Scattering from spin-polarized charged impurities in graphene
通过计算初始极化态的时间演化，研究了自旋极化带电杂质存在时石墨烯中载流子的自旋弛豫。自旋弛豫时间显示出完全不同的能量行为的短程和长程自旋散射体，并可以用来识别自旋散射的主导来源。我们的结果与最近的实验结果一致，表明它们的自旋弛豫可能是由长程散射引起的。
2016-10-12 cond-mat.mes-hall
Intervalley scattering by charged impurities in graphene
谷间带电杂质散射过程进行检查。结果表明，杂质与库仑相互作用使散射几率增加了索末菲因子$F_Z\propto ε^{2\sqrt{1-4g^2}-2}$，其中$ε$为电子能量，$g$为库仑相互作用的无量纲常数.
2014-12-25 cond-mat.mes-hall
Long-range exchange interaction between magnetic impurities in graphene
研究了导电电子介导的石墨烯上杂质（吸附原子）之间的有效自旋交换耦合，作为电子-吸附原子相互作用的在位能量$U$的势部分的强度的函数。随着$U$的增加，交换耦合变得长程，主要由能量接近狄拉克点的杂质能级决定。当吸附原子驻留在相对的子晶格上时，它们的交换耦合，通常是反铁磁的，在杂质能级穿过狄拉克点的特定距离处变得铁磁和共振增强。
2016-10-27 cond-mat.mes-hall
Spectral and optical properties of doped graphene with charged impurities in the self-consistent Born approximation
在自洽玻恩近似下，讨论了掺杂（或门控）长距离带电杂质的石墨烯的光谱和输运性质。它示出了如何，杂质浓度$n_{imp}\gtrsim n$的有限DOS出现在狄拉克点，一个粒子的寿命不再与费米动量成线性比例，和谱函数中的线型成为非洛仑兹。这些行为不同于玻恩近似下的计算结果。我们还计算的光学电导率从久保公式使用自洽计算的光谱函数在带电杂质的存在下。
2011-05-27 cond-mat.mes-hall
Theory of charged impurity scattering in two dimensional graphene
我们回顾了在石墨烯附近的带电杂质的物理。库仑杂质的长程性质影响基态密度分布的性质以及石墨烯的输运性质。我们讨论了单个库仑杂质的屏蔽和在许多随机分布杂质存在下石墨烯的系综平均密度分布。最后，我们讨论了石墨烯的输运性质，由于散射带电荷的杂质在低和高的载流子密度。
2008-12-10 cond-mat.mes-hall
RKKY interaction between adsorbed magnetic impurities in graphene: symmetry and strain effects
对碳基自旋电子学的兴趣日益增长，激发了最近对石墨烯中RKKY相互作用的一些理论研究，目的是确定嵌入的磁矩之间的最有利的能量排列。未掺杂石墨烯中的RKKY相互作用比传统二维材料的预期衰减更快，最近的研究表明，许多过渡金属杂质所青睐的吸附构型可能导致更短范围的衰减和可能的符号变化振荡。在这里，我们表明，这些功能出现在一个数学上透明的方式时，对称性的配置包括在计算中。此外，我们表明，通过打破石墨烯晶格的对称性，通过单轴应变，RKKY相互作用的衰减率，因此范围，可以显着改变。我们的研究结果表明，石墨烯中吸附的杂质之间的磁相互作用可以通过对这些系统进行仔细的应变工程来操纵。
2013-07-04 cond-mat.mes-hall
Gap-modulated doping effects on indirect exchange interaction between magnetic impurities in graphene
磁性杂质的稀释分布被假定为存在于掺杂的石墨烯中。我们计算了两个磁性杂质之间的相互作用能，这两个磁性杂质通过掺杂的传导电子通过间接交换或Ruderman-Kittel-Kasuva-Yosida（RKKY）相互作用耦合。当前模型是半填充的$AB$晶格结构。我们的计算是基于延迟格点格林函数形式主义的动量-能量空间，这是采用线性响应理论，以确定在坐标空间中的磁化率。当磁性杂质被放置在该结构的$A$和$B$亚晶格位置上时，得到了带隙石墨烯的分析结果。已经发现，由于能隙的存在，这种在确定自旋排序中很重要的相互作用对于掺杂石墨烯中的$AA$和$BB$交换能是显著不同的，并且归因于局部场在$A$和$B$子晶格上不相等的结果。对于掺杂的石墨烯，从铁磁到反铁磁的所有三种RKKY相互作用的振荡随着费米能量的增加而被能隙在幅度和相位上显著修改。另外，$AB$交换能可以通过未掺杂石墨烯的带隙的存在而改变，但由于掺杂的传导电子的主导作用，掺杂的石墨烯不存在带隙。
2012-11-21 cond-mat.mes-hall
Spin Hall Effect induced by resonant scattering on impurities in metals
