Modulating the electronic properties of graphdiyne nanoribbons
通过从头计算，提出Au、Cu、Fe、Ni和Pt吸附原子对石墨二炔纳米带（GDNRs）电子性质的调控作用。在室温下，宽为1~4 nm的GDNR是稳定的，即使在900 K下，Au、Cu、Fe、Ni和Pt等吸附原子从GDNR中逃逸的热速率也小于0.003原子/小时。根据计算，Au和Cu修饰的GDNRs是金属的，其载流子浓度在室温下接近石墨烯的载流子浓度，而Fe、Ni和Pt修饰的GDNRs是n型半导体，其杂质态低于费米能。在GDNR一侧掺杂Au、Cu或Fe原子构成的异质结可作为金属-半导体整流器，在1.0V时整流比分别为2.8、1.5或2.5。
2013-11-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Signatures of adatom effects in the quasiparticle spectrum of Li-doped graphene
本文采用原子$T$矩阵方法研究了Li修饰石墨烯（Li@graphene）的光谱函数和准粒子散射，揭示了吸附原子诱导的光谱效应，揭示了实验观察到的角分辨光电子能谱（ARPES）特征。从传输研究，碱吸附原子是已知的引入带电杂质散射限制载流子迁移率。在这里，我们证明，锂吸附原子进一步引起一个低能量的杂质带集中在$Γ$点，这源于原子之间的杂化2s状态的锂吸附原子和石墨烯的“表面”状态。结果表明，杂质带强烈依赖于Li吸附原子的浓度$c_\mathrm{Li}$，并与$c_\mathrm{Li}\sim 8\,\%$（$E_F\approx 1.1\,\mathrm{eV}$）处的狄拉克锥上的Li诱导费米能级对齐.最后，我们表明，当能量高于$\sim 1\,\mathrm{eV}$、接近石墨烯态密度（DOS）的范霍夫奇异性时，吸附原子诱导的准粒子散射急剧增加，导致狄拉克锥上的大线宽加宽，并伴随着向下移动和特征扭结在导带中。我们的研究结果是高度相关的未来研究的ARPES，运输和超导性的adatom掺杂的石墨烯。
2019-11-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electron-phonon coupling of Fe-adatom electron states on MgO/Ag(100)
采用多体\textit{ab-initio}自旋共线方法研究了Fe单原子在MgO/Ag（100）表面上的电子-声子相互作用强度.特别是，我们分析了基板的相对重要性，在其他结果中，我们得出结论，Ag（100）的界面电子态在确定局域化Fe电子态的电子-声子耦合中起着突出的作用。的吸附原子与基板的杂交分析揭示了质的差异，偶数或奇数覆盖的MgO，显着影响的光谱结构和强度的电子-声子耦合。我们的计算表明，电子-声子相互作用是非常强的$\le$ ~1层的MgO，而它是急剧抑制较大的覆盖率，这一趋势与最近的实验结果是一致的。
2021-11-18 cond-mat.mes-hall
Revealing trends in catalytic activity of adatoms for hydrogen adsorption on carbon: a case study of graphene and carbon nanotube
Montanuniversität Leoben（莱奥本矿业大学）
本研究通过分子动力学模拟揭示了不同元素吸附原子对石墨烯和碳纳米管氢气吸附性能的影响，发现II组元素和轻元素在氢气储存中有显著优势。
2025-09-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Gate-tunable magnetism of C adatoms on graphene
我们已经进行了密度泛函理论计算的石墨烯装饰与碳吸附原子，结合在一个C-C键的桥位。早期的研究表明，吸附的C原子具有磁矩，并提出了具有高居里温度的铁磁性的可能性。在这里，我们建议使用栅极电压微调磁矩从零到1 $μ_B$，同时改变从反铁磁性到铁磁性和反铁磁性的磁耦合。这些结果在Stoner和RKKY模型中得到合理化。当使用SCAN元GGA校正时，零栅极电压的磁矩减小，并且在铁磁区域中的Stoner带铁磁性略微减弱。
2019-01-09 cond-mat.mes-hall
Electronic transport properties of Ir-decorated graphene
用5d过渡金属原子修饰的石墨烯被预测表现出许多有趣的性质;例如，铱吸附原子被提出在石墨烯中诱导大量的拓扑间隙。我们广泛地研究了在超高真空中低温（7 K）沉积的铱修饰的单层石墨烯的导电性作为Ir浓度、载流子密度、温度和退火条件的函数。我们的研究结果与低温下形成约100个原子的Ir簇一致，每个簇向石墨烯提供单个电子电荷。退火石墨烯增加了簇的尺寸，减少了掺杂并增加了迁移率。我们没有观察到任何由自旋轨道耦合引起的能隙的迹象，这可能是由于Ir的聚集。
