Preferential functionalization on zigzag graphene nanoribbons: First-principles calculations
我们利用第一性原理计算研究了石墨烯纳米带的功能化。我们发现，功能化的锯齿形边缘的官能团的配置的形成能是每个官能团低于扶手椅边缘的约0.2 eV。的形成能的差异产生于功能化的扶手椅边缘上的结构变形，而Z字形边缘上没有结构变形。在~25 ℃和10- 5atm的温度和压力条件下，在锯齿形边缘上发生选择性官能化。我们的研究结果表明，选择性功能化可以提供一种方法来分离锯齿形石墨烯纳米带的溶解度变化的机会。
2010-08-15 cond-mat.mtrl-sci
Observation of zigzag and armchair edges of graphite using scanning tunneling microscopy and spectroscopy
环境和超高真空（UHV）扫描隧道显微镜（STM）/扫描隧道光谱（STS）观测揭示了石墨的结构相关的边缘状态的存在。在超高真空下，在Fermi能级附近（局域态密度（LDOS）峰值VS = 30 mV），观察到（SQRT（3）× SQRT（3））R30超晶格和氢化锯齿边（扶手椅边）的亮斑，表明锯齿边是产生边缘态的原因，尽管在空气中制备的锯齿边和扶手椅边没有明显区别。然而，即使在氢化的扶手椅边缘中，也在缺陷点处观察到亮点，在缺陷点处，扶手椅边缘中产生部分锯齿形边缘。
2005-03-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
The structural and electronic properties of Stone-Wales defective zigzag/armchair antimonene nanotubes: First-principles calculations
采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法，对Stone-Wales缺陷锑纳米管的几何优化和电子性质进行了计算。各种纳米管进行了研究，根据可能的方向锯齿形/扶手椅纳米结构时，斯通-威尔士缺陷形成。计算了锑纳米管的能带结构、分电子态密度和原子轨道，揭示了Stone-Wales缺陷对锑纳米管的影响机制。当锑烯的结构由单层转变为管状时，间接带隙半导体锑烯转变为直接带隙半导体锑烯。此外，Stone-Wales缺陷的形成保持了锑纳米管的直接带隙特性，但由于缺陷能级的介入，导带底的能量发生了变化.这些结果可为基于锑烯纳米管的新型纳米管的开发和设计提供有价值的参考。
2019-03-27 cond-mat.mtrl-sci
Selective Functionalization of Halogens on Zigzag Graphene Nanoribbons: A Route to the Separation of Zigzag Graphene Nanoribbons
采用从头算赝势密度泛函方法，研究了卤素分子在石墨烯基锯齿形和扶手椅形纳米结构中的功能化。我们发现卤素分子通过化学吸附吸附在锯齿形边缘碳原子上，结合能约为1-5 eV，并且它们吸附在完美的锯齿形边缘上是优选的，与扶手椅边缘和其他地方的物理吸附形成鲜明对比，在那里它们吸附的结合能约为0.07 eV。我们认为，我们的研究结果将被用于一种方法来分离锯齿形石墨烯纳米带与规则的边缘与功能化纳米带的溶解度的变化。
2010-08-15 cond-mat.mtrl-sci
Lithium Adsorption on Zigzag Graphene Nanoribbons
我们通过密度泛函理论计算研究了锂原子在石墨烯纳米带（锯齿形和扶手椅形）、石墨烯和富勒烯中空位点的吸附。扶手椅型纳米带上的Li原子的结合能（对于LSDA为约1.70eV，对于PBE为约1.20eV）与石墨烯中的相应值（对于LSDA和PBE分别为1.55和1.04eV）相当。值得注意的是，Li和锯齿形纳米带之间的相互作用要强得多。在锯齿形纳米带的边缘处的Li的结合能比在石墨烯中的结合能强约50%。虽然锂吸附原子和锯齿形纳米晶之间的电荷转移显着影响后者的磁性能提供了一个额外的相互作用机制，是不存在于二维石墨烯或扶手椅纳米带，我们发现，边缘的形态，而不是磁性，是负责增强锂纳米晶相互作用。
2009-10-27 cond-mat.mtrl-sci
Mechanical Strain Effects on Black Phosphorus Nanoresonators
利用经典分子动力学方法研究了不同温度下机械应变对单层黑磷纳米谐振器的影响。我们发现，由于其固有的褶皱配置的黑磷的谐振频率是高度各向异性的，并且在室温下，在扶手椅方向的品质因数高于在锯齿形方向。的品质因数也被发现本质上大于石墨烯和二硫化钼纳米谐振器。通过施加拉伸应变，品质因数可以增加两倍以上，其中在扶手椅方向上的单轴应变是最有效的。然而，由于在大应变下的非线性效应，品质因数增加存在上限，之后品质因数减小。沿Z字形方向拉伸引起的非线性效应较强，导致品质因数增强的最大应变较小。
2015-09-21 cond-mat.mtrl-sci
Thermal Dynamics of Graphene Edges Investigated by Polarized Raman Spectroscopy
在这份报告中，我们提出了拉曼光谱研究的热稳定性和动力学的石墨烯边缘。发现石墨烯边缘（扶手椅形和锯齿形两者）不稳定并且即使在低至200°C的温度下也经历改性。基于偏振拉曼光谱的结果，我们提供了可能的结构模型在退火过程中石墨烯的边缘如何变化。锯齿形边缘重新排列并形成相对于边缘方向呈\pm 30°的扶手椅型段，而扶手椅型边缘即使在高达500°C的退火温度下也由扶手椅型段主导。通过热退火对边缘结构的修改（锯齿形区段以扶手椅区段的形式重新排列）提供了控制石墨烯和石墨烯纳米结构的电子性质的灵活方式。
2010-12-14 cond-mat.mtrl-sci
Which nanowire couples better electrically to a metal contact: armchair or zigzag nanotube?