自旋霍尔效应（SHE）是自旋电子学器件中将电荷流转变为自旋流的一种很有前途的方法。最近，在掺杂有杂质的贵金属中发现了大的自旋霍尔角值，这是这种转变的产率的特征参数。我们表明，这可以解释由自旋轨道相互作用分裂的杂质态的共振散射。我们应用我们的计算与5D杂质掺杂的铜上的实验的解释，我们描述的条件，以获得最大的影响。
2010-12-16 cond-mat.mes-hall
Potential and spin-exchange interaction between Anderson impurities in graphene
研究了石墨烯中由传导电子介导的共振磁性安德森杂质之间的有效相互作用，该相互作用是杂质的现场能级强度和与传导电子耦合的幅度的函数。相互作用的符号和性质取决于杂质是否位于相同或相反的子晶格上。对于相同的（相反的）子晶格，潜在的相互作用是吸引（排斥）在弱耦合限制与$1/R^3$依赖于距离;相互作用反转的符号，并成为排斥（吸引）在强耦合限制，并显示$1/R$行为。自旋交换耦合在大距离和小距离都是铁磁（反铁磁）的，但在中等距离时会反转符号并变成反铁磁（铁磁）。对于相反的亚晶格，有效的自旋交换耦合共振增强的距离处的能级交叉的狄拉克点。
2018-02-17 cond-mat.mes-hall
Impurities and electronic localization in graphene bilayers
我们分析了具有Bernal堆积和低浓度吸附原子的双层石墨烯的电子性质。假设宿主双层位于衬底的顶部，我们考虑杂质仅吸附在上层的情况。我们将非磁性杂质描述为与碳的pz态杂化的单个轨道。分析了在垂直于层的栅电场存在和不存在时杂质掺杂对局域态密度的影响。我们在不同的区域寻找安德森局域化并估计局域化长度。在偏置系统中，强局域杂质态部分地填充了场致能隙。有趣的是，这些态的结构、分布和局域化长度依赖于场的极化。
2015-03-10 cond-mat.mes-hall
Magnetism of Substitutional Co Impurities in Graphene: Realization of Single $π$-Vacancies
采用{ \it ab initio}计算方法研究了置换掺杂Co（Co $_{sub}$）原子的单层石墨烯的结构、电子和磁性.我们关注Co是因为在传统的铁磁元素（Fe、Co和Ni）中，只有Co $_{sub}$原子在石墨烯中诱导自旋极化。我们的研究结果表明，在石墨烯中的Co替代杂质的复杂的磁性，这是映射到简单的模型，如$π$ -空位和海森堡模型。在我们的工作中建立的链接可以用来将纳米结构的工程与有缺陷的石墨烯中的$π$模型的结果联系起来。原则上，这里考虑的结构可以使用电子辐照或Ar $^+$离子轰击来制造，以产生缺陷并同时沉积Co。
2009-06-30 cond-mat.mes-hall
Acoustic Phonon-Assisted Resonant Tunneling via Single Impurities
我们进行的调查，共振隧穿通过杂质嵌入在一个单一的GaAs/AlGaAs异质结的AlAs势垒。在30 mK下测量的$I(V)$特性中，分辨出了单个施主的贡献，并看到了隧穿过程中声子辅助的指纹。后者证实了详细分析的隧穿率和建模的共振隧穿电流的贡献。此外，观察到的DOS（LDOS）和费米边缘奇异的局部结构的波动。
2004-02-26 cond-mat.mes-hall
Interactions and magnetic moments near vacancies and resonant impurities in graphene
研究了空位和共振散射体对石墨烯中电子相互作用的影响。我们将动力学平均场论与量子蒙特卡罗模拟相结合，使我们能够处理超越Hartree-Fock近似的非微扰量子涨落。这种相互作用使共振的宽度变窄，并引起居里磁化率，从而发出局部磁矩形成的信号。在低温下磁化率的饱和的情况下表明，本地的时刻和传导电子之间的耦合是铁磁的。
2011-04-12 cond-mat.mes-hall
Resonant scattering by magnetic impurities as a model for spin relaxation in bilayer graphene
我们建议，所观察到的双层石墨烯的自旋弛豫是由于磁性杂质的共振散射。我们分析了二聚体和非二聚体上吸附原子的共振散射模型，发现只有前者在电荷中性点处产生窄共振。与单层石墨烯相反，石墨烯双层中测量的自旋弛豫速率随着载流子密度的增加而增加。虽然人们普遍认为，不同的机制必须在两种结构中发挥作用，我们的模型解释了这种行为，而自然的不同的加宽尺度相同的基础共振过程。不仅我们的结果-使用强大的和第一性原理的启发参数-同意与实验，他们还预测实验可测试的急剧下降的自旋弛豫率在高载流子密度。
2016-02-29 cond-mat.mes-hall
Ballistic transport properties in pristine-doped-pristine graphene junctions
我们研究了位于两个干净的石墨烯引线之间的具有构型平均杂质的单层石墨烯中的弹道电子输运。结果表明，电子的透射率强烈地依赖于杂质的浓度和入射能量。反过来，使用Landauer形式主义计算的电导显示出类似的行为，在实验工作中发现的作为施加电压的函数的不同浓度的杂质在低温的限制。在零偏压的极限下，电导出现一个极小值，当杂质浓度较高时，电导降至零。这些结果对于探索电子在掺杂石墨烯中的隧穿机制具有重要意义。
