Carbon nanoelectronics: unzipping tubes into graphene ribbons
我们报道了由部分解链的碳纳米管制成的新型碳纳米结构的输运性质，该碳纳米结构可以被视为管和纳米管的无缝连接。我们发现，石墨烯纳米带在一定的能量范围内作为一个完美的谷过滤器的碳纳米管，具有最大可能的电导。我们的研究结果表明，部分解压缩的碳纳米管是一个磁阻器件，具有非常大的磁阻值。我们探讨了几种结构相结合的纳米管和石墨烯纳米带的性能，证明它们表现为最佳的接触，为彼此的混合石墨烯/纳米管器件的设计开辟了一条新的途径。
2009-04-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Graphene nanoribbons from unzipped carbon nanotubes: atomic structures, Raman spectroscopy and electrical properties
我们研究了超声化学解链多壁碳纳米管（MWNTs）得到的单个石墨烯纳米带（GNRs，宽度~10-30 nm）的原子结构、拉曼光谱和电输运性质。像差校正的透射电子显微镜（TEM）显示了高比例的两层（2L）GNRs和一些单层带。层-层堆叠角范围为0 °至30 °，包括接近30 °（扶手椅取向）或0 °（锯齿取向）的平均手性角。观察到大部分GNR具有弯曲且光滑的边缘，而其余GNR显示出平坦且不太光滑的边缘（粗糙度\leq 1 nm）。偏振拉曼光谱探测各个GNR以揭示D/G比率和在平行和垂直激光激发偏振（D/D \bot）下的D带强度比率。所观察到的光谱趋势被用来推断GNRs的平均手性角和边缘平滑度。电输运和拉曼测量进行了单独的带状GNRs相关的光谱和电学性质。
2011-06-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Zener Tunneling in Semiconducting Nanotube and Graphene Nanoribbon p-n Junctions
提出了半导体碳纳米管和石墨烯纳米管pn结二极管的带间隧穿理论。特征长度和能量尺度，决定隧穿概率和电流进行评估。通过比较这些结构与传统的IV族和III-V族半导体中的齐纳隧穿过程，证明了对于相同的带隙，碳基一维结构具有更高的隧穿概率。一维碳结构的高隧穿电流幅度表明了高性能隧穿场效应晶体管的独特可行性。
2008-06-08 cond-mat.mtrl-sci
Aligned Graphene Nanoribbons and Crossbars from Unzipped Carbon Nanotubes
通过将对齐的单壁和少壁碳纳米管（CNT）阵列解压缩来制备对齐的石墨烯纳米管（GNR）阵列。通过聚合物保护的Ar等离子体蚀刻方法实现了纳米管解链，并且将所得纳米管阵列转移到任何衬底上。原子力显微镜（AFM）成像和拉曼映射在相同的碳纳米管之前和之后unzipping证实，约80%的碳纳米管打开，形成单层亚10纳米GNRs。由GNR制成的电气器件（在高温下在H2中退火后）在室温下显示出高达103的开/关电流（Ion/Ioff）比，表明窄GNR的半导体性质。通过将GNR阵列分别转移到GNR和CNT阵列上，制备了新型GNR-GNR和GNR-CNT交叉杆。有序石墨烯纳米结构的生产可以允许GNR大规模集成到纳米电子或光电子中。
2010-04-29 cond-mat.mtrl-sci
Changing the Phosphorus Allotrope from a Square Columnar Structure to a Planar Zigzag Nanoribbon by Increasing the Diameter of Carbon Nanotube Nanoreactors
元素磷纳米结构因大量的同素异形体而臭名昭著，这限制了它们作为半导体的有用性。为了限制这种结构的多样性，我们选择性地合成准一维磷纳米结构内的碳纳米管（CNT），作为稳定的模板和纳米反应器。尽管锯齿形磷纳米带优选地在内径超过1.4nm的CNT中形成，但观察到先前未知的磷的方形柱状结构在较窄的纳米管内部形成。我们的发现得到了电子显微镜和拉曼光谱观测以及从头计算密度泛函理论计算的支持。我们的计算结果表明，方形柱状结构的形式，优选地在内径约1.0 nm的碳纳米管，而黑色的磷纳米带的形式，优选地在内径为4.1 nm的碳纳米管内，与锯齿形纳米带积极有利于扶手椅纳米带。我们的理论预测与实验结果一致。
2020-01-09 cond-mat.mtrl-sci
Formation of nanoribbons by carbon atoms confined in a single-walled carbon nanotube -- A molecular dynamics study
本研究针对单壁碳纳米管内碳原子形成纳米带的过程开展分子动力学模拟，对比发现Tersoff势在描述该过程时优于常用反应力场势，并确定了缺陷最少的成带温度窗口，与实验结果吻合。
2023-06-12 cond-mat.mtrl-sci
Interaction of chlorine with Stone-Wales de- fects in graphene and carbon nanotubes, and thermodynamical prospects of chlorine-induced nanotube unzipping
我们研究了氯原子在Stone-Wales缺陷处与碳纳米管和石墨烯的结合以及与原始纳米管侧壁的结合。我们使用从头算热力学表明，如果环境中的氯是足够丰富的，碳纳米管解压缩成石墨烯纳米带氯化边缘可能是可行的。通过温度和压力控制Cl化学势，选择性地打开低于阈值直径的管是可能的。此外，我们发现与无缺陷的石墨烯和纳米管相比，与Stone-Wales缺陷结合的氯原子的结合能增加，这表明缺陷可能作为管解链的成核位点。在石墨烯上，在环境条件下，不超过一个Cl原子可以与缺陷结合，从而限制了所得纳米带中可能的Cl诱导的变化。
