Electron pumping in graphene mechanical resonators
石墨烯中高频振动和金属传输的结合使其成为纳米机电设备的独特材料。在这封信中，我们表明，石墨烯为基础的纳米机电设备非常适合电荷泵，由于其传输系数的静电势和机械变形的扰动的敏感性，与潜在的新型小规模设备与有用的应用。
2012-03-02 cond-mat.mes-hall
Quantum charge pumping through a superconducting double barrier structure in graphene
本文研究了绝热极限下电子穿过超导双势垒结构的量子电荷泵现象。在这种几何结构中，量子电荷泵可以通过调制与两个超导条相关联的间隙的振幅（Δ_1和Δ_2）来实现。结果表明，当抽运轮廓包围超导带隙时，超导带隙在Delta_1-Delta_2平面内产生一个传输共振，从而产生较大的抽运电荷。这与石墨烯中的正常双势垒结构中的电荷泵送的情况形成鲜明对比，其中由于克莱因隧穿现象，泵送的电荷非常小。我们分析的行为的泵浦电荷通过超导双势垒的几何形状作为一个功能的泵浦强度和两个泵浦参数之间的相位差，对于不同的入射电子的角度。
2011-05-03 cond-mat.mes-hall
Quantum pumping in graphene
我们表明，石墨烯基量子泵可以利用倏逝波模式，作为克莱因隧穿的结果，倏逝波模式深深地穿透到设备中。倏逝模在狄拉克点处主导泵浦，并且在短和宽泵浦的弱驱动下产生普遍响应，与它们在弹道输运中的最小电导率的作用非常相似。相比之下，倏逝模对正常泵浦的贡献可以忽略不计。我们的发现为石墨烯基纳米电子器件的探索增加了新的动力。
2009-12-15 cond-mat.mes-hall
Efficient charge pumping in graphene
我们研究了石墨烯量子泵，由两个薄势垒围绕其平衡位置振动驱动。对于高掺杂的引线，由于在泵浦过程中倏逝模的更有效的贡献，每个模式的泵浦电流在狄拉克点处发散。泵浦电流表现出振荡行为，其幅度随载流子浓度的增加而增加。这种效果与类似的正常泵的振荡行为的减少相反。由两个振动薄势垒驱动的石墨烯泵比由两个振荡薄势垒驱动的石墨烯泵更有效地操作。
2015-12-20 cond-mat.mes-hall
From adiabatic to non-adiabatic pumping in graphene nanoribbons
描述了通过附着于储层的石墨烯带的非平衡双参数泵浦输运。紧束缚模型求解使用Keldysh形式主义，绝热和非绝热制度之间的交叉进行了研究。抽运直流电流通过扶手椅带显示在二维系统中常见的属性。锯齿形带中宽度依赖的直流电流，揭示了类似于二维拓扑绝缘体中的边缘状态，在绝热状态下对泵浦输运没有贡献。传播和消逝模式之间的相互作用进行了讨论。
2012-03-18 cond-mat.mes-hall
Adiabatic quantum pumping in graphene with magnetic barriers
利用散射矩阵方法研究了具有两个振荡方势垒和一个静止磁势垒的两端石墨烯器件中的绝热量子泵浦效应。该模型采用低能狄拉克近似，并纳入了石墨烯光谱中可能存在的有限带隙。我们表明，在这种情况下，谷极化和纯谷电流可以泵由于谷对称性破缺。对于δ函数磁势垒，我们给出了双线性总抽运响应和谷抽运响应的解析表达式。这些结果与双δ函数、正方形和三重正方形磁垒的数值结果进行了比较。
2013-03-21 cond-mat.mes-hall
Adiabatic quantum pumping in graphene NIS junctions
我们研究了单层石墨烯中正常金属-绝缘体-超导体（NIS）结的绝热量子抽运。泵浦电流是由两个栅极电压的周期性调制产生的，分别施加到绝缘区和超导区。在双线性响应制度和在一个薄的高绝缘屏障的限制，我们发现，超导体的存在下，增强了每模式的泵浦电流的一个因素4在共振。与类似半导体NIS结中的泵浦电流相比，谐振具有$π/2$相位差。我们还预测实验上可区分的石墨烯NIS结的泵浦电流和隧穿电导之间的差异。
2011-02-04 cond-mat.mes-hall
Charge pumping in monolayer graphene driven by a series of time-periodic potentials
本文应用Floquet散射矩阵方法研究了介观Dirac系统的电子输运性质。利用该方法，我们从理论上研究了在绝热和非绝热两种情况下石墨烯单层中由一系列时间周期势驱动的量子抽运。我们的数值结果表明，添加谐波调制电位可以打破时间反转对称性时，没有电压偏置施加到石墨烯单层。因此，当系统被抽运与适当的动态参数，这些散射体可以产生一个非零的直流泵浦电流。我们还发现随着入射角的改变，透射率是各向异性的。
2012-03-04 cond-mat.mes-hall
Chiral charge pumping in graphene deposited on a magnetic insulator
我们证明了在室温下石墨烯/钇铁石榴石（YIG）双层系统中可以实现相当大的手性电荷泵。这种效应不能归因于普通的自旋泵浦，而是在石墨烯中产生直流电场/电压，作为对相邻的面外磁化YIG膜中的动态磁激发（自旋波）的响应。我们发现，当静态磁化方向被反转时，感应电压改变其符号，清楚地表明在所研究的系统中的空间反转对称性被打破。的效果的强度表现出非单调的依赖于自旋波的频率，与所提出的理论模型。
