Tunable nano Peltier cooling device from geometric effects using a single graphene nanoribbon
基于石墨烯中的曲率诱导掺杂现象，我们提出了一类由几何效应产生的Peltier冷却器件，没有门控。我们展示了如何将石墨烯纳米纤维放置在弯曲的纳米圆柱体阵列上，以创建一个有针对性的可调冷却设备。使用两种不同的方法，不等格林函数（NEGF）的方法和实验输入，我们预测，这样的设备的冷却功率可以接近千瓦/厘米2的顺序，与最知名的技术，使用标准的超晶格结构。这里提出的结构有助于为设计使用几何结构而不是门控来控制设备的石墨烯电子器件铺平道路。
2012-08-09 cond-mat.mes-hall
Valley Seebeck effect in gate tunable zigzag graphene nanoribbons
我们提出，第一次，谷塞贝克效应在栅极可调锯齿形石墨烯纳米带作为热梯度和valleytronics之间的相互作用的结果。通过热梯度以及外部偏压进一步产生纯谷电流。在较宽的温度范围内，纯谷电流被发现是线性依赖于温度梯度，而它的增加与温度的一个引线的温度为固定的热梯度。提出了一种由温度梯度驱动的谷场效应晶体管（FET），它可以通过栅压实现纯谷电流的开通和关断。阈值栅压和通谷电流与温度梯度成正比。当系统在正栅压下导通时，纯谷电流几乎与栅压无关。如果以安培为单位，则谷电流可达30 μS。这种谷场效应管在未来的谷电子学和谷热电子学中有潜在的应用。
2017-01-06 cond-mat.mes-hall
Band Gaps in Jagged and Straight Graphene Nanoribbons Tunable by an External Electric Field
通过外场的带隙控制在各种光学、红外和THz应用中是有用的。然而，由于各种原因，宽调谐带隙仍然是不实际的。利用$π$ -电子的正交紧束缚方法，研究了外加电场对锯齿状石墨烯纳米带的影响.提出了这种带的分类，并计算了所施加的电场高达SiO $_2$击穿强度（$1$ V/nm）的带隙。根据紧束缚模型，带隙打开（或关闭）发生的一些类型的锯齿状石墨烯纳米带中的外部电场，位于该结构的平面和垂直于其纵轴。对于窄带，可达到高达$0.6$ eV的带隙可调谐性。在具有扶手椅边缘的锯齿状带的情况下，形成带的人字形图案的较大锯齿增强了带隙的可控性。对于锯齿形和扶手椅边缘的锯齿状带，可以发现带隙对外部电场的线性和二次依赖性区域，这在带隙可控调制的器件中是有用的。
2016-01-21 cond-mat.mes-hall
Multiterminal single-molecule--graphene-nanoribbon thermoelectric devices with gate-voltage tunable figure of merit ZT
我们研究热电装置，其中一个单一的18-轮烯分子连接到金属锯齿形石墨烯纳米带（ZGNR）通过高度透明的接触，允许从ZGNR的渐逝波函数注入到分子环。它们的重叠在电子传输中产生峰值，而ZGNRs另外抑制了对热电势的空穴贡献。因此，优化的热功率，连同通过ZGNR-分子-ZGNR结构的声子输运的抑制，在室温下产生热电优值系数ZT ~ 0.5，并且在液氮温度以下产生0.5 < ZT < 2.5。使用非平衡格林函数形式主义结合密度泛函理论，最近扩展到多终端设备，我们展示了如何传输谐振也可以操纵施加到第三ZGNR电极的电压，作为顶栅覆盖分子环，调整ZT的值。
2011-03-02 cond-mat.mes-hall
A tunable electronic beam splitter realized with crossed graphene nanoribbons
石墨烯纳米带（GNRs）是未来纳米电子学中很有前途的组件，这是由于石墨烯电子的大迁移率和其可调的电子带隙结合最近的实验发展的表面化学策略用于其生长。在这里，我们探讨了一个原型4端半导体器件形成的两个交叉扶手椅GNRs（AGNRs）使用国家的最先进的第一性原理传输方法。我们详细分析了交叉角，堆叠顺序，GNR间的分离，和有限的电压上的输运特性的作用。有趣的是，当AGNR在$θ= 60^\circ$处相交时，从一端注入的电子可以被分成两个出射波，其可调谐比率约为50%，背反射几乎可以忽略不计。分裂的电子波被发现部分地直线传播穿过一个带中的交叉区域，部分地在另一个带的一个方向上传播，即，类似于光学分束器。我们的模拟进一步确定了这种半导体器件可以作为机械可控电子分束器的现实条件，可能应用于碳基量子电子电路和电子光学。我们合理化我们的研究结果与一个简单的模型，表明电子分束器通常可以实现交叉GNRs。
2016-11-10 cond-mat.mes-hall
Tunable large Berry dipole in strained twisted bilayer graphene
最近的实验测量了扭曲双层石墨烯（TBG）中的局部单轴应变场。我们的计算发现，由于亚晶格对称性的破坏和窄带间的能带接近，在这些TBG中产生了有限的Berry曲率，诱导出10nm或更大量级的巨Berry偶极子.大的Berry偶极子导致横向拓扑非线性电荷电流，其在实验上可访问的交叉面内电场的$\sim 0.1 {\rm mV} / μ\rm{m}$的线性体谷电流占主导地位。这种反常的霍尔效应，由于贝瑞偶极子，是强烈可调的应变参数，电子填充，间隙的大小，和温度。
2021-05-10 cond-mat.mes-hall
Tunable Thermal Conduction in Graphane Nanoribbons