2013-05-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Excitonic effects in third harmonic generation: the case of carbon nanotubes and nanoribbons
低维纳米结构的线性和非线性光学性质已经引起了科学界的极大兴趣，作为探测电子的强约束的工具，并在光电子器件中可能的应用。特别地，已经表明碳纳米管[Science 308，838（2005）]和石墨烯纳米带[Nat. Comm. 5，4253（2014）]的线性光学响应由束缚的电子-空穴对（激子）支配。激子在线性响应中的作用已经得到了广泛的研究，但对激子对非线性极化率的影响却知之甚少。使用最近开发的方法[Phys.Rev.B88，235113（2013）]，其基于完善的从头算多体微扰理论方法，我们发现准粒子位移和激子效应显著地改变了碳纳米管和石墨烯纳米带中的三次谐波产生。对于这两个系统的多体效应的净效应是减少在独立的粒子光谱中的主峰的强度和重新分配几个激子共振之间的光谱权重。
2017-02-08 cond-mat.mtrl-sci
Spintronics at Nanoscale: Flat-Band Ferromagnetism in Armchair Nanoribbons and Nanotubes
利用弱耦合方法和非阿贝尔密度矩阵重整化群方法研究了扶手椅型纳米晶体和纳米管中的电子关联效应。我们发现，适当的掺杂后，该系统表现出一种新的类型的平带铁磁性，不同于著名的牛奶田崎之一。强关联基态由平带态的本征磁矩和色散带的巡游载流子组成，它们之间的交换耦合产生铁磁性。这种具有金属导电性的铁磁态在纳米尺度的自旋电子学中具有潜在的应用价值。
2006-07-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Polarization Dependence of Optical Transitions in Graphene Nanoribbons
讨论了$k$依赖的电子-光子和电子-声子矩阵元对石墨烯纳米带和碳纳米管的普适性。电子在破缺平移对称的方向上经历波矢量的变化，这取决于光的偏振方向。我们认为，这种现象源于手征的微观特征。
2011-07-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Well-defined sub-nanometer graphene ribbons synthesized inside carbon nanotubes
具有亚纳米宽度的石墨烯纳米带对于纳米级电子器件和器件是非常有趣的，因为它们将石墨烯的不寻常的传输特性与由于横向维度中的量子限制而导致的带隙的打开相结合。目前，强有力的研究努力被用于生长这样的纳米带。在这里，我们展示了6-和7-扶手椅型石墨烯纳米带的合成，宽度为0.61和0.74 nm，激子间隙为1.83和2.18 eV，通过单壁碳纳米管内的二茂铁分子的高温真空退火。通过原子分辨率电子显微镜证明了如此获得的石墨烯纳米带的封装，而它们的分配是由广泛的波长依赖性拉曼散射表征和量子化学计算的组合提供的。这些发现使一个简单的和可扩展的方法，导致良好定义的亚纳米石墨烯纳米带的控制生长和详细的分析。
2020-08-31 cond-mat.mtrl-sci
Perfect Spin-filtering and Giant Magnetoresistance with Fe-terminated Graphene Nanoribbon
采用第一性原理输运模拟方法研究了Fe封端锯齿形石墨烯纳米带（zGNR）的自旋相关电子输运性质。这种zGNR结的自旋结构可以通过外加磁场来控制，并且在小偏压下的MR>1000，在外加均匀磁场下的自旋过滤器性能良好.
2011-08-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Perfect Reflection of Chiral Fermions in Gated Graphene Nanoribbons
我们描述了通过门控金属石墨烯纳米带使用非平衡格林函数方法的理论研究的结果。虽然与量子场论的类比预测完美的传输手征费米子通过门控区在一维，我们发现\emph{perfect reflection}的手征费米子在扶手椅带的特定配置的门。这种效应应该可以在由带电碳纳米管门控的窄石墨烯收缩中测量。
2009-01-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Alignment of graphene nanoribbons by an electric-field
在本文中，我们开发了一种分析方法来预测场致取向的悬臂石墨烯纳米带。这种方法是通过分子模拟使用本构原子静电模型进行验证。结果表明，在小变形时，石墨烯的场取向弯曲角与场强的平方或石墨烯长度成正比，而与石墨烯宽度无关。有效弯曲刚度和纵向极化率也被发现近似地与石墨烯长度的平方成比例。与碳纳米管相比，石墨烯纳米带被发现对外部电场更机械敏感。
2009-09-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Preferred Synthesis of Armchair Transition Metal Dichalcogenide Nanotubes
Zhejiang University（浙江大学）；Dalian University of Technology（大连理工大学）；Westlake University（西湖大学）；National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST)（产业技术综合研究所）；Osaka University（大阪大学）；University of Antwerp（安特卫普大学）；Peking University（北京大学）；Hangzhou Dianzi University（杭州电子科技大学）；Suzhou Laboratory（苏州实验室）；The University of Tokyo（东京大学）
