A model for flexural phonon dispersion in graphite and graphene
提出了一个简单的石墨（和石墨烯，对应于碳平面之间的无限距离的极限情况）中的弯曲声子模型，其中局部偶极矩被假定为与碳片的曲率成比例。给出了考虑长程偶极相互作用力的色散曲线的显式表达式，并使用理论的单个可调参数拟合到实验数据。预计该参数取决于分子$π$ -轨道的基态构型，对于石墨和石墨烯两者都是相同的。在减少碳片分离（高压）的声子谱显示不稳定性，对应于石墨到金刚石的过渡。由于该模型明确地基于局域偶极距，因此可以证明该模型对于考虑电子-声子相互作用是有用的。
2010-06-01 cond-mat.mes-hall
FPU physics with nanomechanical graphene resonators: intrinsic relaxation and thermalization from flexural mode coupling
非线性系统中的热化是统计力学中的一个中心概念，自Fermi，Pasta和Ulam（FPU）的开创性工作以来，已经在理论上得到了广泛的研究。使用分子动力学和连续建模的振铃设置，我们表明，由于非线性模式耦合的热化本质上限制了纳米机械石墨烯鼓的品质因数，并把它们变成FPU物理的潜在测试床。我们发现的热化率$Γ$是独立的半径和缩放为$Γ\sim T^*/ε_{\rm pre}^2$，其中$T^*$和$ε_{\rm pre}$是有效的谐振腔温度和预应变。
2014-04-07 cond-mat.mes-hall
A Review on Flexural Mode of Graphene: Lattice Dynamics, Thermal Conduction, Thermal Expansion, Elasticity, and Nanomechanical Resonance
单层石墨烯是如此柔性，以至于其弯曲模式（也称为ZA模式、弯曲模式或平面外横向声学模式）对于其热和机械性质是重要的。因此，本文重点探讨石墨烯的弯曲模式与热性能和力学性能之间的关系。我们首先调查的晶格动力学性质的弯曲模式，刚性平移和旋转不变性起着至关重要的作用。在此之后，我们概述了弯曲模式在石墨烯的四种不同物理性质或现象中的贡献-其热导率，热膨胀，杨氏模量和纳米机械共振。我们解释了石墨烯优异的热导率主要是由于其在室温下的三种声学声子模式，包括弯曲模式。它的热膨胀系数在很宽的温度范围内是负的，这是由弯曲模式的特定振动形态造成的。然后，我们描述了如何可以提取石墨烯的杨氏模量从其热波动，这是占主导地位的弯曲模式。最后，我们讨论了弯曲模式对石墨烯纳米机械谐振器的影响，同时也讨论了如何提高谐振器的基本特性，包括质量灵敏度和品质因数。
2015-01-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Diffraction and near-zero transmission of flexural phonons at graphene grain boundaries
已知石墨烯晶界会影响声子输运和热导率，这表明它们可以用于设计石墨烯的声子性质。本文采用分子动力学研究了两个屈曲晶界对长波长弯曲声学声子的影响。由于其对热传输的重要性，选择了弯曲声学模式。据发现，通过边界的传输被强烈抑制的入射角接近35 $^\circ$。此外，晶界被发现作为衍射光栅的声子。
2015-02-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Energy transport via multiphonon processes in graphene
石墨烯的狄拉克色散限制了在高于布洛赫-格吕内森温度的温度下可用于电子和声学声子之间的能量传输的相空间。因此，能量输运可以由超碰撞事件主导，也涉及其他散射过程。弯曲声子的散射可以补偿热声声子散射中涉及的大动量转移，并使类似于无序的超碰撞事件成为可能。这样的多声子过程也被选择规则所允许。我表明，声学弯曲过程中的能量传输可以是相同的数量级的直接弯曲和声学声子过程，这取决于电子屏蔽和机械应变。
2013-12-13 cond-mat.mes-hall
Temperature-dependent resistivity of suspended graphene
在本文中，我们研究了电子-声子对悬浮单层石墨烯电阻率的贡献。面内以及弯曲声子在不同的温度制度解决。我们重点研究了石墨烯薄膜中由于电子与弹性形变相互作用而产生的固有的电子-声子耦合。讨论了屏蔽形变势与虚拟规范场耦合之间的竞争，以及张力在悬浮薄片中的作用。在没有张力的情况下，弯曲声子占主导地位的声子贡献的电阻率在任何温度$T$与$T^{5/2}_{}$和$T^{2}_{}$的依赖性，在低温和高温下，分别。样品特定的张力抑制由于弯曲声子的贡献，产生线性的温度依赖性，由于在平面模式。我们比较我们的结果与最近的实验。
2010-08-10 cond-mat.mes-hall
Flexural phonons in supported graphene: from pinning to localization
