer from an adsorbed ruthenium-based photosensitizer through an ultra-thin aluminium oxide layer and into a metallic substrate
用同步辐射光电子能谱学、共振光电子能谱（RPES）和近边X射线吸收精细结构谱（NEXAFS）研究了染料分子N3（顺式-双（异硫氰酸基）双（2，2-联吡啶-4，4 '-二羧基）钌（II））与AlNi（110）衬底上超薄氧化层的相互作用.校准的X射线吸收和价带谱的单层和多层覆盖揭示，电荷转移是可能的，从分子到AlNi（110）衬底通过隧道通过超薄氧化物层，并进入导带边缘的基板。这种电荷转移机制可能来自处于激发态的LUMO+2&3，但不可能来自LUMO，因此能够进行芯-孔时钟分析，其给出转移时间的上限为$6.0\pm$ 2.5fs。这表明超薄氧化物层是用于染料敏化太阳能电池（DSSC）的可行材料，这可能导致减少复合效应和提高未来器件的效率。
2014-07-19 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
A theoretical study of the dynamics of atomic hydrogen on graphene bilayers
我们提出了一个理论研究的动力学的氢原子吸附在石墨烯双层与Bernal堆叠。首先，通过广泛的密度泛函理论计算，包括范德华相互作用，我们获得了单个H原子脱附和迁移过程中涉及的活化能垒。这些障碍，随着尝试率和能量的H对，被用作动力学蒙特卡罗模拟的输入参数，研究吸附的H原子的初始随机分布的时间演化。模拟结果表明，在室温下，氢原子在完全脱附或形成团簇之前只占据一个亚晶格。在将温度降低到0 ℃时，H原子分布的这种亚晶格选择性可以持续足够长的时间。H原子的最终命运，即解吸或团簇形成，取决于可以通过掺杂调节的活化势垒的实际相对值。在某些情况下，即使在室温下，也可以在实验相关的时间段内获得亚晶格选择性。这一结果表明，与这种分布相关联的铁磁态的观测和应用的可能性。
2015-03-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Symmetry-induced gap opening in graphene superlattices
我们研究了石墨烯中缺陷的nxn蜂窝超晶格。所考虑的缺陷是缺失的p_z轨道，可以通过在给定位置引入C原子空位或化学结合简单原子物种来实现。利用对称性论证，我们证明了当n= 3 m +1，3 m +2（m的整数）时如何可能打开一个能隙，并估计其值与缺陷浓度x=1/n^2的平方根近似相关。紧束缚计算证实了这些发现，并表明诱导能隙可以相当大，例如，x~10^{-3}时约为100 meV。对吸附在石墨烯上的H原子所形成的超晶格进行了修正的密度泛函理论计算，结果与紧束缚的结果吻合得很好，从而表明所提出的结构可以在实践中用于打开石墨烯中的间隙。
2009-10-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Unusual Resistance Hysteresis in n-Layer Graphene Field Effect Transistors Fabricated on Ferroelectric Pb(Zr_0.2Ti_0.8)O_3
我们在外延铁电Pb（Zr_0.2Ti_0.8）O_3（PZT）薄膜上制备了n层石墨烯场效应晶体管。在低栅极电压下，PZT表现为高k电介质，k高达100。一个不寻常的电阻滞后发生在门扫描在高电压，其方向相反的预期从PZT的极化切换。亚稳态的弛豫是热激活的，在300 K下具有50-110 meV的激活势垒和6小时的时间常数。我们将其起源归因于吸附在石墨烯-PZT界面处的水分子的缓慢解离/重组动力学。这种鲁棒的滞后可以潜在地用于构造石墨烯-铁电混合存储器器件。
2010-07-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