本研究通过原位显微镜观察，首次实现了优先手性过渡金属二硫化物纳米管的合成，揭示了锯齿状纳米带向臂状纳米管的转变机制。
2026-03-12 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Origin and Control of Polyacrylonitrile Alignments on Carbon Nanotube and Graphene Nanoribbon
虽然碳纳米管（CNT）的最有前途的应用之一是提高聚合物的取向和结晶，以实现先进的碳纤维，这一目标的成功实现受到阻碍的聚合物-CNT界面的原子理解不足。本文中，我们从理论上研究聚丙烯腈（PAN）-碳纳米管杂化结构作为聚合物-碳纳米管复合材料的代表性例子。基于密度泛函理论的计算，我们首先发现PAN腈基的极性相对于CNT表面的相对取向是决定PAN-CNT界面能的关键因素，并且PAN的平躺构型比它们的直立构型更优选. CNT曲率被确定为另一个重要因素，在零曲率石墨烯极限中给出最大的结合能。电荷转移分析解释了PAN在CNT表面线性排列的独特趋势和有序PAN-PAN组装的可能性。接下来，进行大规模的分子动力学模拟，我们表明，即使对于相对较大的初始取向差，也可以实现所需的线性PAN-CNT对齐，并进一步证明石墨烯纳米带是一种有前途的碳纳米增强候选物。本研究中所积累的微观理解将为下一代碳纳米纤维的开发提供设计指南。
2018-01-03 cond-mat.mtrl-sci
Ultra-Narrow TaS2 Nanoribbons
在二维（2D）材料中施加额外的限制可以进一步控制相关的电子，光学和拓扑性质。然而，超窄纳米带（NR）的合成仍然是一个挑战，特别是对于过渡金属二硫属化物（TMD），并且合成窄于50 nm的TMD NR仍然是难以捉摸的。在这里，我们报告的超窄TaS2 NR的气相合成。NR生长在碳纳米管的空腔内，从而限制了它们的横向尺寸和层数，同时使它们对环境保持稳定。NR达到单层（ML）极限并且表现出低至2.5nm的宽度。原子分辨率扫描透射电子显微镜（STEM）揭示了详细的原子结构的超窄NR，我们观察到一个迄今未见的原子结构超调制现象的有序缺陷阵列内的NR。基于密度泛函理论（DFT）的第一性原理计算显示了平坦能带的存在，以及边缘和边界局域化的状态，并帮助确定超调制的原子配置。纳米管模板合成代表了一种独特的，可转移的，广泛部署的路线，以超窄TMD NR增长。
2020-12-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Atomic structure and electronic properties of folded graphene nanoribbons: a first-principles study
采用第一性原理计算研究了折叠石墨烯纳米带（FGNRs）的原子结构、堆积顺序和电子结构.结果表明，所有FGNR的共同构型都是包括一个纳米管状边缘和两个平坦纳米带的球拍状结构。有趣的是，这两个平坦的纳米带可以形成新的堆叠样式，而不是双层纳米带最稳定的AB堆叠序列。FGNRs的稳定性与初始结构的几个因素有关，如两个纳米带的层间距离，堆叠顺序，边缘样式和纳米带的宽度。这些折叠的纳米带只能在宽度分别达到约61 μ m和95 μ m时才能稳定，对于锯齿形和扶手椅形纳米带。此外，折叠的锯齿形石墨烯纳米带的带隙变为约0.17 eV，这提供了打开带隙的新途径。
2016-01-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Possible charge ordered states in BN and BCN nanotubes, and nanoribbons
采用扩展的哈伯德模型和最近邻库仑相互作用研究了锯齿形边缘氮化硼和硼碳氮纳米带的电子态。考虑了电荷极化态和自旋极化态，得到了两态之间的相图。接下来，计算电容以检查系统的纳米功能。由于强的格位能的存在，电荷极化态克服了自旋极化态，使相图与石墨体系相差很大。电子结构总是类似于半导体。由于电荷激发能间隙的存在，用库仑相互作用的实际值计算的电荷极化状态的电容与带宽度成反比。
2005-03-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el physics.chem-ph
Excitonic magneto-optics in monolayer transition metal dichalcogenides: From nanoribbons to two-dimensional response
采用纳米尺度几何结构研究了单层过渡金属二硫属化物（TMD）的磁光响应，包括激子效应。我们计算了对角电导率和霍尔电导率。激子光学霍尔电导率在独立粒子近似中得到的结果进行比较，我们发现，当激子效应被包括在内的幅度对应于一个数量级的增加。霍尔电导率被用来计算法拉第旋转光谱MoS2和WSe2。最后，我们还计算了WSe_2激子态在不同介电环境中的抗磁位移。比较计算的抗磁位移最近的实验测量，我们发现两者之间有很好的协议。
2019-05-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Facile Synthesis of High Quality Graphene Nanoribbons