2014-05-27 cond-mat.mes-hall
Monovalent impurities on graphene: midgap states and migration barriers
石墨烯上的单价杂质可以分为离子键和共价键杂质。共价杂质导致普遍的中间带隙状态，因为杂质旁边的碳原子有效地从石墨烯π带去耦。石墨烯的电子结构抑制了这些杂质的迁移，使通用的中间带隙非常稳定。对于中性共价键杂质，这种影响最强。离子键杂质的迁移势垒通常小于0.1eV。预测了阴离子和阳离子之间关于它们的吸附位点和它们的势能景观的拓扑结构的不对称性。
2009-03-11 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall
Boltzmann conductivity of ferromagnetic graphene with magnetic impurities
我们在弛豫时间近似和半经典玻尔兹曼方法下研究了短程磁散射体存在下自旋极化石墨烯的电导率。巡游电子从多数自旋子带到少数自旋子带的自旋翻转散射导致在有限温度下电阻率最小。虽然这种行为让人想起著名的近藤效应，但它有一个完全不同的起源，在几个方面与近藤效应不同。特别地，与近藤效应不同，这是单粒子现象，并且它不需要杂质的磁矩与巡回电子的自旋之间的反铁磁耦合。
2013-09-23 cond-mat.mes-hall
Bound electron states in the monolayer graphene with short-range impurities
被认为是不纯的石墨烯中的束缚电子态。考虑了“局部化学势”和“局部能隙”类型的缺陷和杂质的短程扰动。
2008-11-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Clustered impurities and carrier transport in supported graphene
通过自洽耦合模拟载流子输运和电动力学，研究了带电杂质分布和载流子-载流子相互作用对石墨烯/SiO $_2$中电子输运的影响.我们表明，特征宽度为40- 50 nm的杂质团簇产生实验观察到的大小的电子空穴水坑。在电导率与载流子浓度的关系中，杂质分布决定了剩余电导率和线性区斜率，测量的斜率可以用来估算实验中的杂质浓度。此外，我们表明，高密度的电导率次线性源于载流子-载流子相互作用。
2014-05-20 cond-mat.mes-hall
Nonlinear screening of charge impurities in graphene
结果表明，在石墨烯中库仑势引起的"真空极化“导致了电荷的强烈抑制，即使在未掺杂的情况下（没有载流子）。因此，标准线性响应理论不适用于描述石墨烯中电荷杂质的筛选。特别是，它高估了电荷杂质对石墨烯电阻率的贡献。
2006-11-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Disorder-induced temperature-dependent transport in graphene: Puddles, impurities, activation, and diffusion
我们从理论上研究了单层和双层石墨烯的输运性质，在存在由带电杂质诱导的电子-空穴水坑的情况下，这些杂质总是存在于石墨烯环境中。我们计算石墨烯的电导率，考虑到非平均场的两个组件的性质，运输在高度不均匀的密度和潜在的景观，其中激活的运输在整个潜在的波动，在水坑制度共存的定期金属扩散运输。水坑的存在允许在低载流子密度下的局部活化，引起单层和双层石墨烯系统的导电性的绝缘温度依赖性。我们还批判性地研究了在水坑存在下单层和双层石墨烯运输之间的定性相似性和定量差异。我们的理论计算解释了温度依赖性输运的非单调特征，这在低迁移率石墨烯样品中是实验上普遍观察到的。我们建立了2-分量性质（即，活化的和扩散的）石墨烯输运，该输运是由电势波动引起的不均匀密度水坑的存在引起的。石墨烯电导率的温度依赖性由许多竞争机制引起，即使不考虑任何声子效应，例如载流子从价带到导带的热激发、温度依赖性屏蔽、与环境中的随机带电杂质诱导的电子-空穴水坑相关的电势波动的热激活，导致非常复杂的温度依赖性，其取决于载流子密度和感兴趣的温度范围。
2011-09-26 cond-mat.mes-hall
Effect of charged impurity correlation on transport in monolayer and bilayer graphene
我们研究了单层和双层石墨烯的输运性质，同时考虑到带电杂质空间分布的相关性。特别是，我们发现，实验观察到的石墨烯电导率的次线性缩放可以自然地解释为库仑无序中的杂质相关效应引起的，没有必要假设除了带电杂质的存在下的短程散射中心。我们发现，在双层石墨烯中，杂质之间的相关性也会导致在较高载流子密度下电导率的缩放发生交叉。我们发现，在带电杂质之间的相关性的存在下，电导率依赖于非线性的杂质密度$n_i$，甚至可以增加与$n_i$。
2012-02-24 cond-mat.mes-hall
Sublattice imbalance of substitutionally doped nitrogen in graphene