我们确定石墨烯层上的无序衬底作为一个可能的系统，其中可以观察到声子的安德森局域化。通常，散射波的局部化观测并不简单，因为瑞利散射与波长的高功率成反比。的情况是完全不同的平面外的振动，所谓的弯曲声子，散射钉扎中心诱导的基板。在这种情况下，消失波矢的散射时间趋于有限极限。因此，人们可以预期弯曲声子的物理学表现出二维电子局域化的特征，尽管没有由电子-电子相互作用引起的复杂性。我们通过计算存在钉扎中心的弹性薄片模型中弯曲声子的安德森局域化的统计性质证实了这一观点。最后，我们讨论了弯曲声子，包括局域声子，在电子热导中的可能表现。
2018-11-14 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall
Understanding Phonon Thermal Transport in Twisted Bilayer Graphene
本研究通过晶格动力学与玻尔兹曼输运方程，发现扭曲双层石墨烯的热导率因弯曲声子的原子间相互作用改变而显著降低，且该效应仅适用于弯曲声子占热贡献主导的材料。
2023-11-06 cond-mat.mes-hall
Scattering of flexural acoustic phonons at grain boundaries in graphene
利用分子动力学模拟研究了长波长弯曲声子对石墨烯晶界的散射。三个对称的倾斜晶粒边界被认为是：一个与取向差角的$17.9^\circ$显示出的面外屈曲1.5 nm高和5 nm宽，一个与取向差角的$9.4^\circ$和面外屈曲0.6 nm高和1.7 nm宽，和一个与取向差角的$32.2^\circ$和没有面外屈曲。在平坦晶界处，对于1 nm以上的波长，声子透射率超过95%.屈曲边界在该波长范围内具有基本上较低的透射率，其中对于$17.9^\circ$边界的最小透射率为20%，对于$9.4^\circ$边界的最小透射率为40%。在屈曲边界，弯曲和纵向声子模式之间的耦合也被观察到。结果表明，长波长弯曲声子在石墨烯晶界的散射主要是由于面外屈曲。一个连续的散射过程的力学模型已经开发，提供了一个更深入的理解的散射过程，以及一种方法来计算长波长弯曲声子的屈曲尺寸的基础上的晶界的效果。
2014-04-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Anisotropic intrinsic spin relaxation in graphene due to flexural distortions
我们提出了一个内在的自旋散射机制起源于原子的自旋轨道相互作用的相互作用和局部曲率诱导的原子晶格的弯曲变形的石墨烯。从考虑非微扰自旋轨道耦合的多轨道紧束缚哈密顿量出发，导出了Dirac电子弯曲畸变自旋散射的有效哈密顿量.我们计算的自旋寿命由于弯曲声子和波纹，我们发现在微秒范围内的值在室温下。有趣的是，这种机制在两个方面是各向异性的。首先，弛豫速率对于离面和面内自旋量子化轴是不同的。第二，自旋弛豫速率取决于晶体动量与碳-碳键形成的角度。此外，自旋寿命也是谷依赖的。所提出的机制设置了一个上限的自旋寿命在石墨烯和相关的高品质的样品时，可以制造的外部来源的自旋弛豫。
2013-07-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Attenuation of flexural phonons in free-standing crystalline two-dimensional materials
本文建立柔性二维材料面外形变动力学理论，发现动力学重整化无紫外对数发散，据此给出弯曲声子衰减标度、渐近行为及精确动力学指数，并讨论石墨烯实验意义。
2023-12-07 cond-mat.mes-hall
Interaction of Flexural Phonons with Electrons in Graphene: A Generalized Dirac Equation in Corrugated Surfaces
为了描述载流子在波纹状石墨烯中的运动，导出了广义狄拉克方程，由于弯曲声子的存在，这是温度高于10°K的情况。这种相互作用是通过考虑诱导度规来考虑的，其精神与广义相对论描述费米子粒子在弯曲时空中运动的方法相同。由此产生的方程允许以自然的方式包括其他声子分支以及外部电磁场的存在。它还预测了非线性效应，这是不存在于通常的矢量势近似中使用的大多数出版物的主题，以及使用纯正弦应变场控制电子电导率的可能性。非线性项在高温下是重要的，并且还可以导致有趣的效应，例如弯曲声子和外部电磁场之间的共振。
2011-02-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci gr-qc
Electron-induced rippling in graphene
我们表明，弯曲声子之间的相互作用，当通过电子-空穴激发的交换进行校正时，可能会使石墨烯片非常接近量子临界点，其特征在于膜的弯曲刚度受到强烈抑制。由于自发对称性破缺，涟漪随之产生，遵循的机制类似于相对论场论中希格斯场凝聚的机制。在膜张力的存在下，波纹冷凝可以被加强或抑制取决于张力的符号，以下的零温度屈曲过渡，其中的序参量基本上是由弯曲声子场的梯度的平方给出。
2010-09-07 cond-mat.mes-hall
The role of flexural coupling in heat dissipation from a two-dimensional layered material to its hexagonal boron nitride substrate
