Lithography-free Fabrication of High Quality Substrate-supported and Freestanding Graphene devices
我们提出了一种用于制造清洁、高质量石墨烯器件的无光刻技术。该技术基于通过硬Si荫罩的蒸发，并且消除了光刻工艺引入的污染物。我们证明，通过这种技术制造的设备具有显着更高的迁移率值比那些通过标准的电子束光刻。为了获得超高迁移率器件，我们将该技术扩展到制造迁移率高达120，000 cm^2/Vs的悬浮石墨烯样品。
2010-03-23 cond-mat.mes-hall
Excitonic Fano Resonance in Freestanding Graphene
我们调查的作用，电子空穴相关性的吸收独立的单层和双层石墨烯使用光学透射光谱从1.5至5.5 eV。线形分析表明，紫外区是由一个不对称的Fano共振占主导地位。我们将此归因于在能带结构的鞍点处的范霍夫奇点附近形成的激子共振，并耦合到狄拉克连续谱。Fano模型定量地描述了一直到红外的实验数据。相比之下，普通的非相互作用粒子图像无法描述我们的数据。这些结果表明，石墨烯能带结构的吸收特性和拓扑结构之间有着深刻的联系。
2011-01-06 cond-mat.mes-hall
Self-Organized Platinum Nanoparticles on Freestanding Graphene
用铂纳米颗粒（Pt NP）成功地官能化了独立式石墨烯膜。高分辨率的透射电子显微镜显示了一个均匀分布的单晶Pt纳米粒子，往往表现出一个优先的取向。出乎意料的是，还发现NP部分暴露于真空，其中顶部Pt表面高于石墨烯衬底，如从原子尺度扫描隧道显微镜图像和详细的分子动力学模拟推断的。在生长过程中的局部应变积累被认为是起源的NP自组织。这些发现有望塑造未来开发用于燃料电池的Pt NP催化剂以及基于NP-官能化石墨烯的高性能电子产品的方法。
2014-12-18 cond-mat.mes-hall
Ultra-Clean Freestanding Graphene by Platinum-Metal Catalysis
虽然独立的清洁石墨烯对于各种应用是必不可少的，但是在将石墨烯转移到期望的衬底之后用于去除聚合物层的现有技术仍然留下显著的污染物。我们发现了一种利用铂金属的催化性能制备超清洁独立石墨烯的方法。聚合物残留物的完全催化去除需要在175至350°C的温度下在空气中退火。低能电子全息研究证明，这种方法的结果在超干净的独立石墨烯。
2012-10-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Understanding the interaction between energetic ions and freestanding graphene towards practical 2D perforation
我们从实验和理论上报道了高能离子轰击下独立石墨烯的行为，研究了通过聚焦离子束技术大规模图案化具有纳米尺寸特征的独立石墨烯的能力。通过聚焦离子束技术提供的对He+和Ga+照射的精确控制使得能够研究高能粒子和在没有支撑的情况下悬浮的石墨烯的相互作用，并且允许确定2D晶格的溅射产率。我们发现强烈的依赖性的2D溅射产率上的物种和入射离子束的动能。独立式石墨烯在高能量（10-30 keV）下显示出对He+的材料半透明性，允许>97%的He+颗粒通过而不产生破坏性的晶格空位。相比之下，大Ga+离子（5-30 keV）更经常地与石墨烯晶格碰撞以赋予约50%的显著更高的溅射产率。应用于单层和少层石墨烯的二元碰撞理论可以成功地阐明这种碰撞机制，与实验非常一致。拉曼光谱分析证实了大部分He+离子穿过石墨烯而不会对晶格造成太大破坏，而几个碰撞离子会产生单空位缺陷。对高能粒子和悬浮石墨烯之间相互作用的物理理解实际上可以通过设计在2D材料上产生前所未有的小特征的可再现和有效的图案生成，这表现在我们对亚5纳米孔阵列的穿孔上。这种独立的2D晶格的纳米级精确图案化的能力显示了聚焦离子束技术对用于器件制造和集成的2D材料处理的实用性。
2016-01-12 cond-mat.mes-hall
Unusual ultralow frequency fluctuations in freestanding graphene
独立石墨烯中的固有波纹非常难以研究。个别波纹的几何形状最近使用扫描隧道显微镜成像，但这些测量仅限于静态配置。热激活的弯曲声子模式应该产生曲率的动态变化。在这里，我们展示了如何使用扫描隧道显微镜跟踪独立石墨烯的一平方埃区域的垂直运动，从而允许测量长时间内的平面外时间轨迹和波动。我们还提出了一个模型，从弹性理论来解释甚低频振荡。出乎意料的是，我们有时会发现突然的巨大跳跃，我们解释为由于镜子屈曲。这种创新的技术提供了一个急需的原子尺度的探针的内在波纹的时间依赖性的行为。这种新的祖细胞的发现代表了使用扫描隧道显微镜，它与热负载的应用提供了一个低频纳米谐振器的一个根本性的进步。
2014-12-22 cond-mat.mes-hall
Bending Stiffness Collapse, Buckling, Topological Bands of Freestanding Twisted Bilayer Graphene
该研究发现独立式扭曲双层石墨烯在3.7度临界扭转角以下零温时会发生莫尔屈曲，伴随弯曲刚度骤降，且其(2×1)结构的8条魔角窄带无布里渊区边界劈裂，由有效单能谷物理决定。