石墨烯和石墨烯都是二维材料，但具有不同的键合构型，这可以导致不同的热传导性质。我们模拟石墨烷纳米带（GANRs）使用非平衡格林函数方法的热传导。研究发现，GANRs具有较低的弹道热导和较强的热导各向异性比石墨烯同行。此外，GANRs的氢空位显著抑制热传导，伴随着增强的热导各向异性。通过控制GANRs的宽度、边缘形状和氢空位浓度实现的可调热传导可用于热管理和热电应用。
2014-02-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electronic properties of Janus black arsenic-phosphorus (b-AsP) nanoribbons under transverse electric field
利用紧束缚方法研究了Janus单层黑砷磷（b-AsP）纳米带的电子输运性质。系统地研究了边缘结构对电子结构的影响。（1，3）nb和（3，1）nb b-AsP纳米带比锯齿形和扶手椅形纳米带具有更平坦的边缘带。扶手椅型的边缘带呈双简并。计算结果还表明，横向电场可以对不同边界形貌的锯齿带的带隙进行宽范围的调节。临界电场可以完全闭合间隙并诱导从半导体到导体的相变。我们的工作表明，动态可调带隙的Janus b-AsP纳米带，并揭示了潜在的Janus b-AsP的传输设备。
2022-12-04 cond-mat.mes-hall
Tunable quantum dots from atomically precise graphene nanoribbons using a multi-gate architecture
原子精确的石墨烯纳米带（GNRs）由于其在很大程度上可改变的电子性质而越来越引起人们的兴趣，这可以通过在化学合成期间控制其宽度和边缘结构来定制。近年来，用于电子器件的GNR性质的开发集中在GNR集成到场效应晶体管（FET）几何结构中。然而，这种FET器件由于存在单个栅极而具有有限的静电可调谐性。在这里，我们报告了9原子宽扶手椅型石墨烯纳米带（9-AGNRs）到多栅极FET几何形状的器件集成，包括一个超窄的指状栅极和两个侧栅极。我们使用高分辨率的电子束光刻（EBL）来定义窄至12 nm的指状栅极，并将它们与石墨烯电极相结合以接触GNR。低温输运光谱测量揭示了量子点（QD）的行为与丰富的库仑金刚石图案，这表明GNR形成的量子点是串联和并联连接。此外，我们表明，额外的门使差分调谐的量子点在纳米结，提供了第一步，对GNR为基础的多点系统的多门控制。
2022-10-27 cond-mat.mes-hall
Tunable band gaps and optical absorption properties of bent MoS$_2$ nanoribbons
利用密度泛函理论、多体微扰GW和Bethe-Salpeter方程方法研究了不同宽度的扶手椅型MoS $_2$纳米带在弯曲状态下的带隙和光学吸收的大调谐性.我们发现存在两个临界弯曲曲率，非边带隙和边带隙一般随弯曲呈现非单调变化趋势。由于量子限制效应，非简并边缘带隙分裂呈现出周期为3的振荡特征，带宽为n。弯曲纳米带上的复杂应变图案控制能带结构和带隙的变化特征，这导致变化的激子形成和光学性质。形成最低吸收峰的激子的结合能和自旋单重态-三重态分裂一般随弯曲曲率减小。弯曲的MoS $_2$纳米带的光学性质的大的可调谐性是有希望的，并且将在可调谐光电纳米器件中找到应用。
2022-11-01 cond-mat.mes-hall physics.comp-ph
Tunable resonances due to vacancies in graphene nanoribbons
研究了锯齿形和金属扶手椅型石墨烯纳米带中存在一个或两个空位时的相干电子输运。考虑到电导指纹的原子尺度可调谐性，主要关注的是到边缘的距离和空位间距的影响。一个参与的相互作用的空位亚晶格位置和纳米晶边缘终止，连同间距参数导致宽电导共振线形状的修改。打开磁场引入了一种新的长度尺度，揭示了系统的纯几何方面与石墨烯的基本原子尺度性质之间相互作用的反直觉方面。
2010-10-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Gate-Tunable Optical Extinction of Graphene Nanoribbon Nanoclusters
本文利用LaAlO3/SrTiO3界面纳米结研究石墨烯纳米带纳米团簇的光学响应，发现其具有栅极可调的二阶、三阶谐波和可见-近红外强消光特性。
2021-03-12 cond-mat.mes-hall physics.optics
Tunable Berry curvature, valley and spin Hall effect in Bilayer MoS$_2$
电子布洛赫带的手征性是层状二维材料许多有趣性质的原因。我们发现，在过渡金属二硫属化物（TMDC）的双层，不像在几层石墨烯和单层TMDC，层内和层间的耦合提供了重要的贡献的贝里曲率的$K$和$-K$谷的布里渊区。层间的贡献导致的Berry曲率的堆叠依赖性，我们指出常用的3R型和2H型双层膜之间的差异。由于层间的贡献，Berry曲率在双栅极器件中变得高度可调。我们研究了谷霍尔效应和自旋霍尔效应与堆叠类型和外电场的关系。虽然谷和自旋霍尔电导率没有量子化，在MoS $_2$ 2H双层，他们可能会改变符号作为外部电场的函数，这是让人想起的晶格陈氏绝缘体的行为。
2018-07-05 cond-mat.mes-hall
Tunable Current Rectification Through a Designer Graphene Nanoribbon
CIC nanoGUNE-BRTA（纳米古内中心）；School of Physics, Sun Yat-sen University（中山大学物理学院）；CiQUS, Centro Singular de Investigación en Química Biolóxica e Materiais Moleculares（分子生物化学与材料 singular 研究中心）；Ikerbasque, Basque Foundation for Science（巴斯克科学基金会）