石墨烯纳米带因其新颖的电子和自旋输运性质而引起关注1 -6，并且因为小于10 nm宽的纳米带具有可用于制造场效应晶体管的带隙。然而，生产非常高质量或大量的纳米带仍然是一个挑战。在这里，我们表明，原始的几层纳米带可以通过解压缩温和的气相氧化的多壁碳纳米管使用机械超声在有机溶剂中。纳米带表现出非常高的质量，具有光滑的边缘（如通过高分辨率透射电子显微镜所见），无序与石墨拉曼谱带的低比率，以及迄今为止报道的最高电导率和迁移率（对于宽度为10-20 nm的带，高达5e 2/h和1500 cm 2/Vs）。此外，在低温下，纳米带表现出相位相干传输和法布里-珀罗干涉，这表明最小的缺陷和边缘粗糙度。纳米带的产率为起始原料纳米管烟炱材料的约2%，这显著高于能够生产高质量窄纳米带的先前方法1。原生石墨烯纳米带的相对高产率合成将使这些材料易于用于广泛的基础和实际应用。
2010-04-08 cond-mat.mtrl-sci
Graphene Nanoribbons with Smooth Edges Behave as Quantum Wires
具有完美边缘的石墨烯纳米带被预测表现出有趣的电子和自旋电子学性质，特别是量子限制带隙和磁性边缘状态。然而，到目前为止，通过光刻法生产的石墨烯纳米带表现出粗糙的边缘和由缺陷主导的低温传输特性，主要是狄拉克点附近的传输间隙中的局域态之间的可变范围跳跃。在这里，我们报道了通过解链碳纳米管10制成的单层和双层纳米带量子点表现出定义明确的量子输运现象，包括库仑阻塞、近藤效应、高达~ 20 meV的清晰激发态和非弹性共隧穿。随着本征量子限制带隙和高电导率的签名，我们的数据表明，纳米带在低温下表现为干净的量子线，并且不受缺陷的支配。
2011-08-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Charge Transport in Disordered Graphene-Based Low Dimensional Materials
二维石墨烯、碳纳米管和石墨烯纳米带代表了一类新型的低维材料，可以作为未来碳基纳米电子学的构建块。虽然这些系统共享相似的基本电子结构，其确切细节取决于限制效应，但当无序开始发挥作用时，就会出现关键的差异。在这篇简短的综述中，我们考虑了这些材料的输运性质，特别强调石墨烯纳米带的情况。在总结了无缺陷系统的电子和输运性质后，我们专注于模型无序势（安德森型）的影响，并说明了输运性质如何对潜在的对称性敏感。我们提供了碳纳米管和石墨烯纳米带的弹性平均自由程的解析表达式，并讨论了弱和强的本地化制度，这是真正依赖于传输维数的发病。我们还考虑了石墨烯纳米带的边缘无序和粗糙度与扶手椅或锯齿形取向的关系。
2008-09-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin-dependent ballistic transport properties and electronic structures of pristine and edge-doped zigzag silicene nanoribbons: large magnetoresistance
采用非平衡格林函数方法结合密度泛函理论研究了边缘掺杂锯齿型硅烯纳米带（ZSiNR）的电子结构和电导.双探针系统的ZSiNR在铁磁和反铁磁状态被认为是。掺杂效应的元素从第III和V族，在一个平行或反平行的两个电极的磁性配置，进行了讨论。打开和关闭外部磁场，我们可以将金属铁磁ZSiNR转换为绝缘反铁磁ZSiNR。在铁磁状态下，偶数或奇数宽度的ZSiNR表现出截然不同的磁阻。在奇数宽度边缘掺杂的ZSiNR中，与原始ZSiNR相比，发生大的磁阻。在宽度均匀的ZSiNR中情况相反。这些现象是由反平行结构中电导的剧烈变化引起的。
2014-08-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Effect of the attachment of ferromagnetic contacts on the conductivity and giant magnetoresistance of graphene nanoribbons
特别是碳基纳米结构和石墨烯，作为纳米电子学和自旋电子学的新材料引起了人们的极大兴趣。在这种情况下，最重要的问题之一是外部电极对石墨烯纳米带（GNR）的电子性质的影响。目前的理论方法是基于紧束缚模型和修改的格林函数的递归过程。结果表明，在弹道输运范围内，就电导率而言，所谓的端部接触几何形状（具有最小GNR/电极界面面积）通常比其侧面接触对应物（具有较大的覆盖面积）更有利于实际应用。然而，关于巨磁阻系数，情况正好相反，因为自旋分裂效应在较低导电侧接触设置中更显著。
2012-03-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Kohn Anomalies in Graphene Nanoribbons
研究了石墨烯纳米带中$Γ$点光学声子模（Kohn反常）能量的量子修正。我们从理论上证明了纵向光学模式经历了科恩反常效应，而横向光学模式没有。相对于拉曼光谱，我们表明，纵向模式是不拉曼活性的锯齿形边缘附近，而横向光学模式是不拉曼活性的扶手椅边缘附近。这些结果是有用的，通过G带拉曼光谱识别石墨烯纳米带的边缘的取向，如实验所示。指出了纳米带和金属单壁纳米管的Kohn异常的不同之处，并用赝自旋效应解释了我们的结果。
2009-10-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magneto-transport Effects in Topological Insulator Bi$_2$Se$_3$ Nanoribbons
研究了Bi $_2$ Se $_3$纳米带在宽温度范围（$T$ = 300 K-2 K）和不同磁场（$B$）取向下的磁电阻效应。磁电阻是强各向异性的垂直磁电阻远远大于纵向和横向的磁电阻。垂直磁电阻表现出二次$B$的依赖性，在低场，并成为线性高$B$。然而，当$T$增加时，垂直MR在整个磁场范围（0- 9 T）内变为线性直至室温。这种不寻常的线性MR的拓扑表面态的线性量子MR的上下文中进行了讨论。我们还观察到了低温下磁共振的边界散射效应，这表明除了简单的三维费米面图像外，面外费米动量要比面内费米动量小得多。