2016-09-07 cond-mat.mes-hall
Defect Engineering: Graphene Gets Designer Defects
一个扩展的一维缺陷，有可能作为一个导电线已被嵌入在另一个完美的石墨烯片。
2010-09-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Rabi oscillations under ultrafast excitation of graphene
研究了本征石墨烯带间超快激发下载流子的相干非线性动力学。随着泵浦强度的增加，响应出现拉比振荡。考虑到能量弛豫和退相的影响，计算光激发分布与时间和能量的关系。光谱和时间依赖性的探测辐射的响应（透射和反射系数）被认为是不同的泵浦强度和拉比振荡与时间和强度进行了分析。
2010-05-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quantum pumping in a ballistic graphene bilayer
我们研究了无质量狄拉克费米子在理想（无杂质）双层石墨烯中的量子抽运。泵浦电流是由接触区中的两个栅极电压的绝热变化产生的，以弱掺杂双石墨烯片。在狄拉克点处，对于宽度W远大于长度L的宽双层，我们发现，当L/ l_{perp} << 1时，泵浦电流与层间耦合长度l_{perp}成线性比例，当L/ l_{perp} ~ 1时，泵浦电流最大，当L/ l_{perp} 1时，泵浦电流与对数（L/l_{perp}）/（L/l_{perp}）相关。我们比较了我们的结果在同一系统中的电导的行为，并讨论其实验的可行性。
2010-11-02 cond-mat.mes-hall
Adiabatic pumping driven by moving kink and quantum standard ampere in buckled graphene nanoribbon
数值研究了具有扶手椅形边缘的弯曲石墨烯带中的量子抽运。通过求解Su-Schrieffer-Heeger模型并进行量子输运的计算机模拟，我们发现，一个扭结沿金属带的螺旋运动导致了高效的泵浦，每个扭结跃迁的电荷接近于由石墨烯中的费米速度决定的最大值。值得注意的是，绝缘纳米粒子在相对较宽的系统参数范围内显示出每扭结电荷（$2e$）的量子化值，为量子标准安培提供了候选者。我们将其归因于局域电子态的存在，与扭结一起移动，其能量位于带能隙内。
2020-09-25 cond-mat.mes-hall
Spin dephasing and pumping in graphene due to random spin-orbit interaction
我们考虑石墨烯中与随机自旋轨道相互作用相关的自旋效应。这种随机相互作用可以由石墨烯表面处波纹和/或其他不均匀性的存在引起。我们表明，随机自旋轨道相互作用一般减少自旋退相（弛豫）时间，即使相互作用平均消失。此外，随机自旋-轨道耦合还允许利用外部电场进行自旋操纵。由于自旋翻转的带间和带内光学跃迁，自旋密度可以有效地产生周期性电场在一个相对较宽的频率范围。
2010-12-21 cond-mat.mes-hall
Pumping electrons in graphene to the $\mathbf{M}$-point in the Brillouin zone: The emergence of anisotropic plasmons
我们考虑在非平衡的情况下，从石墨烯的价带的电子被泵浦到状态的布里渊区周围的$\mathbf{M}$ -点由高强度的紫外电磁场的等离子体激元的存在。产生的不平衡电子气随后被不同频率的弱电磁场探测。我们表明，该系统的光学性质和等离子体激元的色散是强烈的各向异性，这取决于泵浦辐射的性质：它的强度，偏振，和频率。这种各向异性的根源在于布里渊区中特定点周围的电子色散关系的鞍状性质。据发现，尽管强各向异性，等离子体激元的色散标度与波数的平方根，但其特征在于有效的费米能量，这取决于泵浦辐射的属性。我们的计算超越了通常的狄拉克锥近似考虑到完整的能带结构的石墨烯。这是讨论布里渊区$\mathbf{M}$点等离子体激元的必要条件。
2016-10-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Charge pumping in hBN-encapsulated graphene driven by surface acoustic waves
本研究利用表面声波在低无序hBN封装石墨烯中实现声电电荷泵浦，通过石墨顶栅调控载流子浓度，提出定量模型描述全浓度范围声电信号，助力低维材料探索与SAW传感器设计。
2024-05-24 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Moiré edge states in twisted bilayer graphene and their topological relation to quantum pumping