该研究通过设计的石墨烯纳米带实现可调电流整流，展示了一种具有高整流比和可逆方向的分子二极管，为有机电子学应用提供了新方法。
2024-03-17 cond-mat.mes-hall
Tunable skewed edges in puckered structures
我们提出了一种新的类型的边缘，所产生的固有的各向异性的蜂窝状系统，如磷的褶皱结构。斜之字形和斜扶手椅纳米带是半导体和金属，分别与它们的正常边缘对应。它们的能带结构是可调的，并且通过电场诱导金属-绝缘体转变。我们预测一个场效应晶体管的基础上的边缘状态在倾斜扶手椅纳米带，其中边缘状态是通过施加任意小电场$E_z$间隙。一个拓扑参数，揭示了出现这种边缘状态的条件。
2016-06-15 cond-mat.mes-hall
Electrically-tunable ultra-flat bands and $π$-electron magnetism in graphene nanoribbons
该研究预测一维锯齿形石墨烯纳米带在横向电场下可产生可逆的超平能带，并在电荷掺杂时引发边缘局部磁矩，为诱导强关联电子相提供了新途径。
2024-12-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tunable Quantum Temperature Oscillations in Graphene and Carbon Nanoribbons
研究了在热梯度作用下碳纳米带和石墨烯结中的局域电子温度分布。使用一个现实的模型的扫描热显微镜，我们预测量子温度振荡的波长相关的弗里德尔振荡。在实验上，这个波长可以通过门控/掺杂在几个数量级上调谐，使量子温度振荡达到现有测量技术的空间分辨率。
2013-06-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Electronic transport across quantum dots in graphene nanoribbons: Toward built-in gap-tunable metal-semiconductor-metal heterojunctions
全石墨烯电子器件的成功受到半导体沟道和金属接触的挑战性实现和后续集成的严重阻碍。在这里，我们全面调查的宽度调制异质结的电子输运组成的石墨烯量子点的不同长度和宽度嵌入在一对扶手椅边缘的金属纳米带，最近通过表面合成制造的那种。我们表明，量子点的存在下，使宽度依赖的传输带隙的开放，从而产生内置的一维金属-半导体-金属结。此外，我们发现，在附近的带边，电导是受一个平滑的过渡，从反共振到共振输运制度时，增加沟道长度。这些结果是合理的量子限制效应和量子点之间的竞争方面的铅耦合。总的来说，我们的工作建立了石墨烯量子点纳米架构作为吸引人的平台，无缝集成间隙可调半导体通道和金属接触到一个单独的纳米管，从而实现自包含的碳基电子器件。
2020-11-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Particle Transport in Graphene Nanoribbon Driven by Ultrashort Pulses
我们研究了石墨烯锯齿形纳米结构中的电荷输运。利用含时Dirac方程的精确解，在每个周期内都有δ-kick势的作用，我们研究了准能级的时间演化和含时电导率.通过改变踢参数，电导率变得可广泛调节。
2014-10-03 cond-mat.mes-hall
Imprinting Tunable $π$-Magnetism in Graphene Nanoribbons via Edge Extensions
磁性碳纳米结构目前正受到广泛应用的审查。在这里，我们从理论上研究扶手椅型石墨烯纳米带图案化与不对称的边缘扩展组成的横向稠合的萘酚基团，最近通过表面合成制造。我们表明，一个单独的边缘扩展作为一个自旋$\frac{1}{2}$中心，并开发了相当大的自旋极化的带边缘周围的电导。一对边缘扩展之间的海森堡交换耦合由碳骨架中第二个萘并基团的位置决定，从而实现铁磁、反铁磁或非磁性状态。边缘扩展的周期性排列在能带极值处产生完全的自旋极化，并且伴随的铁磁基态可以通过外部刺激被驱动到非磁性或反铁磁相。总的来说，我们的工作揭示了精确的可调谐性的$π$ -磁性的石墨烯纳米带诱导的萘酚基团，从而建立这些一维架构作为合适的平台，逻辑自旋电子学。
2021-02-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tunable Electronic Properties of Multilayer Phosphorene and Its Nanoribbons
研究了垂直电场对多层磷烯及其纳米带的电子能带结构和输运性质的影响。在磷烯中，在临界值的垂直电场（$E_c$），带隙关闭和能带结构经历了一个无质量狄拉克费米子跃迁沿扶手椅方向。这种跃迁在量子霍尔测量中是可观察到的，因为朗道能级能量对磁场$B$的幂律依赖性从低于$E_c$的$\sim (n+1/2)B$到$E_c$的$\sim [(n+1/2)B]^{2/3}$，再到高于$E_c$的$\sim [(n+1/2)B]^{1/2}$。在多层磷烯纳米带（PNR）中，垂直电场可以用来操纵与边缘态相关联的中间带隙能带，从而产生新的器件功能。我们提出了一个双边缘栅PNR结构，作为一个量子开关。
2017-07-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Continuously Tunable Berry Phase and Valley-Polarized Energy Spectra in Bilayer Graphene Quantum Dots