2010-04-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Self-assembled chiral phosphorus nanotubes from phosphorene: a molecular dynamics study
在纳米尺度结构的控制合成应该是预期的，具有预定手性的磷纳米管在具有可调带隙的电子器件中是重要的。在这里，结合分子动力学模拟与理论分析，我们表明，锯齿形磷烯纳米管可以自组装，并形成相应的手性磷纳米管周围的模板扶手椅型磷纳米管。纳米管和纳米管之间的范德华势被转换为合成管的固有变形能和化学键合能以及部分动能。自组装过程具有明显的温度依赖性和尺寸效应，形成的手性管是热稳定的。此外，手性和测量可以通过模板管的半径和原料带的纵横比来调整。该研究为磷纳米管的可控合成提供了一种新的可行的方法，因此在半导体器件应用中具有重要意义。
2017-05-08 cond-mat.mtrl-sci
Ballistic magnetoresistance in small-size carbon nanotubes devices
本文采用标准紧束缚方法，从理论上研究了单壁碳纳米管在弹道输运体系中的磁电阻效应。主要的注意力是针对自旋极化电输运的存在下，无论是轴向或垂直磁场。该方法考虑了塞曼分裂以及尺寸和手性效应。这些因素（连同由于强纳米管/电极耦合而导致的能级的加宽）导致超小SWCNT中Aharonov-Bohm振荡的轮廓的严重修改。其他值得注意的发现是，在平行配置（轴向磁场）的弹道磁导是负（正）扶手椅（半导体锯齿形）纳米管，而在垂直配置的磁阻几乎为零扶手椅和锯齿形单壁碳纳米管。
2006-08-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electronic properties of the partially hydrogenated armchair carbon nanotubes
采用基于密度泛函理论的赝势方法研究了氢化对扶手椅型单壁碳纳米管电子性质的影响。计算表明，强烈的偏好形成单原子H链沿（5，5）纳米管轴与H绑定在一个无限的H链达到每原子2.58 eV的值。在形成H吸附原子链时，最初金属（5，5）纳米管将电子结构改变为半导体。$\sim$ 0.6 eV的带隙的开放伴随着铁磁有序的磁矩在H链附近的C原子上的反铁磁耦合。这些电子性质与先前在具有锯齿形边缘的窄石墨烯纳米带中观察到的那些惊人地相似。
2011-08-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Conduction mechanism and magnetotransport in multi-walled carbon nanotubes
我们报告的量子扩散在微米长度的无缺陷的多壁纳米管的数值研究。壳层间耦合允许电子在几个壳层上传播，并且当它们沿着纳米管轴的周期性不相称时，这在实际材料中是可能的，电子传播被证明是非弹道的。这导致了磁输运性质，这对于无无序系统是例外的，并提供了一个新的方案来理解实验（A。Bachtold等人，Nature 397，673（1999））。
2001-03-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Interface States in Carbon Nanotube Junctions: Rolling up graphene
研究了碳纳米管分子内非手性管结中界面态的起源。通过将Born-von Karman边界条件应用于扶手椅和扶手椅终止的石墨烯层之间的界面，我们能够解释它们的数量和能量。我们发现，这些界面状态，costumarily归因于拓扑缺陷的存在下，实际上是与锯齿形边缘状态，如那些石墨烯锯齿形纳米带。空间本地化的界面状态被认为是变化很大，并可能延伸到任何一侧的交界处。我们的研究结果给出了一个不寻常的衰减长度测量半导体纳米管结的界面态的另一种解释，并可以进一步测试本地探针光谱。
2009-06-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Room-Temperature High On/Off Ratio in Suspended Graphene Nanoribbon Field Effect Transistors
我们已经制造了悬浮几层（1-3层）石墨烯纳米管场效应晶体管从解压缩多壁碳纳米管。电输运测量表明，电流退火有效地去除了悬浮的石墨烯纳米带上的杂质，揭示了石墨烯的固有双极传输特性。进一步增加退火电流在带中产生窄的收缩，导致形成大的带隙和随后的高开/关比（其可以超过104）。这种制造的器件是热稳定和机械稳定的：重复的热循环对它们的电性能几乎没有影响。该工作首次表明，通过控制电流退火可以在相对宽的石墨烯纳米晶（15 nm ~50 nm）中实现室温下的双极场效应特性和高开/关比。
2011-04-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
The Growth of New Extended Carbon Nanophases from Ferrocene Inside Single-Walled Carbon Nanotubes
在SWCNTs中填充二茂铁并在中等高温下转变后生长的新结构的拉曼响应被证明是非常强的，甚至比来自管的响应更强。透射电子显微镜表明，新物体是平坦的，并表现出类似于纳米带短片段的结构。生长过程是由两个不同的激活能控制的低和高的转变温度，分别。在填充之后立即检测来自前体分子的拉曼图案。两种不同类型的纳米带被确定通过选择特定的激光能量的拉曼激发。这些丝带分别具有quaterrylene和terrylene的签名。
2019-01-24 cond-mat.mtrl-sci