手性如何影响纳米管与金属接触的电子耦合的基本问题对于纳米管作为纳米线的应用是重要的。我们表明，金属锯齿形纳米管优于扶手椅纳米管作为纳米线，通过建模的金属纳米管界面。更具体地说，我们表明，作为耦合强度的函数，扶手椅型纳米管的总电子透射率增加，并倾向于被钉扎接近统一的费米波矢量接近金的金属。相反，锯齿形纳米管的总透射率增加到最大可能值2。这些影响的起源在于波函数的细节，这是解释。
2001-02-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Strain-tunable charge carrier mobility of atomically thin phosphorus allotropes
我们利用密度泛函理论研究了应变对单层$α$、$β$、$γ$和$δ$ -P（四种众所周知的磷原子薄同素异形体）的载流子迁移率的影响。由于高度各向异性的能带色散，原始同素异形体的载流子迁移率在一个主方向（Z字形或扶手椅形）上显著高于另一个主方向（在某些情况下超过5倍）。单轴应变（高达6%的压缩/拉伸）导致每个同素异形体中的带隙改变，特别是$γ$-P中的直接到间接带隙半导体转变以及$γ$和$δ$-P中的带隙的完全闭合。我们发现，由于单轴应变，在所有同素异形体中，载流子迁移率通常增加$\approx 5-10$的因子;其中值得注意的是，在作用于扶手椅方向的压缩应变下，在$β$ -P（$γ$ -P）中观察到空穴（电子）迁移率沿扶手椅（Z字形）方向增加$\approx 250$（30）倍。有趣的是，在$α$和$γ$ -P的情况下，通过施加应变，优选的电子传导方向也可以改变。
2018-03-06 cond-mat.mtrl-sci
Electronic transport through a silicene-based zigzag and armchair junction
利用密度泛函理论和非平衡格林函数方法，对几种ZAZ型SiNR结（一种由锯齿形和扶手椅型硅烯纳米带组成的类似硅烯分子结）的输运性质进行了理论研究.结果表明，三种系统的微分电导均按5-ZAZ>4-ZAZ>3-ZAZ的顺序减小，特别是只有3-ZAZ SiNR在一定的偏压范围内出现负微分电阻。为了阐明负折射现象的机理，我们详细讨论了透射谱和分子投影自洽哈密顿态。
2016-01-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Full analytical solution of finite-length armchair/zigzag nanoribbons
短臂椅型石墨烯纳米带可以表现为一维拓扑材料，其可以根据其宽度和终止方式在其石墨烯终止的边缘中显示边缘状态。我们在这里展示了任何长度和宽度的紧密结合石墨烯矩形的完整解决方案，可以被视为有限长度的扶手椅或锯齿形丝带。我们找到了体和边缘本征态和本征能量的精确解析表达式。我们给出了边缘态之间库仑相互作用的精确表达式，并引入Hubbard二聚体模型分析了边缘不同磁态的出现及其特征，这些磁态的存在依赖于带长。我们找到足够的空间，我们的预测在N = 5扶手椅丝带实验测试。我们比较分析结果与从头算模拟基准的二聚体模型的质量，并设置其参数。从头算哈密顿量的进一步详细分析，使我们能够确定这些变化的紧束缚参数，影响的带状物的拓扑性质。
2023-03-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Origins of electromagnetic anisotropy in monolayer black phosphorus
与经验观察相反，最低阶$k\cdot\hat{p}$理论预测单层黑磷（“磷烯”）在带隙能量处完全不受荧光偏振光激发的影响。利用对称性参数，我们推导出了包含高阶修正的$k\cdot\hat{p}$形式下的$2\times2$哈密顿量，它被用来表明实验测量的具有锯齿偏振的带隙跃迁由带间光学矩阵元中的三阶$k\cdot\hat{p}$微扰主导，而在这种材料中自旋-轨道相互作用的影响可以忽略不计，与对$\textit{g}$因子的微小轨道反磁性贡献一致。
2019-08-29 cond-mat.mtrl-sci
Edge Stability of BN sheets and Its Application for Designing Hybrid BNC Structures
采用第一性原理研究了单层六方氮化硼（BN）的边缘能和边缘应力。BN纳米带的扶手椅型边缘比锯齿型边缘具有更高的能量稳定性。扶手椅型BNNR处于压缩边缘应力下，而锯齿型BNNR处于拉伸边缘应力下。本征自旋极化和边缘饱和对BNNRs边缘稳定性的调制起着重要作用。BN和石墨烯之间的边缘能量差异可以用于指导特定混合BNC结构的设计：在扶手椅式BNC纳米晶（BNCNR）中，BN畴预计会在C畴之外生长，而在锯齿形BNCNR中则相反。更重要的是，扶手椅型BNCNRs可以再现扶手椅型石墨烯纳米带（GNRs）的独特电子性质，预计其对边缘官能化或无序具有鲁棒性。在一定的C/BN比范围内，锯齿形BNCNR可以表现出本征的半金属性，而不受任何外部约束。BNCNRs的这些意想不到的电子特性可能为开发超越单个石墨烯和BN的纳米级电子学和自旋电子学提供独特的机会。通常，这些设计BNC的原则可以扩展到其他混合纳米结构。
2010-11-28 cond-mat.mtrl-sci
Granular Graphene: direct observation of zigzag and armchair edge waves