2023-12-15 cond-mat.mes-hall
Comprehensive tunneling spectroscopy of quasi-freestanding MoS$_2$ on graphene on Ir(111)
我们应用扫描隧道光谱来确定单层，双层和三层的MoS $_2$生长在Ir（111）上的石墨烯单晶的带隙。除了典型的扫描隧道光谱在恒定的高度，我们采用了两个额外的光谱方法提供额外的灵敏度和定性洞察到的$k$矢量的隧道电子。采用这一全面的光谱方法串联，我们推导出的单层的带隙$2.53\pm0.08$ eV。这接近于独立式MoS $_2$的预测值，并且大于其它衬底上MoS $_2$的测量值。通过精确分析的“全面的”隧道光谱，我们还确定了临界点能量的单层和双层的MoS $_2$能带结构。这些与它们计算的独立等效物进行了很好的比较，证明石墨烯/Ir（111）衬底是研究单层MoS $_2$和类似材料的许多feted电子现象的良好环境。此外，这项调查有助于扩大综合隧道光谱技术本身的新兴领域。
2019-03-20 cond-mat.mes-hall
Emergence of a ZO Kohn anomaly in quasi-freestanding epitaxial graphene
在中性石墨烯中，在$q=Γ$（LO分支）和$q=K$（TO分支）处的最高光学声子的声子色散中发现了两个被称为Kohn异常的突出尖点，反映了与未掺杂狄拉克电子的显著电子-声子耦合。在这项工作中，高分辨率的电子能量损失谱被用来测量声子色散周围的$Γ$点在准独立石墨烯外延生长在Pt（111）。从$Γ$出发，在有限动量$q\sim2k_F$处观察到LO声子的Kohn反常，其形状与理论非常吻合，并与已知的EPC和费米能级值一致。更引人注目的是，我们还观察到一个Kohn异常在相同的动量的面外光学声子（ZO）分支。这一观察结果是ZO模式与狄拉克电子耦合的第一个直接证据，这对于独立式石墨烯是禁止的，但在存在衬底的情况下是允许的。此外，我们估计EPC甚至大于LO模式的EPC，使得Pt（111）上的石墨烯成为探索这种新耦合对电子性质的影响的最佳系统。
2015-08-16 cond-mat.mes-hall
High-energy plasmon spectroscopy of freestanding multilayer graphene
我们提出了几个应用程序的分层电子气模型的电子能量损失谱的自支撑薄膜组成的$N$石墨烯层的扫描透射电子显微镜。使用一个双流体模型的单层极化率，我们讨论了高能等离子体光谱与$N$的演变，并发现与最近的实验数据都与$N<10$的多层石墨烯，厚片的石墨。这些分析模型的这种应用有助于阐明在这些结构的等离子体光谱中观察到的几个特征，包括等离子体色散的作用、各种等离子体本征模的激发中的动态干扰，以及在对等离子体峰进行分类时体等离子体带而不是表面等离子体的相关性。
2011-10-14 cond-mat.mes-hall
Mapping Unoccupied Electronic States of Freestanding Graphene by Angle-Resolved Low-Energy Electron Transmission
我们报告角分辨电子透射测量通过独立的石墨烯片在费米能级以上的能量范围为18至30 eV。测量在低能电子点源显微镜中进行，可以同时探测大角度范围的透射率。低能电子通过石墨烯的传输特性取决于其在真空能级以上的电子结构。这里描述的实验技术允许映射的未占用的能带结构的独立的二维材料作为能量和探测角度的函数，分别在平面动量。我们的实验发现与理论预测的真空水平以上的石墨烯能带结构共振一致[V.U. Nazarov，E. E. Krasovskii和V.M. Silkin，Physical Review B 87，041405（2013）]。
2016-07-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
In-situ Straining of Epitaxial Freestanding Ferroic Films by a MEMS Device
Paul Scherrer Institut（保罗谢勒研究所）；Max Born Institute for Nonlinear Optics and Short Pulse Spectroscopy（马克斯·玻恩非线性光学与超快光谱研究所）；Politecnico di Milano（米兰理工大学）；Laboratory for Mesoscopic Systems, Department of Materials, ETH Zurich（苏黎世联邦理工学院材料系介观系统实验室）；National Cheng Kung University（国立成功大学）；Center for Quantum Frontiers of Research & Technology (QFort), National Cheng Kung University（国立成功大学量子前沿研究与技术中心）
研究通过MEMS装置对自支撑铁电薄膜施加可控应变，以调控铁电/自旋环形构型，探索应变对材料物理性质的影响。
2026-04-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Fluctuation-induced current from freestanding graphene: toward nanoscale energy harvesting