我们研究了扭曲双层石墨烯的边缘态及其拓扑起源。我们发现，扭曲的双层石墨烯具有特殊的边缘状态与莫尔图案，这些莫尔边缘状态的出现与滑动陈数，它描述了相对层间滑动引起的拓扑电荷泵。当扭转双层中的一层相对于另一层滑动时，边缘态从一个能带转移到另一个能带，并且在一个滑动周期中泵浦的边缘态的数目被示出为等于带隙的滑动陈数。这种关系可以被看作是摩尔双层系统中固有的体积-边缘对应关系的表现。
2020-12-04 cond-mat.mes-hall
Carrier heating and high-order harmonics generation in doped graphene by a strong ac electric field
理论上考虑了掺杂石墨烯中电子（空穴）对交流泵浦的非线性响应，其频率范围在能量弛豫率以上，但在动量和载流子-载流子散射率以下。强交流电场对电子的时间依赖性加热，这在能量平衡方法中描述，导致高次谐波的有效产生。在泵浦功率约为100 kW/cm ^2、室温和浓度约为5 x 10^{11} cm^{-2}的情况下，单层石墨烯将1 mm辐射上转换为三次谐波的效率约为10^{-7}。
2011-02-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Non-hexagonal-ring defects and structures induced by strain in graphene and in functionalized graphene
我们执行{ \textit从头计算}的应变诱导形成的非六方环缺陷的石墨烯，石墨烷（平面CH），和石墨烯酚（平面COH）。我们发现，最简单的这种拓扑缺陷，斯通-威尔士缺陷，作为种子的应变诱导的解离和倍增的拓扑缺陷。通过应用非均匀变形的石墨烯，graphane和graphenol与最初的小浓度的五边形和七边形环，我们得到了几个新的稳定的结构，拥有，在同一时间，大浓度的非六边形环（从四倍到十一倍）和小的形成能。
2012-03-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quantum pumping in graphene nanoribbons at resonant transmission
分析了共振传输区中扶手椅型和锯齿型边缘的石墨烯纳米颗粒双势垒结构中的绝热量子电荷泵。利用递归格林函数方法，数值计算了围绕谐振腔的泵浦轮廓的泵浦电荷。我们发现，扶手椅带的整个共振线有助于泵的一个电子（忽略双自旋简并）通过设备的每个周期。由于零电导共振，锯齿形带的情况更有趣。这些共振将整个共振线分成几个部分，每个部分对应于通过设备的单个电子的泵浦。此外，与扶手椅带相比，一个电子可以从左引线抽运到右引线或向后抽运。电流方向取决于由泵送轮廓所环绕的谐振线的特定部分。
2010-12-10 cond-mat.mes-hall
Effect of layer number and layer stacking registry on the formation and quantification of defects in graphene
石墨烯样品中缺陷的正确定量对于基础研究和应用研究都是至关重要的。拉曼光谱代表了用于识别石墨烯中缺陷的最广泛使用的工具。然而，尽管其极其重要的拉曼特征和多层石墨烯样品中的缺陷量之间的关系尚未得到实验验证。在这项研究中，我们有意制造缺陷的单层石墨烯，乱层双层石墨烯和Bernal堆叠的双层石墨烯的氧等离子体。通过同位素标记，我们的研究揭示了等离子体处理对具有不同堆叠顺序的双层石墨烯中的各个层的影响的实质性差异。此外，拉曼光谱证据散射的声子在底层的缺陷在顶层的Bernal堆叠的样品，这通常会导致高估的缺陷的数量多达两倍。
2021-07-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Topological charge pumping in twisted bilayer graphene
当费米能级位于其中一个小间隙中时，\moire超晶格两层之间的滑动运动产生电流，实现了二维拓扑无源泵浦.有趣的是，手性电荷泵，即由滑动运动引起的横向电流，在扭曲的同质双层中是可能的。通过对扭曲双层石墨烯中绝热电流的具体计算，证实了这一结果。我们的工作揭示了\moire超晶格特有的机械运动和电之间的有趣联系，并可能在纳米发电机和纳米电动机中找到应用。
2019-10-28 cond-mat.mes-hall
Single-parameter pumping in graphene
我们提出了一个量子泵机制的基础上的特殊性质的石墨烯，即手性和双极性。基本的物理原理是激发从一根引线进入势垒的倏逝模，而从另一根引线进入势垒的倏逝模不会到达驱动区。这引起了一个大的非平衡电流与电子源于一个广泛的能量范围，在对比狭窄的共振，在半导体异质结构中管理相应的效果。此外，石墨烯中的泵浦机制是鲁棒的，具有简单的参数依赖性，这对于应用是有益的。从Floquet散射形式主义的数值结果补充了小到中等驱动的解析解。
2011-10-11 cond-mat.mes-hall
Observation of spin-charge conversion in CVD-grown single-layer graphene