Unveiling the mystery of nucleation and growth of carbon nanotube and layered graphene inside carbon arc-discharge
通过对石墨阳极在不同实验条件下的腐蚀观察，以及对腐蚀后阳极表面形貌、阴极沉积物及其成分的分析，建立了电弧放电法制备碳纳米管和层状石墨烯的模型。据预测，冷的热冲击，由阳极斑点的快速移动触发，导致在阳极表面上的一些选定的位置处的裂纹微分支。这些裂纹微分支分裂和片段的基底平面对相邻的微晶成弯曲的石墨纳米带与最小的两个基底平面。这些纳米带进一步与尘埃碳等离子体中存在的C2和C3前体发生化学反应，并在刚从阳极分离后以CNT或层状石墨烯的形式演变，这取决于它们所暴露的气体环境的粘度和组成。
2019-07-21 cond-mat.mtrl-sci
Magnetic barriers in graphene nanoribbons
对锯齿形和扶手椅形石墨烯纳米带的输运性质进行了理论研究。磁势垒局部地修改纳米带的能谱，这导致电导阶跃向更高能量的能量偏移。磁势垒也会引起法布里-珀罗型振荡，只要势垒的边缘足够尖锐。锯齿形和金属扶手椅型纳米带中存在的最低传播态防止了磁势垒对载流子的限制。纳米带中的无序边缘倾向于使最低传播状态局部化，其在磁势垒区域中离域。因此，与二维石墨烯的情况形成鲜明对比，石墨烯纳米带中的载流子不能被磁势垒限制。我们还提出了一种新的方法，基于格林函数技术的计算在垂直磁场中的石墨烯纳米带的磁子带结构，布洛赫态和磁导率。利用这种方法极大地方便了电导计算，因为，与切除方法相比，本方法不需要自洽计算的表面格林函数。
2008-09-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Controllable optical and magneto-optical properties of magnetic CrI3 nanoribbons
单层CrI 3具有惊人的铁磁基态。本文采用密度泛函理论计算了拉伸应变和弯曲锯齿形CrI 3纳米带的能带结构和磁矩。边缘碘原子形成平坦的低导带，与铬原子铁磁耦合，而非边缘碘原子弱反铁磁耦合。CrI 3纳米带对面外和面内磁矩配置具有几乎相等的偏好，略微偏好面内配置。我们还利用多体微扰GW-BSE（Bethe-Salpeter方程）计算了光吸收，并研究了磁光特性，包括磁二向色性、法拉第效应和磁光克尔效应。低能暗激子主要来自自旋不同的电子和空穴之间的跃迁，并且是非Frenkel型的，而亮激子具有混合自旋构型。拉伸应变和弯曲明显调制的吸收光谱和CrI 3纳米带的磁光性能在技术上重要的光子能量范围内的~1.0-2.0 eV，这表明在可调谐磁光电子学的潜在应用。
2022-11-01 cond-mat.mtrl-sci
Magnetoresistance in Spin-Polarized Transport through a Carbon Nanotube
本文报道了我们对有限长碳纳米管中自旋极化输运的磁电阻效应的理论研究。通过改变碳纳米管的费米能级和碳纳米管与两个铁磁电极的耦合强度，研究了碳纳米管的电导和磁电阻。由于通过有限CNT中的离散能级的共振输运，电导和MR作为CNT费米能的函数振荡。MR在电导谷处达到峰值，并在电导峰附近下降。当耦合到两个FM电极是不对称的，MR下降成为负的下一个相当强的不对称性。当耦合或多或少对称时，除了非常强的耦合情况之外，MR骤降保持为正。在强耦合情况下，谱线展宽显著，通过CNT中相邻能级的输运通道相互干扰，导致负MR。
2008-10-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Large magnetoresistance from long-range interface coupling in armchair graphene nanoribbon junctions
近年来，自下而上的合成方法在原子控制生长具有扶手椅形边缘的几个纳米长的石墨烯纳米带（AGNRs）方面取得了重大进展。这极大地鼓励我们探索这种定义明确的AGNR在电子学和自旋电子学中的潜力。在这里，我们提出了一个基于AGNR的自旋阀架构，诱导高达900%的大磁阻。我们发现，当一个AGNR是垂直连接到dag-shaped边缘，AGNR允许远程扩展，否则本地化的边缘状态。这种巨大的磁电阻效应是两个扩展态从AGNR两端耦合的直接结果，形成了一个完美的传输通道。通过用磁场调节这两个自旋极化态之间的耦合，可以破坏沟道，导致电子传输的突然下降。
2014-10-14 cond-mat.mtrl-sci
Computational study of the thermal conductivity in defective carbon nanostructures
我们使用非平衡分子动力学模拟来研究包括同位素杂质在内的缺陷对碳纳米管、石墨烯和石墨烯纳米带的热导率的不利作用。我们发现，即使在结构完美的纳米管和石墨烯，同位素杂质降低了高达一半的热导率，通过减少声子平均自由程，甚至更大的热导率降低，具有相同的物理起源，发生在存在结构缺陷，包括空位和窄石墨烯纳米带的边缘。我们的计算调和以前的研究结果，不同的数量级，通过确定各种计算方法的局限性。
2012-08-30 cond-mat.mtrl-sci
Molecular Dynamics Simulations for Anisotropic Thermal Conductivity of Borophene
本文采用Muller-Plathe方法对硼纳米管和硼纳米管的导热系数进行了分子动力学模拟。研究了扶手椅型和锯齿型硼杂环戊二烯的热导率，发现硼杂环戊二烯具有较强的各向异性热导率。我们比较了硼纳米管和硼纳米管的结果，发现硼纳米管的热导率与结构有关。
2017-05-31 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Magneto-spectroscopy of Highly-Aligned Carbon Nanotubes: Identifying the Role of Threading Magnetic Flux