在室温下，微米尺寸的独立石墨烯片即使在施加偏压的情况下也处于恒定运动中。我们量化的平面外的运动通过收集位移电流使用附近的小面积金属电极，并提出了一个朗之万模型的运动耦合到一个包含二极管的电路。系统达到热平衡，热、功和熵产生的速率很快趋于零。然而，石墨烯产生的功率等于负载电阻器消耗的功率。精确的功率公式类似于奈奎斯特的噪声功率公式，不同之处在于二极管电阻的变化率显著提高了输出功率，并且石墨烯的移动使功率谱向较低频率移动。
2020-02-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Homogeneous Large-area Quasi-freestanding Monolayer and Bilayer Graphene on SiC
在这项研究中，我们首先表明，在外延石墨烯生长过程中的氩气流量是一个重要的参数，以控制缓冲层和石墨烯层的质量。原子力显微镜（AFM）和低能电子衍射（LEED）测量表明，SiC衬底的分解强烈依赖于Ar质量流率，而压力和温度保持恒定。我们的数据进行解释的SiC分解速率的竞争的基础上，由Ar流控制的模型，在SiC表面的平衡过程下形成一个均匀的石墨烯缓冲层。适当选择一组生长参数允许生长无缺陷、超光滑和连贯的无石墨烯缓冲层和无双层的单层石墨烯片，其可以通过氢插层转化为大面积高质量的准独立单层和双层石墨烯（QFMLG和QFBLG）。原子力显微镜，扫描隧道显微镜（STM），拉曼光谱和电子输运测量强调了所得到的准独立层的优异的均匀性。四探针结构下的电子输运测量结果表明，在μm和mm尺度上都存在均匀的低阻各向异性。
2018-11-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Hidden area and mechanical nonlinearities in freestanding graphene
我们研究了平面外起皱对石墨烯膜力学响应的影响。在我们的实验中，使用加压气体对石墨烯膜施加应力，同时通过两种互补技术监测应变状态：干涉轮廓术和拉曼光谱。通过比较这两种方法得到的数据，我们确定了量化皱曲强度的几何隐藏区域。而隐藏区域$\sim0~\%$的设备遵守线性力学与双轴刚度$428\pm10$ N/m，标本与隐藏区域的范围内$0.5-1.0~\%$被发现遵守一个反常的胡克定律与指数$\sim0.1$。
2017-05-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast Hot-Carrier cooling in Quasi Freestanding Bilayer Graphene with Hydrogen Intercalated Atoms
利用飞秒太赫兹光泵浦探测光谱研究了准自由支撑双层外延石墨烯中热载流子的冷却动力学。我们观察到较长的衰减时间常数，在2.6至6.4 ps的范围内，与以前的研究相比，单层石墨烯，这增加非线性与激发强度。增加的弛豫时间是由于在氢嵌入之后石墨烯层与SiC衬底的解耦，这增加了石墨烯与衬底之间的距离。此外，我们的测量没有表明超碰撞机制与热载流子的冷却过程有关，这最终是通过电子光学声子散射实现的。
2023-02-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
A 2D ferroelectric vortex lattice in twisted BaTiO3 freestanding layers
本研究通过可控扭转堆叠自支撑BaTiO₃铁电钙钛矿层，利用扭转引发的横向应变调制及挠曲电耦合，实现了特殊的二维极化涡旋-反涡旋图案，为构建高密度涡旋晶体、探索新物理效应与功能提供了新途径。
2023-01-11 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
Designed Three-Dimensional Freestanding Single-Crystal Carbon Architectures
单晶碳纳米材料导致了纳米技术的巨大进步。第一个单晶碳纳米材料富勒烯是以零维形式制造的。一维碳纳米管和二维石墨烯随后出现，并继续为这一领域提供进一步的动力。在这项研究中，我们制造设计的三维（3D）单晶碳结构，通过使用碳化硅模板。对于这种方法，通过执行简单的单步热处理，将设计的3D SiC结构转化为保留原始SiC结构的3D独立单晶碳结构。3D碳结构内部的SiC结构是自蚀刻的，这导致3D独立的碳结构。3D碳结构是具有与石墨烯相同的六方密堆积结构的单晶。碳结构的尺寸可以从纳米级控制到微米级，并且这些结构的阵列可以按比例放大到晶片级。发现3D独立碳结构即使在重复加载之后也是机械稳定的。研究了碳结构的可逆机械变形与其电导之间的关系。我们制造设计的3D独立单晶石墨烯架构的方法开辟了单晶碳纳米材料领域的前景，并为3D单晶碳器件的开发铺平了道路。
2014-12-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Vertical Nb Josephson junctions fabricated by direct metal deposition on both surfaces of freestanding graphene layers