我们提出了一种机械颗粒石墨烯，通过用宏观球形不锈钢珠接触取代碳原子获得。实验测得的色散关系，结合狄拉克点的证据。此外，波传播沿锯齿形和一个强大的转折效应的边缘波从锯齿形的扶手椅边界的实验显示，即使在没有一个完整的带隙的散装模式。我们的工作表明，机械颗粒石墨烯可以作为一个很好的实验平台，研究新的狄拉克，拓扑和非线性波现象。
2019-03-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Exciton resonances quench the photoluminescence of zigzag carbon nanotubes
我们发现，单壁碳纳米管的光致发光强度是强得多的大手性角管-扶手椅管-因为激子共振使锯齿形管的发光本质上弱。这种激子-激子共振取决于管的电子结构，并且在+1族的纳米管中更常见。扶手椅管不一定优先生长与目前的生长技术;他们只是有更强的发光。我们的分析允许归一化的光致发光强度，并发现在宏观样品中的纳米管手性的丰度。
2005-04-23 cond-mat.mtrl-sci
Anisotropy of the Optical Properties of Pentacene:Black Phosphorus Interfaces
黑磷（BP）是一种具有各向异性的层状材料。我们研究界面形成的并五苯单层吸附在单层BP，BP表面钝化的原型系统。我们将并五苯单分子层分别沿BP衬底的Z字形和扶手椅方向放置，以研究异质界面的各向异性。我们进行第一性原理$GW$加上Bethe-Salpeter方程（$GW$ -BSE）计算，以确定准粒子和光学性质。为了定量地分析光学性质的各向异性，我们开发了一个通用的计算方案，将界面激子分解成不同的贡献。我们发现了一个独特的电荷转移激子形成时，单层并五苯沿扶手椅方向放置，并讨论了各向异性的界面调制。我们的研究结果照亮了通过分子吸附的BP表面钝化的理解，并为未来的实验和计算研究提供了一个基准。
2022-08-16 cond-mat.mtrl-sci
On-surface synthesis and characterization of Teranthene and Hexanthene: Ultrashort graphene nanoribbons with mixed armchair and zigzag edges
本研究针对兼具扶手椅与锯齿边缘的超短石墨烯纳米带反应活性研究不足的问题，合成蒽三烯和蒽六烯模型化合物，表征其结构并研究空气暴露下的反应活性，明确了不同边缘的轨道与振动模式起源。
2023-07-31 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Probing the anisotropic behaviors of black phosphorus by transmission electron microscope, angular-dependent Raman spectra and electronic transports measurements
在这项工作中，我们相关的角度依赖性的拉曼响应的黑磷，其晶体取向，通过使用透射电子显微镜和拉曼光谱。当入射光的偏振方向平行于Z字形晶体取向时，A2g模的强度达到最大值。值得注意的是，进一步证实了Z字形结晶方向表现出优异的电导率和载流子迁移率。由于沿扶手椅方向的晶格延伸，观察到各向异性拉曼响应的增强。这项工作提供了各向异性性质和晶体学方向之间的相关性的直接证据，并代表了一个转折点，在黑磷的角度依赖的电子性质的讨论。
2015-09-20 cond-mat.mtrl-sci
Exceptional and Anisotropic Transport Properties of Photocarriers in Black Phosphorus
我们表明，黑磷具有室温电荷迁移率的顺序为10 $^4$ cm $^2$ V $^{-1}$ s $^{-1}$，这是大约一个数量级大于硅。我们还证明了强各向异性输运在黑磷，其中沿扶手椅方向的迁移率约一个数量级大于锯齿方向。光生载流子寿命长达100 ps也被确定。这些结果表明，黑磷是一个有前途的候选人，为未来的电子和光电应用。
2015-03-30 cond-mat.mtrl-sci
Anisotropic Thermal Conductivity of Exfoliated Black Phosphorus
我们确定了氧化铝钝化黑磷（BP），一个反应性的2D纳米材料具有强的面内各向异性的各向异性热导率。我们测量的三个结晶轴剥离BP的时域热反射的室温热导率。Z字形方向的导热系数（86 +/- 8 W/（m*K））比扶手椅方向的导热系数（34 +/- 4 W/（m*K））高约2.5倍。
2015-09-30 cond-mat.mtrl-sci
Small strain induced large piezoelectric coefficient in $α$-AsP monolayer
应变工程可以有效地调节材料的电子、拓扑和压电性能。本文采用密度泛函理论（DFT）研究了小应变（-4\%至4\%）对$α$ -AsP单分子膜压电性能的影响。采用密度泛函微扰理论和有限差分法，导出了压电应力张量$e_{ij}$和弹性刚度张量$C_{ij}$。结果表明，$α$ -AsP单分子膜的杨氏模量具有很强的各向异性，且扶手椅方向比锯齿方向更柔软，这为扶手椅方向压电系数的调节提供了可能。在所考虑的应变范围内，发现沿扶手椅（锯齿形）方向的单轴压缩（拉伸）应变显着提高了$e_{22}$和$d_{22}$（绝对值）。事实上，沿扶手椅方向的压应变和沿Z字形方向的拉应变实质上减小了沿扶手椅方向的晶格常数，这可以提高压电系数。还研究了$β$单分子膜的$e_{ij}$作为应变的函数，以说明$α$ -AsP的特殊褶皱结构在提高压电系数中的重要性。一个经典的SnSe单层褶皱结构被用来进一步声明沿扶手椅方向的小应变可以有效地提高压电系数。例如，SnSe单层在-3.5\%应变下的$d_{22}$从未应变的175.3 pm/V上升到628.8 pm/V。对于SnSe单层，观察到$e_{22}$的大峰，这是由于结构相变。对于SnSe单层的$e_{16}$，由于晶格常数$a$沿Z字形方向和$b$沿扶手椅方向交叉，也观察到大的峰。