利用自旋抽运技术研究了单层石墨烯（SLG）中纯自旋电流向电荷电流的转换。通过化学气相沉积生长的大面积SLG用于转换。通过自旋泵浦在SLG中有效地自旋累积使得能够观察由SLG的逆自旋霍尔效应（ISHE）产生的电动势。SLG的自旋霍尔角估计为6.1*10-7。在SLG中观察到的ISHE归因于SLG中不可忽略的自旋-轨道相互作用。
2014-10-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin pumping into two-dimensional electron systems
利用散射理论研究了自旋泵注入单层石墨烯和铁磁接触的二维电子气中的自旋电流。注入石墨烯的自旋电流与注入2DEG的自旋电流非常不同，这是因为受到克莱因隧穿的重要影响。
2016-09-30 cond-mat.mes-hall
Electronic Structures of Graphene Layers on Metal Foil: Effect of Point Defects
在这里，我们报告了一种简便的方法来产生一个高密度的点缺陷在金属箔上的石墨烯，并显示点缺陷如何影响石墨烯层的电子结构。我们的扫描隧道显微镜（STM）的测量，辅以第一性原理计算，揭示了点缺陷的结果在两个谷间和谷内的石墨烯散射。由于散射的增强，缺陷附近区域的费米速度降低。此外，我们的分析进一步指出，周期性点缺陷可以通过引入显著的带隙来定制石墨烯的电子特性，这为全石墨烯电子学开辟了一条道路。
2013-04-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Graphene-based spin-pumping transistor
我们用完全量子力学的方法证明了石墨烯可以作为用于泵浦自旋电流的栅极可控晶体管，即，在没有净电荷电流的情况下，由相邻磁化的进动引起的角动量流。此外，我们提出了一个概念的证明，这些自旋电流可以调制的静电门。由于我们的建议涉及纳米尺寸的系统，具有非常高的速度，在没有任何施加的偏置的情况下，它是潜在的有用的晶体管的发展能够结合大的处理速度，增强集成度和极低的功耗。
2010-03-07 cond-mat.mes-hall
Pseudo Electric Field and Pumping Valley Current in Graphene Nano-bubbles
本文研究应变石墨烯纳米气泡中由周期性激发产生的赝电场，展示亚太赫兹谷电流泵浦动力学，并探讨参数依赖及额外谐波产生，为非线性器件开发提供可能。
2023-10-18 cond-mat.mes-hall
The unconventional two-parameter quantum valley pumping in graphene with a topological line defect
基于Keldysh格林函数方法，我们报道了一种非常规的带线缺陷的石墨烯双参数量子泵浦。发现与传统的正弦关系不同，该器件中的泵浦电流与两个泵浦电位之间的相位差呈余弦关系，其正/负最大值在处，而在处趋于零。这一现象与线缺陷两侧的谷指数交换以及线缺陷两侧特有的谷隧穿特性有关。此外，来自两个谷的泵浦电流将沿着线缺陷以相反的方向流动，这表明在石墨烯中不施加应变场的情况下，可以在线缺陷中泵浦出可控的谷电流。
2021-11-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas
Midgap states and band gap modification in defective graphene/h-BN heterostructures
采用从头算和模型计算相结合的方法研究了石墨烯和六方氮化硼（h-BN）构成的范德华异质结构中缺陷的作用。尽管层之间的弱范德华相互作用，但存在于h-BN中的缺陷，例如碳杂质和反位缺陷，揭示了与石墨烯p $_{\rm z}$态的杂化，导致中间带隙态的形成。诱导的中间带隙状态修改石墨烯的输运性质，并可以通过一个简单有效的紧束缚模型再现。与碳缺陷相反，发现氧缺陷不与石墨烯的低能态强烈杂交。相反，氧极大地改变了石墨烯的带隙，石墨烯在h-BN晶格上以相称的堆叠出现。
2016-11-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Comment on "Single-parameter quantum charge and spin pumping in armchair graphene nanoribbons" (arXiv:1206.3435v1, by Zhou and Wu)
在他们最近提交的arXiv：1206.3435v1中，Zhou和Wu解决了在零偏压下连接到磁性和/或磁性引线的扶手椅石墨烯纳米管中的电荷和自旋泵。因此，他们使用了基于时间反演对称性的泵浦电流公式。在他们的附录中，他们根据自己的公式提出了一些关于我们最近的作品的要求[K。-H. Ding，Z. -G. Zhu和J. Berakdar，Phys.Rev.B84，115433（2011）]关于在有限偏压下接触两个磁性引线的延伸石墨烯单层中的自旋相关电流的激光修改。下面我们将详细说明，我们所考虑的物理系统在概念上不同于周和吴（arXiv：1206.3435v1），并且由于根本原因（例如，在我们的情况下，由于存在磁引线和由有限偏置产生的DC电流，时间反转对称性固有地被破坏）。因此，周和吴的声明基于他们的结果与我们的比较是没有科学根据的。