Seoul National University（首尔大学）；Institute for Basic Science (IBS)（基础科学研究院）；Sungkyunkwan University (SKKU)（成均馆大学）
本研究通过双面处理自由悬挂石墨烯层，实现了无需暴露埋藏界面的垂直Nb约瑟夫森结制备，验证了其高质量和短接结行为。
2026-02-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Metal surface induces strong acoustic plasmons in chemically doped graphene
最近的理论研究表明，掺杂有碱金属（AC x）的独立石墨烯支持强狄拉克和弱声学等离子体。在这里，我们表明，当AC x沉积在金属表面上，强烈的库仑屏蔽完全洗出这些集体模式。然而，即使AC X和金属表面之间的分离的小的增加也会导致AC X等离子体特性的恢复，特别是在独立的情况下不存在的声等离子体强度的增强。我们进一步提供了这些有趣的现象的物理背景。所研究的系统由沉积在Ir（111）表面上的锂和铯掺杂的石墨烯组成。
2019-07-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Analysis of point defects in graphene using low dose scanning transmission electron microscopy imaging and maximum likelihood reconstruction
自支撑石墨烯在低电子能量下对电子照射显示出出色的弹性。然而，石墨烯中的点缺陷受到束驱动动力学的影响。这意味着通常需要高电子辐照剂量的点缺陷的高分辨率显微照片可能不代表本征缺陷群。在这里，我们捕获的初始缺陷形成的喷射碳原子下的电子辐照，通过成像与非常低的剂量和随后的重建频繁发生的缺陷通过极大似然算法。
2018-05-04 cond-mat.mes-hall
Nano-scale strain engineering of graphene and graphene-based devices
纳米材料中的结构畸变可以引起其电子性质的显著变化。这种情况在石墨烯中得到了很好的体现，石墨烯是碳原子的二维蜂窝结构，只有一个原子层厚度。特别地，应变石墨烯可以导致充电效应和伪磁场两者，使得可以定制完美石墨烯晶格上的受控应变以产生期望的电子性质。本文首先介绍了石墨烯电子性质应变工程的理论基础，然后为单层石墨烯中应变诱导的赝磁场和电荷效应提供了实验依据。通过理论模拟和纳米加工技术，我们进一步证明了石墨烯基器件的纳米级应变工程的可行性。
2015-11-24 cond-mat.mes-hall
Mechanical Control of Graphene on Engineered Pyramidal Strain Arrays
应变可以调节石墨烯中期望的电子行为，但是在控制石墨烯器件中的应变方面进展有限。在本文中，我们研究了石墨烯在具有介观金字塔阵列图案的基底上的力学响应。使用原子力显微镜，我们证明，石墨烯的形态可以控制从共形悬浮取决于金字塔的排列和阵列的纵横比。拉曼光谱揭示了悬挂在金字塔上的石墨烯中的不均匀应变，并得到原子模型的支持，这也表明石墨烯中存在强的伪磁场。我们的研究结果表明，将介观金字塔的石墨烯设备是一个可行的路线，以实现应变工程的石墨烯。
2015-07-06 cond-mat.mes-hall
Charge carrier mobility degradation in graphene sheet under induced strain
研究了单层石墨烯片中诱导应变对载流子迁移率的影响。迁移率计算玻恩近似包括杂质散射，表面粗糙度的影响和晶格声子的相互作用。与其sSi对应物不同，应变石墨烯显示出随着应变的增加迁移率下降。这种效应的主要原因是由于石墨烯蜂窝中的诱导变形而导致费米速度降低。
2010-10-12 cond-mat.mes-hall
Strain Modulation of Graphene by Nanoscale Substrate Curvatures: A Molecular View
空间非均匀应变对于石墨烯赝磁场和能带结构的工程设计是重要的。尽管在应变工程的广泛兴趣，仍然是缺乏对设备兼容的应变模式，由于有限的理解的结构应变关系的控制。在这里，我们研究衬底的曲率和应变曲线的石墨烯通过结合实验和理论研究的模型系统：石墨烯上紧密堆积的SiO2纳米球具有不同的直径（20-200 nm）的效果。实验上，通过定量拉曼分析，我们观察到部分粘附和褶皱特征，发现较小的纳米球在石墨烯中诱导较大的拉伸应变，理论上，分子动力学模拟证实了相同的微观结构和应变的尺寸依赖性，并揭示了较大的应变是由较小的纳米球和石墨烯之间较强的、不均匀的相互作用力引起的。这种对应变机制的分子水平理解对于石墨烯和其他二维材料的应变工程非常重要。
2018-03-05 cond-mat.mes-hall
Low-energy theory for strained graphene: an approach up to second-order in the strain tensor
对均匀应变石墨烯中的低能电子激发态进行了分析研究，得到了应变张量的二阶近似。我们报告了一个新的有效狄拉克哈密顿量与各向异性费米速度张量，这揭示了石墨烯三角对称性是不存在的低能理论的一阶应变张量。特别是，我们证明了Dirac锥椭圆变形的拉伸方向相对于石墨烯晶格取向的依赖性。我们进一步解析计算了应变石墨烯的光学电导张量及其对垂直入射的线偏振光的透射率。最后，得到的狄拉克点位移的解析表达式可以更好地确定和理解的伪磁场引起的非均匀应变。