2015-07-10 cond-mat.mes-hall
Adatoms in graphene nanoribbons: conductance characteristics and quantum spin Hall effect
利用Kane-Mele模型研究了两端石墨烯纳米管（GNR）中的电荷和自旋输运.比较了两种常用的石墨烯纳米棒，即扶手椅型石墨烯纳米棒（AGNR）和锯齿型石墨烯纳米棒（ZGNR），结果表明：在Au吸附原子存在的情况下，AGNR在费米能为零附近出现了较为稳定的$2e^2/h$电导平台，而ZGNR的电导平台则较为脆弱.我们表明，这个平坦的高原，具有电导值$2e^2/h$，是不是一个拓扑非平凡的量子自旋霍尔（QSH）状态的标志性签名。电导随吸附原子密度的增加而减小。另一方面，自旋极化电导表现出明显的电导率随Au吸附原子浓度增加而增强的特征。此外，自旋极化电导的波动具有与GNRs的电荷电导分布惊人相似的特征。
2017-05-02 cond-mat.mes-hall
Strain Control of Magnetism in Transition-Metal-Atom Decorated Graphene
我们报道了一个应变控制的磁性调谐在过渡金属原子修饰的石墨烯。我们的第一性原理计算表明，应变可以导致过渡金属吸附原子的磁结构和周围石墨烯层中的局部原子结构发生突变，从而对相邻过渡金属原子之间的有效交换耦合产生显著影响. TM d和石墨烯1/4轨道状态之间的强自旋依赖性杂化，来自局部晶格对称性的轨道选择规则，负责确定局部电子和磁性结构。我们的研究结果表明，应变可以是一种有效的方式来控制磁性的原子尺度纳米结构，其中，其磁状态的可靠控制是未来的自旋电子学应用的关键一步。
2011-07-23 cond-mat.mes-hall
Suppression of diffusion of hydrogen adatoms on graphene by effective adatom interaction
共振石墨烯掺杂剂，如氢吸附原子，经历由传导电子介导的长程有效相互作用。作为这种相互作用的结果，当几个吸附原子存在于样品中，属于不同的亚晶格的网站之间的跳跃的吸附原子涉及显着的能量变化。不同的非弹性机制，促进这种跳跃-耦合到声子和传导电子-被认为是。据估计，氢吸附原子的扩散是相当缓慢的，大约相当于每毫秒一跳到最近的邻居。
2016-01-12 cond-mat.mes-hall
Surface decorated silicon nanowires: a route to high-ZT thermoelectrics
基于电子和声子输运的原子论计算，我们提出了使用表面修饰的硅纳米线（SiNWs）的热电应用。研究了两个表面修饰的例子来说明潜在的deas：纳米树和烷基官能化的硅纳米线。对于这两个系统，我们发现，（i）的声子电导显着减少相比，电子电导导致高热电品质因数，$ZT$，和（ii）超薄线表面装饰导致显着更好的性能比表面无序。
2009-07-13 cond-mat.mes-hall
Magnetic adatoms in two and four terminal graphene nanoribbons: A comparison between their spin polarized transport
我们研究了在两端和四端石墨烯纳米带（GNR）中随机分布磁性吸附原子的电荷和自旋输运。在没有Rashba自旋-轨道相互作用（SOI）的情况下，磁性吸附原子的加入仅通过交换偏置产生自旋极化电导的$z$分量，而在存在Rashba SOI的情况下，能够产生所有三个（$x$、$y$和$z$）分量。这对可能的自旋电子学应用具有重要的影响。电荷电导在费米能为零附近表现出有趣的行为。在磁性吸附原子的存在下，熟悉的$2e^2/h$平台消失，从而将量子自旋霍尔绝缘相转变为普通绝缘体。局域电荷流和局域自旋流提供了系统电导特性的直观概念。我们发现，局域电荷电流与Rashba SOI无关，而局域自旋电流的三个分量对Rashba SOI敏感。此外，自旋极化电导的波动被发现是有用的量，因为它们显示出特定的趋势，即它们随着吸附原子密度的增加而增强。双端GNR器件似乎更适合于可能的自旋电子学应用。
2017-07-12 cond-mat.mes-hall
Electrically tunable resonant scattering in fluorinated bilayer graphene