了解声子热耗散从二维层状材料（2DLM）到其六方氮化硼（h-BN）衬底的限制以及它如何随2DLM的结构而变化，对于h-BN支撑的纳米电子器件的设计和热管理非常重要。我们制定了一个基于弹性的理论来模拟声子介导的热耗散之间的2DLM和它的h-BN基板。通过将h-BN衬底视为谐波耦合薄板的半无限堆叠，我们获得了热边界电导（TBC）和界面声子透射谱的半解析表达式。我们评估了在不同的$N$值下，在不同的普通衬底（h-BN对a-SiO $_{2}$）上的$N$层2DLM（石墨烯或MoS $_{2}$）的温度依赖性TBC。结果表明，h-BN对于从MoS $_{2}$散热比a-SiO $_{2}$有效得多，特别是在大的$N$下。为了理解我们的堆栈模型的局限性，我们还比较了它的预测在$N=\infty$限制那些更精确的原子格林函数模型的石墨-BN和硼氢化钠-BN界面。我们的堆叠模型提供了清晰的洞察力弯曲模式在TBC中的关键作用，以及h-BN的各向异性弹性特性如何影响散热。
2021-04-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Optical generation and detection of local non-equilibrium phonons in suspended graphene
悬浮石墨烯的不同的一阶和二阶拉曼峰的测量的频率和强度被用于示出光学声子和不同的声学声子偏振被驱动出亚微米激光光斑内的局部平衡。实验结果与基于第一性原理的多温度模型相关联，表明弯曲声子的等效局部温度比其他声子极化的等效局部温度低得多。这一发现揭示了弯曲模与热电子和光学声子之间的弱耦合。由于石墨烯的固有热导率在很大程度上归因于弯曲声子的贡献，因此观察到的局部非平衡现象对于理解石墨烯基电子和光电子器件中的能量耗散过程以及石墨烯和其他二维材料中热输运的拉曼测量具有重要意义。
2017-01-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
The Effect of Intrinsic Crumpling on the Mechanics of Free-Standing Graphene
由于动态弯曲声子和静态弯曲，自支撑石墨烯固有地在平面外方向上起皱。我们探讨了这种褶皱的石墨烯的有效力学常数的后果。我们开发了一种灵敏的实验方法来探测石墨烯膜在低温至室温下在低应力下的拉伸。我们发现，石墨烯的面内刚度在室温下在20和100 N/m之间，远小于340 N/m（对于平坦石墨烯的预期值）。此外，虽然当器件冷却至10 K时，面内刚度仅适度增加，但当石墨烯膜的纵横比增加时，其接近300 N/m。这些结果表明，石墨烯在低于400 K的温度下的软化是由静态弯曲引起的，只有一个小的贡献，由于弯曲声子。总之，这些结果解释了石墨烯器件的机械常数的巨大变化，并为控制其机械性能铺平了道路。
2015-11-06 cond-mat.mes-hall
Mechanical cat states in graphene resonators
我们研究了具有简并弯曲模的对称纳米机械石墨烯谐振器的量子动力学。在两个背栅上施加电压脉冲，可以有选择地激励和操纵膜的弯曲振动。对于石墨烯，非线性响应对于与零点波动的幅度相当的幅度已经变得重要。我们表明，使用分析和数值方法，这允许创建猫一样的叠加相干态以及叠加相干猫一样的非产品状态。
2011-11-23 cond-mat.mes-hall quant-ph
Phonons of graphene and graphitic materials derived from the empirical potential LCBOPII
我们根据LCBOPII经验键级势给出了石墨和石墨烯的原子间力常数和声子色散。我们发现一个很好的协议与实验结果，特别是在比较其他键级电位。根据弯曲模式，我们确定石墨烯在零温度下的弯曲刚度为0.69 eV。我们讨论了这个常数随温度的大幅增加，并认为从实验值推导力常数应考虑到这一特点。我们还研究了其他石墨系统，包括多层石墨烯，我们表明，分裂的弯曲模式可以提供一个工具的表征。
2010-10-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin relaxation in corrugated graphene
在石墨烯中，由衬底施加的平面外（弯曲）振动和静态波纹使电子自旋松弛，本质上受到镜像对称性的保护。我们计算了弛豫时间在不同的情况下，占所有可能的自旋-声子耦合所允许的六角形对称的晶格。弯曲声子的散射对自旋寿命施加了极限约束，在室温下大约为数百纳秒。这种估计和作为载流子浓度的函数的行为基本上被张力的存在或与衬底的钉扎所改变。静态波纹也影响自旋输运的扩散制度，占主导地位的运动收窄。我们发现，D 'yakonov-Perel'机制饱和时，平均自由程是可比的高度配置文件的相关长度。在这种情况下，自旋弛豫时间完全由波纹的几何形状决定。典型波纹的简单模型导致几十微秒量级的寿命。
2017-02-21 cond-mat.mes-hall
Mermin-Wagner theorem, flexural modes, and degraded carrier mobility in 2D crystals with broken horizontal mirror ($σ_{\rm h}$) symmetry