2017-02-27 cond-mat.mes-hall
Interplay between nanometer-scale strain variations and externally applied strain in graphene
我们提出了一个分子模拟研究分析纳米尺度的应变变化在石墨烯作为一个功能的外部施加的拉伸应变。我们考虑两种不同的机制，可能是纳米尺度的应变变化：静态扰动从晶格缺陷的底层基板和热波动。对于这两种情况下，我们观察到的平面外原子位移随着应变的增加，这是伴随着增加的面内位移的减少。反映石墨烯的非线性弹性性质，这两种趋势一起产生总位移随着增加的拉伸应变的非单调变化。这种变化允许测试纳米级应变变化在限制高质量石墨烯样品的载流子迁移率方面的作用。
2016-05-27 cond-mat.mes-hall
Photo-induced valley currents in strained graphene
理论结果表明，石墨烯光谱的应变诱导各向异性引起的谷电流下，垂直入射光的照明。两个石墨烯谷的电流相互补偿，提供零净电流。谷电流的大小和方向由应变和光偏振参数决定。对于不太高的光子能量，应变诱导的谷电流超过由于石墨烯光谱的固有弯曲，这表明应变介导的谷电子学的可行性。
2014-06-04 cond-mat.mes-hall
Misfit strain-induced energy dissipation for graphene/MoS2 heterostructure nanomechanical resonators
失配应变在各种异质结构如石墨烯/MoS 2范德华异质结构中是不可避免的。尽管失配应变对电子和其他物理性质的影响已经得到了很好的研究，但仍然不清楚失配应变将如何影响基于石墨烯/MoS 2异质结构的纳米机械谐振器的性能。通过进行分子动力学模拟，我们揭示了异质结构共振振荡过程中石墨烯层和MoS 2层之间的失配应变诱导解耦现象。通过回缩力分析，成功地建立了失配应变和解耦机制之间的直接关系。我们进一步建议使用石墨烯/MoS 2 /石墨烯三明治异质结构的纳米机械谐振器的应用，这是能够防止失配应变相关的去耦现象。这些结果为石墨烯/MoS 2异质结构在纳米机械谐振器领域的应用提供了有价值的信息。
2019-01-10 cond-mat.mes-hall
Greater than 5 Percent Compressive Strain in Graphene via the Self Rolled up Membrane Platform
石墨烯是一种原子级薄的金属薄膜，能够承受可逆的应变，并提供了一个诱人的前景，通过应变控制其光电性能。石墨烯优异的机械柔性和拉伸强度为应变工程提供了很大的空间。在这里，我们使用自卷起的膜平台的应变工程和石墨烯与应力介电薄膜的集成。石墨烯在从衬底释放时与应力膜一起卷起或卷起，并且卷起的膜堆叠的曲率使得能够对石墨烯单层进行应变调节。拉曼光谱被用于通过量化双简并E2g光学模式中G峰的红移和分裂来表征卷起的石墨烯中的单轴应变。使用大约2微米的SRuM直径实现大约5%的压缩应变。通过减小SRuM结构的直径，甚至可以达到更高的应变水平。SRuM方法也可以容易地应用于在其他材料中诱导应变，超过使用传统方法可以实现的水平。
2022-06-03 cond-mat.mes-hall
Preparing local strain patterns in graphene by atomic force microscope based indentation
通过光刻技术将石墨烯图案化成各种介观器件，例如纳米带、量子点等，使得能够引导和操纵石墨烯的Dirac型载流子。石墨烯具有明确的应变模式，具有类似丰富的物理特性，同时避免了难以控制光刻制备设备的边缘配置所产生的问题。为了通过机械变形来设计石墨烯的特性，需要多功能的新技术来以受控的方式图案化应变分布。在这里，我们提出了一种方法，通过该方法可以在衬底支撑的石墨烯层中产生应变。我们基于原子力显微镜的技术开辟了利用机械应变定制石墨烯特性的新可能性。
2017-06-08 cond-mat.mes-hall
Ballistic transport properties across nonuniform strain barriers in graphene
我们研究了单轴应变对石墨烯中应变诱导势垒的透射率和电导率的影响。与传统的研究，考虑尖锐的障碍，我们认为一个更现实的，光滑的障碍，其特征在于由一个不均匀的，连续的应变分布。我们的研究结果有助于更好地理解波纹石墨烯的输运性质。
2011-12-16 cond-mat.mes-hall
Bend Contour Electron Tomography (BCET): Quantitative strain and topography mapping
Stanford University（斯坦福大学）；SLAC National Accelerator Laboratory（SLAC国家加速器实验室）
针对自支撑薄膜中的非均匀应变测量难题，提出弯曲轮廓电子断层扫描（BCET）计算框架，通过迭代优化损失函数从透射电镜图像定量重建二维应变与形貌，并在SrTiO3薄膜上验证了高保真度，为介观结构表征提供新方法。