出于最近观察到的亚晶格不对称性的替代氮杂质在CVD生长的石墨烯，我们表明，在数学上透明的方式，在本地的状态密度的振荡驱动的存在下的替代杂质是负责打破亚晶格对称性。虽然这些振荡通常在随机分散的杂质的情况下被平均，但在石墨烯中，它们具有与晶格相同或非常接近的周期性。因此，嵌入在导电电子填充介质中的随机分布的杂质的总相互作用能不会消失，并且当它们的配置是亚晶格不对称时会降低。我们还确定了氮的临界浓度的存在下，超过该浓度，人们应该期望的亚晶格不对称消失。这一特征并不是氮掺杂剂所特有的，而是应该存在于其他杂质中。
2014-05-20 cond-mat.mes-hall
Ground state of graphene heterostructures in the presence of random charged impurities
我们研究了电荷杂质产生的长程无序对石墨烯基异质结载流子密度分布的影响。我们认为异质结构形成的两个石墨烯片（单层石墨烯，SLG，或双层石墨烯，BLG）由介电膜分离。我们目前的对称异质结构，SLG SLG和BLG BLG，和混合的，BLG SLG的结果。至于隔离层，我们发现，带电杂质的存在下诱导强烈的载流子密度不均匀性，特别是在低掺杂的密度景观打破了电子空穴水坑。我们提供了定量的结果的强度的载流子密度不均匀性和筛选的障碍潜力的大范围的实验相关的条件。对于异质结构中的BLG是本我们还提出了由垂直电场产生的自洽的无序势和异质结构中的电荷分布引起的带隙的结果。对于SLG-SLG异质结构，我们讨论了我们的结果的相关性，以了解最近观察到的金属-绝缘体转变在每个石墨烯层形成的异质结构。此外，我们计算的密度分布在两个石墨烯层之间的相关性，并表明，对于标准的实验条件下，这两个配置文件是相关的。
2014-07-08 cond-mat.mes-hall
Impurity States and Indirect Exchange Interaction in Irradiated Graphene
我们从理论上研究了非共振圆偏振光场驱动下石墨烯中磁性杂质的杂质能级和交换相互作用。我们的分析捕获的非微扰效应与磁性杂质散射具有很强的现场电位。在辐照下，在狄拉克点处打开动态带隙，允许杂质能级存在于带隙内。这些杂质水平示出，以引起共振功能的交换能量位于相同或不同的子晶格的杂质。交换相互作用也表现出更广泛的空间范围内的反铁磁行为，由于照射。我们的工作表明，在石墨烯中的磁性杂质的交换能是广泛的光照射在存在的强势散射可调。
2022-03-02 cond-mat.mes-hall
Magnetization profile for impurities in graphene nanoribbons
石墨烯相关材料的磁性，特别是自旋极化边缘状态预测的原始石墨烯纳米带（GNR）与某些边缘几何形状最近受到了广泛的关注，由于一系列可能的技术应用。然而，原始GNRs的磁特性预测在边缘无序的存在下不会特别稳健。在这项工作中，我们研究的磁性GNRs掺杂过渡金属原子使用平均场哈伯德和密度泛函理论技术相结合。研究了两种主要的GNR边缘几何形状-扶手椅形和锯齿形，杂质位置对GNR中掺杂物的磁矩的影响。力矩配置文件计算整个宽度的替代和吸附的杂质和定期功能观察到的边缘GNRs，特别是在带状。与边缘态诱导磁化的情况下，嵌入GNRs的磁性杂质的时刻被发现是特别稳定的边缘障碍的存在下。我们的研究结果表明，过渡金属掺杂的GNRs的磁性能比那些由于边缘几何形状而固有地产生的力矩更鲁棒。
2011-08-31 cond-mat.mes-hall
The influence of Gaussian strain on sublattice selectivity of impurities in graphene
在用于诱导石墨烯带隙开放的不同策略中，一种常见的做法是通过化学掺杂。虽然可以以这种方式打开间隙，但是无序诱导的散射是影响系统的导电状态中的电子迁移率的不希望的副作用。然而，如果掺杂剂与石墨烯的两个子晶格不对称地相互作用，则已知这种不期望的副作用被最小化。在这项工作中，我们提出，机械应变可以用来引入这样的亚晶格不对称性的掺杂过程中的石墨烯。我们认为，一个局部的平面外变形施加到石墨烯片可以使一个石墨烯子晶格更积极地有利于杂质吸附比其他，这可以通过改变应变参数来控制。两个互补的建模方案被用来描述的平面和变形的石墨烯片的电子结构：紧束缚模型和密度泛函理论。我们的研究结果表明，一种新的方式来选择掺杂工艺的石墨烯通过应变工程。
2016-04-21 cond-mat.mes-hall
Strength of the dominant scatterer in graphene on silicon oxide
石墨烯基场效应晶体管的载流子迁移率的大的可变性阻碍了石墨烯科学和技术。我们确定的散射强度的主要散射体负责的氧化硅上的石墨烯为基础的晶体管的可变性。的散射体的强度被发现是更一致的带电杂质比共振杂质。
2015-07-24 cond-mat.mes-hall
Nanoscale Probing of Broken-Symmetry States in Graphene Induced by Individual Atomic Impurities
