Structure and dynamics investigations of a partially hydrogenated graphene/Ni(111) surface
利用氦-3原子散射方法研究了氢原子在Ni（111）表面单层石墨烯上的吸附动力学、结构和扩散动力学。衍射测量揭示了一个4 $^\circ$旋转矩形氢超结构。氢的吸附和解吸分别表现出$E_a=(89\pm7)\,$ meV和$E_d=(1.8\pm0.2)\,$ eV的活化势垒。氦-3自旋回波测量表明，在光谱仪的时间范围内，空间关联函数（或中间散射函数）没有衰减。因此，我们能够为可能的氢表面扩散速率设定下限。
2022-12-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Stability of Highly Hydrogenated Monolayer Graphene in Ultra-High Vacuum and in Air
Università degli Studi di Roma Tre（罗马第三大学）
通过XPS研究了氢化单层石墨烯在超高真空和常压下的稳定性，发现其在真空环境中长期稳定，而在空气中易氧化，原子氢可有效恢复氢化石墨烯。
2026-01-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
A stable path to ferromagnetic hydrogenated graphene growth
在本文中，我们提出了一种实用的方法来稳定半氢化石墨烯（graphone）。我们发现，由六方氮化硼（h-BN）衬底上的石墨烯诱导的偶极矩稳定的氢原子的石墨烯层的一个子晶格上，并抑制吸附的氢原子的迁移。基于第一性原理自旋极化态密度（DOS）计算，我们发现在不同的石墨烯-h-BN异质结构中得到的半氢化石墨烯（graphone）呈现半金属态。我们建议使用这种新的奇异材料的自旋阀和其他自旋电子器件和应用。
2014-06-11 cond-mat.mes-hall
Exchange interactions and frustrated magnetism in single-side hydrogenated and fluorinated graphene
采用海森堡模型，从第一性原理出发，分析了单面氢化（C $_2$ H）和氟化（C $_2$ F）石墨烯的磁性.我们预测了这两个系统的受抑基态，这意味着共线自旋结构的不稳定性，并揭示了在最近的实验中证明的缺陷石墨烯中没有常规的磁有序。此外，我们的研究结果表明，在低温下的高度相关的磁行为提供了自旋液体状态的可能性。
2013-06-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Scaling behavior of spin transport in hydrogenated graphene
我们使用Landauer-Büttiker公式和自旋相关的紧束缚哈密顿量计算了氢化石墨烯的自旋输运。使用这种方法的优点是它同时给出了关于薄层电阻和局域化长度以及自旋弛豫长度的信息。此外，Landauer-Büttiker公式可以使用递归格林函数技术非常有效地计算。先前关于氢化石墨烯自旋弛豫时间的理论结果与实验不一致。在这里，我们研究了随机排列的磁矩，自旋通道之间的干扰明确包括在石墨烯的磁缺陷。我们发现自旋弛豫长度和薄层电阻与杂质浓度几乎成线性关系。此外，氢化石墨烯中的自旋弛豫机制仅在电荷中性点附近或在高度稀释的杂质极限下是马尔可夫的。
2015-07-17 cond-mat.mes-hall
Enhancement of spin-orbit coupling and magnetic scattering in hydrogenated graphene
自旋-轨道耦合（SOC）可以为石墨烯等二维材料中的电子自旋调控提供重要的工具，在基础物理和自旋电子学应用中具有重要意义。本文报道了在连续低温真空环境中，原位氢化的石墨烯（氢原子附着在石墨烯表面）的低场磁输运特性。随着氢原子密度的增加，观察到从弱局域化到弱反局域化的转变，表明在镜像对称破缺系统中增强Bychkov-Rashba型SOC。从相破裂散射率的低温饱和度可以看出，氢化石墨烯中存在自旋翻转散射，从而证实氢化石墨烯中存在磁矩。
2021-10-09 cond-mat.mes-hall