2019-10-19 cond-mat.mtrl-sci
Raman Scattering at Pure Graphene Zigzag Edges
理论预测了石墨烯器件的丰富和非常独特的物理学，其边界遵循扶手椅或锯齿形晶体方向。在实验中揭示这一物理现象的先决条件是能够制造出具有纯手征边界的器件。剥落的薄片经常表现出30°的奇数倍的角，这引起了人们的期望，即它们的边界遵循纯粹的Z字形和扶手椅方向。然而，在这种晶体边缘的预测拉曼行为未能确认纯边缘手性。在这里，我们对使用SiO2的碳热分解对预图案化坑进行各向异性蚀刻后获得的六边形孔进行共焦拉曼光谱。六边形孔的边界沿着Z字形晶体学方向对齐，并且在拉曼图中几乎没有留下任何签名，表明边缘手性的空前纯度。这项工作提供了第一个机会，实验证实石墨烯边缘的拉曼理论的有效性。
2010-10-13 cond-mat.mtrl-sci
Effect of edge structures on elastic modulus and fracture of graphene nanoribbons under uniaxial tension
基于原子模拟，预测了单层石墨烯纳米带在准静态单轴拉伸下的非线性弹性性质，强调了边缘结构（扶手椅和锯齿形，无氢钝化和有氢钝化）的影响.原子模拟的结果解释热力学的理论框架内，这使得应变相关的边缘能量和氢吸附能的非线性函数的确定，锯齿形和扶手椅边缘。由于边缘效应的影响，石墨烯纳米带在无限小应变下的初始杨氏模量随边缘手性和带宽的变化而变化。此外，发现扶手椅型石墨烯纳米带的标称断裂应变比锯齿形带低得多。两种不同的断裂机制被确定，与锯齿形带和边缘控制的扶手椅带的非均质形核。氢钝化的边缘被发现有锯齿形石墨烯纳米带的机械性能的影响可以忽略不计，但其效果是更显着的扶手椅带。
2010-07-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Comparison of Solar Cell Efficiencies of Black Phosphorus and Silicon at the Nano and Micro Scales from First-Principles Calculations
本文通过第一性原理计算比较硅与黑磷在不同厚度下的太阳能电池效率，发现微米尺度硅占优而纳米尺度黑磷占优，揭示了材料厚度对效率的关键影响。
2024-07-04 cond-mat.mtrl-sci
The impact of hexagonal boron nitride encapsulation on the structural and vibrational properties of few layer black phosphorus
二维层状材料如黑磷的封装对于它们在空气中的稳定性至关重要。然而，封装提出了几个问题，即它如何通过弱范德华力影响黑磷的性质，以及这些性质是否可以根据需要进行调整。基于这些问题，我们在密度泛函理论的框架下，采用第一性原理方法研究了六方氮化硼包覆对少层黑磷结构和振动性质的影响.我们证明，与六方氮化硼封装施加双轴应变的黑磷材料，平坦化其起皱的结构，通过减少层的厚度，通过增加的起皱角和层内P-P键。这项工作阐明了封装过程后的层状材料的结构参数的演变。我们发现，封装后，磷烯（单层黑磷）收缩1.1%的扶手椅方向和拉伸1.3%的Z字形方向，而几层黑磷主要是在扶手椅方向上的膨胀高达3%。然而，由六方BN引起的这些相对小的应变导致黑磷的振动性质的显著变化，高频光学模式$A_g^1$的红移高达10 cm $^{-1}$。在一般情况下，由封装过程引起的结构变化打开了门，基板控制应变工程在二维晶体。
2020-02-24 cond-mat.mtrl-sci
Effect of shear strain on band structure and electronic properties of phosphorene
采用从头算方法研究了剪切应变对二维磷烯的能带结构和电子性质的影响。我们进行了DFT计算，以确定剪切应力作为剪切应变的函数，并发现单层磷烯在扶手椅和锯齿方向的剪切应变分别为30%和35%时具有极限强度，并且还发现单层在两个方向上施加剪切应变时在z方向上延伸。此外，我们推导出的能带结构的磷烯沿两个方向的剪切应变下，并已表明，磷烯的带隙沿两个方向减少，磷烯显示半金属性质施加在两个方向上的剪切应变的幅度为30%。磷烯的电导率估计沿Z字形和扶手椅方向的有效质量，它示出的电导率是高得多沿扶手椅方向，并且随着剪切应变的增加，电导率增加沿扶手椅，直到极限强度，和Z字形方向。
2015-12-16 cond-mat.mtrl-sci
Superior mechanical flexibility of phosphorene and few-layer black phosphorus