Berry相位在决定量子系统的许多物理性质中起着重要的作用。然而，量子系统的Berry相变能谱是比较罕见的。在这里，我们报告了一个不寻常的可调谷极化的能量谱连续可调贝里相伯纳尔堆叠的双层石墨烯量子点。在我们的实验中，电子轨道态的Berry相位被垂直的磁场从π到2 π连续地调谐。当Berry相位等于π或2 π时，两个不等价谷中的电子态是能量简并的。通过改变Berry相位为π的非整数倍，在我们的实验中检测到大的和连续可调谐的谷偏振能谱。所观察到的Berry相位诱导的谷分裂，在1 T的磁场下约为10 meV，比自旋的塞曼分裂大约100倍，从而揭示了基于石墨烯的谷电子学。
2021-08-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electric Field Tunable Topological Phases in Graphene Nanoribbons
石墨烯纳米带（GNRs）具有独特的保护性拓扑相。我们表明，通过第一性原理计算，通过施加一个实验上可访问的横向电场（TEF），某些硼和氮周期性共掺杂GNRs具有可调的拓扑相位。由于导带和价带态对电场的相反响应，场致能带反转引起可调谐性。利用空间变化的施加场，创建不同拓扑相位的GNR的片段，从而产生拓扑结态的现场可编程阵列，每个拓扑结态可以被电荷或自旋占据。我们的研究结果不仅表明电场可以作为一个简单的调谐旋钮的拓扑相位在准一维系统中，但也提供了新的设计原则，未来GNR基量子电子器件的拓扑特性。
2021-02-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Tunable Magnetic Semiconductor Behavior Driven by Half-Filled One Dimensional Band in Zigzag Phosphorene Nanoribbons
通过密度泛函理论计算发现锯齿形磷烯纳米带具有反铁磁绝缘态。与其他一维系统相比，ZPNR的磁性表现出几个令人惊讶的特点：（i）磁矩在每个锯齿形边缘反平行排列;（ii）磁性能量相当稳定（约29 meV/磁离子），带隙很大（约0.7 eV）;（iii）适度的压缩应变将诱导磁性到磁性以及半导体到金属的转变。所有这些现象都是由于一种独特的机制而自然产生的，即半充满的一维带在π/2 α附近穿过费米能级引起的电子不稳定性。ZPNR独特的电子和磁性使其在纳米电子器件中具有巨大的应用潜力。
2014-09-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tunable Interlayer Excitons in Bilayer Graphene Nanoribbons
本研究通过激发态密度泛函计算，证明扶手椅型双层石墨烯纳米带中存在强层间激子耦合，发现其具有室温长寿命辐射特性，并指出通过堆叠顺序工程可调控激子响应与寿命。
2025-07-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Topological flat bands in time-periodically driven uniaxial strained graphene nanoribbons
我们研究了时间周期驱动的应变石墨烯中电子非平凡拓扑平坦带的出现，基于Floquet形式主义的紧束缚方法。特别是，我们专注于单轴空间周期应变，因为它可以映射到一个有效的一维系统。此外，两种时间周期性驱动被认为是：短脉冲（三角踢）和正弦变化（谐波驱动）。我们证明了对于特定的应变波长，系统是由一个两能级狄拉克哈密顿量描述。即使研究的情况下是无间隙的，我们发现，拓扑非平凡的平坦带出现不仅在零准能，但也在$\pmπ$准能，后者是一个直接后果的周期性的Floquet空间。这两种平坦带都是由两个相互接触的带点以相反的Berry相位连接而成的无色散带。这是证实了明确的评估的Berry相位在接触带点的邻域。利用这些信息，建立了系统的拓扑相图。此外，该模型的实验可行性进行了讨论，并提出了两种方法，我们的模型的实验实现。
2017-02-15 cond-mat.mes-hall
Tunable transmission due to defects in zigzag phosphorene nanoribbons
分析了两种杂质/空位存在下边态电子沿锯齿形磷烯纳米带的输运。考虑到缺陷的位置，检查了许多不同的情况。当这两个缺陷都位于锯齿形链的边缘时，正如所预期的那样，随着行进电子能量的改变，电导表现出共振行为。在这种情况下，对于两个空位，观察到的共振峰变得非常尖锐。当第二个空位位于扶手椅链上，而第一个空位位于边缘之字形和扶手椅链的交叉点时，可以看到一个惊人的行为。在这种情况下，在相当大的能量范围内，电导强烈加强。实际上，第二空位的存在在第一空位周围产生屏蔽区域，因此，行波绕过该区域并增强电导率。分析结果与数值模拟进行了比较，显示出非常好的协议。
2018-10-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Topological Properties of Gapped Graphene Nanoribbons with Spatial Symmetries