Quantum Hall Effect in Hydrogenated Graphene
在毫米级氢化石墨烯中形成的二维电子气中观察到量子霍尔效应，其迁移率小于10 $\mathrm{cm^{2}/V\cdot s}$，并且具有相应的Ioffe-Regel无序参数$(k_{F}λ)^{-1}\gg1$。在零磁场和低温下，氢化石墨烯是绝缘的，具有$250 h/e^2$量级的两点电阻。施加强磁场产生负的庞磁电阻，在45 T下两点电阻饱和在$h/2e^{2}$的0.5%以内。我们的观察结果与杂质诱导的石墨烯态密度能隙的开放是一致的。讨论了二维原子晶体中缺陷散射引起的电子局域化与磁约束之间的相互影响。
2013-01-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Simulation of hydrogenated graphene Field-Effect Transistors through a multiscale approach
在这项工作中，我们提出了基于最近制造的100%氢化石墨烯（所谓的graphane）和理论上预测的半氢化石墨烯（即graphone）的场效应晶体管的性能分析。该方法是基于准确的计算的能带通过GW近似，随后拟合与三个最近邻（3 NN）sp3紧束缚哈密顿量，并最终用于计算弹道输运在基于功能化石墨烯的晶体管。由于大的能隙，所提出的器件具有由一维石墨烯纳米颗粒FET提供的许多优点，例如大的Ion和Ion/Ioff比、降低的带间隧穿，而没有在电路集成的禁止性光刻和图案化要求方面的相应缺点。
2010-04-03 cond-mat.mes-hall
Graphone (one-side hydrogenated graphene) formation on different substrates
在这项工作中，我们提出了一个完全原子反应（ReaxFF力场）分子动力学研究的结构和动力学方面的一侧氢化的石墨烯膜，导致形成所谓的graphone结构。我们已经考虑了不同的衬底：石墨烯，少层石墨烯，石墨和铂在不同的温度下。结果表明，氢化速率与底物和热效应密切相关。我们的研究结果还表明，类似于石墨烷，大的氢化域是不可能形成的。这些氢化过程通过形成不相关的簇域而发生。
2016-06-29 cond-mat.mes-hall
Unconventional Yu-Shiba-Rusinov states in hydrogenated graphene
传统的带隙Yu-Shiba-Rusinov态需要两种成分：磁性原子和超导宿主，在正常相中，在费米能量下具有有限的态密度。在这里，我们表明氢化石墨烯可以在没有这两种成分的情况下拥有Yu-Shiba-Rusinov态。已知化学吸附在石墨烯中的原子氢充当具有弱局部磁矩的顺磁中心。我们对氢化石墨烯在超导体附近的计算表明，单个吸附原子诱导的带隙Yu-Shiba-Rusinov态具有奇异的光谱，而吸附原子链导致无带隙的Yu-Shiba-Rusinov带。我们的预测可以使用最先进的技术进行测试，结合石墨烯上原子氢的原子操作的最新进展以及石墨烯中经过充分测试的邻近效应。
2016-03-07 cond-mat.mes-hall
Absence of a giant spin Hall effect in plasma-hydrogenated graphene
石墨烯中的弱自旋-轨道相互作用被预测为增加，例如，通过加氢。这将导致相当大的自旋霍尔效应（SHE）。我们采用两种不同的方法研究了弱氢化石墨烯的自旋霍尔效应。对于氢化，我们将石墨烯暴露于氢等离子体，并使用拉曼光谱来表征这种方法。然后，我们研究了氢化石墨烯的SHE在H-棒的方法，并通过直接测量的逆SHE。虽然可以观察到一个大的非局部电阻的H-酒吧结构，与其他方法的结果比较表明，这种非局部电阻是由一个非自旋相关的起源。
2018-09-27 cond-mat.mes-hall
I-V characteristics of in-plane and out-of-plane strained edge-hydrogenated armchair graphene nanoribbons