2026-09-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Band engineering and elastic properties of strained armchair graphene nanoribbons: semiconductor vs metallic characteristics
扶手椅型石墨烯纳米带中的奇数个锯齿形边缘及其机械性能（例如，杨氏模量、泊松比和剪切模量）对于石墨烯基光电子器件中的带隙工程具有潜在的兴趣。在本文中，我们考虑在扶手椅型石墨烯纳米带的扶手椅型边缘处用氢钝化，然后施加应变来调节带隙。使用密度泛函理论计算，我们的研究发现，精确控制应变可以允许调整带隙从半导体到金属，然后再次切换回半导体。此外，我们还表明，氢分子钝化的应变石墨烯纳米晶可以具有大的面外变形，展示了松弛形状石墨烯的性质。我们用结合能来表示氢引起的应变。最后，我们研究了应变对石墨烯纳米带力学性能的影响，这些力学性能可用于制作基于石墨烯纳米带的应变电子器件。
2019-01-03 cond-mat.mes-hall
Orientationally Misaligned Zipping of Lateral Graphene and Boron Nitride Nanoribbons with Minimized Strain Energy and Enhanced Half-Metallicity
二维材料的横向异质结构可以表现出各种有趣的涌现特性。然而，当指定到锯齿形石墨烯和六方氮化硼（hBN）纳米带的取向对齐的异质结时，对它们的性能的高期望的实现遇到了两个障碍。首先，应变能的快速积累阻碍了大规模制造.其次，预测的独立石墨烯纳米带的明显半金属性被严重抑制。通过适当调整锯齿形石墨烯和手性hBN纳米带之间的取向错位，在这里，我们提出了一种简单的方法来克服这两个障碍。我们的第一性原理计算表明，在这样的异质结的应变能积累显着减少了一系列的错位。更引人注目的是，半金属性从取向对齐的情况下大大增强，回到与独立的情况下在幅度上相当。恢复的半金属性在很大程度上归因于相对的异质结界面之间恢复的超交换相互作用。目前的研究结果可能对最终实现石墨烯基自旋电子学具有重要意义。
2015-09-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Conduction gap in graphene strain junctions: direction dependence
最近的一项研究表明[Nguyen et al.，纳米技术。\textbf{25}，165201（2014）]，未应变/应变石墨烯结是改善石墨烯晶体管性能的有希望的候选物，石墨烯晶体管的性能通常受到石墨烯的无间隙性质的阻碍。尽管应变石墨烯的能带隙仍然保持为零，但是由于石墨烯晶格的应变诱导变形而导致的\textbf{\emph{k}}空间中的狄拉克点的移位可以导致在应变仅为百分之几的应变结中出现几百meV的有限导电间隙。然而，由于它基本上取决于狄拉克点位移的大小，这个传导间隙强烈地依赖于施加的应变的方向和传输方向。在这项工作中，一个系统的研究相对于这些量的传导间隙属性，并仔细分析了结果。我们的研究提供了有用的信息，进一步调查，利用石墨烯应变结在电子应用。
2014-04-07 cond-mat.mes-hall
Transport properties through graphene grain boundaries: strain effects versus lattice symmetry
与大多数宏观量可用的材料一样，石墨烯以多晶形式出现，因此含有晶界。在目前的工作中，单轴应变的电子输运性质通过石墨烯晶界的影响进行了研究，使用原子模拟。提供了关于边界两侧石墨烯域的应变和晶格对称性的输运性质的系统图。特别是，它表明，应变工程可以用来打开一个有限的运输间隙在所有的石墨烯系统，其中两个域表现出不同的取向。发现该间隙值取决于应变大小、应变方向和石墨烯域的晶格对称性。通过适当地选择应变方向，当施加仅几倍的小应变时，可以实现几百meV的大传输带隙。对于特定类别的石墨烯晶界系统，应变工程也可以用于减少缺陷上的散射，从而显著增强电导。这些石墨烯异质结构具有较大的应变诱导间隙，有望用于高灵敏度应变传感器、柔性晶体管和具有较强非线性I-V特性的pn结。
2016-01-26 cond-mat.mes-hall
Tunable dichroism and optical absorption of graphene by strain engineering
本文从理论上研究了线偏振光垂直入射时，在应变石墨烯单分子层分隔的两种介质之间的透射率。我们解析表征的程度的二向色性和石墨烯的透明度作为一个任意的均匀应变和入射偏振的函数。我们讨论了如何测量的二向色性和透明度为两个不同的偏振方向可以用来确定的大小和方向的应变。我们的研究结果是非常有用的工具，可以通过机械应变来调整石墨烯的吸收，以及设计纳米器件来确定材料中的裂纹扩展。
2017-01-29 cond-mat.mes-hall
Spontaneous Strains and Gap in Graphene on Boron Nitride
石墨烯层和六方氮化硼（hBN）衬底之间的相互作用在石墨烯层中引起横向位移和应变。位移导致相称的区域的外观和石墨烯的电子光谱中的平均间隙的存在。我们提出了一个简单的，但现实的模型，通过它的位移，应变和光谱间隙可以推导出解析hBN和石墨烯之间的粘附力。当石墨烯和衬底的晶格轴对齐时，应变达到2%量级的值，导致100 T以上的有效磁场。应变和诱导标量势的组合对电子能隙有相当大的贡献。由于石墨烯的刚度大，因此可忽略不计补偿效应。