迄今为止，几乎所有关于拓扑绝缘体（TI）的讨论都集中在二维和三维系统上。一维（1D）TI表现在实际材料中，其中局域自旋态可能存在于末端或结附近，在很大程度上尚未探索。先前的研究已经考虑了具有空间对称性（例如反转）的带隙石墨烯纳米带（GNRs）的系统，其仅具有与反转对称或镜像对称晶胞相称的终止图案。在这项工作中，我们证明了一个安全保护的$\mathbb{Z}_{2}$拓扑分类存在任何类型的终止。在这些情况下，在所有占据的频带上相加的Berry相位在存在手征对称性的情况下被证明是$π$量子化的。然而，它并不总是如人们所期望的那样提供正确的对应$\mathbb{Z}_{2}$。我们发现，只有起源无关的贝里相位的一部分，给出了正确的体边界对应的$π$量化值。由此产生的$\mathbb{Z}_{2}$不变量取决于1D单位单元的选择（由纳米取向终止定义），并示出连接到中心和边界的布里渊区的波函数的对称本征值。以具有凸边的GNR为例，通过拓扑分析，证明了在GNR链段的末端和两个GNR的连接处存在局域态。目前的研究结果有望为基于GNRs的电子器件的设计以及对一维系统拓扑特征的理解提供参考。
2018-10-13 cond-mat.mes-hall
Twisted bilayer zigzag-graphene nanoribbon junctions with tunable edge states
堆叠二维层状材料，如石墨烯和过渡金属二硫属化物与非零层间扭转角最近已成为有吸引力的，因为新的物理性能的出现。一维纳米材料的堆叠提供了横向堆叠偏移作为用于调制所得材料性质的附加参数。在这里，我们报告的扭曲双层锯齿形石墨烯纳米带（TBZGNRs）的边缘状态可以调整与扭曲角和堆叠偏移。通过密度泛函理论（DFT）计算首次揭示了在堆积区的强边态变化。利用扫描隧道显微镜在Au（111）表面构建并表征了扭曲双层锯齿形石墨烯纳米颗粒（TBZGNR）体系。三个典型的正交TBZGNR结表现出不同的堆叠偏移通过扫描隧道光谱的详细分析揭示了新兴的近零能量状态。通过与密度泛函理论计算结果的比较，我们得出结论：边缘态的产生是由于平带的形成，平带的能量和自旋简并度随堆叠偏移量的变化是高度可调的。我们的工作突出了2D和1D twistronics之间的根本区别，并刺激进一步调查扭曲的一维系统。
2023-02-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tunable Half-Metallicity and Edge Magnetism of H-saturated InSe Nanoribbons
本文报道了氢饱和的InSe纳米带（H-ZISNs）的电子和磁性的理论研究。基于混合泛函第一性原理计算，我们发现H-ZISNs具有可调的半金属度和短程铁磁有序。我们首先表明，p型掺杂把窄的H-ZISNs从半金属到半金属，自旋极化沿In终止的边缘。这种行为进一步分析的两带紧束缚模型，它提供了一个易于处理的描述的H-ZISN电子结构，并作为一个出发点确定磁相互作用。海森堡模型内确定的占主导地位的交换相互作用被发现是铁磁性的带状宽度和电荷掺杂的独立。短程稳定性的磁序进行评估的零场自旋相关长度，这是发现在液氮温度下约为1 nm。最后，通过计算自旋相关的输运性质，我们发现了一个掺杂制度，其中可以观察到强自旋选择性的电导率。我们的研究结果表明，H-ZISNs是在纳米尺度上实现自旋电子效应的有吸引力的候选者。
2018-11-07 cond-mat.mes-hall physics.comp-ph
First-principles predictions of tunable half metallicity in zigzag GaN nanoribbons with possible applications in CO detection and spintronics
基于系统的第一性原理密度泛函理论（DFT）模拟，我们预测锯齿形GAN纳米带（ZGaNNR）既可以用作高效CO探测器，也可以用作自旋过滤器。我们对无限长的纳米带和有限股进行的计算表明：（a）CO在ZGaNNRs的边缘强烈结合，以及（b）几种所得的配置表现出半金属行为。我们考虑了不同的边缘钝化位点，发现所有的结构都是稳定的。的金属，半金属，和半导体的配置被观察到作为一个功能的CO钝化覆盖。我们还计算了各种结构的电流-电压（I-V）特性，使用Landauer形式主义，并发现由半金属配置的设备作为高效的自旋过滤器。CO浓度的影响也进行了研究，这表明一个可行的方法，不仅调整ZGaNNRs的电子带隙，但它们的半金属。因此，我们的模拟提出了一个新的研究方向可能的器件应用的III-V族异质结构。
2022-09-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tunable phonon-induced transparency in bilayer graphene nanoribbons
在三能级原子系统的电磁感应共振现象中，通过光抽运，直接跃迁和间接跃迁的相消干涉，消除了偶极允许跃迁处的线性极化率。EIT不仅导致光在原本不透明的原子跃迁频率处传输，而且导致光群速度减慢和光学非线性增强。在这封信中，我们报告了一个类似的行为，表示为声子诱导的透明度（PIT），在AB堆叠的双层石墨烯纳米带。在这里，由于等离子体激元激发的光吸收由于与红外活性Γ点光学声子的耦合而被抑制在窄窗口中，其功能在这里类似于原子系统的EIT中的亚稳能级的功能。我们进一步表明，PIT在双层石墨烯是积极可调的静电门控，并估计在声子频率为1580 cm-1的最大慢光因子约为500，基于测量的光谱。我们的演示开辟了一条途径，探索少光子非线性光学和慢光在这种新型的二维材料，没有外部光泵和室温。
2013-10-16 cond-mat.mes-hall physics.optics
Highly tunable spin-dependent electron transport through carbon atomic chains connecting two zigzag graphene nanoribbons