2012-07-14 cond-mat.mes-hall
Making Consistent Contacts to Graphene: Effect of Architecture and Growth Induced Defects
研究了接触结构、石墨烯缺陷密度和金属-半导体功函数差对金属-石墨烯接触电阻率的影响。发现在石墨烯底部具有金属的架构产生比石墨烯顶部的金属低4倍且最一致的折射率。发现石墨烯膜中的生长缺陷进一步将电阻率降低2倍。使用方法和所用金属的组合，使用钯作为接触金属，石墨烯的接触电阻率已经降低了10倍至1200 ± 250欧姆-μ m。虽然改进的一致性是由于金属能够接触底部架构上的金属中的未污染的石墨烯，但是在具有相同金属的有缺陷的石墨烯上观察到的较低的接触电阻率归因于沟道中量子传输模式的数量增加。
2016-01-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Single-parameter quantum charge and spin pumping in armchair graphene nanoribbons
我们通过非平衡格林函数方法研究了扶手椅型石墨烯纳米带在单个交流栅压下与铁磁/铁磁引线连接时的量子电荷和自旋泵浦。在的情况下，只有部分的nanorigins受到交流栅极电压，以打破左右空间对称性，我们发现，电荷泵电流的峰值出现在费米能量周围的子带边缘的交流场的nanorigins的区域。在铁磁引线的情况下，与铅的磁化是反平行的，以打破左右对称性，类似的峰值出现在自旋泵电流时，费米能量周围的铁磁引线中的多数自旋子带的边缘。所有这些峰值都源于传输中的显著对称性破缺，其中能量在相应的子带边缘周围。此外，我们预测{ \em纯}自旋电流的情况下，铁磁铅与整个石墨烯纳米晶下的交流栅极电压。的交流场强度和频率依赖性的泵浦电流也研究了潜在的物理揭示。
2012-06-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas
A comparative study of density functional and density functional tight binding calculations of defects in graphene
密度泛函紧束缚方法（DFTB）非常适合于研究石墨烯基体系中的点缺陷和线缺陷。在简要回顾使用DFTB在这方面，我们提出了一个比较研究的缺陷结构，能量和动力学之间的DFTB的结果使用DFTB+代码，密度泛函结果使用局部高斯轨道代码，AIMPRO。DFTB精确地再现了一系列点缺陷结构的结构和能量，例如石墨烯中的空位和Stone-Wales缺陷，以及各种未官能化和羟基化的石墨烯片边缘。迁移障碍的空缺和斯通-威尔士缺陷形成障碍准确地再现使用轻推弹性带的方法。最后，我们探讨了使用DFTB的动态缺陷模拟的潜力，作为一个例子，在石墨烯的电子辐照损伤。
2012-07-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Resonant single-parameter pumping in graphene
我们提出了非绝热单参数泵浦的弹道石墨烯场效应晶体管的结果。我们研究如何从交流驱动的顶栅散射导致直流充电电流从源极到漏极的不对称设置所造成的几何形状的设备或不同的掺杂的引线。在Landauer-Büttiker算子形式中，使用Floquet散射矩阵方法计算电荷电流。我们挑出两个机制有助于泵浦电流：法布里-珀罗干涉在开放的通道和准基态共振散射通过封闭的通道。我们确定两个不同的参数制度的基础上的准基态散射机制：高和低掺杂的接触相比，交流驱动器的频率。我们发现，后者政权的结果在一个更强的峰值泵浦电流。我们将讨论如何背栅电位和温度依赖性可以用来改变泵浦电流的方向，作为一个开关操作的设备。
2017-05-15 cond-mat.mes-hall
Gate controllable spin pumping in graphene via rotating magnetization
研究了在石墨烯上施加一个具有旋转磁化强度的铁磁体（F）的纯自旋抽运，利用绝热自旋抽运的广义散射方法，得到了通过磁性石墨烯抽运到邻近正常（N）区域的自旋电流.自旋电流可以很容易地控制的栅极电压，并在一定条件下，变得足够大，可在目前的实验设置测量。事实上，当自旋之一由于铁磁部分中相应自旋物种的状态密度消失而被完全过滤时，它达到最大值。考虑具有有限铁磁区的N |F| N结构，发现与金属铁磁材料相比，横向自旋相干长度可以与由$L$表示的F的长度相当。随后，由于量子干涉，自旋流成为$JL/\hbar v_F$的振荡函数，其中$J$是F内部的自旋分裂。最后，我们表明，源于泵到两个不同的正常侧的可控性，一个深刻的自旋电池效应可以看到在混合N |F| N设备。
2014-11-23 cond-mat.mes-hall
Interplay between Nitrogen Dopants and Native Point Defects in Graphene