我们在低温（1.5 K）和高达55 T的强磁场（$\textbf{\textit{B}}$）下，通过光学光谱研究了高取向单壁碳纳米管（SWCNTs）中的激子.拉伸SWCNT/聚丙烯酸膜，得到沿拉伸方向高度排列的SWCNT（$\hat{n}$）。利用两个定义良好的测量几何形状，$\hat{n}\parallel\textbf{\textit{B}}$和$\hat{n}\perp\textbf{\textit{B}}$，我们提供明确的证据表明，光致发光的能量和强度只对平行于管轴的$\textbf{\textit{B}}$分量敏感。一维磁激子的理论模型，基于交换分裂的“亮”和“暗”激子带与Aharonov-Bohm相位相关的能量，质量和振子强度，成功地再现了我们的观察，并允许确定两个带之间的分裂为$\sim4.8$毫电子伏（6，5）单壁碳纳米管。
2008-02-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnetoresistance Effect in Spin-Polarized Junctions of Ferromagnetically Contacting Multiple Conductive Paths: Applications to Atomic Wires and Carbon Nanotubes
对于铁磁/原子线/铁磁结和铁磁/碳纳米管/铁磁结，我们从理论上研究了自旋相关的输运过程，以阐明铁磁/原子线/铁磁结中导电路径的数目与电导之间的内在关系，从而提高磁电阻比.当多个路径随机地位于两个FM之间时，FM之间出现电子波干涉，并且然后MR比随着路径数目的增加而增加。此外，在每个路径数处，碳纳米管的MR比变得大于原子线的MR比，反映了与FM接触的点的特征形状。
2004-02-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Effect of Contact Interfaces on Quantum Conductance of Armchair Nanotubes
研究了金属单壁碳纳米管（SWCNT）与同样由其制成的外电极之间的接触界面对电导的影响。采用了具有对角和非对角无序的紧束缚模型、递归格林函数技术以及Landauer形式。这些研究是在相干输运机制内进行的，重点是：（i）从电导量子化到共振隧穿的演变，（ii）单壁碳纳米管的长度效应和（iii）磁阻。结果表明，所谓的共振装置，即纳米管具有在费米能量的电导峰，发生与3个碳环间距的周期。此外，本方法提供了一个洞察的磁阻依赖于单壁碳纳米管在接触界面的条件。
2002-07-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quantum Size Effects in the Atomistic Structure of Armchair-Nanoribbons
采用密度泛函理论（DFT）在Kohn-Sham公式下研究了氢封端的扶手椅型石墨烯纳米带（AGNR）的量子尺寸效应.将制定“选择规则”，其允许从四个石墨烯分散片开始提取（近似地）AGNR带的电子结构。与碳纳米管的情况类似，三倍的周期性的激发间隙与带状宽度（N，每碳片的碳原子数）的预测是由从头计算结果证实。虽然传统上这种周期性会在电子响应实验中观察到，但本文提出的DFT分析表明，它也可以在带状几何形状中看到：具有L个切片的带状物的长度接近非常大的宽度1 << N的极限值（保持纵横比小N << L），具有显示电子选择规则的1/N振荡。振荡幅度如此之强，以至于渐近行为是非单调的，即，较宽的带比较窄的带具有更强的伸长。
2011-11-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Theory of shot noise in single-walled metallic carbon nanotubes weakly coupled to nonmagnetic and ferromagnetic leads
本文从理论上研究了单壁金属碳纳米管中的散粒噪声。利用实时图形技术，我们计算了顺序隧穿区的电流、Fano因子和隧穿磁电阻。结果表明，微分电导显示特征的四倍周期性，表明单电子充电。这种周期性也是可见的隧道磁电阻的系统，以及在法诺因子。目前的研究阐明铁磁（与磁）的影响下考虑的运输特性的接触。
2007-10-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
On the junction physics of Schottky contact of (10, 10) MX2 (MoS2, WS2) nanotube and (10, 10) carbon nanotube (CNT): an atomistic study
MoS 2和WS 2的扶手椅型纳米管提供了相当大的带隙，具有一维（1D）电子材料的优点，但没有纳米带的边缘粗糙度和热力学不稳定性。这种半导体MX2（MoS 2，WS 2）扶手椅型纳米管（NT）与金属碳纳米管（CNT）的结合使用可以证明对纳米电子学和光子学应用是有用的。在这项工作中，原子模拟的MoS 2 NT-CNT和WS 2 NT-CNT结进行了研究这种结的物理。利用密度泛函理论（DFT）研究了这种MX 2 NT-CNT一维结的载流子密度分布、有效电势、电子差密度、电子局域化函数、静电差电势和投影局域态密度。然后用非平衡格林函数（NEGF）方法研究了这种结在中等偏压下的电导。从NEGF模拟的正向偏压特性，我们提取结的二极管参数。从DFT的静电模拟表明，形成一个不均匀的肖特基势垒的倾向，从金属和硫族元素原子向C原子的电荷转移。对于低偏压条件，理想因子计算为MoS 2 NT-CNT结为1.1322，WS 2 NT-CNT结为1.2526。肖特基势垒高度显示出显著的偏压依赖性调制，并且计算出MoS 2 NT-CNT的肖特基势垒高度在0.697 - 0.664eV的范围内，WS 2 NT-CNT的肖特基势垒高度在0.669- 0.610eV的范围内。