受最近成功从石墨烯中切割出稳定碳原子链的实验的启发，我们研究了连接两个锯齿形石墨烯纳米带的碳链的器件结构，其具有高度可调的自旋相关输运性质。基于非平衡格林函数方法结合密度泛函理论的计算表明，输运行为对铅的自旋构型和带隙中桥的位置很敏感.中间的桥给出了总体良好的耦合，除了在费米能周围，其中具有反平行自旋的引线产生小的传输间隙，而具有平行自旋的引线给出有限的态密度，并在碳链中的原子数方面引起电导的奇偶振荡。另一方面，在边缘处的桥显示出与自旋极化边缘态相关的输运行为，在传输函数中呈现出在费米能旁边的尖锐的纯$α$ -自旋和$β$ -自旋峰。这使得通过调整引线的自旋状态和桥位置来实现片上互连或自旋电子器件成为可能。
2012-05-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Polarization Induced Switching Effect in Graphene Nanoribbon Edge-Defect Junction
采用非平衡格林函数方法结合密度泛函理论，对石墨烯纳米结的输运性质进行了自洽的从头算研究.采用紧束缚近似对锯齿形石墨烯纳米颗粒（ZGNR）电极进行了模拟，并与GAUSSIAN03 PBC计算结果进行了比较.通过详细的紧束缚ZGNR能带结构解释了透射光谱中经常出现的异常跳变点的起源。研究了边缘缺陷ZGNR结的输运特性，发现横向电场可以灵敏地控制可调的隧穿电流。
2009-10-27 cond-mat.mes-hall
Tunable electronic properties of partially edge-hydrogenated armchair boron-nitrogen-carbon nanoribbons
采用基于密度泛函理论（DFT）的第一性原理计算方法，研究了部分和完全边缘氢化的扶手椅型硼氮碳（BNC）纳米带（ABNCNRs）的电子性质.由于边缘的部分钝化，不参与成键的电子形成位于费米能级附近的新的能态。由于这些额外的能带，一些ABNCNR表现出金属行为，这在扶手椅型纳米带中是非常罕见的。我们的计算表明，金属行为观察到以下钝化模式：（i）当从一个边缘的B原子，从另一个边缘的N原子，未钝化。(ii)当来自两个边缘的N原子未钝化时。(iii)当来自一个边缘的C原子和来自另一个边缘的N原子未钝化时。此外，自旋极化也观察到某些钝化方案，这也是非常罕见的扶手椅纳米带。因此，我们的研究结果表明，ABNCNRs表现出广泛的电子和{磁}属性的完全边缘氢化的ABNCNRs是直接带隙半导体，而部分边缘氢化的是半导体，或金属，同时表现出自旋极化，基于钝化的性质。我们还发现，与较窄的相比，具有较大宽度的条带更稳定。
2018-03-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Zigzag Graphene Nanoribbons as a Majorana Platform
ETH Zürich（苏黎世联邦理工学院）；University of Bath（巴斯大学）；Harvard University（哈佛大学）；University of Cambridge（剑桥大学）；University of Bristol（布里斯托大学）
本文提出ZGNR与Ising超导体异质结构模型，证明Ising超导体可在ZGNR半金属相中诱导自旋三重态奇宇称配对，形成拓扑非平庸超导相，通过栅极可调相变实现马约拉纳零模。
2026-10-15 cond-mat.mes-hall
Gate-Tunable Berry Curvature Dipole Polarizability in Dirac Semimetal Cd3As2
本文通过三阶非线性霍尔效应测量，揭示了狄拉克半金属 Cd3As2 纳米片中栅极可调的贝里曲率偶极子极化率，并证明其符号随费米能级穿过狄拉克点而改变，为拓扑电子学发展提供新途径。
2023-12-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ab initio calculations of edge-functionalized armchair graphene nanoribbons: Structural, electronic, and vibrational effects
我们提出了一个理论研究窄扶手椅型石墨烯纳米带（AGNRs）与羟基功能化的边缘。虽然这种钝化强烈影响带的结构，但高度的边缘官能化被证明是特别稳定的。几何偏差的一个重要后果是严重减少的带隙的调查7-AGNR。这种转变遵循线性依赖于每个单元电池中添加的羟基基团的数量，因此提供了通过边缘官能化的可调带隙的前景。此外，我们还讨论了带本身的特征声子行为以及羟基的指纹模式。一个大的下移突出的拉曼活性模式允许实验确定的边缘功能化的程度。
2011-07-04 cond-mat.mes-hall
Tunable and giant valley-selective Hall effect in gapped bilayer graphene
贝里曲率类似于磁场，但在动量空间中，并且通常存在于具有非平凡量子几何的材料中。它赋予布洛赫电子横向反常速度，即使在没有磁场的情况下也能产生类霍尔电流。我们报道了原位可调谐的谷选择性霍尔效应（VSHE）的直接观测，其中反转对称性，从而电子的几何相位，是由一个面外电场控制。我们使用高品质的双层石墨烯与固有的和可调的带隙，照射圆偏振的中红外线，并确认所观察到的霍尔电压产生的光诱导谷人口。与二硫化钼相比，我们发现的数量级更大的VSHE，由于带隙的Berry曲率的逆缩放。通过对谷选择性霍尔电导的监测，研究了带隙对Berry曲率的影响。这种VSHE的原位操作为拓扑和量子几何光电器件铺平了道路，例如更鲁棒的开关和检测器。
2022-04-20 cond-mat.mes-hall
Rashba Spin-Orbit Driven Topological Phase Transitions in Heterogeneous Armchair Honeycomb Nanoribbons