利用密度泛函理论研究了拉伸应变对氢化边扶手椅型石墨烯纳米带（HAGNR）电流-电压特性的影响。应变以两种不同的方式引入，与本工作中研究的两种类型的系统相关：面内应变系统（A）和由于弯曲引起的面外应变系统（B）。这两种应变导致在三种情况之间进行区分：具有应变电极（A1）和具有非应变电极（A2）的面内应变系统，以及具有非应变固定电极（B）的面外均匀应变系统。计算两个电极之间的电子传输的系统模拟集中在宽度为8和11个二聚体的系统上。结果表明，A2和B两种情况下的应变机制不同，但两者之间的差异可以忽略不计：在平面情况下，应变沿长度方向是单轴的，而在弯曲情况下，应变是由弧形变形引起的。在此基础上，提出了一种新型的NEMS-固态开关器件。
2015-06-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Formation of Hydrogenated Graphene Nanoripples by Strain Engineering and Directed Surface Self-assembly
基于连续介质力学分析和第一性原理计算，提出了一类新的半导体石墨烯纳米结构：氢化石墨烯纳米链（HGNRs）.它们是通过两步组合方法形成的：首先通过应变工程斑图形成的石墨烯纳米乳头，然后通过曲率导向的自组装H吸附。它提供了对HGNR的结构和形态的高水平控制，因此它们的带隙与石墨烯纳米带具有共同的特征。在相同的表面位置处/从相同的表面位置的H吸附/脱附的循环完成具有相同带隙的可逆的金属-半导体-金属转变。
2010-09-28 cond-mat.mes-hall
Hydrogenated grain boundaries in graphene
我们通过第一性原理计算研究了具有不同晶界缺陷的氢化石墨烯结构的结构和电子性质。我们的总能量结果表明，在晶界缺陷处，单个H的吸附更稳定。研究了氢吸附时晶界的电子结构。进一步的总能量计算表明，两个H在两个相邻的碳上的吸附，形成石墨烷的基本单元，在缺陷区域更稳定。因此，我们预期这些扩展的缺陷将作为用于形成嵌入石墨烯区域中的窄石墨烷条的成核区域。
2011-03-22 cond-mat.mes-hall
Magnetoresistance and Magnetic Ordering Fingerprints in Hydrogenated Graphene
从理论上探讨了氢原子随机分布对石墨烯导电性的自旋相关特性。自旋效应考虑使用平均场自洽哈伯德模型从第一性原理计算。Kubo-Greenwood输运方法用于计算具有实际尺寸的基于弱氢化石墨烯的系统的自旋相关输运指纹。电导率响应获得的顺磁性，反铁磁性，或铁磁性的宏观状态，构造从平均场的解决方案获得的小石墨烯超细胞。对于约0.25%的氢密度，计算了高达$\sim 7%$的磁阻信号。这些理论结果对石墨烯的感生磁性的实验观测具有指导意义。
2011-05-05 cond-mat.mes-hall
Optical properties of hydrogenated graphene superlattices
University of Rome Tor Vergata（罗马托尔维加塔大学）；Belarusian State University（白俄罗斯国立大学）
通过第一性原理计算，研究选择性氢化形成的石墨烯超晶格中准金属与介电区域交替结构，发现其可产生远红外乃至太赫兹频段的强且孤立的激子吸收峰。
2026-09-24 cond-mat.mes-hall
Large magnetoresistance by Pauli blockade in hydrogenated graphene
我们报道了在磁场沿石墨烯片平面取向的情况下，在毫米级氢化石墨烯中观察到巨大的正磁阻效应。在300 mK的温度下，在该配置中观察到超过200\%的正磁阻，在磁场取向垂直于石墨烯平面的情况下恢复到负磁阻。我们属性所观察到的积极的，在平面内，磁电阻的跳跃传导引起的自旋极化保利封锁。我们的工作表明，自旋极化与电子-电子相互作用可以在原子单层内的磁输运中发挥主导作用。
2018-02-22 cond-mat.mes-hall
Localization and One-Parameter Scaling in Hydrogenated Graphene
我们报道了在低覆盖率的氢原子的无序石墨烯中的金属-绝缘体转变。氢与石墨烯相互作用产生短程无序并将状态定位在中性点附近。局域化的能量范围随H浓度的增加而增大。计算结果表明，低能传输通道的电导随样品尺寸呈指数衰减，并能很好地用单参数标度函数拟合，类似于二维无序系统中无序驱动的金属-绝缘体相变.
2010-06-25 cond-mat.mes-hall
Ab initio spin-flip conductance of hydrogenated graphene nanoribbons: Spin-orbit interaction and scattering with local impurity spins
我们采用基于DFT的从头算输运方法计算了氢吸附在扶手椅型石墨烯纳米带中自旋相关的零偏压电导$G_{σσ'}$。我们发现，自旋翻转电导$G_{σ\barσ}$可以达到相同的数量级的自旋守恒的一个，$G_{σσ}$，由于交换介导的自旋散射。相比之下，真正的自旋轨道相互作用似乎只起次要作用。
2015-04-25 cond-mat.mes-hall
Evidence of tunable magnetic coupling in hydrogenated graphene
人们对碳原子空位或氢、氟等轻原子吸附在石墨烯上引起的磁矩的来源和效应进行了大量的研究。同时，在这些系统中广泛观察到的大的负磁阻（MR）还没有得到很好的理解，也没有将其与磁矩的存在相关联。本文研究了超高真空环境中原位氢化石墨烯大负磁电阻的系统演化。我们发现对于大多数电子密度（$n_e$）和氢密度（$n_H$）的组合，不同温度下的MR可以标度为$α=(μ_BB)/[k_B(T-T^*)]$，其中$T^*$是居里-外斯温度。$T^*$的符号表明氢化石墨烯中存在可调的类铁磁（$T^* >0$）和类反铁磁（$T^* <0$）耦合。然而，在$|T^*|$下方缺乏MR的磁滞或异常霍尔效应，这表明没有出现长程磁性有序，我们将其归因于石墨烯上不同磁性有序的竞争和磁矩的无序排列。我们还发现H吸附原子引入的局域杂质态可以改变氢化石墨烯的电容。这项工作提供了一种新的方法来提取信息的大负MR行为，可以是一个关键，以帮助理解的磁矩在石墨烯的相互作用。
2020-03-21 cond-mat.mes-hall
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
Quantum Hall effect in lightly hydrogenated graphene
Institute for Mathematics, Astrophysics and Particle Physics (IMAPP), Radboud University（拉德堡德大学数学、天体物理与粒子物理研究所）；Nikhef（荷兰高能物理研究所）；HFML-FELIX / EMFL（强磁场中心FELIX/EMFL）；Institute for Molecules and Materials, Radboud University（拉德堡德大学分子与材料研究所）；Zernike Institute for Advanced Materials, University of Groningen（格罗宁根大学泽尔尼克先进材料研究所）；MESA+ Institute for Nanotechnology, University of Twente（特温特大学MESA+纳米技术研究所）
本研究通过测量轻度氢化石墨中的量子反磁效应，发现其能带结构由线性狄拉克-韦尔型转变为二次型，并确定了有效电子质量。
2025-12-15 cond-mat.mes-hall hep-ex
From graphene to graphane : A density functional investigation of metal insulator transition
虽然石墨烯是一种半金属，但最近合成的氢化石墨烯（称为石墨烷）却是一种绝缘体。本文在密度泛函理论的框架下研究了石墨烯-石墨烯体系的金属绝缘体相变。通过分析石墨烯上15种不同氢浓度的电子结构的演变趋势，我们揭示了这种转变的一些新特征。随着氢覆盖率的增加，半金属首先变成金属，然后转变为绝缘体。金属相在空间上是不均匀的，它包含由氢化碳原子形成的绝缘区域的岛和由传染性裸碳原子形成的金属通道。
2009-11-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Vertical absorption edge and universal onset conductance in semi-hydrogenated graphene
我们证明了对于两个子晶格之间的在位能量（$Δ$）具有任何有限差的石墨烯，光学吸收边由$Δ$决定。普适电导将被打破，带边附近的电导随频率变化为$1/ω^2$。此外，我们还确定了这种没有反演对称性的系统的另一个普适电导，即，带边处的起始电导为$% σ_c=2σ_0=πe^2/2h$，与带隙的大小无关。总的集成光学响应几乎是保守的，尽管开放的带隙。
2009-11-11 cond-mat.mes-hall
Scaling of the energy gap in pattern-hydrogenated graphene
最近的实验表明，通过在铱基底上图案化氢化，可以在石墨烯中诱导出显著的能隙。在这里，我们表明，能隙是大致成比例的$\sqrt{N_{H}}/N_{C}$时，占无序，其中$N_H$和$N_C$分别表示氢和碳原子的浓度。色散关系，通过计算得到的动量-能量分辨态密度，示出同意与以前的角分辨光电子能谱结果。有限尺寸样品中电子输运的模拟也揭示了类似的输运间隙，在实验可实现的$\sqrt{N_{H}}/N_{C}$值内高达1 eV。
2011-11-21 cond-mat.mes-hall
High-$T_c$ $d^{0}$ ferromagnetism in a doped Mott insulator: the case of hydrogenated epitaxial graphene on SiC(0001)
通过第一性原理计算，我们发现在某些SiC衬底上的电子掺杂氢化外延石墨烯中可以实现高居里温度的$d^{0}$铁磁性（$T_c$）.原始系统被发现是一个莫特绝缘体独立的SiC多型体（2 $H$，4 $H$或6 $H$），然而，在磁相互作用的调制中发挥了重要作用。载流子掺杂通过双交换机制增强了铁磁耦合，实现了反铁磁性到铁磁性的相变。在2 $H$ -SiC上预测了约400 K的$T_c$。我们采用非简并的哈伯德模型来描述SiC在原子内库仑排斥和原子间跳跃相互作用中对界面磁性的影响。
2015-05-26 cond-mat.mes-hall
Elastic properties of hydrogenated graphene
存在氢化石墨烯的三种构象异构体，称为椅型、船型或搓板型石墨烷。这些系统具有映射到石墨烯支架上的完美的二维周期性，但它们的特征在于$sp^3$轨道杂化，具有不同的晶体对称性，并且在加载时表现出其他行为。通过第一性原理计算，我们确定了它们的结构和声子性质，以及我们建立了它们的相对稳定性。通过连续体弹性，我们定义了一个模拟协议，通过计算机实验测量其线性和非线性弹性模量，我们实际上通过第一原理计算它们。我们认为，所有的graphane构象响应任何任意取向的延伸与一个小得多的横向收缩比计算石墨烯。此外，我们提供的证据表明，船石墨烷沿扶手椅和锯齿形的碳蜂窝晶格的主方向（轴向拉胀弹性行为）有一个小的和负的泊松比。此外，我们表明，椅子石墨承认软化和硬化超弹性，取决于所施加的载荷的方向。
2010-10-25 cond-mat.mes-hall
Spin-orbit coupling in hydrogenated graphene
采用第一性原理计算研究了氢原子吸附在石墨烯中的自旋轨道耦合。由于$sp^3$杂化，氢的化学吸附导致自旋轨道耦合的局部增强，这强烈依赖于局部晶格畸变。由减少的对称性和诱导的偶极矩的局部结构的指导下，我们使用群论提出现实的最小哈密顿量，再现相关的自旋轨道效应的单面半氢化石墨烯（graphone）和一个单一的氢吸附原子在一个大的超级电池。主线性自旋轨道带分裂是由局域赝自旋反转对称性的破缺和同一子晶格上自旋翻转的出现所驱动的。
2013-03-12 cond-mat.mes-hall
Enhanced spin-orbit coupling in hydrogenated and fluorinated graphenes studied from first principles
用第一性原理方法计算了氢化和氟化石墨烯的自旋轨道耦合（SOC）。研究发现，在费米能级附近，SOC诱导的能带分裂可以从纯Raphene的约10 $^{-6}$ eV显著增强到约10 $^{-2}$ eV，这与金刚石甚至原型半导体中的能带分裂相当.并提出了两种不同的机制来解释这两个系统中的SOC增强。研究发现，碳原子的$^3$杂化不仅能提高有机碳含量，还能提高氟原子的本征有机碳含量.我们希望在这些系统中能观察到许多由SOC引起的有趣现象（如自旋霍尔效应）。
2009-07-22 cond-mat.mes-hall
Formation of Hydrocarbons from Hydrogenated Graphene in Circumstellar Clouds
我们描述了一种机制，解释了从氢化石墨烯/石墨形成碳氢化合物和C2 H4;化学吸附氢和高温振动的协同效应削弱和破坏了硬C-C键。从密度泛函理论模拟得到总能量、优化结构和过渡态。这些值已被用来确定玻尔兹曼概率的热波动，以克服动力学障碍，产生的时间尺度的事件发生。这种机制可以用来合理化的可能途径，用于创建小的碳氢化合物和cycloyls从蚀刻石墨烯/石墨在恒星区域。
2014-08-21 astro-ph.SR cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Anomalous magnetism in hydrogenated graphene
我们重新审视的问题，在石墨烯中的局部时刻形成由于化学吸附的单个原子氢或其他类似的sp $^3$共价官能化。我们用单轨道Hubbard模型来描述石墨烯，使得H的化学吸附等效于蜂窝晶格中的空位。为了规避与周期性晶胞相关的人工制品，我们使用高达$8\times10^5$站点的巨大模拟单元，或者允许在原始无限蜂窝晶格中建模单个空位的嵌入方案。我们发现三个结果，强调在这个系统中的磁矩（$m$）的异常性质。首先，在非相互作用（$U=0$），零温度（$T=0$）的情况下，$m(B)$是一个连续的光滑曲线与发散的磁化率，不同的阶梯式常数函数发现一个单一的不成对的自旋在一个有间隙的系统。第二，对于$U=0$和$T>0$，线性磁化率遵循指数为$α=0.77$的幂律$\propto{T}^{-α}$，不同于传统的居里定律。对于$U>0$，在平均场近似下，积分矩小于$m=1μ_B$，与使用周期性晶胞的结果相反。这三个结果突出了由石墨烯中的sp $^3$官能化引起的局部矩的磁响应与间隙系统中的局部矩的磁响应不同，对于间隙系统，磁矩是量子化的并且遵循居里定律，并且与导体中的泡利顺磁性不同，对于泡利顺磁性，线性磁化率可以定义为$T=0$。
2017-03-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Bilayer, hydrogenated and fluorinated graphene: QED vs SU(2) QCD theory
基于对双层、氢化和氟化石墨烯的实验和计算研究，我们采用了强关联态的U（1）QED（量子电动力学）和SU（2）QCD（量子色动力学）理论。与非二分三角晶格不同，在二分蜂窝晶格上，总是存在一个在所有微观对称性下平凡变换的量子点，使狄拉克自旋液体（DSL）不稳定，从而可以连续地将DSL态调谐到具有母SU（2）而不是U（1）规范群的状态。SU（2）理论描述了一种不同于通常DSL的自旋液体状态，除了量子临界点之外，它可能相对于Neel或价键固体（VBS）相是不稳定的。这种观点意味着石墨烯系统中存在VBS态的可能性。
2020-01-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Critical temperature of two-dimensional hydrogenated multilayer graphene-based diluted ferromagnet
本文从理论上研究了氢吸附在碳原子上的多层石墨烯（或石墨）稀磁材料的临界居里温度。在对近似（PA）下，对具有长程相互作用的稀磁系统进行了计算。该方法能够考虑耦合的自旋空间各向异性。平均场近似（MFA）内获得的结果也进行了比较。氢原子自旋之间的相互作用与它们的相互距离成反比，额外的指数衰减反映了系统中存在的无序。得到了广泛的杂质浓度和相互作用衰减长度的结果进行了讨论。强非线性行为的临界温度作为稀释度的函数进行预测，在与MFA预测的差异。此外，与PA相比，MFA倾向于严重高估临界温度值。在强稀释区，发现临界温度与杂质浓度和相互作用衰减长度的普遍关系。
2016-07-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Enhancement of spin relaxation time in hydrogenated graphene spin valve devices
石墨烯中的氢吸附物很有趣，因为它们不仅是强库仑散射体，而且还诱导碳网络的轨道杂化从sp^2变为sp^3。这种变化增加了自旋-轨道耦合，预计将在很大程度上改变自旋弛豫。在这项工作中，我们报告的变化，由于等离子体氢化的石墨烯的自旋输运性质。我们观察到一个高达三倍的增加后，适度的氢暴露的自旋弛豫时间τ_S。τ_S的增加伴随着电荷和自旋扩散系数的减小，导致自旋弛豫长度λ_S的微小变化。在高载流子密度下，我们获得了7微米的λ_S，这允许在11微米的距离上进行自旋检测。氢化后的τ_S值高达2.7纳秒，在室温下测量。
2012-09-11 cond-mat.mes-hall
Grain boundary-induced variability of charge transport in hydrogenated polycrystalline graphene
本文通过数值模拟研究氢化多晶石墨烯，发现氢吸附物局限于晶界时电荷输运几乎不受影响，而均匀分布会降低迁移率，揭示选择性氢功能化可调控电输运。
2018-04-24 cond-mat.mes-hall
Magnetic correlation effects by the topological zero mode in a hydrogenated graphene vacancy $V_{111}$
从理论上讨论了吸附三个氢原子的氢化石墨烯空位$V_{111}$拓扑零模引起的电子关联效应。从多参考表示的密度泛函理论推导出一个Kondo模型，估计了狄拉克锥中零模和低能模之间的交换散射过程.即使狄拉克锥稍微偏离电荷中性点，孤立$V_{111}$的零模的有限的现场相关能$U_0$也允许局部能级的半填充，给出自旋$s=1/2$。在空位的稀释极限，由高阶散射过程介导的反铁磁近藤屏蔽成为主导。我们对相关两体相互作用的估计证实了低温下近藤效应的出现。