系统的固有对称性导致其能谱的多重简并。引入单个原子杂质可以局部打破这些对称性，这有望提升杂质周围的简并自由度。尽管对我们理解固体的基本性质至关重要，但由单个原子杂质引起的对称性破缺状态迄今为止还无法观测到。在这里，我们报告了由两种类型的单个原子杂质诱导的石墨烯中对称性破缺状态的纳米级探测，即，分离的氮掺杂剂和分离的氢原子化学吸附在石墨烯上。我们的实验表明，这两种类型的原子杂质可以局部打破石墨烯的亚晶格对称性，并产生谷偏振态，它延伸周围的杂质几个纳米。对于化学吸附在石墨烯上的孤立的氢原子，由于氢化学吸附引起的石墨烯的sp3畸变引起的增强的自旋-轨道耦合进一步提升了自旋简并，导致在氢原子周围约1 nm内的完全自旋和谷极化状态。我们的研究结果为在纳米尺度上控制各种原子杂质的对称性破缺态铺平了道路。
2020-02-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Resonant scattering by realistic impurities in graphene
我们开发了一个第一原理理论的共振杂质在石墨烯和显示，一个广泛的典型的现实的杂质导致的特征次线性依赖于载流子浓度的电导率。通过密度泛函计算，各种有机基团以及吸附到石墨烯上的原子（如H）显示出在中性点周围+-0.03eV范围内产生中间带隙态。一个低能量的紧束缚描述映射出来。根据最近的实验，玻尔兹曼输运理论以及数值精确的Kubo公式方法产生了被这些现实杂质污染的石墨烯的导电性。
2010-07-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electrons scattering in the monolayer graphene with the short-range impurities
研究了单层石墨烯中电子在局域化学势和局域能隙两种短程扰动下的散射问题。考虑了石墨烯的零能隙和非零能隙两种类型。所确定的S矩阵可用于计算电导和光吸收等观测量。
2009-12-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas
Effect of weak impurities on conductivity of uniaxially strained graphene
我们研究的主要目标是研究变形（足够大以建立非零间隙）对不纯石墨烯的电输运性质的影响。为了实现这一目的，我们实现了模拟包，允许进行数值计算的导电性和流动性的石墨烯样品进行两种类型的单轴应变：沿锯齿形和扶手椅边缘。所有数值计算都是在Kubo-Greenwood方法和紧束缚模型中进行的。输运性质的情况下，杂质原子描述的弱短程散射势的存在进行了研究。考虑了各种变形值。单轴应变作为电子散射的附加源，因此，可以强烈地影响石墨烯的迁移率和电导率，并引入其电子输运性质的各向异性。
2017-12-23 cond-mat.mes-hall
Influence of correlated impurities on conductivity of graphene sheets: Time-dependent real-space Kubo approach
使用时间相关的实空间Kubo形式主义的石墨烯片的导电性与随机和相关的分布的障碍进行了精确的数值计算。该障碍是由长程高斯电位描述屏蔽带电杂质和短程电位描述中性吸附原子在弱和强散射制度建模。我们的中心结果是，强短程散射体和长程高斯势的空间分布的相关性不会导致任何增强的电导率相比，不相关的情况下。我们的结果强烈地表明，在最近的研究中报道的电导率的温度增强（Yan和Fuhrer，Phys.Rev.Lett. 107，206601（2011）），并且归因于掺杂剂相关性的影响，最有可能是由与散射电势中的相关性无关的其他因素引起的。
2012-05-24 cond-mat.mes-hall
Diffusion and criticality in undoped graphene with resonant scatterers
一个通用的理论来描述石墨烯与任意数量的孤立的杂质。该理论提供了一个有效的电荷输运的数值分析的基础，并应用于计算的最小电导率的石墨烯与共振散射体。在光滑共振杂质的情况下，电导率随杂质浓度的增加而线性增长，与对称类DIII的重整化群分析一致。对于空位（或强现场潜在的杂质）的电导率饱和在一个恒定的值，这取决于两个子晶格之间的空位分布的对称类BDI预期。
2010-06-16 cond-mat.mes-hall
Carbon Impurities on Graphene Synthesized by Chemical Vapor Deposition on Platinum
我们报告了纳米晶碳杂质与通过化学气相沉积（CVD）在铂上合成的石墨烯共存。我们观察到微米尺寸的岛状杂质层，其在光学显微镜或次级电子显微镜（SEM）中容易被误认为第二石墨烯层。岛的取向取决于Pt的结晶取向，如电子背散射衍射（EBSD）所示，表明石墨烯下方的无定形碳的生长。暗场TEM表明，除了均匀的单晶石墨烯之外，我们的样品还装饰有空间不均匀分布的纳米晶碳杂质。拉曼光谱显示出大的D峰，然而电特性显示出高迁移率（~ 6，000 cm 2/Vs），表明拉曼光谱在表征石墨烯的电子质量方面的局限性。
2013-04-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Silicon and silicon-nitrogen impurities in graphene: structure, energetics and effects on electronic transport