adatom修饰的石墨烯提供了一个有前途的新途径自旋电子学在1000极限。我们结合实验和理论来研究稀氟化双层石墨烯的电子性质，其中氟吸附原子共价键合到顶部石墨烯层。我们发现，氟吸附原子引起的共振杂质态附近的电荷中性点的双层，导致强烈的散射的载流子和跳跃传导内的场诱导带隙。值得注意的是，跨层的电场的应用示出调谐的共振散射振幅从氟吸附原子的近两倍。结合玻尔兹曼输运方程和完全量子力学方法的理论分析很好地解释了实验观察。这种范例可以推广到许多双层石墨烯吸附原子材料，我们设想，实现电可调共振可能是石墨烯为基础的自旋电子器件的一个关键优势。
2015-10-06 cond-mat.mes-hall
Substrate enhanced superconductivity in Li-decorated graphene
我们研究了锂修饰石墨烯中基底对电子-声子耦合强度的作用。我们发现与$h$衬底的相互作用导致从$λ_0=0.62$到$λ_1=0.67$的显著增强，这对应于从$T_{c0}=10.33$ K到$T_{c1}=12.98$ K的转变温度的$25\%$增加。超导间隙为1.56 meV（悬浮）和1.98 meV（支持）。这些发现开辟了一条通过衬底工程提高石墨烯基材料超导转变温度的新途径。
2013-12-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Microscopic theory of spin-relaxation of a single Fe adatom coupled to substrate vibrations
本文提出无参数的第一性原理多体理论，解释 Fe/MgO/Ag(100) 吸附原子的毫秒级自旋寿命及其磁场与解耦层依赖，并给出增强磁稳定性和探测局域自旋—声子激发的方案。
2022-12-19 cond-mat.mes-hall
Phonons in potassium doped graphene: the effects of electron-phonon interactions, dimensionality and ad-atom ordering
石墨烯声子测量作为电子掺杂的函数，通过添加钾吸附原子。在低掺杂状态下，面内碳G峰随着掺杂的增加而变硬和变窄，类似于经由场效应掺杂的石墨烯中所见的趋势。在高掺杂下，超出场效应可达到的那些，G峰强烈软化和加宽。这被解释为声子自能的动态非绝热重整化。在轻掺杂和重掺杂制度之间的掺杂，我们发现一个强大的不均匀相，其中钾覆盖被隔离成高密度和低密度的区域。1-4层石墨烯的声子能量、线宽和可调谐性非常相似，但与掺杂的块状石墨显著不同。
2011-11-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Symmetry breaking effects on spin and electronic transport in graphene
用吸附原子或纳米颗粒装饰石墨烯样品导致自旋-轨道相互作用的增强以及引入可能对自旋和电子输运现象产生剧烈影响的破环效应。我们提出了一个分析的基础上对称性的考虑，并检查对散射矩阵的石墨烯系统包含缺陷，增强自旋-轨道相互作用的影响，同时保存的电子总角动量。我们发现，外观和优势的斜散射，以及相关的观察山谷和/或自旋霍尔效应在装饰石墨烯样品，表明一套对称性，吸附原子扰动应满足。我们进一步表明，详细测量的运输和弹性时间作为载流子浓度的函数，使它不仅可以提取的自旋-轨道相互作用的强度，如前所述，但也获得的振幅的破缺项介绍。为了研究不同的项会如何影响测量，我们还计算了具有不同扰动的杂质的典型随机分布，说明了不同观测量的详细能量依赖性
2015-04-10 cond-mat.mes-hall
Spin-charge conversion in disordered two-dimensional electron gases lacking inversion symmetry
我们研究的自旋电荷转换机制，在一个二维的气体中的电子移动在一个光滑的无序的潜力，占Rashba型和莫特的斜散射的贡献。我们发现，自旋翻转和斜散射之间的量子干涉效应引起各向异性自旋进动散射（ASP），这是一种直接的自旋-电荷转换机制，在早期对用吸附原子修饰的石墨烯的研究中发现[C. Huang \emph{et al.} Phys.~修订版~ B \textbf{94} 085414.~（2016）]。我们的研究结果表明，与其他自旋电荷转换机制，如逆电流效应，ASP是一个相当普遍的现象，应该存在于无序的二维系统缺乏反转对称性。
2017-11-21 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electron-phonon interaction in a local region
本文报道了在有限的纳米尺度范围内电子-声子相互作用的研究。利用修正的Fröhlich哈密顿量计算了电子的自能以及弹性和非弹性散射截面。新的效应已经被揭示，更具体地说：在有限的纳米区域内形成束缚态，电子进行共振弹性散射，即使在低电子能量下，这种状态也可能产生强的非弹性散射。已经确定了散射对磁场无关的退相时间的影响，特别是在金刚石修饰的碳纳米管中。讨论了强非弹性电子散射对金属-绝缘体界面热阻的影响。