我们表明，在理想的，独立的二维“屈曲”晶体与破水平镜（$σ_{\rm h}$）对称性和Dirac-like色散（如硅烯和锗烯）的电子迁移率显着影响散射的声学弯曲模式（ZA声子）。这是由破坏的$σ_{\rm h}$对称性和发散的长波长ZA声子数引起的，与Mermin-Wagner定理一致。非$σ_{\rm h}$对称的、“带隙”的2D晶体（例如具有四元晶体结构的半导体过渡金属二硫属化物）受破坏的$σ_{\rm h}$对称性的影响不太严重，但同样严重地受到大量声学弯曲模式的影响。我们推测，稳定结构所需的合理的长波长截止值（有限的样品尺寸，晶粒尺寸，皱纹，缺陷）或弯曲和面内声学模式之间的非谐耦合（在镜像对称晶体中有效，如独立石墨烯）可能不足以将电子迁移率提高到令人满意的值。可能需要额外的效果（例如通过衬底和/或栅极绝缘体的夹持和声子硬化）。
2016-04-07 cond-mat.mes-hall
Sympathetic laser-cooling of graphene with Casimir-Polder forces
我们提出了一个方案，通过真空力主动冷却的基本弯曲（平面外）模式的石墨烯片。我们的设置包括在一个冷原子云放置在靠近石墨烯片在几微米的距离。原子通过Casimir-Polder力耦合到石墨烯膜。通过推导出一组自洽的方程，控制原子气体的动力学和石墨烯的弯曲模式，我们表明可以通过主动（激光）冷却原子气体从室温冷却石墨烯。通过选择正确的实验参数，我们能够将石墨烯片冷却到约60微开尔文。
2016-07-13 cond-mat.mes-hall physics.atom-ph quant-ph
Sideband ground-state cooling of graphene with Rydberg atoms via vacuum forces
我们提出了一个计划，导致基态冷却的基本面外（弯曲）模式的悬浮石墨烯片。我们的提议利用了受驱动的里德伯原子和石墨烯谐振器之间的耦合，这是由真空力实现的。由于里德伯态的原子极化率很大，卡西米尔-波尔德力比原子在基态中所能达到的相应力大几个数量级。通过玩弄原子和石墨烯膜之间的距离，我们表明，解决边带冷却是可能的，使基本弯曲模式的占用数下降到其量子极限。我们的发现有望激发石墨烯在极低温度下的物理应用。
2019-07-01 cond-mat.mes-hall quant-ph
Conductivity of suspended graphene at the Dirac point
我们研究了干净的悬浮石墨烯在狄拉克点的输运性质。在没有电子-电子相互作用的情况下，对电阻率的主要贡献来自与弯曲（面外变形）声子的相互作用。我们发现，声子限制的电导率与温度的比例为$T^{-η}, $，其中$η$是临界指数（等于$\approx 0.7$根据数值研究）描述的弯曲声子关联函数的重整化由于与面内声子的非谐耦合。电子-电子相互作用诱导了一种额外的散射机制，并通过屏蔽形变势而影响电子-声子散射。我们表明，这两种相互作用的组合效应的结果在电导率，可以表示为两个温度依赖的无量纲常数，$G[T]$和$G_e[T]$，其特征的电子-声子和电子-电子相互作用的强度，分别作为一个无量纲函数。我们还讨论了远离狄拉克点的电导率的行为以及杂质势的作用，并将我们的预测与现有的实验数据进行比较。
2012-10-12 cond-mat.mes-hall
Thermal conductivity decomposition in two-dimensional materials: Application to graphene
二维材料具有不寻常的声子结构，由于存在弯曲（面外）模式。虽然分子动力学模拟已被广泛用于研究热输运在这样的材料，传统的形式主义处理声子动力学各向同性。在这里，我们将原子模拟中的微观热流分解为面内和面外分量，分别对应于面内和面外声子动力学。这种分解允许直接计算二维材料中相应的热导率分量。我们应用这种分解来研究悬浮石墨烯中的热传输，使用平衡和非平衡分子动力学模拟。我们表明，弯曲组件是负责约三分之二的总热导率在未应变的石墨烯，和声学弯曲组件是负责的对数发散的电导率时，施加足够大的拉伸应变。
2017-06-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Theory of substrate-directed heat dissipation for single-layer graphene and other two-dimensional crystals
我们提出了在石墨烯或另一单层二维（2D）晶体（例如MoS $_{2}$）与平坦衬底之间的界面处的声子热阻（Kapitza）的理论，该理论是基于Wavesson、Volokitin和Ueba的交叉平面传热模型的修改版本[J. Phys.：康登斯Matter 23，045009（2011）]。我们展示了如何获得有限的Kapitza电阻的内在弯曲声子阻尼是必要的，也概括了理论的包裹单层2D晶体与覆盖。我们说明我们的模型通过计算裸和SiO $_{2}$包裹的单层石墨烯和MoS $_{2}$在SiO $_{2}$衬底上的热边界电导（TBC），使用输入参数从第一性原理计算。裸露（包裹的）石墨烯和SiO $_{2}$上的MoS $_{2}$的估计室温TBC分别为34.6（105）和3.10（5.07）MWK $^{-1}$ m $^{-2}$。该理论预测的声子频率交叉点的存在下，在裸2D晶体中的低频弯曲声子不耗散能量有效地基板。我们解释在我们的理论框架内如何用顶部SiO $_{2}$层包裹石墨烯引入新的低频传输通道，其显著降低石墨烯-衬底Kapitza电阻。我们强调，裸露和封装的2D晶体之间的区别，必须在跨平面散热到基板的分析。