为了理解氮掺杂与石墨烯中本征点缺陷之间的相互作用，我们通过密度泛函理论计算研究了含空位和Stone-Wales（SW）缺陷的氮掺杂石墨烯的能量稳定性.我们的研究结果表明，N取代积极地倾向于发生在缺陷附近的碳原子，特别是那些网站具有较大的键缩短，表明缺陷引起的应变起着重要的作用，在有缺陷的石墨烯中的N掺杂剂的稳定性。在单空位的存在下，N掺杂剂的最稳定的位置是类吡啶配置，而对于其他点缺陷的研究（SW缺陷和双空位）N更喜欢在五边形环的网站。原生点缺陷对N掺杂剂的影响相当强：虽然N掺杂在无缺陷的石墨烯中是吸热的，但对于有缺陷的石墨烯，它变成放热的。我们的结果表明，本征点缺陷和N掺杂剂相互吸引，即，合作效应，这意味着替代N掺杂剂将增加点缺陷产生的概率，反之亦然。我们的研究结果支持最近的实验研究石墨烯的N掺杂。此外，我们指出了聚集的多个N掺杂剂附近的原生点缺陷的可能性。最后，我们对Fe吸附对N掺杂剂聚集稳定性的影响作了简要的评论。
2012-05-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin-half paramagnetism in graphene induced by point defects
使用磁化测量，我们表明，在石墨烯的点缺陷-氟吸附原子和辐照缺陷（空位）-进行磁矩与自旋1/2。这两种类型的缺陷导致显着的顺磁性，但没有磁有序可以检测到液氦温度。诱导顺磁性主导了石墨烯的低温磁性，尽管我们可以实现的最大响应被限制在每大约1000个碳原子一个时刻。这种限制可以通过吸附原子的聚集来解释，并且对于空位的情况，通过失去石墨烯的结构稳定性来解释。
2012-01-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Defect-mediated spin relaxation and dephasing in graphene
开发石墨烯用于未来器件的主要动机是其对量子自旋电子学的承诺。超精细和自旋轨道相互作用预计在单层石墨烯中可以忽略不计。另一方面，自旋输运实验表明，石墨烯的自旋弛豫比预期快了几个数量级。我们提出了一种量子干涉测量，解开石墨烯中的磁性和非磁性退相干的来源。磁缺陷被证明是自旋弛豫的主要原因，而自旋轨道相互作用是不可检测的小。
2012-11-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Lattice thermal conductivity of graphene with conventionally isotopic defects
研究了有限尺寸掺杂石墨烯片的热导率，重点研究了取代原子质量对热导率的影响。它表明，石墨烯掺杂的相对较重的原子的小浓度的结果在一个不成比例的令人印象深刻的下降晶格热导率。
2012-09-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Interlayer coupling enhancement in graphene/hexagonal boron nitride heterostructures by intercalated defects and vacancies
在二维原子晶体中，六方氮化硼（hBN）是制备异质结构的最引人注目的材料之一，具有独特的性质。我们进行第一性原理计算，以确定插入的金属原子和空位是否可以介导界面耦合和影响石墨烯/hBN异质结构的结构和电子性质。金属杂质原子（Li、K、Cr、Mn、Co和Cu）作为石墨烯和hBN片之间的非本征缺陷产生掺杂$n$的石墨烯。我们还考虑了本征空位缺陷，并发现hBN中的硼单空位作为石墨烯的磁性掺杂剂，而hBN中的氮单空位作为石墨烯的磁性掺杂剂。相比之下，hBN中最小的三角形空位缺陷不太可能导致石墨烯的电子输运发生显著变化。我们的研究结果表明，hBN层与一些空位或金属杂质增强层间耦合的石墨烯/hBN异质结构相对于电荷掺杂和电子散射。
2014-04-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Defect-induced magnetism and Yu-Shiba-Rusinov states in twisted bilayer graphene
原子缺陷对石墨烯系统的低能性质有显著影响。通过第一性原理计算和紧束缚模型，我们提供的证据表明，化学杂质修改扭曲双层石墨烯的正常和超导状态。一个单一的氢原子连接到双层表面产生一个三点交叉，而自掺杂和三倍的破缺是由一个空位。这两种类型的缺陷导致时间反转击穿和局部磁矩的产生。氢诱导磁性也被发现存在于魔角石墨烯超晶格中出现超导性的掺杂水平。结果表明，超导有序和缺陷诱导磁性的共存在魔角扭曲双层石墨烯中产生了带隙Yu-Shiba-Rusinov激发。
2019-06-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Role of defects and geometry in the strength of polycrystalline graphene
固体中的缺陷通常限制材料的机械性能。然而，最近的测量报告说，石墨烯的非常高的强度几乎保留了晶界的存在。我们澄清在这项工作中，晶格缺陷的晶界和扭曲的几何形状，从而诱导定义的机械性能，其特征在于在特定的加载条件下。原子模拟和理论分析表明，拉伸试验测量面内强度，这是由缺陷引起的应力积累，而纳米压痕探针的压头尖端下的局部强度，并承担额外的几何效应从翘曲。这些发现阐明了石墨烯在实际载荷条件下的失效机制，并评估了上述技术在量化石墨烯强度方面的可行性，并表明低维材料的机械性能可以通过植入缺陷和它们导致的几何变形来调节。