我们从理论上研究了石墨烯中硅和硅氮杂质的原子结构和能量学。利用密度泛函理论，我们可以深入了解杂质的原子结构，评估它们的形成能并评估它们在现实样品中的丰度。我们发现，氮，以及氧和氢，被困在硅杂质，大大改变了系统的电子特性。此外，我们表明，氮掺杂可以诱导局部磁矩导致自旋相关的输运性质，即使硅和氮杂质本身都是磁性的。为了模拟具有许多随机分布的杂质的大系统，我们推导出描述杂质对石墨烯π电子结构的影响的紧束缚模型。然后利用线性标度的实空间Kubo-Greenwood方法，计算了杂质随机分布大系统的输运性质，得到了每种杂质的类指纹散射截面.输运性质变化很大，我们的研究结果表明，一些杂质甚至可以在实际的石墨烯样品中诱导强烈的局域化。
2015-08-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Dynamics of quasi-particles in graphene with impurities and sharp edges from the kp method standpoint
利用kp微扰理论研究了含杂质和锐边的石墨烯中准粒子的动力学行为，该理论可以在不使用任何模型的情况下给出统一的方法。用上述方法导出了Dirac和Weyl方程。在玻恩近似下，得到了波函数及其包络函数和散射振幅。的波函数示出的是一个叠加的虚拟布洛赫函数的指数衰减向外的杂质和边缘。在远大于原子间距的距离上，波函数被显式地给出。格林函数的薛定谔方程和狄拉克方程的推导。还导出了具有尖锐边缘的石墨烯的Dirac方程的边界条件。
2021-09-02 cond-mat.mes-hall
Thermoelectric Features of Magnetic Doped Graphene Nanoribbons
在室温下研究了磁性杂质Fe和Co掺杂石墨烯纳米带的热电性能。我们报告的能带结构相关的性质，如电导率，载流子的电荷和塞贝克系数的研究。我们用半经典玻尔兹曼方法研究了其热电性质。利用考虑Hubbard相互作用的密度泛函理论计算了掺杂纳米带的电子能带结构。在这项工作中，我们比较了不同类型的纳米带和它们的热电功能的存在和不存在的磁性杂质，并讨论杂质和纳米带的边缘之间的距离的重要性。
2019-03-09 cond-mat.mes-hall
Effects of the structure of charged impurities and dielectric environment on conductivity of graphene
我们研究了掺杂石墨烯在半经典玻尔兹曼极限下的电导率，以及自洽输运理论下的电导率最小值。使用硬盘模型的二维分布的杂质引起的两个强烈的增加，在低载流子密度的石墨烯的电导率的斜率和一个强烈的次线性行为的电导率在高载流子密度时，杂质之间的相关距离大。另一方面，我们发现，在重掺杂的石墨烯的载流子密度的电导率的超线性依赖可能会产生从石墨烯的杂质的距离增加或允许它们的集群，而电偶极子杂质的存在可能会引起的电子-空穴的电导率的不对称性。我们表明，在顶栅配置中的电介质层的有限厚度，以及石墨烯和电介质之间的非零空气间隙的存在对电导率及其最小值产生强烈的影响。而电介质厚度的减小被示出为增加掺杂石墨烯中的导电性，并且甚至对于杂质的2D分布在中性石墨烯中产生有限的导电性。我们发现当杂质均匀分布在整个介质中时，介质厚度的增加引起电导率的超线性行为。此外，石墨烯的迁移率对其载流子密度的依赖性在定量和定性上令人惊讶地受到石墨烯-电介质间隙与带电杂质的2D分布的精确位置相结合时的强烈影响。最后，我们展示了中性石墨烯中电导率最小值的变化，因为杂质和电介质厚度之间的相关距离被改变。
2013-07-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Sorption of 4He, H2, Ne, N2, CH4 and Kr impurities in graphene oxide at low temperatures. Quantum effects
研究了氧化石墨烯（GO）、葡萄糖还原GO（RGO-Gl）和肼还原GO（RGO-Hz）粉末在2-290 K温度区间对4 He、H2、Ne、N2、CH 4和Kr气体杂质的吸附和随后的脱附。已经发现，还原样品RGO-Hz的吸附容量比GO的吸附容量高3至6倍。用葡萄糖还原GO对其吸附性质仅有轻微影响。GO，RGO-G1和RGO-Hz样品的扩散系数的温度依赖性已获得使用所测量的特征时间的吸附。它是假设的扩散系数的温度依赖性是由热激活和隧穿机制的竞争，隧穿贡献在低温下占主导地位。
2013-07-17 cond-mat.mes-hall
High-field mobility in graphene on substrate with a proper inclusion of the Pauli exclusion principle