2017-02-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin-filtering and Disorder Induced Giant Magnetoresistance in Carbon Nanotubes: Ab Initio Calculations
氮掺杂的碳纳米管可以在卟啉类缺陷上提供反应位点。众所周知，许多卟啉化合物中含有过渡金属原子，我们探索了氮掺杂碳纳米管中过渡金属原子与卟啉类缺陷的键合。用密度泛函理论和递归格林函数方法分析了体系的电子结构和输运性质。结果确定血红素B样缺陷（铁原子键合到四个氮）是最稳定的，并且对于单个缺陷具有更高的极化电流。在几百纳米长的纳米管中随机定位的血红素B缺陷的情况下，极化达到接近100%，这意味着有效的自旋过滤器。在这些长纳米管中还观察到无序感生的磁电阻效应，用非磁性电极计算的值高达20000%。
2011-07-25 cond-mat.mtrl-sci
Edge Effects in Finite Elongated Graphene Nanoribbons
我们分析的相关性，有限尺寸效应的电子结构的长石墨烯纳米带使用分而治之的密度泛函方法。我们发现，对于氢封端的石墨烯纳米带，在40 nm的长度处恢复了无限石墨烯纳米带的态密度中出现的大部分物理特征。然而，即使是最长的系统（72纳米长）考虑明显的边缘效应出现在附近的费米能量。这些边缘状态的权重与带的长度成反比，并且预期它们仅在微米量级的带长度处变得可忽略不计。我们的研究结果表明，在设计基于石墨烯纳米带的新型纳米电子器件时，应仔细考虑有限尺寸和边缘效应。这些结论预计将适用于其他一维系统，如碳纳米管，导电聚合物和DNA分子。
2007-09-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Dynamical Formation of Graphene and Graphane Nanoscrolls
University of Brasília（巴西利亚大学）；University of Campinas（坎皮纳斯大学）；Federal Institute of Education, Science and Technology of Piauí（皮奥伊联邦教育、科学和技术学院）
本研究通过分子动力学模拟探究氢化与温度对碳纳米带自卷曲形成碳纳米卷的影响，对比三种含石墨烯、石墨烷与碳纳米管的构型，明确了不同构型下纳米卷形成的温度范围差异。
2021-06-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnetoelectronic and optical properties of nonuniform graphene nanoribbons
非均匀双层石墨烯纳米带具有丰富的磁性量子化，其电子和光学性质值得研究。基于我们的数值计算结果，它们的电子和光学性质强烈地依赖于磁量子化，横向限制和堆叠配置之间的竞争。我们的计算结果导致四种类型的磁电子能谱，即单层，双层，共存，和不规则的准朗道能级。本文所描述的各种类型的谱主要是以所研究体系中波函数的异常空间分布为特征的。在我们的论文中，我们证明了这些不寻常的量子化模式导致这种多样的磁光光谱的外观。此外，在我们的模型的状态密度的调查导致许多突出的对称和弱非对称峰的出现。准朗道能级呈现出高强度的选择规则峰，而畸变子带呈现出大量的低强度峰，没有任何选择规则。
2016-08-08 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Dynamical Formation of Graphene and Graphane Nanoscrolls
碳纳米卷（CNSs）是一种纳米材料，其几何形状类似于石墨烯层，卷成螺旋状（纸莎草状）。采用分子动力学模拟研究了氢化和温度对石墨烯/石墨烯/碳纳米管、石墨烯/石墨烷/碳纳米管和石墨烷/石墨烷/碳纳米管三种构型的纳米带自卷曲过程的影响.石墨烯是指完全氢化的石墨烯纳米颗粒。在300-1000 K的温度下，观察到配置（1）和（2）的纳米卷形成，而对于配置（3），纳米带包裹CNT而没有纳米卷形成。
2022-07-30 cond-mat.mtrl-sci
Mechanical properties of Graphene Nanoribbons
在此，我们采用密度泛函理论在GGA-PBE近似下研究了锯齿形石墨烯纳米带在应力作用下的结构、电子和力学性质。沿周期方向施加单轴应力，允许在+/-0.02%范围内的单一变形。力学性能在该范围内表现出线性响应，而对于较高的应变则表现出非线性依赖性。最相关的结果表明，杨氏模量是相当高的石墨烯和碳纳米管的测定。在边缘处的C-C键的几何重构使纳米结构硬化。电子结构特征在这种线性弹性状态下对应变不敏感，这是在不久的将来在纳米电子器件中使用碳纳米结构的另一个希望。
2009-06-06 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Half-metallic zigzag carbon nanotube dots
采用第一性原理对锯齿形碳纳米管的电子性质和半金属性质进行了全面的理论研究。与以往的报道不同，我们发现，所有的纳米管研究提出了一个自旋极化的基态，相反的自旋是本地化的两个锯齿形的边缘在一个远程antiferomagnetic配置。不同自旋状态的相对稳定性分析表明，对于较短的链段，即使在室温下也应该存在自旋有序。发现有限体系的最高占据和最低未占据分子轨道之间的能隙与纳米管段的长度成反比，从而提出了控制其电子性质的途径。与锯齿形石墨烯纳米带的情况类似，在外部轴向电场的影响下获得半金属行为。
2008-06-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