2011-01-05 cond-mat.mes-hall
General scheme for stable single and multiatom nanomagnets according to symmetry selection rules
在低温下，信息可以存储在吸附原子的局部磁矩的方向。然而，电子和声子与纳米磁体的散射导致其状态具有不相干的经典动力学，并可能导致编码信息的快速丢失。最近，人们已经理解，这种散射服从某些选择规则，由于系统的对称性。通过分析表面的点群对称性，时间反演对称性和吸附原子有效自旋的大小，我们确定哪些纳米磁体配置是要避免的，哪些是有希望编码一个稳定的位。引入并开发了一种新的研究工具：准自旋量子数。通过这个工具，我们的结果很容易推广到一个广泛的类的二分团簇配置吸附原子耦合通过海森堡的相互作用。最后，为了与实验联系，进行了数值模拟，以显示这种稳定的配置如何响应典型的扫描隧道显微镜测量。
2017-03-27 cond-mat.mes-hall
Ytterbium-driven strong enhancement of electron-phonon coupling in graphene
我们提出了高分辨率的角度分辨光电子能谱研究结合第一性原理计算，探讨如何在石墨烯中的电子与声子的相互作用被修改的Yb的存在。我们发现从Yb到石墨烯层的转移电荷与石墨烯$π$带杂化，导致电子-声子相互作用的强烈增强。具体地，相对于生长的石墨烯（$\leq$ 0.05），在引入Yb时，电子-声子耦合常数增加多达10倍。所观察到的耦合常数构成了石墨烯有史以来测量的最高值，并表明石墨烯和吸附原子之间的杂化可能是实现超导石墨烯的关键参数。
2014-09-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Electron-phonon coupling in a honeycomb borophene grown on Al(111) surface
最近，有报道称在Al（111）表面上成功地生长出了蜂窝状硼化物。由于蜂窝状硼片的金属$σ$键合带在MgB $_2$的39 K超导电性中起着至关重要的作用，因此研究这种材料中是否存在类似的性质是物理上有趣的。我们采用第一性原理密度泛函理论结合Wannier插值技术计算了蜂窝硼化物的电子结构和电子-声子耦合。我们发现，蜂窝状硼化物的$sp^2$ -杂化$σ$ -键合带由于从Al衬底的适度电荷转移而被金属化，类似于MgB $_2$。然而，蜂窝状硼化物中的电子-声子耦合比MgB $_2$中的弱得多，这是由于键拉伸硼声子模式的硬化和声子态密度的降低。然而，在硼化物中，与Al相关的声子和电子之间的层间耦合是强的。基于这一观察，我们预测，6.5 K超导转变可以观察到在独立的硼化物装饰由一个单一的Al层，即单层AlB $_2$。因此，在Al（111）上的蜂窝状硼化物中可以预期类似的超导转变温度。
2019-06-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Electron spin relaxation in graphene from a microscopic approach: Role of electron-electron interaction
采用全微观动力学自旋Bloch方程方法研究了衬底上石墨烯中的电子自旋弛豫。所有相关的散射，如电子-杂质，电子-声学-声子，电子-光学-声子，电子-远界面-声子，以及电子-电子库仑散射，明确地包括在内。我们的研究集中在清洁的本征石墨烯，其中吸附原子的自旋轨道耦合可以忽略不计。讨论了电子-电子库仑相互作用在不同条件下对自旋弛豫的影响。结果表明，电子-电子库仑散射在高温自旋弛豫过程中起着重要作用。我们还发现，即使在室温下，高自旋极化的自旋弛豫时间的显着增加，这是由于库仑Hartree-Fock贡献诱导的有效纵向磁场。研究还发现，由于热电子效应，自旋弛豫时间随面内电场的增加而增加，这与半导体中的非单调行为不同。此外，我们表明，在石墨烯中的电子-电子库仑散射是不够强，以建立在文献中的稳态热电子分布，并提出了一个替代的近似基于我们的计算。
2010-07-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Direct coupling between charge current and spin polarization by extrinsic mechanisms in graphene
自旋电子学--全电子控制电子自旋，用于量子或经典信息存储和处理--是二维材料石墨烯最有前途的应用之一。尽管原始石墨烯具有可忽略的自旋轨道耦合（SOC），但理论和实验都表明石墨烯中的SOC可以通过外在手段（例如通过吸附原子杂质的官能化）来显著增强。我们提出了一个理论的运输在石墨烯中占满自旋相干动力学的载体，包括迄今为止被忽视的自旋旋进过程中的共振散射与稀杂质。我们确定了一种新的“各向异性自旋进动散射”过程，具体到二维和非本征SOC，这有助于在石墨烯中的大电流诱导的自旋极化。该理论还产生了一个全面的描述的自旋弛豫机制在杂质修饰的石墨烯：Elliot-Yafet和Dyakonov-Perel弛豫率都存在，我们发现，后者可以占主导地位的载流子密度和杂质强度的一些选择。这为设计未来石墨烯基集成自旋电子器件提供了理论基础。
2016-08-16 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Manipulating Spin-Lattice Coupling in Layered Magnetic Topological Insulator Heterostructure $via$ Interface Engineering
Indian Association for the Cultivation of Science（印度科学文化研究所）；University of Maine（缅因大学）；Bose Institute（博斯研究所）；UGC-DAE Consortium for Scientific Research, Indore Centre（UGC-DAE科学研究联盟印多尔中心）
通过构建Bi₂Te₃/FePS₃范德华异质结构，利用拉曼光谱和Ginzburg-Landau理论揭示了界面自旋-晶格耦合诱导的磁弹性模式，并通过六方氮化硼插入层实现了耦合的可逆调控。
2024-04-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Bulk-dissociated topological bands without spin-orbit coupling in hetero-dimensional superconducting metamaterials
The University of Texas at El Paso（埃尔帕索得克萨斯大学）；University of Pennsylvania（宾夕法尼亚大学）；Sandia National Laboratories（桑迪亚国家实验室）
研究通过设计异维超导元材料，发现无自旋轨道相互作用下，局部化的Yu-Shiba-Rusinov束缚态可形成弱拓扑超导相，并通过调节费米能使其过渡为体相解离拓扑超导相，出现节点线和共存的体相解离边角模。
2026-10-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Electron spin relaxation in graphene: the role of the substrate
发展了SiO $_2$衬底上石墨烯的电子自旋弛豫理论。衬底中的带电杂质和极性光学表面声子诱导了一个有效的随机Bychkov-Rashba-like自旋轨道耦合场，该耦合场通过D 'yakonov-Perel'机制导致自旋弛豫。分析估计和蒙特卡罗模拟表明，相应的自旋弛豫时间在微秒至毫秒之间，仅弱的温度依赖性。还有人认为，石墨烯上吸附原子的存在可能导致自旋寿命短于纳秒。
2009-07-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Spontaneous and externally driven quantum spin fluctuations of 3d and 4d single atoms adsorbed on graphene
当前信息纳米技术的核心在于寻找承载尽可能小的磁体的理想平台，即具有指向平面外的磁矩的单个原子，如二进制类型存储器中所要求的。为此，2D材料如石墨烯将是理想的衬底，这要归功于其固有的低电子和声子密度以及其6重对称性。在这里，我们调查，从第一性原理，一个基本的机制，不利于磁稳定性：零点自旋波动修改的有效能量景观所感知的3 $d$和4 $d$过渡金属原子沉积在一个独立的石墨烯的本地自旋矩。利用含时密度泛函理论和凭借的波动耗散定理，这些自发量子涨落被发现是可以忽略不计的大部分3 $d$元素，在强烈的对比4 $d$原子。令人惊讶的是，我们发现，这种波动可以通过切换的磁矩的Tc从最初的面内到面外的容易的方向，以促进磁稳定性。adatom-graphene复合物产生杂质状态，在某些情况下解决磁晶各向异性能-定义保护磁矩的能垒的量，因此，可以用非弹性扫描隧道光谱检测自旋激发行为。详细分析了电子空穴激发、自旋激发的阻尼和寿命对石墨烯吸附磁矩动力学行为的影响。
2019-12-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