最近制备的二维（2D）磷烯晶体结构在电子学应用中显示出巨大的潜力。机械应变被证明能够显着修改磷烯和少层黑磷的电子性质。在这项工作中，我们采用第一性原理密度泛函理论计算，探讨磷烯的机械性能，包括理想的拉伸强度和临界应变。结果表明，单层磷烯在Z字形和扶手椅方向上分别可以承受27%和30%的拉伸应变。磷烯的这种巨大的应变极限是由于其独特的褶皱晶体结构。我们发现，在扶手椅方向上施加的拉伸应变拉伸了磷烯的褶皱，而不是显着延长P-P键长。折衷的二面角显著地减少了所需的应变能。与石墨烯等其他2D材料相比，磷烯表现出优异的柔性，杨氏模量小一个数量级。这在实际的大应变工程中特别有用。此外，还探讨了磷烯的各向异性性质。我们推导出一个通用模型来计算二维系统沿不同方向的杨氏模量。
2014-03-31 cond-mat.mtrl-sci
Performance Analysis of uniaxially strained Monolayer Black Phosphorus and Blue Phosphorus n-MOSFET and p-MOSFET
在这项工作中，我们提出了一个计算研究的可能性应变工程在单层黑磷（黑P）和蓝磷（蓝P）的MOSFET。利用密度泛函理论中的广义梯度近似（GGA）计算了器件的能带结构、载流子有效质量、能带极值处的载流子密度等材料特性，并利用自洽非平衡格林函数（NEGF）模拟了器件的输出特性、导通电流、击穿电压等性能指标。这种应变黑色P和蓝色P基MOSFET。我们的模拟表明，蓝色P中的载流子有效质量对Z字形和扶手椅方向上施加的应变更敏感。蓝P在n-MOS和p-MOS的应变工程中更敏感。除了在扶手椅方向上具有应变的黑色P基FET之外，总体上蓝色P（黑色P）n-MOSFET（p-MOSFET）在传输方向上具有拉伸（压缩）应变的情况下显示出性能的中度至显著的改善。
2016-02-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Identifying the Orientation of Edge of Graphene Using G Band Raman Spectra
考虑到石墨烯边缘的影响，计算了与G带拉曼强度和Kohn反常相关的电子-声子矩阵元。赝自旋的分析表明，纵向光学声子模式经历了强烈的Kohn异常的扶手椅和锯齿形的边缘，只有纵向（横向）光学声子模式是一个拉曼活性模式附近的扶手椅（锯齿形）的边缘。当入射激光的偏振方向平行（垂直）于扶手椅（锯齿形）边缘时，拉曼强度增强。扶手椅和锯齿形边缘之间的这种不对称性在识别石墨烯边缘的取向方面是有用的。
2010-02-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
The impact of stress on the electronic structure of phosphorus allotropes stacked on hexagonal boron nitride
本文用密度泛函理论密度泛函理论研究了黑磷（BP）和蓝磷（\Pblue）在六方氮化硼（hBN）上形成的异质双层膜的力学和电学性质。重点放在如何施加在组成层上的应力影响其结构和电子性能。为此，我们采用了一个特定的结构弛豫方案，使我们能够区分扭曲每一层的能量成本和将它们堆叠在一起的增益。在大多数情况下，我们发现BP倾向于沿着较软的扶手椅方向收缩，就像已经报道的类似结构一样。这种收缩可以达到高达5%的应变，这可能会破坏其沿扶手椅方向的非常好的传输性能。为了防止这种情况，我们提出了一个扭曲的双层结构，其中最大的部分应力施加在Z字形轴上，从而降低对BP输运性质的影响。我们还研究了\Pblue /hBN双层膜。两层的价态之间的一种特殊的杂化，使我们认为在双层中激发的电子-空穴对将表现出混合特性，电子仅位于\Pblue{ }层中，空穴扩散到两层上。
2020-07-06 cond-mat.mtrl-sci
Elastic Bending Modulus for Single-Layer Black Phosphorus
基于价力场模型，推导了单层黑磷（SLBP）弹性弯曲模量的解析表达式。得到的弹性弯曲模量为4.8028 eV和7.9905 eV沿扶手椅和锯齿方向的SLBP，分别。由于SLBP固有的有限厚度，这些值明显大于石墨烯中1.4eV的弯曲模量。我们的推导解析地说明了SLBP的弹性弯曲模量与SLBP的本征厚度的平方成正比。
2015-04-17 cond-mat.mtrl-sci
Coupled spin states in armchair graphene nanoribbons with asymmetric zigzag edge extensions
本研究通过在扶手椅型石墨烯纳米带中引入不对称锯齿形边缘延伸构建子晶格不平衡结构，实现了可调的磁相互作用及铁磁自旋链，为碳基自旋电子器件制备提供了新途径。
2020-07-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Strong Thermal Transport Anisotropy and Strain Modulation in Single-Layer Phosphorene
采用第一性原理计算和非平衡格林函数方法，研究了单层磷烯的弹道热输运。结果表明，Z字形方向的热导率比扶手椅方向的热导率高40%，具有明显的晶体学取向依赖性。此外，我们发现，热导各向异性的取向可以通过施加应变进行调谐。特别是，当施加一个方向的应变时，方向的热导率增强，但当施加一个方向的应变时，方向的热导率降低;而方向的热导率总是降低，当施加一个Z字形或方向的应变时。研究结果表明，单层磷烯薄膜中显著的热输运各向异性及其应变调制效应可用于磷烯基电子器件和光电子器件的热管理.