National Taiwan Normal University（台湾师范大学）
研究揭示了石墨烯纳米带异质结构中Rashba自旋轨道耦合与结构几何的相互作用如何诱导非平凡拓扑相变，通过界面态的鲁棒性及能隙开闭过程展示拓扑相变机制。
2026-06-23 cond-mat.mes-hall
Light-tunable quantum metric non-linear Hall response in Berry dipole semimetals
Centre for Nanotechnology, Indian Institute of Technology Roorkee（印度理工学院鲁尔基分校纳米技术中心）；Solid State and Structural Chemistry Unit, Indian Institute of Science, Bangalore（印度科学学院固态与结构化学单元）
研究光对Berry偶极半金属中量子度规介导的非线性霍尔效应的影响，发现光可调谐量子度规偶极不对称性，并通过光振幅直接控制非线性响应方向。
2026-06-05 cond-mat.mes-hall quant-ph
Tunable spin and transport in porphyrin-graphene nanoribbon hybrids
最近，卟啉单元已被连接到石墨烯纳米带（Por-GNR），使众多可能的结构。在这里，我们报告的第一性原理计算的两个原型，实验上可行的，Por-GNR的混合动力车，其中之一显示出一个小的带隙相关的其作为电极在设备中使用。在卟啉中嵌入Fe原子引起自旋基态$S=1$的自旋极化。我们采用密度泛函理论和非平衡格林函数输运计算，以研究一个2端设置，涉及一个Fe-Por-GNR之间的两个金属，小带隙，Por-GNR电极。Fe- $d$和GNR带态之间的耦合导致自旋输运中接近费米能的Fano反共振特征。这一特点使得运输高度敏感的Fe自旋状态。我们演示了如何机械应变或化学吸附的Fe引起自旋交叉$S=1$和$S=0$，分别直接反映在运输的变化。我们的理论结果为在表面合成Por-GNRs杂化物提供了线索，这将为碳基自旋电子学和化学传感开辟一条新的途径。
2022-10-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Nanoelectronic devices based on twisted graphene nanoribbons
我们认为，扭曲的石墨烯纳米带受到横向电场可以作为各种纳米电子器件，如可调隧道二极管的电流-电压特性控制的横向场。使用密度泛函紧束缚方法来解决由扭转引起的机械应变的影响，我们表明，电子输运性质几乎不受应变在相关情况下，并提出了一个简化的紧束缚模型，给出了可靠的结果。横向电场沿纳米晶产生周期性静电势，导致超晶格状能带能带结构的形成，并产生不同的显著的电子性质。我们证明，如果纳米晶体管的几何形状和工作点被适当地选择，该系统可以作为场效应晶体管或具有非线性电流-电压特性的设备，表现出一个或多个区域的负微分电阻。后者打开了应用的可能性，如纳米级放大器，发电机和具有多个逻辑状态的新一类设备的有源元件。
2018-12-13 cond-mat.mes-hall
Tunable hyperbolic Landau-level polaritons in charge-neutral graphene nanoribbon metasurfaces
本研究设计电荷中性石墨烯纳米带超表面，通过外磁场实现朗道能级间跃迁产生可调谐双曲量子极化激元，并发现等频曲线拓扑转变及沟道化现象，为量子传感与计算提供新途径。
2025-10-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nonlinear Hall responses in tunable nodal Dirac semimetals
National Institute of Science Education and Research（印度科学教育研究所）；Homi Bhabha National Institute（霍米·巴巴国立研究所）
研究时间反演对称狄拉克半金属中由量子几何驱动的二阶和三阶非线性霍尔响应，发现单节点相中二阶响应增强，而节点环相中三阶响应显著增大。
2026-06-24 cond-mat.mes-hall
Tunable moiré materials for probing Berry physics and topology
本综述介绍可调谐莫尔材料作为研究贝里物理与拓扑的通用平台，梳理其能带调控优势、研究工具和最新实验突破，指出当前挑战并展望未来研究方向。
2024-05-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Optimized Graphene Electrodes for contacting Graphene Nanoribbons
原子精确的石墨烯纳米带是一类有前途的新兴量子材料，其电子特性可通过化学设计进行调节。然而，在这些材料的设备集成中仍然存在许多挑战，特别是关于接触策略。我们报告的设备集成的单轴对齐和非对齐的9原子宽扶手椅型石墨烯纳米带（9-AGNRs）的场效应晶体管的几何形状，使用电子束光刻定义的石墨烯电极。与使用电击穿技术的先前方法相比，该方法产生受控的电极几何形状并且实现更高的制造吞吐量。热退火被发现是一个关键的步骤，成功的器件操作导致电子输运特性显示出很强的栅极依赖性。拉曼光谱证实了图案化后石墨烯电极的完整性和器件集成后GNR的完整性。我们的研究结果证明了GNR-石墨烯电极界面的重要性，并为GNR器件与结构明确的电极集成铺平了道路。
2021-02-25 cond-mat.mes-hall