本工作的目的是模拟不同基底上单层石墨烯的电荷输运。除了石墨烯层中已经存在的相互作用机制之外，这需要包括载流子与杂质和衬底的声子的散射。作为物理模型，半经典玻尔兹曼方程假设和结果是基于直接模拟蒙特卡罗（DSMC）。关键的一点是正确地包含了泡利不相容原理（PEP）。研究了两种不同的衬底：SiO $_2$和六方氮化硼（h-BN）。在所采用的用于电荷-杂质散射的模型中，关键参数是石墨烯层与衬底的杂质之间的距离$d$。通常认为$d$是常数。这里，我们假设$d$是随机变量，以便考虑衬底的粗糙度和杂质位置的随机性。我们确认，只有低场迁移率已被调查，即h-BN是最有前途的基板之一，也为高场迁移率的考虑到减少退化的速度由于远程杂质。
2017-10-17 cond-mat.mes-hall
Effect of charged impurities on graphene thermoelectric power near the Dirac point
在具有不同程度的无序的石墨烯器件中，其特征在于它们的载流子迁移率和最小电导率，我们研究了在宽温度范围内的热电功率以及电导率。我们已经发现，莫特关系失败的狄拉克点附近的高迁移率石墨烯。通过适当地考虑高温效应，我们得到的玻尔兹曼输运理论和我们的实验数据之间的良好协议。在低迁移率石墨烯中，其中带电杂质诱导相对高的残余载流子密度，莫特关系在所有栅极电压下成立。
2011-01-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Charge and spin Hall effect in graphene with magnetic impurities
我们指出，存在的自旋轨道相互作用（SOI）和本地化的磁性杂质的石墨烯的有限的电荷和自旋霍尔电导率。石墨烯中的SOI在两个自旋通道上产生不同的横向力，从而产生自旋霍尔电流。磁散射体作为自旋相关的势垒，并与SOI效应相结合，导致边界处的电荷不平衡。如这里所指出的，通过改变靠近带隙的化学势，在石墨烯中应该可以观察到电荷和自旋霍尔效应。
2009-12-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Valley relaxation in graphene due to charged impurities
单层石墨烯是具有多谷电子结构的材料的示例。在这样的材料中，谷指数被认为是信息载体。因此，弛豫机制导致谷信息的损失是感兴趣的。在这里，我们计算了石墨烯中带电杂质引起的谷弛豫速率。一个特殊的模型的石墨烯，其中的$p_z$轨道是二维高斯函数，其特征在于一个有效的玻尔半径$a_\textrm{eB}$的空间扩展。我们通过求解玻尔兹曼方程得到谷弛豫速率，对于非相互作用电子的情况，以及对于杂质势由于电子-电子相互作用而被屏蔽的情况。对于后者的情况下，我们考虑到本地场的影响，并评估在随机相位近似的介电矩阵。我们的主要发现是：（1）谷弛豫速率与费米能级处的电子态密度成正比。(ii)位于石墨烯平面附近，距离$d \lesssim 0.3\,\textrmÅ$的带电杂质在诱导谷弛豫方面比那些更远的杂质有效得多，后者的效果随着石墨烯-杂质距离$d$的增加而指数地抑制。(iii)无论是在存在和不存在电子-电子相互作用的情况下，谷弛豫速率显示出明显的依赖于有效玻尔半径$a_\textrm{eB}$。这两种情况下的趋势是不同的：在不存在（存在）屏蔽的情况下，随着有效玻尔半径的增加，谷弛豫速率减小（增加）。这最后一个结果强调，谷弛豫速率的定量计算应纳入电子-电子相互作用以及原子长度尺度上的电子波函数的准确知识。
2015-08-27 cond-mat.mes-hall
Resonant low-energy electron scattering on short-range impurities in graphene
在考虑谷简并的情况下，从理论上分析了低能电子在石墨烯中单个中性短程杂质上的共振散射.共振极大地增加了散射截面，并引入了强烈的能量依赖性。紧束缚模型的分析表明，共振散射是典型的一般杂质，只要他们是足够强的（潜在的电子带宽或更高的顺序）。
2008-09-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Functionalized Graphene in Quantizing Magnetic Field: The case of bunched impurities
近年来，人们研究了石墨烯中原子吸收处的共振散射与输运和能隙开放问题的关系。将杂质原子附着到石墨烯上被认为会导致不寻常的零能量局域电子态的产生。本文研究了量子化磁场中石墨烯中局域杂质诱导能级的行为。结果表明，在磁场中，杂质能级与n=0朗道能级中的一个有效地杂化，分裂成两个能量相反的能级。新的杂化状态被双重占据，形成自旋单重态并降低未掺杂石墨烯中量子霍尔铁磁体的极化。考虑到电子-电子相互作用，杂质周围的电子光谱发生了根本性的变化，这应该在实验中看到。虽然现有的出版物调查石墨烯均匀覆盖的吸附原子，在这里，我们解决一个可能更实验相关的情况下，集群化的杂质分布。本文考虑了杂质原子密集束的极限，并给出了这样一束杂质原子如何改变围绕它的大的密集电子液滴的光谱和自旋极化，液滴被携带持续电流的边缘态所包围。
2015-04-21 cond-mat.mes-hall
Impurity and edge roughness scattering in armchair graphene nanoribbons: Boltzmann approach
利用准一维体系的Boltzmann输运方程，对扶手椅型石墨烯纳米带在短程杂质和边缘粗糙度存在下的导电性进行了理论研究.随着被占据子带数目的增加，由于短程杂质的电导率向二维情况收敛。的磁导率的计算证实了边缘粗糙度引起的下降在回旋半径接近最近的量子模拟建议的带宽度。
2012-05-30 cond-mat.mes-hall
The Effect of Cluster Formation on Graphene Mobility
我们研究了金原子以点状带电杂质和团簇的形式对石墨烯输运性质的影响。低温沉积（18 K）的Au降低的流动性和移动的狄拉克点的方式是一致的散射从点状带电杂质。将温度升高到室温促进团簇的形成，这用原子力显微镜进行了验证。我们发现，对于一个固定量的Au杂质，形成集群提高了流动性，并导致狄拉克点移回零。
2010-03-02 cond-mat.mes-hall
Kubo-Bastin approach for the spin Hall conductivity of decorated graphene
理论预测和最近的实验结果表明，可以通过增强杂质附近的自旋轨道耦合来在石墨烯中设计自旋霍尔效应。我们使用Kubo-Bastin公式的Chebyshev展开来计算石墨烯的紧束缚模型的自旋电导率张量，其中随机分布的杂质吸附在碳原子上。我们模型的杂质引起的自旋轨道耦合与石墨烯的哈密顿量，考虑到三个不同的贡献~ \cite{Gmitra2013}，并显示自旋霍尔和纵向电导率取决于每个自旋轨道耦合的强度和杂质的浓度。此外，我们计算的狄拉克点附近的单个和多个杂质的状态密度的实空间投影，并将这些结果与电导率计算。
2016-02-15 cond-mat.mes-hall
Screening Charged Impurities and Lifting the Orbital Degeneracy in Graphene by Populating Landau Levels
我们报告了在石墨烯中观察到的孤立带电杂质，并提出了直接证据，证明了二维电子系统的屏蔽特性与杂质对其电子环境的影响之间存在密切联系。利用扫描隧道显微镜和朗道能级谱，我们证明，在存在一个磁场的杂质的强度可以通过控制朗道能级的占用与栅极电压进行调谐。在低占有率下，杂质被屏蔽，变得基本上不可见。屏蔽随着状态的填充而减少，直到完全占据朗道能级，未屏蔽的杂质显著地干扰了附近的光谱。在这个制度中，我们报告的第一个观察到的朗道级分裂成离散状态，由于解除轨道简并。
2013-10-31 cond-mat.mes-hall
Critical behavior for point monopole and dipole electric impurities in uniformily and uniaxially strained graphene
我们重新审视的问题下，在石墨烯的点电致伸缩和偶极杂质电位的影响下，延伸到这种材料的膜是均匀和单轴应变的情况下，这导致重新定义的电荷和偶极矩，分别在束缚态。通过考虑各向异性的费米速度，我们解析求解每个潜在的狄拉克方程。我们观察到，各向异性的影响是促进或抑制每种杂质已知发生的临界行为，这取决于施加应变的方向：对于双极杂质，原子坍缩，以及对于偶极杂质，具有普遍的Efimov样标度的无限多个束缚态的级联的出现，是由于应变而在较少或较多限制条件下发生的现象。
2020-06-25 cond-mat.mes-hall
Resonant finite-size impurities in graphene, unitary limit and Friedel oscillations
已知石墨烯中模型点散射体的么正极限揭示了低能共振。带电子与位于费米能级附近的定域杂质能级的杂化也可以达到同样的极限。有限尺寸的缺陷代表了一个更容易实现的有效幺正极限，发生时，费米波长引起的潜在的缺陷的大小的顺序。我们计算了感应电子密度，并找到了两个签名的强杂质，独立于其具体实现。杂质诱导电子密度对距离的依赖性在共振附近从~r^{-3}变化到~r^{-2}。在共振处诱导粒子的总数等于每度自旋和谷简并度一个。发现了掺杂对诱导密度的影响。
2012-09-12 cond-mat.mes-hall
Graphene plasmons: impurities and nonlocal effects
这项工作分析了石墨烯样品表面的杂质和空位如何影响其光学电导率和等离子体激元激发。在自洽的格林函数公式中分析了这种无序，并充分考虑了非局域效应。结果表明，杂质修改的线性光谱，并产生一个杂质带，其位置和宽度取决于我们的模型的两个参数，杂质的密度和强度。杂质带的存在强烈地影响电磁响应和等离子体激元损耗。此外，我们讨论了如何杂质带的位置可以从实验中获得的等离子体色散关系，并讨论这在传感的上下文中。
2017-10-29 cond-mat.mes-hall physics.optics
Electron-hole puddles in the absence of charged impurities
人们普遍认为，在基底如石英上的单层石墨烯中的载流子密度不均匀性（“电子-空穴水坑”）是由于靠近石墨烯片的带电杂质。在这里，我们证明了通过使用一个Kohn-Sham-Dirac密度泛函计划，在一个真正的样品中的波纹是足够的，以确定电子空穴水坑的长度尺度大于国家的最先进的扫描隧道显微镜的空间分辨率。
2012-05-16 cond-mat.mes-hall