2014-09-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Anisotropic in-plane thermal conductivity observed in few-layer black phosphorus
黑磷作为一种新型的二维材料，在电子学和光电子学领域有着潜在的应用前景。在这里，我们报告的各向异性面内导热系数的悬浮少层黑磷测量的显微拉曼光谱。对于厚度大于15 nm的黑磷膜，扶手椅型和锯齿型热导率分别为~20和~40 W m $^{-1}$ K $^{-1}$，并且随着膜厚度减小，热导率降低至~10和~20 W m $^{-1}$ K $^{-1}$，表现出显著的各向异性。发现对于厚的黑磷膜，热导率各向异性比为~2，对于最薄的9.5 nm厚的膜，热导率各向异性比下降到~1.5。理论模型表明，所观察到的各向异性主要与各向异性声子色散有关，而本征声子散射率被发现是类似的扶手椅和锯齿形方向。黑磷薄膜中的表面散射强烈抑制长平均自由程声学声子的贡献。
2015-08-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Energy Gaps and Stark Effect in Boron Nitride Nanoribbons
采用第一性原理研究了宽度为10 nm左右的扶手椅型和锯齿型氮化硼纳米带的电子性质。扶手椅BNNRs的带隙表现出家庭依赖的振荡的宽度增加，并为带状宽于3 nm，收敛到一个恒定的值，这是0.02 eV小于批量带隙的氮化硼片由于存在非常弱的边缘状态。锯齿形BNNRs的带隙单调下降，收敛到一个间隙，这是0.7 eV小于散装间隙由于强边缘状态的存在。当外加横向电场时，扶手椅型BNNRs的带隙随电场强度单调减小。然而，对于锯齿形BNNRs，带隙和载流子有效质量根据场的方向和强度而增加或减少。
2008-08-13 cond-mat.mtrl-sci
Quantum weight and low-loss EELS signatures of Wannier quantum geometry in black phosphorus
Theoretical Sciences Unit, Jawaharlal Nehru Centre for Advanced Scientific Research（贾瓦哈拉尔·尼赫鲁高级科学研究中心理论科学部）；Institute of Science and Technology Austria（奥地利科学技术研究所）
研究通过开发第一性原理框架，将黑磷动量分辨量子度量与低损耗EELS可测的方向分辨量子权重联系起来，计算相关几何量，引入受限量子权重，揭示其特征，表明低损耗EELS谱矩可作为各向异性层状材料中集成量子几何的实用探针。
2026-07-10 cond-mat.mtrl-sci
2D Black Phosphorus Carbide: Rippling and Formation of Nanotubes
最近，人们预测了一种新型层状材料--碳化磷（PC）的同素异形体，并且已经成功地制备了其中的一些结构。在这里，通过使用第一性原理计算，我们研究了波纹的PC单层，层状PC的最稳定的修改之一，在大的压缩应变的影响。与磷烯类似，层状PC被发现具有非凡的弯曲能力，并在沿其扶手椅方向施加足够大的应变下形成具有大曲率的波纹。的带隙尺寸，功函数，和杨氏模量的波纹PC单层的预测是高度可调的应变工程。此外，直接-间接的带隙转变下观察到的压缩应变范围从6到11%。PC单层沿扶手椅方向波纹的另一个重要特征是其在极端压缩应变下滚动成PC纳米管（PCNT）的可能性。这些不同尺寸的管表现出高的热稳定性，具有很高的杨氏模量，以及可调谐的带隙，可以从0到0.95 eV变化。此外，对于这两种结构，波纹PC和PCNTs，我们已经解释了它们在压缩应变下的性质的变化，其结构参数的修改。
2020-02-19 cond-mat.mtrl-sci
Anisotropic buckling of few-layer black phosphorus
当二维材料，粘附到一个顺应性基板，受到压缩，它可以承担屈曲不稳定性屈服于周期性波纹。有趣的是，当黑磷薄片沿之字形晶体方向压缩时，薄片弯曲形成波纹，其周期比沿扶手椅方向压缩时长40%。这种各向异性屈曲源于黑磷的褶皱蜂窝状晶体结构，对波纹周期的定量分析使我们能够确定少层黑磷沿扶手椅方向（EbP_AC = 35.1 ± 6.3GPa）和Z字形方向（EbP_ZZ = 93.3 ± 21.8GPa）的杨氏模量。
2019-07-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Direction-Dependent Quantum Transport Properties of MoS$_2$ Integrated into Biphenylene Configuration
Department of Fundamental Sciences, Air NCO Vocational HE School, Turkish National Defence University（土耳其国防大学空军军士高等职业学校基础科学系）
通过第一性原理和量子输运计算，研究了MoS$_2$-BPN沿扶手椅和锯齿方向的电子、热和热电性能，发现显著的各向异性：扶手椅方向电流比锯齿方向高约7×10^4倍，且锯齿方向呈现负微分电导。
2026-06-09 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
Electron enrichment of zigzag edges of armchair-oriented graphene nano-ribbons increases their stability and induces pinning of Fermi level