Topological phase-diagram of time-periodically rippled zigzag graphene nanoribbons
研究了时间周期驱动的空间周期锯齿形波纹石墨烯纳米带中电子边缘态的拓扑性质。一个有效的一维哈密顿量被用来描述石墨烯的电子性质和时间依赖性的Floquet形式主义进行了研究。然后，准能谱的演化算子得到使用解析和数值计算，两者在很好的协议。依赖于时间驱动的外部参数，两种不同的类型（类型I和类型II）的接触带点被发现，它们具有Dirac-like性质在零和$\pmπ$准能。这些接触带点能够托管拓扑保护的边缘状态的有限大小的系统。这种边缘状态的拓扑性质被证实了明确的评价的Berry相位在附近的I型接触带点，并通过获得绕组数的有效哈密顿II型接触带点。建立了基于驱动参数的系统拓扑相图。
2017-12-02 cond-mat.mes-hall
Electronic Crystal Phases in the Presence of Non-Uniform Berry Curvature and Tunable Berry Flux: The $λ_N$-Jellium model
University of Toronto（多伦多大学）；Harvard University（哈佛大学）；The University of Manchester（曼彻斯特大学）
本文提出λ_N-吉尔模型，研究非均匀伯瑞曲率和可调伯瑞通量对电子晶体相的影响，揭示了异常霍尔晶体和卤素威金晶体的形成机制及能量优势。
2025-09-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Berry's Phase for Standing Wave Near Graphene Edge
研究了锯齿形和扶手椅形边缘附近的驻波及其Berry相位。我们认为，在锯齿形边缘附近的驻波的Berry相位是平凡的，而在扶手椅形边缘附近的Berry相位是不平凡的。一个非平凡的Berry相意味着在参数空间中存在一个奇点。我们已经证实，狄拉克奇性是不存在（目前）在参数空间的驻波附近的锯齿形（扶手椅）边缘。狄拉克奇异性的缺乏对锯齿形边缘附近的局域态密度有直接影响。从驻波的Berry相位的角度讨论了最近的数值模拟和实验观察到的石墨烯纳米带的输运性质。
2010-07-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Strain Tunable Berry Curvature Dipole, Orbital Magnetization and Nonlinear Hall Effect in WSe2 Monolayer
在时间反演对称性破缺系统中，电子拓扑结构通常与Berry曲率有关，Berry曲率可以引起反常的霍尔效应.本征单层过渡金属二硫属化物具有两个不等价的K和K'谷，Berry曲率符号相反，从而消除了体系中的反常霍尔效应。在这里，我们报告的实验实现的Berry曲率在一个单一的谷单轴应变打破C3 v对称性WSe 2单分子层。因此，虽然K谷和K'谷的Berry曲率本身仍然相反，但这两个谷对非零Berry曲率偶极子的贡献是相等的。在施加电场时，出现的Berry曲率偶极子将导致面外轨道磁化，这进一步诱导对E^2具有线性响应的异常霍尔效应，称为非线性霍尔效应。利用门控技术研究了中等空穴掺杂的WSe_2单层薄膜的非线性霍尔效应的应变调制输运特性。二次谐波霍尔信号与电场呈二次函数关系，对应的轨道磁化强度单位电流密度可达60。与具有面内自旋极化的传统Rashba-Edelstein效应相比，这种电流诱导的轨道磁化沿着面外方向，从而有望实现垂直磁化的高效电开关。
2021-07-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Strain-tunable Berry curvature in quasi-two-dimensional chromium telluride
研究通过第一性原理模拟与界面表征，揭示准二维 Cr2Te3 薄膜中反常霍尔符号反转及驼峰峰源于应变可调的 Berry 曲率和磁畴，为拓扑电子学提供新途径。
2022-12-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tuneable terahertz transitions in zigzag graphene nanoribbons
University of Exeter（埃克塞特大学）；De La Salle University（德拉萨大学）；Teracan Ltd（泰拉肯有限公司）
本文通过横向电场调控锯齿形石墨烯纳米带的能隙，实现太赫兹范围内可调谐的光学跃迁，并利用圆光电流效应和范霍夫奇点增强辐射复合，为紧凑型太赫兹发射器提供新途径。
2026-09-17 cond-mat.mes-hall
Tunable large spin Nernst effect in a two-dimensional magnetic bilayer
本文从理论上研究了二维正方晶格双层磁体中磁振子-极化子的拓扑自旋输运。我们的理论的动机是最近的范德瓦尔斯磁体的报告，显示了可逆的电开关的层间磁序之间的反铁磁和铁磁订单。磁弹性相互作用打开带隙，并允许不同激发态之间的带间跃迁。在层状反铁磁体中，由于磁振子-极化子态之间的带间跃迁，即使保持时间反演对称性，也会出现自旋Berry曲率，从而允许拓扑自旋输运。我们发现，由于类磁振子态之间的能量间隔很小，使得层状反铁磁体中的自旋Berry曲率很大。结果表明，自旋能斯特电导率在铁磁相和反铁磁相之间的相变点处突然增加（或减小）。我们的结果表明，在二维磁性系统中，拓扑自旋可调输运是普遍存在的。
2022-05-20 cond-mat.mes-hall