2016-09-27 cond-mat.mes-hall
Deformation and scattering in graphene over substrate steps
石墨烯的电学性质敏感地依赖于衬底。例如，最近对SiC上的外延石墨烯的测量显示出由衬底上的台阶引起的电阻。在这里，我们计算了石墨烯在衬底台阶处的变形，以及在宽范围的台阶高度上产生的电阻。弹性形变在台阶处仅贡献非常小的阻力。然而，对于SiC（0001）上的石墨烯，存在强的衬底诱导掺杂，并且这在石墨烯远离衬底的台阶的下侧上显著减少。由此产生的电阻解释了实验测量。
2012-01-21 cond-mat.mes-hall
Plasmons in graphene on uniaxial substrates
将石墨烯放置在单轴衬底上可能对石墨烯基光子和光电子器件具有有趣的应用潜力。在这里，我们解析地推导出单轴衬底上的石墨烯等离子体激元的色散关系，并讨论它们的动量，传播长度和偏振作为频率，传播方向和基底的正常和异常介电常数的函数。我们发现，等离子体激元表现出各向异性的传播，产生径向不对称的场模式时，点发射器发射等离子体在石墨烯层。
2013-12-16 cond-mat.mes-hall
Enhancing the response of NH3 graphene-sensors by using devices with different graphene-substrate distances
石墨烯（G）是一种具有特殊传感特性的二维材料。通常，石墨烯气体传感器以场效应晶体管配置在几个衬底上生产。衬底对传感器特性的作用尚未完全确定。为了进一步了解氨分子（NH3）和石墨烯器件之间的相互作用，我们报告了NH3石墨烯传感器的实验和理论研究，石墨烯支撑在三个衬底上：SiO2，滑石和六方氮化硼（hBN）。我们的研究结果表明，从NH3到石墨烯的电荷转移不仅取决于外部参数，如温度和气体浓度，但也对石墨烯片和衬底之间的平均距离。我们发现，石墨烯和hBN晶体之间的平均距离是最小的三个基板中，和石墨烯-氨气传感器的基础上的G/hBN异质结构表现出最快的恢复时间为NH3暴露，并轻微受潮湿或干燥的空气环境。此外，石墨烯-氨传感器对不同基底的依赖性表明，石墨烯传感器对NH3分子表现出两种不同的吸附过程：一种在石墨烯表面的顶部，另一种在其靠近基底的底部。因此，我们的研究结果表明，衬底工程对石墨烯基气体传感器的开发至关重要，并为更快的传感器指明了其他途径。
2018-03-27 cond-mat.mes-hall
Nonlinear Damping in Graphene Resonators
基于单层石墨烯的连续介质力学模型，我们提出并分析了纳米机电石墨烯谐振器中耗散的微观机制。我们发现，弯曲模和面内声子之间的耦合导致的线性和非线性阻尼的面外振动。通过调整外部参数，如偏置和交流电压，可以跨越从线性到非线性阻尼为主的制度。我们讨论的行为的有效品质因数在这方面。
2012-12-14 cond-mat.mes-hall
First-principles studies of water adsorption on graphene: The role of the substrate
我们调查的电子性质的石墨烯在水的吸附和研究的SiO2基板在这方面的影响，使用密度泛函计算。完美悬浮的石墨烯对H2O吸附物相当不敏感，因为掺杂需要高度取向的H2O簇。对于有缺陷的SiO2衬底上的石墨烯，我们发现一个强烈不同的行为：H2O吸附物可以移动衬底的杂质带，并改变它们与石墨烯带的杂交。以这种方式，H2O可以导致石墨烯的掺杂，其吸附物浓度比自由悬挂的石墨烯低得多。这种效应强烈地依赖于基底的微观性质。
2008-09-17 cond-mat.mes-hall
Graphene optomechanics realized at microwave frequencies
腔光学力学已经成为研究光与微机械运动通过辐射压力相互作用的平台。在这里，我们观察到这种现象与石墨烯机械谐振器耦合到电磁模式。我们测量热运动和反作用冷却耦合到一个微波片上腔的双层石墨烯谐振器。我们在24 MHz下检测到最低的弯曲模式，低至50 mK，对应于大约40个机械量子，代表了比石墨烯谐振器迄今为止记录的声子占用低近三个数量级。
2014-03-12 cond-mat.mes-hall
Strain engineered graphene using a nanostructured substrate: I Deformations
使用原子模拟，我们研究了沉积在纳米结构衬底上的石墨烯的形态学特性。正弦波纹表面、台阶、细长沟槽、一维和立方势垒、球形气泡、高斯凸起和高斯凹陷被认为是石墨烯的支撑结构。石墨烯-基底相互作用由范德华力控制，并且石墨烯层的轮廓通过使用分子动力学模拟使能量最小化来确定。基于所获得的最佳配置，我们发现：（i）对于放置在具有长于2nm的正弦波的波纹状基底上的石墨烯，石墨烯片遵循基底图案，而对于支撑的石墨烯，其总是悬置在基底的峰上，（ii）当增加范德华模型中的能量参数时，石墨烯对衬底形貌的构象增强，（iii）石墨烯在沟槽中的粘附取决于沟槽的宽度和石墨烯的取向，即与具有扶手椅边缘的小宽度（3 nm）纳米取向相反，具有锯齿形边缘的纳米取向遵循衬底轮廓，（iv）原子级石墨烯遵循高斯凸块衬底，但不遵循具有高斯凹陷的衬底，以及（v）范德华相互作用引起的粘附能在[0.1-0.4] J/m^2范围内变化。
2012-04-28 cond-mat.mes-hall
Properties of Two-Dimensional Silicon grown on Graphene Substrate
采用第一性原理计算研究了石墨烯衬底上二维硅片的结构和电学性质。提出了一种新的波纹矩形硅结构是能量最有利的结构。费米能级的移动表明自掺杂。电子密度的计算显示硅层和石墨烯衬底之间的弱耦合。2D硅片变成金属的，并且具有比下面的石墨烯衬底高得多的传输效率（TE）值。
2013-04-05 cond-mat.mes-hall
Damping of Terahertz Plasmons in Graphene Coupled with Surface Plasmons in Heavily-Doped Substrate
从理论上研究了太赫兹（THz）频率下石墨烯中的等离子体与重掺杂衬底中表面等离子体的耦合。我们发现，巨大的散射率可以完全衰减等离子体激元，因此适当选择材料和几何参数对于抑制耦合效应并获得石墨烯中的最小阻尼率至关重要。即使掺杂浓度为10^{19} - 10^{20} cm^{-3}，石墨烯和衬底之间的介电层厚度为100 nm，这是具有重掺杂衬底的真实石墨烯样品中的典型值，与声学声子限制的阻尼率相比，阻尼率的增加也不可忽略。研究了阻尼率与波数、石墨烯与衬底和栅极与石墨烯间隔的厚度、衬底掺杂浓度和周围材料的介电常数的关系。结果表明，阻尼率可以大大降低的栅极屏蔽，这抑制了石墨烯等离子体激元到衬底中的场扩展。
2014-01-15 cond-mat.mes-hall
Graphene Transport Mediated by Micropatterned Substrates
工程衬底为具有可调性质的石墨烯器件提供了一条有前途的途径。特别地，形貌图案化的衬底由于其诱导应变和静电掺杂的局部变化的能力而可以暴露独特的行为。然而，为了探索可能的科学和应用范围，重要的是要创建既具有可调特性又适合于传输测量的地形衬底。在这封信中，我们描述了可调的，地形图案化的基板适合运输测量的制造。我们报告了在这些衬底上制造的石墨烯器件的光学和输运测量，并展示了由地形特征引起的特征应变和局部掺杂行为。
2017-08-13 cond-mat.mes-hall
Rippling transition from electron-induced condensation of curvature field in graphene
采用量子场论方法研究了金属薄膜（如石墨烯）中弯曲声子的动力学行为，探讨了电子激发与弹性形变之间的强相互作用对弯曲声子动力学行为的影响.依靠自洽屏蔽近似的声子自能，我们表明，该理论具有一个临界点，其特征在于在低动量的膜的有效弯曲刚度的消失。我们还检查弯曲声子的扇区中的不稳定性发生，而不发生面内静态畸变的发展，这是避免由于在大动量的面内声子的电子-声子耦合的显着减少。此外，我们分析了多体理论的标度性质，以确定在过渡点打开的序参量。我们发现，有效弯曲刚度的消失和发病的非零平均曲率的期望值的临界行为的并发表现。这里提出的结果意味着，即使在没有张力的情况下，该理论也有一个临界点，在该临界点处，平坦的几何形状成为金属膜的不稳定配置，平均曲率场的冷凝可以很好地再现在独立石墨烯中观察到的波纹的平滑分布。
2014-07-16 cond-mat.mes-hall
Demonstration of distinct semiconducting transport characteristics of monolayer graphene functionalized via plasma activation of substrate surfaces
我们报告了通过等离子体活化基底表面实现的单层石墨烯的半导体行为。石墨烯器件通过机械剥离到预处理的SiO2/Si衬底上来制造。与原始石墨烯相反，这些石墨烯样品表现出传输间隙以及非线性传输特性，在低温下600的大开/关比，以及类似绝缘的温度依赖性。拉曼光谱表征显示了活化SiO2/Si衬底上石墨烯样品中C原子sp3杂化的证据。我们分析了在低温下的跳跃运输，和弱本地化从磁传输测量观察到的，这表明在功能化的石墨烯的载体本地化和sp3型缺陷之间的相关性。本研究展示了石墨烯的功能化，使用一种新的基板表面活化方法，为未来的石墨烯为基础的应用。
2015-05-20 cond-mat.mes-hall
Selective self-excitation of higher vibrational modes of graphene nano-ribbons and carbon nanotubes through magnetomotive instability
我们从理论上证明了石墨烯纳米带和碳纳米管的高模弯曲振动的选择性自激发的磁动不稳定性的手段的可行性。除机械谐振器外，该器件仅由恒压源、电感、电容、栅电极和恒定磁场组成。对石墨烯和碳纳米管进行了数值模拟，显示出总体相似的行为，但主要由于非线性机械弯曲力而产生一些差异。两种材料的优点和缺点进行了讨论。
2011-12-05 cond-mat.mes-hall
Bending rigidity, sound propagation and ripples in flat graphene
针对二维材料力学性能的理论与实验矛盾，该研究通过非微扰非简谐计算证明旋转对称性保护石墨烯弯曲二次色散，弯曲刚度不发散，声传播可与二次色散共存，波纹涨落无此前假设的非简谐抑制，结论适用于所有二维材料。
2023-06-07 cond-mat.mes-hall
The electronic properties of graphene on metal modified SiO2 substrate
基于第一性原理计算，研究了金属（Ti，Ca，Ni，Mn，Co，Fe，Cr，K）修饰SiO2衬底上石墨烯的电子性质。结合能分析结果表明，金属原子在SiO2衬底的O表面比在Si表面更稳定地吸附，石墨烯在金属改性衬底上的吸附非常稳定。负载石墨烯的能带结构与悬浮石墨烯在Co修饰的SiO2表面的能带结构相似，但由于Fe原子的修饰作用，其能带结构发生了明显的变化。有趣的是，在自旋向上态，在磁性原子修饰的表面上会出现半金属能带结构，带隙为1-2 eV。
2012-03-01 cond-mat.mes-hall
The Progresses of preparation and modification of graphene on substrate
大面积制备高质量的石墨烯对于研究石墨烯的特性以及石墨烯基纳米器件的研究具有重要意义。本文综述了石墨烯在不同衬底上生长的实验进展和机理。目前，通过CVD、外延生长等方法可以获得大面积的高质量石墨烯。石墨烯与衬底之间的相互作用与晶格失配、键的弱化和电子的转化密切相关，对石墨烯的几何形状、能带和电子性质有很大的影响。实验与计算的结合可以更深入地理解石墨烯与不同衬底之间的作用机理，为进一步的研究提供指导。
2012-02-29 cond-mat.mes-hall
Determination of substrate pinning in epitaxial and supported graphene layers via Raman scattering
利用拉曼光谱研究了SiC和Ni表面外延石墨烯以及SiO2负载石墨烯中拉曼G线的温度诱导位移。发现6 H-SiC（0001）上外延石墨烯的热位移速率约为独立石墨烯的三倍。这个结果被定量地解释为由基板的钉扎的结果。相比之下，在多晶Ni膜上生长的石墨烯显示为未钉扎的，即，尽管与金属基底有相对较强的相互作用强相互作用，但仍表现为独立式的弹性。此外，它表明，剥离的石墨烯层转移到支撑衬底上可以导致钉扎或未钉扎层，这取决于转移协议。
2011-01-24 cond-mat.mes-hall
Boron nitride substrates for high-quality graphene electronics
标准SiO2衬底上的石墨烯器件是高度无序的，表现出远不如石墨烯的预期固有性质的特性[1-12]。虽然将石墨烯悬浮在衬底上方产生了器件质量的显著改善[13，14]，但这种几何形状对器件架构和功能性施加了严重限制。在衬底支撑的几何结构中实现悬浮样样品质量对于石墨烯技术的未来进展至关重要。在这封信中，我们报告了高质量的剥离单层和双层石墨烯（MLG和BLG）设备上的单晶六方氮化硼（h-BN）基板的制造和表征，通过机械转移过程。变温磁输运测量表明，石墨烯设备上的h-BN表现出增强的迁移率，降低载流子的不均匀性，并减少本征掺杂相比，SiO2支持的设备。以受控方式组装结晶层状材料的能力为石墨烯电子学的新进展奠定了基础，并实现了更复杂的石墨烯异质结构。
2010-05-26 cond-mat.mes-hall
Optical contrast of single- and multi-layer graphene deposited on a gold substrate
我们研究了沉积在Au/SiO2/Si衬底上的单层和多层石墨烯的光学对比度。我们的研究结果证明，光学显微镜可以方便快捷地定位，识别和计数的石墨烯层。可见度取决于Au和SiO2层的厚度以及所用光的波长。我们提出了最佳参数的石墨烯的检测。
2012-11-06 cond-mat.mes-hall
Modulation of mid-IR radiation by a gated graphene on ferroelectric substrate
从理论上论证了在Pb（ZrxTi 1-x）O3（PZT）铁电基片上采用低压栅控单层/多层石墨烯调制中红外辐射的可能性。对于栅极电压范围，5层石墨烯的调制深度可以是10%量级，其中薄PZT外延膜表现为高κ电介质。
2011-11-12 cond-mat.mes-hall
A Comparative Study of Substrates Disorder on Mobility in the Graphene Nanoribbon: Charged Impurity, Surface Optical Phonon, Surface Roughness
基底对石墨烯电子性质的影响尚不清楚。许多理论和实验的努力已经做了澄清这种差异。本文研究了衬底无序情况下扶手椅型石墨烯纳米带（AGNR）中的电子输运性质。研究了衬底的三种主要无序：表面粗糙度、带电杂质和表面光学声子。采用非平衡格林函数和紧束缚模型研究了石墨烯纳米带的电子性质。这些障碍的影响分别进行了研究，最后，他们的影响进行比较，以确定散射的主导来源。
2019-10-14 cond-mat.mes-hall
Strong Substrate Dependence of Joule Heating in Graphene
采用全带Monte Carlo电子动力学和三维热传导自洽模拟方法研究了焦耳热效应对石墨烯电子性质的影响。一些技术上重要的基板材料进行检查：SiO2，SiC，六方BN，和金刚石。结果表明，衬底的选择有主要的影响，通过热传导和表面极性声子散射。特别地，发现SiO2的不良导热性导致石墨烯中显著的焦耳加热和饱和速度退化（其特征在于所谓的1/ \surd n衰减）。考虑到整体特性，BN似乎与电子应用中石墨烯的其他基底选择相比是有利的。
2011-10-28 cond-mat.mes-hall
Ripples and Charge Puddles in Graphene on a Metallic Substrate
介电衬底上的石墨烯表现出空间掺杂的不均匀性，形成电子空穴水坑。理解和控制后者对于解开石墨烯在狄拉克点的许多基本性质至关重要。在这里，我们展示了石墨烯中的电荷池和地形波纹的共存和相关性，从金属衬底上生长。狄拉克费米子类电子的干扰的分析产生了线性色散关系，表明金属上的石墨烯可以恢复其固有的电子特性。
2014-07-01 cond-mat.mes-hall
Substrate Modulated Graphene Quantum Dot
我们提出了一种新的方法，利用带隙石墨烯作为势垒将电子限制在无隙石墨烯中，形成良好的量子点，该方法可以在部分H钝化的氧封端的$SiO_{2}$衬底上实现。特别是，我们使用铁磁绝缘体沉积在顶部的障碍，从而引起自旋相关的能谱和输运性质。与石墨烯中蚀刻量子点的复杂性相比，这里建议的设置是实际应用的有希望的候选者。
2009-10-25 cond-mat.mes-hall
Graphone (one-side hydrogenated graphene) formation on different substrates
在这项工作中，我们提出了一个完全原子反应（ReaxFF力场）分子动力学研究的结构和动力学方面的一侧氢化的石墨烯膜，导致形成所谓的graphone结构。我们已经考虑了不同的衬底：石墨烯，少层石墨烯，石墨和铂在不同的温度下。结果表明，氢化速率与底物和热效应密切相关。我们的研究结果还表明，类似于石墨烷，大的氢化域是不可能形成的。这些氢化过程通过形成不相关的簇域而发生。
2016-06-29 cond-mat.mes-hall
Many-body effects in doped graphene on a piezoelectric substrate
我们研究了压电衬底上石墨烯的多体性质，重点研究了石墨烯电子与压电声学声子之间的相互作用。我们计算了电子和声子的自能以及受衬底声子限制的电子迁移率。我们强调的重要性，适当的筛选的电子-声子顶点和讨论的各种限制行为的电子能量，温度和掺杂水平的函数。比较了压电声学声子和石墨烯本征形变声学声子对石墨烯电子的影响。衬底声子往往占主导地位的本征的低掺杂水平，在高温和低温。
2017-03-28 cond-mat.mes-hall
Electron energy and temperature relaxation in graphene on a piezoelectric substrate
我们研究了压电衬底上石墨烯中电子的能量和温度弛豫。在狄拉克费米子的（非）简并气体中，考虑了基底的非本征压电表面声学（PA）声子和石墨烯的本征变形声学（DA）声子的组合势的散射。结果表明，在低能量或低温度下，PA声子占主导地位的弛豫和定性改变其性质。这一预测与使用石墨烯器件的量子精密测量和电子应用相关，并提出了一种用于探测石墨烯中电子-声子耦合的新实验装置。
2014-05-12 cond-mat.mes-hall
Graphene-mediated exchange coupling between cobaltocene and magnetic substrates
使用第一性原理计算，我们证明了通过石墨烯层的磁性分子和磁性衬底之间的相当大的交换耦合。作为一个模型系统，我们考虑二茂钴（CoCp $_2$）吸附在石墨烯沉积在Ni（111）。我们发现分子和基底之间的磁耦合是反铁磁的，并且根据分子结构、吸附几何形状以及石墨烯在Ni（111）上的堆叠而变化很大。我们展示了如何通过在石墨烯和Ni（111）之间插入磁性单层（例如Fe或Co）来调节这种耦合。我们确定的主要机制负责耦合的空间和能量匹配的前线轨道的CoCp $_2$和石墨烯接近费米能级，我们证明了石墨烯作为电子去耦层的作用，但允许分子和衬底之间的自旋通信。
2013-04-24 cond-mat.mes-hall
Visibility of graphene flakes on a dielectric substrate
我们模型的光学可见性的单层和双层石墨烯沉积在硅/氧化硅衬底上或热退火的碳化硅表面上。我们考虑反射和透射设置，并发现可见性是最强的反射达到最佳条件时，裸基板透射光共振。在光学频率范围内，双层的可见度大约是单层的两倍，从而使两种类型的石墨烯彼此可区分。
2008-02-25 cond-mat.mes-hall