2014-02-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Effect of Ultrahigh Stiffness of Defective Graphene from Atomistic Point of View
在低维材料中，宏观固体中点缺陷影响下的机械刚度退化的众所周知的效应可以有争议地逆转。使用原子模拟，我们在这里表明，单层石墨烯薄膜可以充分硬化的单空位缺陷在一个微小的浓度。我们的结果与最近的实验数据吻合良好，并表明机械刚度增加的效果主要来自于特定的键分布在周围的单空位缺陷区域。我们表明，这种不寻常的机械响应是存在特定单空位的特征，而其他类型的点缺陷，如双空位，555-777和Stone-Wales缺陷，导致石墨烯机械刚度的普通退化。
2015-08-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Strain Controlled Spin and Charge Pumping in Graphene Devices via Spin-orbit Coupled Barriers
我们从理论上提出了一种基于石墨烯的绝热量子泵，具有受应变影响的内在自旋轨道耦合（SOC），其中两个时间相关的外在自旋轨道耦合势垒驱动自旋和电荷电流。我们研究了三种不同的操作模式，其中i）位置，ii）化学势，和iii）SOC的两个障碍周期性振荡，并在其平衡态的相位。我们的研究结果表明，在很大程度上依赖于所考虑的操作模式的寄生泵浦电流的幅度。我们发现，这样的设备以最高的效率和更广泛的参数范围内的障碍化学势驱动的量子泵。我们的结果还表明，通过引入应变的系统，可以抑制或增强的电荷和自旋电流分别取决于应变方向。
2017-02-01 cond-mat.mes-hall
Scattering of charge carriers by point defects in bilayer graphene
发展了双层石墨烯中大量手征费米子在径向对称势作用下的散射理论。结果表明，当电子波长远大于势半径时，散射截面与电子波长成正比。这导致迁移率与电子浓度无关。与单层的情况相比，中性和带电缺陷通常与双层石墨烯的电阻率同样相关。
2007-09-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
On the Nature of Defects in Liquid-Phase Exfoliated Graphene
液相剥离是大规模生产多层石墨烯分散体的最有前途的途径之一。可以用于涂料、复合材料或油漆的这些分散体被认为含有无无序的石墨烯多层。在这里，我们解决的缺陷的性质，在这样的样品中获得的石墨粉末在N-甲基-2-吡咯烷酮液相剥离。我们的拉曼光谱数据挑战的假设，这些多层是免费的散装缺陷，揭示了缺陷定位强烈依赖于超声处理时间。对于短的超声时间，缺陷主要位于层边缘，但是对于超过2小时的超声时间，它们在本体中积聚。这些知识可能有助于设计更好的策略来实现高质量的石墨烯分散体。
2014-09-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Graphene Nanoengineering and the Inverse-Stone-Thrower-Wales Defect
我们分析了一个新的基本构建块单片纳米工程石墨烯：逆石投掷威尔士（ISTW）缺陷。ISTW是由一对连接的五边形碳环放置在一对七边形环之间形成的;众所周知的掷石者-威尔士（STW）缺陷也是相同的排列，但连接的是七边形环而不是五边形环。当用氢去除和钝化时，该结构构成新的分子，重氮烯，其可以被视为蒽上的ad-二聚体缺陷的结果。将重氮烯嵌入到蜂窝晶格中，研究了添加二聚体对平面石墨烯的影响。由于ISTW缺陷尚未被实验确定，我们研究了几种合成路线，并找到一个势垒仅略高于与吸附原子跳跃石墨烯。ISTW和STW缺陷可以被视为石墨烯上的单片结构的基本构建块。我们展示了如何在石墨烯表面上以水泡，气泡和脊的形式构建扩展的缺陷域，其长度尺度小至2埃乘7埃。我们在这些研究中的主要工具是密度泛函理论。
2010-03-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Gigahertz quantized charge pumping in graphene quantum dots
单电子泵通过使安培能够根据电子的元电荷来重新定义，从而彻底改变了电学计量学。基于介观金属系统中的光刻固定隧道势垒和正常/超导混合旋转门的泵可以达到非常小的误差率，但仅在MHz的泵速对应于1 pA量级的小电流时。半导体结构中的可调谐势垒泵已经在GHz频率下工作，但误差率的理论处理更复杂，只能得到近似的预测。在这里，我们提出了一个单片，固定势垒单电子泵完全由石墨烯制成。我们演示了泵浦操作频率高达1.4 GHz，并预测在90 MHz的误差率低至百万分之0.01。结合量子霍尔效应和邻近感应约瑟夫森结的创纪录高精度，精确的量子化电流产生使量子三角形的全石墨烯闭合触手可及。石墨烯电荷泵在量子精密测量之外的预期应用包括在静电掺杂的双层石墨烯储层中经由电子-空穴复合的单光子产生，以及用于在量子信息处理中读出基于自旋的石墨烯量子位。