2014-05-05 cond-mat.mes-hall
Theory of the Strain Engineering of Graphene Nanoconstrictions
应变工程是将石墨烯用作电子器件的关键技术之一：应变诱导的赝规范场反射狄拉克电子，从而打开所谓的导电带隙。由于应变在收缩中积累，石墨烯纳米收缩可以成为该技术的良好平台。另一方面，在石墨烯纳米收缩中，法布里-珀罗型量子干涉在低偏压下主导导电。我们认为，这两种效应有不同的应变依赖性，伪规范场的贡献是对称的正（拉伸）和负（压缩）应变，而量子干涉是反对称的。其结果是，一个特殊的应变依赖性的电导出现，即使在室温下。
2020-10-19 cond-mat.mes-hall
Influence of doping on non-equilibrium carrier dynamics in graphene
University of Regensburg（雷根斯堡大学）；Technical University Chemnitz（开姆尼茨工业大学）；Istituto Italiano di Tecnologia（意大利理工学院）
本文通过钾掺杂调控石墨烯的掺杂水平，利用trARPES研究其超快载流子动力学，发现掺杂增加会降低电子温度和冷却速率，为优化石墨烯光电器件提供新见解。
2025-04-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Introducing Nonuniform Strain to Graphene Using Dielectric Nanopillars
提出了一种在石墨烯薄膜中诱导非均匀应变的方法。由介电材料（电子束抗蚀剂）制成的柱被放置在石墨烯和衬底之间，并且柱之间的石墨烯部分被附接到衬底。应变的强度和空间模式可以通过柱的尺寸和间隔来控制。通过拉曼光谱以及扫描电子显微镜（SEM）图像证实了应变的应用。从SEM图像来看，石墨烯膜的最大拉伸达到约20%。这种技术可以应用于石墨烯带隙的形成。
2011-06-08 cond-mat.mes-hall
Manipulation of Valley Isospins in Strained Graphene for Valleytronics
石墨烯出色的机械性能有助于应变工程，允许未来的谷电子和纳米机电应用。在这项工作中，我们已经发现，在石墨烯pn结上的高斯形应变导致量子霍尔电导振荡由于在石墨烯扶手椅边缘的谷isospins之间的旋转角。此外，额外的Fano共振观察到的值的应变诱导的伪磁场的方法，外部磁场。由实磁场和伪磁场之间的相互作用产生的提升的谷简并导致清楚的谷分辨Fano共振。探索应变工程作为一种手段，以控制电导通过谷同位旋操纵被认为是打开大门，以潜在的石墨烯valleytronic设备。
2019-07-22 cond-mat.mes-hall
Effect of uniaxial strain on plasmon excitations in graphene
已知单轴应变显著改变石墨烯（原子宽度的碳单层）的电子性质。本文研究了应变对石墨烯中载流子与等离子体激元耦合产生的复合激发的影响。具体来说，我们预测，等离子体子能量色散，这是最近在无应变石墨烯实验观察到的，被移动和扩大所施加的单轴应变。因此，应变构成了可用于调节等离子体器件中的石墨烯性质的附加参数。
2012-06-11 cond-mat.mes-hall
Effect of uniaxial strain on the reflectivity of graphene
我们评估的光学反射率之间的SiO2衬底和空气的单轴应变石墨烯单层。采用紧束缚模型描述石墨烯的能带色散。作为应变模量和方向的函数，石墨烯可以穿过几种电子拓扑转变之一，其特征在于其费米线的拓扑变化。这导致在光学范围内的电导率的特征，这可以通过实验观察到。
2009-12-18 cond-mat.mes-hall
Band Gap of Strained Graphene Nanoribbons
利用紧束缚哈密顿量研究了应变石墨烯纳米带（GNR）的能带结构，该紧束缚哈密顿量与应变的类型和强度直接相关。与即使施加大的应变也能保持带隙接近于零的二维石墨烯相比，石墨烯纳米颗粒（GNR）的带隙对单轴应变和剪切应变都敏感。应变对GNR电子结构的影响强烈地依赖于它的边缘形状和结构指数。对于扶手椅型GNR，单轴弱应变以线性方式改变带隙，并且对于大应变，它导致带隙的周期性振荡。另一方面，剪切应变总是倾向于减小带隙。对于锯齿形GNR，应变的作用是改变GNR边缘的自旋极化，从而调制带隙。提出了一个简单的分析模型来解释扶手椅型GNR的带隙对应变的响应，这与数值计算结果相一致。
2010-01-20 cond-mat.mes-hall
Linear response correlation functions in strained graphene
在推导出具有和不具有单轴应变的石墨烯中的线性响应关联函数之间的一般对应关系之后，我们研究了所选电子性质（例如等离子体色散关系、光学电导率以及磁和电双折射率）对应变模量和方向的依赖性。具体来说，我们发现，最近预测的横向等离子体激元模式的色散表现出各向异性偏离线性，从而有利于其在应变石墨烯样品的实验检测。
2011-10-18 cond-mat.mes-hall
Strain-Modulated Graphene Heterostructure as a Valleytronic Current Switch
应变工程是一种很有前途的方法，用于抑制由克莱因隧道效应引起的石墨烯基器件的关态电导。在这项工作中，我们推导出一个全面的紧束缚哈密顿应变石墨烯，其中包括应变诱导的影响，迄今被忽略，如应变下的单位细胞的变形，应变对下一个最近邻耦合的影响，和应变张量的二阶贡献。我们推导出相应的低能有效哈密顿量的狄拉克点和重新制定的边界条件之间的界面应变和非应变石墨烯在光的额外条款的哈密顿量。通过应用这些边界条件，我们评估了应变石墨烯异质结构的传输，该异质结构由夹在两个无应变引线之间的中心段组成。传输电流的调制可以通过改变所施加的应变的大小和方向以及通过施加栅极电压来实现。基于实际的参数值，我们预测，高达$10^{12}$的高开-关比以及高电流谷极化可以在应变调制器件中实现。
2021-08-24 cond-mat.mes-hall
Effect of uniaxial strain on the Drude weight of graphene
我们研究了石墨烯导电性中的Drude重量对施加的单轴应变的强度和取向的依赖性。我们发现一个非单调应变依赖，这可能与接近几个应变诱导的电子拓扑转变。考虑到德鲁德重量和长波长等离子体频率之间的关系，这种应变依赖性可以通过红外光谱测量来证明。
2010-09-17 cond-mat.mes-hall
Tuning Optical Conductivity of Large-Scale CVD Graphene by Strain Engineering
应变工程最近被认为是一种有效的方式来定制石墨烯的电性能。在光学领域，诸如应变诱导的各向异性吸收等效应为石墨烯增加了吸引人的功能，为原子级薄光学元件开辟了前景。事实上，石墨烯目前是可弯曲，薄和便携式电子显示器的强烈驱动力中的显着参与者之一，其中其固有的金属，光学透明和机械坚固的性质是主要优势。考虑到石墨烯单层的固有透明度为97.7%，任何小的、可再现的、可控的和潜在可逆的透明度调制都可能对石墨烯作为可行的透明导电电极产生重大影响。如果调制的程度是偏振相关的，则更是如此。在这里，我们表明，在聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）衬底上预应变的石墨烯在可见光范围内的透明度表现出作为偏振方向的函数的周期性调制（0.1%），我们将其解释为应变诱导的光学各向异性。各向异性的程度是不同的可逆的外部操纵的水平的预应变。通过光吸收和拉曼光谱独立地监测应变的大小，并且实验观察结果与石墨烯的电子色散中的应变引起的变化所产生的石墨烯的光学电导率的理论预期的修改是一致的。在这项研究中所展示的石墨烯的光学响应的应变灵敏度可以潜在地用于新型超薄光学器件和应变传感应用。
2013-12-29 cond-mat.mes-hall
Effective Hamiltonian of Strained Graphene
基于石墨烯晶格的对称性，推导了空间非均匀声光应变下石墨烯的有效哈密顿量。我们表明，适当选择的参数，所得到的哈密顿再现的第一原理谱计算的结果，声应变高达10%。结果被推广的情况下，石墨烯的平面反射对称性，这对应于，例如，石墨烯放置在基板上的情况。在这里，必要的修改产生的哈密顿量，特别是在光谱中的光应变的平面外分量的存在下，这是由于子晶格对称性的提升的间隙开口。该有效哈密顿量可以作为一种方便的工具，用于分析各种应变相关的影响，包括电子-声子相互作用或伪磁场引起的非均匀应变。
2011-12-19 cond-mat.mes-hall
Raman spectroscopy of graphene and bilayer under biaxial strain: bubbles and balloons
在这封信中，我们使用石墨烯气泡研究双轴（例如各向同性）应变下的石墨烯的拉曼光谱。我们的Gruneisen参数与理论值非常吻合。先前报道的值的差异归因于石墨烯与基底的相互作用。双层气球（有意加压的膜）已被用来避免基底的影响并研究应变对层间相互作用的依赖性。
2012-01-06 cond-mat.mes-hall
Nanomechanical strain concentration on a 2D nanobridge within a large suspended bilayer graphene for molecular mass detection
应变梯度工程的出现直接影响到二维材料的纳米力学、光电子学和热输运等领域。更具体地说，在非常高的应力下的大悬浮石墨烯代表了通过独特的分子反应进行纳米机械质量检测的精髓。已经使用不同的技术来在2D材料中诱导应变，例如通过在石墨烯膜上施加尖端压痕、压力或衬底弯曲。然而，控制结构应变的有效方法是设计系统几何形状，如日常生活中的建筑和声学所示。类似地，我们研究了具有不同几何形状和长度范围从10到40微米的悬浮外延双层石墨烯膜中的人工纳米收缩（~100 nm）中的应变浓度。我们仔细地从显微拉曼测量中分离出应变特征，并通过分析我们的拉曼峰的加宽形状（高达100 cm-1）来提取低于激光光斑尺寸的尺度上的信息。我们可能在纳米收缩中测量到高达5%的强应变集中，这是原生外延石墨烯应变的20倍。此外，对于双层石墨烯，我们的配置自然地增强了上下石墨烯层之间的天然不对称应变。与以前的结果相反，由于我们的结构方法，我们可以在石墨烯中实现任何类型的复杂应变张量。该方法完善了以前的应变诱导技术，并为基于双层石墨烯和2D异质结构的器件开辟了新的前景。
2019-01-24 cond-mat.mes-hall