中性扶手椅取向的石墨烯纳米带的锯齿形边缘显示出在这些边缘处强烈局域化的状态。它们表现为自由基，可以在加工过程中捕获电子，增加色带的稳定性。利用自旋极化密度泛函理论计算了有限长带的总能量，结果表明带的带电是可行的。Pariser-Parr-Pople（PPP）模型哈密顿量的能量与DFT兼容，允许研究更大的系统。中性带的结果表明：i）自旋极化（非极化）溶液的基本能隙比实验值大（小），ii）基态是自旋极化的，这一特性在实验上还没有观察到. GNRs的总能量随着捕获电子的数量而减小，达到最小值，其数量主要取决于锯齿形边缘的大小。注意到关于中性GNR的以下变化：i）基态不是自旋极化的，ii）基本带隙介于中性带的自旋极化和非极化解决方案之间，iii）而在中性带中，价带和导带起始相对于基本带隙，线性且对称地接近中间带隙，斜率为0.5，充电诱导费米能级钉扎，即，价带和导带的斜率约为0.1和0.9，与实验一致。
2019-07-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
First principles investigation of pressure related quantum transport in pure black phosphorus devices
采用第一性原理计算研究了两种纯单层黑磷（MBP）器件的压力相关输运性质。数值结果表明，半导体MBP可以承受相当大的压力，直到它转变为导体。根据BP的手性和垂直压力的大小，纯MBP器件可以作为柔性电子器件、“负”压力传感器和“正”压力传感器工作。当压力相对较小时，锯齿形MBP器件的电导对应力具有鲁棒性，而扶手椅型MBP器件则表现出压敏特性。锯齿形MBP器件的压力稳定性预示着其作为柔性电子器件的良好应用前景，而扶手椅型MBP器件的电导随压力的显著负增长表明其可以作为“负”压力传感器工作。当压力相对较大时，扶手椅型MBP器件和锯齿型MBP器件都表现出“正”压力传感器的有利特性，其电导率随压力迅速上升。设备越长，压力敏感性越高。利用能带取向分析和经验Wentzel $-$ Kramers $-$ Brillouin（WKB）近似，从第一性原理计算中验证了纯MBP器件的隧穿过程.
2018-02-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Velocity renormalization and Dirac cone multiplication in graphene superlattices with various barrier edge geometries
一维石墨烯超晶格的电子性质强烈依赖于原子的尺寸和一维周期性势的取向。使用紧束缚的方法，我们表明，扶手椅和锯齿形方向在这些超晶格有不同的影响的各向异性速度的载流子的重整化。对于对称的势垒，垂直于势垒的速度被修改为扶手椅方向，而在锯齿形的情况下保持不变。对于不对称的障碍，初始对称性之间的前向和后向动量的狄拉克锥对称性被打破的速度垂直（扶手椅的情况下）或平行（锯齿形的情况下）的障碍。最后，电荷中性点处的狄拉克锥乘法只发生在锯齿形几何中。相反，带隙出现在具有扶手椅方向势垒的石墨烯超晶格的电子结构中。
2015-08-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Co-existence of size-dependent and size-independent thermal conductivities in single layer black phosphorus
采用密度泛函方法结合Peierls-Boltzmann输运方程研究了单层黑磷（BP）的热导率。与二维石墨烯和MoS $_2$的各向同性和发散性热导率不同，单层BP在Z字形（ZZ）和扶手椅（AM）方向上分别发现了尺寸相关和尺寸无关的热导率共存。此外，单层BP中的热导率被发现是高度各向异性的，因为取向依赖的群速度，例如，在300 K时，尺寸为10 $μm$的单层BP沿ZZ和AM方向的热导率分别为83.5和24.3 W/m-K。
2014-09-14 cond-mat.mtrl-sci
Anisotropic Nonequilibrium Lattice Dynamics of Black Phosphorus
黑磷由于其高度的各向异性特性，最近引起了人们的极大关注。各种超快光学光谱已被应用于探测光激发的载流子响应，但互补晶格响应仍然没有解决。在这里，我们采用飞秒电子衍射来探讨结构各向异性如何影响光激发后的晶格动力学。我们观察到两个时间尺度的晶格响应，我们归因于电子-声子和声子-声子热化。扶手椅和锯齿形方向之间的显着差异进行观察，表明非热状态的晶格持续到~60 ps。这种非热状态的特征在于与平衡态相比，原子振动的各向异性被修改。我们的研究结果提供了见解，在电子-声子以及声子-声子耦合，并承担任何黑磷在非平衡条件下的应用直接相关。
2020-04-02 cond-mat.mtrl-sci
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
An Analytic Study of Strain Engineering the Electronic Bandgap in Single-Layer Black Phosphorus
本文基于紧束缚近似，分析了应变对单层黑磷中电子带隙的影响。我们得到一个表达式的带隙的变化引起的一般应变类型，包括张力和平面和剪切，并使用此来确定最有效的应变方向为不同的应变类型，沿最强的带隙操作可以实现。我们发现，使带隙的最大操纵的应变方向不一定是在扶手椅或锯齿方向。相反，为了实现最强的带隙调制，所施加的机械应变的方向取决于所施加的应变的类型。
2015-05-27 cond-mat.mtrl-sci
Structure and Dynamics of Boron Nitride Nanoscrolls
碳纳米卷（CNSs）是通过将石墨烯层卷成纸莎草状而形成的结构。CNN已经由不同的小组实验性地产生。氮化硼纳米卷（BNNSs）是使用氮化硼代替石墨烯层的类似结构。在这项工作中，我们报告的BNNS形成的结构和动力学方面的分子力学和分子动力学的结果。与CNS类似，BNNS的形成主要由两个主要的能量贡献主导，即弹性能量的增加和由于轧制层的重叠表面的范德华相互作用而导致的能量增益。扶手椅型涡卷是最稳定的结构，而锯齿型涡卷是可以热转化为扶手椅型的亚稳定结构。手性涡卷是不稳定的，并且倾向于根据其初始几何形状而演变成锯齿形或扶手椅形构型。还讨论了制备BNNSs的可能的实验路线。
2009-07-31 cond-mat.mtrl-sci
Interference of Topologically Protected Edge States in Silicene Nanoribbons
硅烯是一种二维量子自旋霍尔绝缘体。我们从拓扑保护和两个边缘之间干涉的角度研究了硅烯纳米带的边缘通道。研究发现，扶手椅形和锯齿形边缘的螺旋边缘通道（HEC）的行为是完全不同的。HEC的穿透深度$ξ$与扶手椅边缘$ξ_{\rm arm} \sim \hbar v_\text{F}/ Δ$的自旋-轨道能隙成反比（$v_\text{F}$：费米速度，$Δ$：由于自旋-轨道相互作用而产生的能隙），而它保持与锯齿形边缘的晶格常数一样短。由于两个边缘态的干涉，扶手椅型纳米带中的零能态消失，而即使宽度$W$很窄，它们仍然保持在锯齿型纳米带中。对于扶手椅型纳米带，HEC的间隙$δ$表现为$Δ=0$的$δ\sim \hbar v_\text{F}/W$，以及$δ\sim Δ\exp[- W/ξ_{\rm arm}]$的$Δ\not=0$的$δ\sim Δ\exp[- W/ξ_{\rm arm}]$，而对于锯齿型纳米带，其基本上保持为零而与$Δ$无关。
2013-01-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Strain modulated band gap of edge passivated armchair graphene nanoribbons
采用第一性原理计算研究了不同边缘钝化（包括H、O和OH基团）的扶手椅型石墨烯纳米带（AGNR）的应变效应.氢钝化的AGNR的带隙在应变下呈现出近周期性的锯齿形变化。对于O和OH钝化，锯齿形图案由于边缘而被修改的量子限制显著移位。此外，O钝化的AGNR的带隙经历了直接到间接的转变，并具有足够的张应变（~5%）。随着应变的进一步增加，间接间隙减小到零。
2011-02-01 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph quant-ph
Edge phonons in black phosphorus
剥离黑磷是近年来出现的一种新型二维晶体，由于其独特的各向异性晶体结构和电子能带结构，在电子学、光电子学和光子学领域具有潜在的重要应用。尽管层状晶体的边缘具有一系列奇异特性，其表征和开发对于器件开发至关重要，但黑磷的边缘仍然很难表征。本文利用拉曼光谱和密度泛函理论计算，对不同黑磷边缘附近的原子结构和声子行为进行了实验和理论研究。偏振拉曼结果显示在样品的边缘出现了新的模式，它们的光谱依赖于边缘的原子结构（锯齿形或扶手椅形）。理论模拟证实了这些新的模式是由于体材料中的边缘声子态所引起的，并且起源于晶格终止重排。
2016-04-29 cond-mat.mtrl-sci
First-principles calculations of electrical conductivities of edge-modified graphene nanoribbons: strain effect
Northwest Missouri State University（西北密苏里州立大学）；Wilfrid Laurier University（韦仕敦大学）
本文通过从头计算研究了应变对边缘修饰石墨烯纳米带电学性质的影响，发现通过应变工程可使原本不导电的纯石墨烯纳米带在红外到紫外范围内导电，并探讨了应变对Berry曲率的影响。
2026-05-16 cond-mat.mtrl-sci
Thermal stability of a free nanotube from single-layer black phosphorus
与石墨烯片制备的碳纳米管类似，理论上也可以通过卷曲矩形单层黑磷（SLBP）来制备黑磷纳米管（BPNT）。本文采用分子动力学模拟研究了原子热振动对BPNT失效的影响。模拟中涉及两种类型的双壳BPNT，这是通过将矩形SLBP分别沿其扶手椅/褶皱方向和锯齿方向（面内法线）卷曲而获得的。在有限温度下，由于管的曲率和原子的剧烈热振动，管外壳上的键处于张力状态。当具有这种伸长的键的长度接近其临界值时，即，0.279 nm，或者由于键角变化较大，两个非键合磷原子之间的最小距离超过0.389 nm，管很快失效。计算并比较了扶手椅和锯齿形BPNT在有限温度下的临界稳定态。为了实现具有高鲁棒性的稳定BPNT，管的曲率应该减小或者管应该在较低温度下工作。只有当BPNT具有结构稳定性时，它才具有作为纳米线在未来纳米机电系统（NEMS）中的潜在应用。
2015-12-23 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Observation of Topological Armchair Edge States in Photonic Biphenylene Network
该研究利用光子联苯烯网络（BPN）晶格，在不破坏时间反演对称性的条件下实验观测到扶手椅型拓扑边缘态，并揭示了边缘态与体态的异常杂化，为扩展二维材料应用提供了新途径。
2025-03-11 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