2012-07-27 cond-mat.mes-hall
Effect of Randomly Distributed Asymmetric Stone-Wales Defect on Electronic and Transport Properties of Armchair Graphene Nanoribbon
利用紧束缚模型研究了扶手椅型石墨烯纳米颗粒（AGNR）上随机分布的Stone-Wales（SW）缺陷的电子和输运性质。我们使用四个不同的函数，作为分布函数，以产生我们的SW缺陷纳米带。结果发现，缺陷密度可以有一个主要的影响，我们的缺陷系统的电导，而其他配置，如缺陷取向将有助于较少。发现了一些特殊的几何构型，显示了有趣的电子和输运性质。这些特殊情况以及提供的其他数据可以用于设计石墨烯纳米带的带隙，电子特性和传输特性，以满足所需的目的。
2019-01-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tunable Kondo Effect in Graphene with Defects
石墨烯是一种用于研究严格限制在二维层1中的电子的模型系统，并且已经在石墨烯中证明了大量的电子现象，从分数2，3量子霍尔效应到超导性4。然而，传导电子与局部磁矩的耦合，这是凝聚态物理的一个核心问题，在石墨烯中还没有实现，而且，考虑到碳缺乏d或f电子，石墨烯中的磁性似乎不太可能。尽管如此，在不存在过渡金属元素的情况下，石墨碳中的磁性已经被阐明7 -10，解释范围从晶格缺陷11到边缘结构12，13到石墨烯片的负曲率区域14。最近的实验表明，质子辐照引起的高度有序热解石墨（HOPG）中的相关缺陷9或原生于晶粒边界7，可以引起铁磁性。在这里，我们表明石墨烯中的点缺陷（空位）15是通过近藤效应与传导电子强烈相互作用的局部矩6，16-18，提供了石墨烯中的缺陷确实具有磁性的强有力证据。近藤温度TK是可调的载流子密度从30-90 K;高TK是一个直接的结果，强耦合的缺陷，传导电子在狄拉克材料18。结果表明，石墨烯中的缺陷工程可以用来产生和控制载流子介导的磁性，实现全碳自旋电子器件。此外，石墨烯应该是一个理想的系统，在其中探测近藤物理在一个广泛可调的电子系统。
2011-03-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Visualizing influence of point defects on electronic band structure of graphene
超原胞方法使我们能够处理缺陷晶体的电子结构，但由于不可避免的区域折叠，计算出的能带太复杂，无法理解或与角分辨光电子能谱进行比较。我们讨论了如何更有效地可视化超原胞能带结构，将它们展开的光谱权重和轨道分解。然后，我们应用这些想法，以获得更好的理解的能带结构的石墨烯含有各种类型的点缺陷，包括氮杂质，氢吸附物，和空位缺陷，以及斯通-威尔士缺陷。
2014-03-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Thermal Conductivity of Suspended Graphene with Defects
我们研究了悬浮石墨烯的热导率作为缺陷密度的函数，ND，以可控的方式引入。石墨烯层使用化学气相沉积合成，转移到透射电子显微镜网格上，并悬浮在约7.5微米大小的方孔上。通过用低能电子束（20 keV）照射石墨烯来诱导缺陷，并通过拉曼D-对-G峰强度比来量化缺陷。当缺陷密度从2.0 × 10^10 cm-2变化到1.8 × 10^11 cm-2时，热导率在室温附近从~（1.8+/-0.2 x10 ^3 W/mK降低到~（4.0+/-0.2 x10 ^2 W/mK。在较高的缺陷密度，热导率揭示了一个有趣的饱和行为在一个相对较高的值~400 W/mK。利用玻尔兹曼输运方程和分子动力学模拟分析了热导率与缺陷密度的关系。这些结果对于理解二维系统中声子-点缺陷散射以及石墨烯在热管理中的实际应用具有重要意义。
2016-03-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Some comments on the note "Comment on 'Single-parameter quantum charge and spin pumping in armchair graphene nanoribbons' by Zhu and Berakdar (arXiv:1207.3457)"
针对Zhu和Berakdar（arXiv：1207.3457）的评论，即他们在以前的工作中考虑的物理系统[Ding等人，PRB 84，115433（2011）]在概念上与我们的最新论文[Zhou and Wu，arXiv：1206.3435]的附录中的不同，我们展示了为什么它们是相关的，并进一步在概念上指出了他们工作中的问题。我们还指出，他们评论中的主要支持论点是不正确的。
2012-07-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas
