Electronic and thermoelectric properties of quasi-fractal carbon nitride nanoribbons
近年来，人们致力于合成具有准分形几何结构的人工分子系统，这为分数维原子系统的电子性质的实验研究提供了新的机会。分形纳米系统中输运现象的理论研究又引起了人们的兴趣。本文采用基于密度泛函理论、分子动力学和非平衡格林函数的计算方法，研究了Sierpinski三角形块准分形氮化碳纳米管的电子和热电性质.我们估计的准分形块在纳米晶体的代g的输运性质的变化。
2021-12-29 cond-mat.mes-hall
Effect of external conditions on the structure of scrolled graphene edges
碳纳米卷的特征尺寸-“巴基卷”-通过分析悬浮和衬底沉积的石墨烯样品的代表性模型的弹性、范德华和静电能之间的竞争来计算。结果与原子模拟和实验观察到的螺旋石墨烯边缘是一致的。静电控制的包装被证明是实际可行的，并指出其可能的设备应用。
2010-04-12 cond-mat.mes-hall
Bending mode fluctuations and structural stability of graphene nanoribbons
我们分析了一个狭窄的石墨烯纳米管的热波动。使用一个连续的，膜状模型，我们研究的高度高度关联函数和两种不同的边界条件对应的不稳定模式：带状物是固定的或自由的边缘。对于第一种情况，热谱有一个间隙，沿带的相关指数衰减。热涨落只产生平坦情况的局部扰动。然而，长程晶序没有被扭曲。对于自由边缘，情况发生变化，因为热激励是无间隙的。低能谱分为体激发和边激发。体激发倾向于破坏晶体有序性，产生均匀的波纹。此外，我们将边缘模式与导致滚动边缘的排除扰动相关联，如在悬浮石墨烯样品中所见。
2012-12-19 cond-mat.mes-hall
Structure and stability of graphene nanoribbons in oxygen, carbon dioxide, water, and ammonia
我们确定，通过密度泛函理论，在分子，如氧气，水，氨，和二氧化碳的存在下，石墨烯纳米颗粒（GNR）的稳定性和结构的边缘。在氢封端的纳米带的情况下，我们发现，最稳定的扶手椅和锯齿形配置的特点是由一个非金属/非磁性的性质，并与克拉尔的六重规则，众所周知的有机化学兼容。特别是，我们预测，在热力学平衡，在富氧大气中的中性GNRs应优先沿扶手椅方向，而水饱和GNRs应呈现锯齿形的边缘。我们的研究结果有望对GNRs合成特别有用，因为最新和最先进的实验路线在水和/或含氨溶液中最有效。
2010-09-09 cond-mat.mes-hall
Diffusion and localization in carbon nanotubes and graphene nanoribbons
我们研究了安德森无序影响下的碳纳米管和石墨烯带中的输运长度尺度。给出了任意结构量子线的态密度、弹性平均自由程和局域化长度的一般解析表达式。这些使我们能够分析整个能量范围内的电响应，包括范霍夫奇点周围的区域，传统上难以通过替代方法访问。与数值模拟的结果相比，我们表明，扩散和本地化的制度是很好地代表了在很宽的范围内的能谱的解析近似。该方法适用于金属和半导体纳米管和纳米带，但在锯齿形带的边缘状态附近发生故障。
2008-04-30 cond-mat.mes-hall
Induced polarization and electronic properties of carbon doped boron-nitride nanoribbons
采用密度泛函方法研究了碳原子线掺杂氮化硼纳米带的电子性质。三种不同的构型是可能的：碳原子可以取代一行硼或氮原子，或者一行交替的B和N原子，这导致非常不同的电子性质。我们发现：i）NCB排列被强极化，具有大的偶极矩，具有意想不到的方向，ii）BCB和NCN排列是非极性的，具有零偶极矩，iii）通过碳线的掺杂减小了带隙，而与碳线周围的硼和氮的局部排列无关，iv）平行于碳线的电场使BN片极化并且发现其对碳掺杂剂的存在敏感，以及v）最高占据分子轨道和最低未占据分子轨道之间的能隙随着平行于碳线方向的外加电场的增加而线性减小。我们发现碳掺杂的BNNRs的极化和能隙可以通过沿碳线平行施加的电场来调节。
2012-04-14 cond-mat.mes-hall
Effect of edge defects on band structure of zigzag graphene nanoribbons
在这篇文章中，我们报告的能带结构研究锯齿形石墨烯纳米带（ZGNRs）引入缺陷（sp_3杂化碳原子）在不同浓度的边缘，通过改变sp_3和sp_2杂化碳原子的比例。在理论分析的基础上，发现ZGNRs的带隙值强烈地依赖于边缘处sp3到sp2杂化碳原子的相对排列，因此该发现将极大地有助于理解纳米带的带隙以用于其电子应用。
2018-03-12 cond-mat.mes-hall
Curved Graphene Nanoribbons: Structure and Dynamics of Carbon Nanobelts
碳纳米带（CNR）是具有大纵横比的石墨烯（平面）结构。碳纳米带（CNB）是一种卷曲成螺旋状结构的石墨烯纳米带。例如，碳纳米卷（CNSs）具有大的纵横比。在这项工作中，我们研究了能量和动力学方面的CNBs形成的CNRs卷起。我们已经进行了分子动力学模拟使用反应经验键级势。我们的研究结果表明，类似于CNSs，CNBs的形成主要由两个主要的能量贡献，由于弯曲的初始平面配置（降低结构稳定性）的弹性能量的增加和能量增益由于范德华相互作用的重叠表面的轧制层（增加结构稳定性）。超过临界直径值，这些涡旋结构甚至可以比它们的等效平面配置更稳定（在能量方面）。与需要能量辅助过程（超声处理、化学反应等）的CNS相反，为了形成CNB，CNB可以由低温驱动过程自发形成。长的CNB（长度为$\sim$ 30.0 nm）倾向于表现出自折叠的球拍状构象，其形成动力学与长碳纳米管观察到的非常相似。较短的CNB将更有可能形成完美的滚动结构。还讨论了从石墨烯膜制备CNB的可能的合成路线。
2010-02-05 cond-mat.mes-hall physics.comp-ph
Peculiar Width Dependence of the Electronic Property of Carbon Nanoribbons
纳米带（纳米石墨带）是类似于碳纳米管的碳系统。我们通过一组两个整数$<p,q>$来表征宽类纳米带，然后根据$p$和$q$来定义宽度$w$。电子性质探索这类纳米带。锯齿形（扶手椅型）纳米带具有与扶手椅型（锯齿形）纳米管类似的电子性质。纳米带的带隙结构表现出与金属或几乎金属纳米带的流状序列的谷结构。这些序列对应于由$w$索引的等宽曲线。我们揭示了纳米带的电子性质对宽度$w$的特殊依赖性。
2006-02-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Transport of fullerene molecules along graphene nanoribbons
我们研究了C60富勒烯分子（巴基球）和短长度碳纳米管在石墨烯纳米带上的运动。我们证明，纳米边缘创建一个有效的潜力，保持碳结构的表面上。结果表明，C_（60）分子的运动特征与温度有关：在低温（T<150K）下，主要的运动形式是沿表面滑动，而在高温下，滑动被摇摆和滚动所取代。模拟的巴基球与包含的金属离子，如Fe@C60，表明这种分子复合物经历了滚动运动沿纳米取向与恒定的电场的作用下的恒定速度。在存在施加到纳米颗粒的热梯度的情况下观察到类似的效果，但是在这种情况下碳结构的迁移率在很大程度上取决于它们的尺寸和对称性，使得更大和更不对称的结构表现出低得多的迁移率。我们的研究结果表明，电泳和热泳都可以用来控制碳分子和富勒烯的运动，例如，排序它们的大小，形状和可能的夹杂物。
2012-06-02 cond-mat.mes-hall
Interband transitions in narrow-gap carbon nanotubes and graphene nanoribbons
我们使用强的最近邻紧束缚近似，在同一个立足点上研究了窄带隙碳纳米管和石墨烯纳米带的带间偶极跃迁。研究表明，金属单壁碳纳米管中的曲率效应和无间隙石墨烯纳米带中的边缘效应不仅打开了通常对应于THz频率的爆炸间隙，而且还导致了这些间隙中光学跃迁概率的巨大增强。此外，当光子能量与带隙能量一致时，这些跃迁的速度算符的矩阵元具有普适值（等于石墨烯中的费米速度）。在增加激发能时，跃迁矩阵元首先迅速减小（对于保持在THz范围内但超过两个带隙能量的光子能量，其减小三个数量级），并且此后其开始与光子频率成比例地增加。类似的效应发生在扶手椅型碳纳米管中，该碳纳米管的带隙被沿纳米管轴施加的磁场打开和控制。扶手椅型石墨烯纳米带和单壁锯齿形碳纳米管之间存在直接对应关系。所描述的尖锐的光子能量依赖的过渡矩阵元素与范霍夫奇点在所考虑的准一维系统的带隙边缘，使他们有前途的候选人的相干太赫兹辐射发射器的有源元件。残余掺杂引起的低能量带间跃迁的泡利阻塞效应可以通过使用高频（光学）激发产生粒子数反转来抑制。
2019-03-25 cond-mat.mes-hall
Molecular Dynamics Simulation Study of Carbon-Nanotube Oscillator in Graphene Nanoribbon Trench
石墨烯/碳纳米管（CNT）杂化材料可用于能量存储和纳米电子技术。在这里，我们解决的CNT振荡器封装在石墨烯纳米管（GNR）沟槽作为一种新的设计，并通过经典的分子动力学模拟研究其性能。由于CNT被封装在GNR沟槽中时的能垒非常低，因此吸附在GNR表面上的CNT可以容易地被封装在GNR沟槽中。MD模拟表明，封装在GNR沟槽中的CNT振荡器与简单的CNT振荡器兼容，因此我们预期GNR沟槽中的CNT可以作为振荡器工作。因此，我们可以预期，在GNR沟槽封装的CNT可以应用于超灵敏的纳机电振荡器，并且该系统有可能应用于继电器开关器件和穿梭存储器。
2016-05-11 cond-mat.mes-hall
RKKY interaction in carbon nanotubes and graphene nanoribbons
研究了自旋轨道相互作用和磁场作用下碳纳米管和石墨烯纳米带中的Rudermann-Kittel-Kasuya-Yosida（RKKY）相互作用.为此，我们评估的静态自旋磁化率张量在真实空间中的各种制度在零温度。在金属碳纳米管的RKKY相互作用强烈地依赖于子晶格，并在狄拉克点，是纯粹的铁磁（反铁磁）的本地化自旋相同（不同）的子晶格，而在半导体碳纳米管的自旋磁化率仅弱依赖于子晶格，是占主导地位的铁磁。自旋轨道相互作用破坏了系统的SU（2）自旋对称性，除了通常的各向同性海森堡相互作用外，还产生了Ising和Moryia-Dzyaloshinsky形式的各向异性RKKY相互作用.所有这些RKKY项都可以通过将费米能级调整到接近自旋轨道相互作用引起的能隙的位置而具有相当的量级。我们进一步计算自旋磁化率也在有限的频率，从而获得自旋噪声在真实空间中通过波动耗散定理。
2012-11-13 cond-mat.mes-hall
Creating quantum spin chains through edge reconstruction in pure graphene armchair nanoribbons towards ballistic spin transport
本研究通过边缘重构在扶手椅型石墨烯纳米带中实现海森堡反铁磁自旋链，并证明其支持弹道自旋输运，为量子自旋信息传递和自旋电子学提供新途径。
2022-03-27 cond-mat.mes-hall
Twisting Graphene Nanoribbons into Carbon Nanotubes
虽然碳纳米管由蜂窝状碳组成，但它们从未直接由石墨烯制成。在这里，它是由量子分子动力学模拟和经典的连续弹性模型，石墨烯纳米带，确实可以通过扭曲转化为碳纳米管。由此制备的管的手性不仅可以预测，而且还可以外部控制。这种扭曲路线是纳米纤维的一个机会，并且很容易推广到由其他平面纳米材料制成的带状物。
2012-02-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Structure and energetics of carbon, hexagonal boron nitride and carbon/hexagonal boron nitride single-layer and bilayer nanoscrolls
单层和双层碳和六方氮化硼纳米卷以及由双层石墨烯/六方氮化硼异质结构制成的纳米卷被认为是。基于解析模型和数值计算，得到了单层和双层矩形纳米带轧制得到的相应纳米卷的稳态结构。的长度的纳米带的稳定和积极有利的nanoscroll是可能的。计算了单层和双层纳米带滚动成纳米卷和纳米卷展开的障碍。基于计算的势垒纳米卷的稳定状态下的寿命估计。通过密度泛函理论计算得到了模型中石墨烯和六方氮化硼层的弯曲弹性常数。
2018-04-06 cond-mat.mes-hall
Electronic structure and Peierls instability in graphene nanoribbons sculpted in graphane
石墨烯纳米带是一种在纳米电子学领域具有巨大应用潜力的半导体纳米结构。然而，它们的实现，特别是在几纳米以下的小横向尺寸下，仍然具有挑战性。在这里，我们从理论上分析了在石墨烷基底（一种完全饱和的二维碳氢化合物，分子式为CH）中产生的锯齿形石墨烯纳米带，并预测它们在单个碳链的极限下是稳定的。我们利用密度泛函理论与B3LYP功能，准确地处理交换和相关效应，并表明，在小的宽度低于几个链，这些锯齿形纳米带是半导体由于Peierls不稳定性类似的情况下，聚乙炔。石墨烷中的石墨烯纳米带可能是实现具有规则边缘和受控化学终止的超窄半导体石墨烯纳米带的可行策略，并为探索人工一维碳结构中Peierls扭曲和自旋效应之间的竞争开辟了道路。
2009-10-31 cond-mat.mes-hall
Multilayer Graphene Nanoribbon and Carbon Nanotube based Floating Gate Transistor for Nonvolatile Flash Memory
浮栅晶体管是非易失性闪存的基本组成部分，非易失性闪存是现代微纳电子应用中使用最广泛的存储器件之一。最近，人们对引入使用石墨烯纳米技术的新一代存储器器件的兴趣激增。本文提出了一种基于多层石墨烯纳米管和碳纳米管的浮栅晶体管的设计。在所提出的FGT中，石墨烯纳米颗粒（GNR）的多层结构将用作场效应晶体管（FET）的沟道，并且CNT层将用作浮栅。分析了浮栅中的电荷积累机制及其对所施加的端电压的依赖关系。基于我们的分析，我们已经观察到，与传统的基于硅的浮栅器件相比，所提出的基于石墨烯的浮栅晶体管可以在降低的电压下操作。我们已经提出了详细的分析的操作和编程和擦除过程中提出的FGT，编程和擦除电流密度的依赖性对不同的参数，缩放的控制和隧穿氧化物的厚度的影响。这些分析是基于器件的电容模型进行的。
2015-08-11 cond-mat.mes-hall
Structure- and adatom-enriched essential properties of graphene nanoribbons
采用第一性原理计算对一维石墨烯纳米带的几何、电学和磁学性质进行了系统的研究。这些特征丰富的基本性质来自于化学键中的各种轨道杂化以及边缘碳原子和原子诱导的自旋态。原始的纳米带，具有蜂窝晶格，可以表现出平面，弯曲，滚动，折叠和堆叠配置。吸附在表面和边缘，分别创建屈曲结构和非六边形/非平面边缘。存在六种自旋相关的电子和磁性：非磁性、铁磁和反铁磁金属、非磁性半导体和有/无自旋分裂的反铁磁半导体。它们可以通过能隙、电子/空穴密度、净磁矩、原子主导的能带、空间电荷分布、自旋排列以及轨道和自旋投影态密度来清楚地说明。不同的基本性质是由有限尺寸限制、边缘结构、曲率效应、层间原子相互作用、自旋组态和化学吸附之间的复杂关系决定的。理论预测可以提供潜在应用中的全部信息，其中部分与最近的实验测量一致。
2018-12-19 cond-mat.mes-hall
Intrinsic giant Stark effect of boron-carbon-nitride nanoribbons with zigzag edges
采用第一性原理计算研究了锯齿形硼碳氮（BCN）纳米带的电子性质，其中石墨烯纳米带边缘最外层的C原子被B或N原子取代.我们发现，BCN纳米带是金属，因为几个带交叉的费米能级。对于BCN纳米带在一个丰富的H $_2$的环境中，所谓的近自由电子状态出现在费米能级以上，因为固有的巨斯塔克效应，由于内部电场的横向偶极矩。近自由电子态的位置可以通过施加平行于偶极矩的电场来控制。氮原子的氢化是BCN纳米带中巨斯塔克效应出现的必要条件。我们还讨论了双层BCN纳米带中堆积顺序对本征巨斯塔克效应的影响。
2012-04-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Feature-rich Geometric and Electronic Properties of Carbon Nanoscrolls
如何形成具有非均匀曲率的碳纳米卷是一个值得深入研究的课题。第一性原理方法适用于研究有限尺寸约束、边缘相关相互作用、层间原子相互作用、机械应变和磁位形等因素的综合效应。复杂的机制可以诱导不寻常的基本性质，例如，最佳结构、磁性、带隙和能量色散。为了达到一个稳定的螺旋形轮廓，将通过评估$W$依赖的滚动能量来彻底探索对临界纳米尺度宽度和重叠长度的要求。扶手椅和锯齿形纳米卷之间的形成能的比较是有用的，在理解实验表征。在锯齿形边缘附近的自旋向上和自旋向下的分布检查其磁环境。这解释了自旋简并度的守恒或破坏。松弛的纳米卷上的各种弯曲表面将产生复杂的多轨道杂化，因此预计低位能量色散和能隙对带宽度非常敏感，特别是对于扶手椅系统。最后，平面的，弯曲的，折叠的，滚动的石墨烯纳米带相互比较，以说明几何形状引起的多样性。
2020-08-21 cond-mat.mes-hall
Alkali-induced rich properties in graphene nanoribbons: Chemical bonding
碱金属吸附的石墨烯纳米带具有丰富的电、磁特性。从第一性原理计算可知，只有少数的adatom主导的导带，其他的导带和价带都是由碳原子引起的。大量的自由电子出现在被占据的碱金属和碳金属的导带中。能带对吸附原子的浓度、分布、种类和边缘结构都很敏感，而总的线自由载流子密度只依赖于第一种。这些主要来自于吸附原子-碳键中的单个$s-2p_z$轨道杂化。具体而言，锯齿形系统可以呈现跨两个边缘的反铁磁有序，沿一个边缘的铁磁有序和非磁性，反映在具有或不具有自旋分裂的边缘局域能带中。不同的能量色散贡献了许多特殊的态密度峰。临界化学键和独特的自旋组态可以从实验测量中得到验证。
2016-09-18 cond-mat.mes-hall
Current-induced runaway vibrations in dehydrogenated graphene nanoribbons
我们采用半经典朗之万方法研究了部分脱氢的扶手椅型石墨烯纳米粒子中的电流诱导原子动力学。所有参数均由密度泛函理论得到。脱氢的碳二聚体表现为有效的杂质，其运动与其余碳原子无关。电流可以以相干的方式耦合二聚体运动。耦合，这是介导的非保守性和赝磁电流感应力，改变原子动力学，从而显示他们的签名在这个简单的系统。我们用简化的本征模分析方法研究了原子动力学和电流诱导的振动不稳定性，研究表明扶手椅型纳米粒子可以作为探测电流诱导力的实验平台。
2015-12-24 cond-mat.mes-hall
Suppression of thermal conductivity in graphene nanoribbons with rough edges
我们数值分析了理想和粗糙边缘的碳纳米带的热导率。我们表明，边缘无序可以导致抑制热导率的几个数量级。这种效应与边缘诱导的安德森局域化和声子输运的抑制有关，并且对于较长的纳米带和较低的温度变得更加明显。
2010-06-24 cond-mat.mes-hall
Reduction of interfacial thermal resistance of overlapped graphene by bonding carbon chains
深入研究界面热传输机理，降低界面热阻，对热管理和热调控具有重要意义。在此，通过进行分子动力学模拟，通过添加键合的碳链来大大降低重叠的石墨烯纳米带之间的界面热阻。并利用分析模型（交叉界面模型，CIM）分析和解释了交叉界面处的二维热输运机制。一个数量级的减少，界面热阻被发现作为石墨烯纳米带是由一个碳链键合。有趣的是，随着碳链数目的增加，界面热阻的下降速率逐渐减慢，这可以用基于CIM的理论关系式来解释。此外，通过CIM与传统简化模型的比较，验证了CIM的准确性，并在重叠的石墨烯纳米带。这为改善界面热输运提供了新的途径，也为揭示低维材料在热管理中的应用提供了新的机理。
2020-11-01 cond-mat.mes-hall
Transmission spectra and valley processing of graphene and carbon nanotube superlattices with inter-valley coupling
我们数值研究了具有谷间耦合的石墨烯纳米带和碳纳米管的电子输运性质，例如，在\sqrt{3} NPDMATHABMN \sqrt{3} N和3N \times 3N超晶格中。以\sqrt{3} \times \sqrt{3}石墨烯超晶格为例，我们发现通过对石墨烯超晶格的剪裁，可以得到丰富的纳米带和纳米管的结构构型。在研究了相应的扶手椅和锯齿形纳米管几何结构的电子特性后，我们发现碳纳米管的线性能带可以导致类似克莱因隧道的现象，即，电子沿着管传播而没有反向散射，即使在存在势垒的情况下也是如此。由于\sqrt{3} \times \sqrt{3}超级电池在原始石墨烯的K和K'谷之间的耦合，我们提出了一种基于扶手椅型碳纳米管的谷场效应晶体管，其中电流的谷极化可以通过施加栅极电压或改变扶手椅型碳纳米管的长度来调节。
2017-01-03 cond-mat.mes-hall
Parity Conservation in Electron-Phonon Scattering in Zigzag Graphene Nanoribbon
与碳纳米管相比，锯齿形石墨烯纳米管在限制方向上不存在平移对称性（或周期性边界条件），从而消除了子带数守恒的选择规则。然而，具有均匀二聚体的锯齿形石墨烯纳米带确实具有反转对称性。因此，我们提出了一个电子-声子相互作用的宇称守恒选择定则。在变形势近似下，利用紧束缚模型，推导了锯齿形石墨烯纳米带中的电子-声子散射矩阵。
2014-07-10 cond-mat.mes-hall
Oxidation stability of confined linear carbon chains, carbon nanotubes, and graphene nanoribbons as 1D nanocarbons
三种典型的一维（1D）/准一维纳米碳，线性碳链，碳纳米管和石墨烯纳米带已被证明可以在单壁碳纳米管中生长。这就产生了三种类型的混合材料，它们的行为和性能相互比较还远未被理解。在最近发表的工作中证明这些纳米结构材料的合成是成功的之后，我们现在已经能够通过使用共振拉曼光谱系统地研究它们的氧化稳定性。令人惊讶的是，理论上预测非常不稳定的线性碳链实际上在碳纳米管主体的保护下在高达500 °C下是热稳定的。此外，在较窄的碳纳米管中较长的线性碳链比在较大的管中较短的线性碳链更稳定，这表明热稳定性不仅取决于单独的线性碳链的长度，但它是以更复杂的方式与宿主管的限制相关。此外，石墨烯纳米带总体上被认为是最稳定的受限结构。另一方面，（6，5）CNT相对于其（6，4）对应物的更高稳定性等特性使得这项研究为进一步研究这些1D纳米碳（包括真正的1D线性碳链）在环境条件下的应用提供了坚实的平台。
2021-01-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Negative differential resistance in graphene-nanoribbon/carbon-nanotube crossbars: A first-principles multiterminal quantum transport study
我们模拟了石墨烯纳米管（GNR）和单壁碳纳米管（CNT）之间的量子输运，其中电子穿过它们之间的真空间隙。GNR覆盖纳米尺度区域上的CNT，同时它们的相对旋转为90度，从而形成四端子交叉杆，其中在CNT和GNR端子之间施加偏置电压。CNT和GNR分别基于其两端电导是否表现出作为费米能的函数的能隙而被选择为半导体或金属。我们发现在所有三个研究的设备-mGNR-sCNT，sGNR-sCNT和mGNR-mCNT交叉-这是不对称的，相对于改变偏置电压从正到负的非线性电流-电压（I-V）特性。此外，mGNR-sCNT交叉杆的I-V特性表现出具有低起始电压$V_\mathrm{NDR} \simeq 0.25$ V和峰谷电流比$\simeq 2.0$的负微分电阻（NDR）。交叉杆的重叠区域仅包含$\simeq 460$碳原子和氢原子，这为远低于国际半导体技术路线图所设想的最小水平长度尺度的纳米电子器件铺平了道路。我们的分析是基于非平衡格林函数形式主义结合密度泛函理论（NEGF-DFT），在那里我们还提供了一个概述，最近扩展的NEGF-DFT框架（最初开发的两个终端设备）的多端设备。
2013-07-31 cond-mat.mes-hall
R-graphyne: a new two-dimension carbon allotrope with versatile Dirac-like point in nanoribbons
利用第一性原理计算提出了一种新型的二维碳同素异形体--含炔键的四环矩形石墨炔（R-graphyne）。虽然体R-石墨炔表现出金属性质，但R-石墨炔的纳米带显示出与体不同的电子结构。最有趣的特征是R-石墨烯纳米带的带隙作为宽度的函数在半导体和金属之间振荡。特别地，具有半整数重复晶胞的锯齿形边缘纳米带在能带结构中表现出意想不到的Dirac类费米子。R-石墨炔纳米带的类狄拉克费米子起源于中心对称和两个亚晶格。R-石墨烯纳米带的特殊性质极大地扩展了我们对类Dirac点起源的理解。这些发现揭示了纳米带的一种新的迷人性质，它可能在碳基纳米尺寸电子器件中具有广泛的潜在应用。
2016-01-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Comparative Studies on Giant Magnetoresistance in Carbon Nanotubes and Graphene Nanoribbons with Ferromagnetic Contacts
这篇文章报道了碳纳米管（CNT）和石墨烯纳米带的巨磁电阻（GMR）的比较研究相似的纵横比（即周长/长度和宽度/长度比，分别为前者和后者）。这个问题是解决在零温度下的弹道输运制度，通过紧束缚模型内的格林函数技术和所谓的宽带近似的电极。石墨烯的巨磁电阻效应与碳纳米管的巨磁电阻效应相当，它强烈地依赖于手性，而仅轻微地依赖于纵横比。事实证明，石墨烯，类似于碳纳米管，可能是自旋电子应用的一种非常有趣的材料。
2008-05-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
The COMPASS force field: validation for carbon nanoribbons
COMPASS力场已成功应用于大量的材料模拟，包括碳纳米颗粒的结构，电学，热学和机械性能的分析。这个力场已经使用量子力学数据进行了参数化，并基于数百个分子作为训练集，但没有对石墨烯片进行这种分析。本研究的目的是验证COMPASS力场参数能够准确描述石墨烯、石墨烷和氟代石墨烯片的原子振动的频谱。我们表明，COMPASS力场允许以良好的精度描述石墨烷和氟石墨烯片的原子振动的频谱，其蜂窝状六方晶格由sp3杂化形成。另一方面，力场不能很好地描述石墨烯片的频谱，其平面六边形晶格由sp2带形成。在这种情况下，面外振动的频谱与实验数据有很大不同-石墨烯片的弯曲刚度被严重高估。我们提出了修正的力场的平面外和扭转势的参数，可以实现与实验数据的振动频率的重合。经过这样的修正后，COMPASS力场可以用来描述平面石墨烯片和碳纳米管的动力学。
2018-11-27 cond-mat.mes-hall
Metal-adsorbed graphene nanoribbons
金属原子（碱金属原子除外）可能提供多个最外层轨道，用于与蜂窝晶格上的面外$π$键的多轨道杂化。这将主导Al-，Ti-和Bi-吸附的石墨烯纳米带的基本性质，其中它们被彻底探索通过使用第一性原理计算。主要的焦点是吸附原子相关的结合能，吸附原子-碳长度，最佳位置，最大吸附原子浓度，每个吸附原子转移的自由电子密度，与吸附原子相关的价带和导带，DOS中的各种van Hove奇异性，过渡金属诱导的磁性，锯齿形边缘碳原子和金属/过渡金属吸附原子在自旋构型上的竞争。在精细的物理量作用下，三种金属吸附原子间的化学键结清晰可辨。Al-/Ti-/Bi-和碱吸附的石墨烯纳米带之间的重要差异将被详细讨论，包括能带结构，传导电子密度和吸附原子浓度的关系，空间电荷分布，轨道分解的DOS，和磁配置$\&$矩。
2018-06-13 cond-mat.mes-hall
Disintegration of graphene nanoribbons in large electrostatic fields
通过第一性原理量子力学计算研究了石墨烯纳米粒子在外静电场作用下的变形和衰变，确定了其稳定范围.被认为是由各种官能团终止的锯齿形边缘。通过对声子谱的分析，得到了每种边缘结构的临界断裂场。研究发现，锯齿形石墨烯纳米带上不同的端基会导致在不同的断裂场中产生不同的断裂模式。断裂机制被证明是依赖于碳键交替功能横跨带和端基电负性。
2014-06-09 cond-mat.mes-hall
Adiabatic quantum pumping in buckled graphene nanoribbon driven by a kink
我们提出了一种新型的量子泵在弯曲的石墨烯纳米管，螺旋驱动的扭结沿带移动。从实践的角度来看，与栅极驱动的泵相比，具有移动散射体的泵具有优势，如每个通道每个周期的增强的电荷转移。扭结的几何形状是通过截断的碳原子的空间排列与经典的$ϕ^4$模型的解决方案，包括一个宽度重整化以下的Su-Schrieffer-Heeger模型的碳纳米结构简化。我们证明数值，作为一个概念的证明，对于适度的变形，在色带中心的固定扭结可能会阻止由外部电压偏置驱动的电流。在没有偏置的情况下，移动的扭结导致高效的泵浦效应，每单位周期的电荷取决于栅极电压。
2020-02-20 cond-mat.mes-hall
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
Coherent Phonons in Carbon Nanotubes and Graphene
本文综述了单壁碳纳米管和石墨烯中径向呼吸模和G模相干声子的研究进展。由于带隙-直径关系，RBM-CP在SWCNT中引起带隙振荡，从而在太赫兹频率下调制带间跃迁。带间共振增强CP信号，允许手性确定。使用脉冲整形，人们可以选择性地激发特定的！c-手性SWCNT在系综内。G模式CP通过与RBM声子的相互作用表现出温度依赖的退相。我们的微观理论推导出一个驱动振子方程与密度依赖的驱动项，正确地预测CP的趋势内和之间的（2n+m）的家庭。我们还发现，直径最初可以增加或减少。最后，我们从理论上研究了石墨烯纳米带中的类径向呼吸模式。对于吸收边附近的激发，锯齿形纳米带的驱动项要大得多。我们还解释了如何扶手椅纳米尺度的宽度变化响应于激光激发。
2012-05-28 cond-mat.mes-hall
Electronic properties of the armchair graphene nanoribbon
我们研究了未掺杂的石墨烯扶手椅型纳米材料的电子能带结构。我们证明，这样的纳米粒子总是有一个差距，在其电子光谱。事实上，即使在简单的单电子计算预测金属分散的情况下，该系统是不稳定的相对于在扶手椅纳米取向边缘悬挂的碳-碳键的变形。边缘键的形变使电子态和空穴态以相等的动量耦合。这种耦合在费米能级上打开了一个能隙。然而，在现实的样品中，这种不稳定性不太可能以纯粹的形式观察到。也就是说，由于悬挂碳原子的化学性质与样品内部原子的化学性质不同（例如，边缘处的原子只有两个相邻原子，此外可能连接额外的非碳原子以钝化未配对的共价碳键），因此边缘处的键很可能由于化学相互作用而变形。这种化学诱导的修饰的纳米粒子的边缘可以被看作是一个有效的领域偏置我们预测的不稳定性在一个特定的方向。然而，通过扰乱这个领域（例如，通过连接到边缘的自由基的随机替换），我们可以将系统调整回临界状态并改变系统的电子性质。例如，我们表明，通过纳米粒子的电输运强烈影响这种混乱。
2008-08-12 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall
Effects of Geometry and Symmetry on Electron Transport through Graphene-Carbon-Chain Junctions
采用非平衡格林函数方法结合密度泛函理论研究了碳原子链连接的锯齿形石墨烯纳米带（ZGNR）之间的电子输运.碳链中轨道的对称性严格地选择了传输电子的模式和能量。费米能级附近的电子输运可以通过与纳米带接触的碳链的位置和数量来很好地控制。在由中心碳链连接的对称ZGNR中，在费米能处出现方形电导台阶，因为它下面的反对称模不允许通过该链。如果在连接中添加侧碳链，这些模式可以另外有助于电导。通过选择合适的几何结构，可以在器件中实现欧姆接触、稳流或负微分电阻现象。
2013-09-12 cond-mat.mes-hall
Simulation of Graphene Nanoribbon Field Effect Transistors
基于非平衡格林函数形式主义和紧束缚哈密顿量中具有开放边界条件的3D泊松和薛定谔方程的自洽解，提出了石墨烯纳米场效应晶体管（GNR-FET）的原子三维模拟。相对于碳纳米管FET，GNR-FET表现出相当的性能，降低了对沟道手性变化的敏感性，以及由于带到带隧穿引起的类似泄漏问题。可接受的晶体管性能需要1- 2nm的有效纳米晶宽度，这可以用周期性蚀刻图案或应力图案获得。
2008-01-07 cond-mat.mes-hall
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
Appearance of Flat Bands and Edge States in Boron-Carbon-Nitride Nanoribbons
在具有锯齿形边缘的石墨烯纳米带中费米能级处的平带和边缘态的存在是纳米碳材料的最有趣和最吸引人的性质之一，但据信它们是相当脆弱的状态，并且当在边缘周围掺杂B和N原子时消失。本文采用第一性原理计算研究了锯齿形边缘的硼碳氮（BCN）纳米带的电子和磁性。结果表明，BCN纳米带在富氢和贫氢环境中都具有费米能级的平带和边缘态。平面带与锯齿形边缘的石墨烯纳米带相似，但它们之间的电荷和自旋密度分布不同。紧束缚模型和哈伯德模型分析表明，B、N原子与C原子相比，其电荷和自旋密度分布的差异是由于B、N原子的位能不同造成的.
2012-10-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Sodium-terminated zigzag graphene nanoribbon: A one-dimensional semimetal with a tilted Dirac cone
利用第一性原理赝势密度泛函理论计算，我们发现在较低的浓度下，用一价碱原子终止锯齿形石墨烯纳米带（ZGNR）对其性质有显著的影响.特别是，使用钠原子使ZGNR边缘饱和，边缘碳原子的浓度为一半，使其成为一维的完美半金属，其中价带和导带仅在一个单一的Dirac点处相遇。与原始石墨烯不同，Na-ZGNR的狄拉克“锥”相对于波矢量不对称，而是倾斜的。
2011-05-03 cond-mat.mes-hall
Ion-beam-milled graphite nanoribbons as mesoscopic carbon-based polarizers
研究通过离子束刻蚀抛光边缘的新型石墨纳米带，发现当入射光垂直于c轴时其拉曼模式具有强烈偏振依赖性，并证明该器件可作为碳基片上偏振器，制备方法优于机械抛光。
2023-07-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
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
Ballistic Graphene Nanoribbon MOSFETs: a full quantum real-space simulation study
开发了碳纳米管（CNR）MOSFET的实空间量子输运模拟器。使用该模拟器，碳纳米管（CNR）MOSFET的性能进行了检查在弹道极限。研究了量子效应对CNR MOSFET器件性能的影响。我们发现，2D半无限石墨烯接触在CNR沟道中提供金属诱导能隙态（MIGS）。这些状态将在短沟道器件中提供量子隧穿并引起费米能级钉扎。这些效应导致器件在导通状态和关断状态下的性能下降。然而，纯1D器件（无限接触）不显示MIGS。量子隧穿效应在器件特性中仍然起着重要的作用。在我们的模拟中准确地捕获了由于带间隧穿引起的传导。这是很重要的，在这些设备，并发现占主导地位的关态电流。基于我们的模拟，1.4nm宽和1.8nm宽的CNR，沟道长度为12.5nm，可以优于超规模的硅器件的驱动电流能力和静电控制。虽然正向偏置导通的亚阈值斜率优于Si晶体管，但隧穿电流很重要，并阻止实现60 mV/dec的理论极限。
2007-05-04 cond-mat.mes-hall
Transport in coupled graphene-nanotube quantum devices
我们报道了基于石墨烯和单壁碳纳米管的全碳混合量子器件的制备和表征。我们讨论了两个，碳纳米管量子点设备与石墨烯电荷检测器和纳米管量子点与石墨烯引线。这些设备是通过化学气相沉积生长碳纳米管并随后结构化机械剥离的石墨烯来制造的。我们研究了在碳纳米管量子点由附近的石墨烯nanoriginal的个别充电事件的检测，并表明，它们导致高达20%的石墨烯nanoriginal作为一个良好的执行电荷检测器的电导最大值的变化。此外，我们讨论了一个电耦合的石墨烯纳米管结，它表现出隧道势垒与隧道速率在低GHz制度。这允许在具有石墨烯源极引线和漏极引线的碳纳米管量子点上观察库仑阻塞。
2013-08-09 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
Magneto-optical selection rules of curved graphene nanoribbons and carbon nanotubes
利用Peierls紧束缚模型，推导了弯曲石墨烯纳米管和碳纳米管的广义磁吸收谱。主要的光谱特性和光学选择规则是由几何结构和磁场之间的合作或竞争关系引起的。在弯曲带中，在曲率变化期间，主要选择规则保持不变。当弧角增加时，突出的峰分裂，当角度超过临界值时，一些峰甚至消失。在碳纳米管中，角动量耦合诱导额外的选择规则，其中更多的是由于增加的任何（两个）因素：管直径和场强。特别是当这两个因子超过一定的临界值时，光谱可以反映准朗道能级结构。光谱的识别特征提供了对具有开放或封闭边界条件的弯曲系统的光学激发的洞察。
2014-04-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnetism of topological boundary states induced by boron substitution in graphene nanoribbons
石墨烯纳米带（GNRs），碳基电子学的低维平台，显示了将自旋极化也纳入其共轭电子系统的有前途的前景。然而，GNRs中的磁性通常与锯齿形边缘周围的局域态相关联，难以制造且具有高反应性。在这里，我们表明，磁性也可以通过在其内部原子精确的工程拓扑缺陷诱导远离物理GNR之字形边缘。一对取代的硼原子插入到碳骨架中，打破了它们的拓扑能带的共轭，并在周围建立了两个自旋极化的边界态。自旋态的电输运测量通过硼取代GNRs之间的尖端和样品的扫描隧道显微镜悬浮检测。第一性原理模拟发现，硼对诱导自旋1，这是通过调整对之间的间距修改。我们的研究结果展示了一条将自旋链嵌入GNRs的路线，使它们成为自旋电子器件的基本元件。
2020-09-28 cond-mat.mes-hall
Optical Dichroism by Nonlinear Excitations in Graphene Nanoribbons
石墨烯和纳米管的蜂窝状碳结构具有可以产生光谱的动力学。这可以通过与外部电磁场的相互作用来激发。在这项工作中，非线性波的石墨烯和纳米管与碳结构的研究使用规范模型。典型的能量估计，并有缩放与纳米尺度的宽度调查。此外，孤子-光子相互作用依赖于入射光子的偏振。特别地，我们发现当偏振沿着最大长度时，纳米颗粒是透明的。依靠宽度的标度，我们提出了一种方法来实验识别纳米带中的孤子波。
2013-02-15 cond-mat.mes-hall hep-ph
Coherent radial breathing like phonons in graphene nanoribbons
我们已经开发了一个微观理论的产生和检测的相干声子扶手椅和锯齿形碳纳米带使用扩展的紧束缚模型的电子态和价力场模型的声子。相干声子振幅满足驱动项依赖于光激发载流子密度的驱动振子方程。我们研究了相干声子径向呼吸模式振幅作为激发能和纳米取向类型的函数。对于光吸收边附近的光激发的相干声子驱动项的径向呼吸样模式是大得多的锯齿形纳米带，其中本地化的边缘状态之间的过渡提供的主要贡献的相干声子驱动项。使用有效质量理论，我们解释了扶手椅纳米尺度的宽度如何响应于激光激发而变化。
2012-05-02 cond-mat.mes-hall
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
Hydrogenated Graphene Nanoribbons for Spintronics
我们展示了石墨烯纳米带在小浓度下的氢化如何为碳基自旋电子学应用开辟新的途径，无论纳米带的任何特定边缘终止或钝化。密度泛函理论计算表明，吸附的H原子诱导周围的$π$轨道上的自旋密度的对称性和本地化程度取决于到纳米取向边缘的距离。正如预期的石墨烯为基础的系统，这些诱导的磁矩相互作用的铁磁或反铁磁依赖于相对吸附石墨烯亚晶格，但相互作用的幅度被发现强烈变化的H原子相对于边缘的位置。我们还计算了，与哈伯德模型的帮助下，氢化扶手椅型半导体石墨烯纳米带在稀释制度的输运性质，并显示如何在新的磁阻器件的设计中可以利用H原子之间的交换耦合。
2010-01-08 cond-mat.mes-hall