2014-12-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Pure Spin Current Injection in Hydrogenated Graphene Structures
我们提出了一个理论研究的自旋速度注入（SVI）的纯自旋电流（PSC）诱导的线性偏振光，正常的冲击在两个50\%的氢化非中心对称的二维（2D）石墨烯结构的表面。第一种结构，仅在一侧氢化，标记为Up，也称为graphone，第二种结构，标记为Alt，在两侧氢化25%。氢化在两种结构中打开了能隙。我们分析两种可能性：在第一种方法中，自旋沿着选定的方向固定，并计算得到的SVI;在第二种方法中，我们沿着表面平面选择SVI方向，并计算得到的自旋取向。这通过改变入射光的能量$\hbarω$和偏振角$α$来完成。计算结果是在一个完整的电子能带结构计划使用密度泛函理论（DFT）的局域密度近似（LDA）。对于Up结构，当$\hbarω=0.084$ \，eV和$α=35^\circ$，对于Alt结构，当$\hbarω=0.720$ \，eV和$α=150^\circ$时，自旋速度达到最大值。当自旋垂直于表面时，Up和Alt结构的速度分别为668 Km/s和645 Km/s.此外，通过沿高对称轴固定自旋速度方向，获得688 Km/s的速度，其中自旋从表面法线指向$13^\circ$，对于Up系统，和906 Km/s，自旋从表面法线指向$60^\circ$，对于Alt系统，使响应最大化。这些速度值比体半导体（例如CdSe和GaAs）的速度值大一个数量级，因此使氢化石墨烯结构成为自旋电子学应用的优秀候选者。
2017-09-07 cond-mat.mes-hall
Spin Transport in Hydrogenated Graphene
本文从理论上综述氢化石墨烯中的自旋输运，阐明氢化诱导的自旋轨道耦合与局域磁性如何通过磁散射共振和Elliott-Yafet机制决定自旋寿命，并指出磁性是超净石墨烯中自旋极化损失的主要来源。
2015-04-07 cond-mat.mes-hall
Structure, Stability, Edge States and Aromaticity of Graphene Ribbons
我们通过密度泛函理论确定了氢封端的石墨烯纳米带边缘的稳定性、几何形状、电子和磁性结构作为环境中氢含量的函数。反铁磁锯齿形带只有在极低的超真空压力下才是稳定的。在更标准的条件下，最稳定的结构是单-和二-氢化扶手椅边缘和具有一个二-和两个单-氢化位点的锯齿形边缘重构。在高氢浓度下，“大块”石墨烯不稳定，并且自发地断裂形成带，类似于在溶液中实验观察到的石墨烯自发断裂成小宽度纳米带。奇异边缘电子态和/或磁性的稳定性和存在是合理的，从有机化学的简单概念（克拉尔规则）
2008-08-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Fibonacci sequence of twist angles in superconducting multi-layer graphene and hydrogenated graphitic fibers
UES, Inc.（UES公司）；University of Dayton Research Institute（代顿大学研究院）；National Research Council, Research Associateship Programs（国家研究委员会，研究副研究员项目）；The U.S. Air Force Research Laboratory (AFRL), Aerospace Systems Directorate, AFRL/RQQM（美国空军研究实验室航空航天系统局）
研究发现超导氢化石墨纤维中扭角序列符合斐波那契数列，揭示了其拓扑特性与能量平坦化的关系。
2025-12-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Band Gap of Atomically Precise Graphene Nanoribbons as a Function of Ribbon Length and Termination
利用扫描隧道显微镜/光谱结合密度泛函理论计算，研究了Au（111）衬底上有限长$N_A=7$扶手椅型石墨烯纳米带（7-AGNR）的带隙. 7-AGNRs的带隙与长度为6 nm和更大的收敛到0.1 eV内的体积值为2.3 eV，而带隙打开几百毫电子伏在很短的7-AGNRs。终端上的带隙有显着的影响，双氢化终端产生较低的带隙比单氢化的。
2019-10-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spiral graphone and one sided fluorographene nano-ribbons
采用从头算、半经验和大尺度分子动力学模拟研究了氢化/氟化石墨烯纳米带的不稳定性.自由站立的半无限扶手椅状氢化/氟化石墨烯（AC-GO/AC-GF）和船状氢化/氟化石墨烯（B-GO/B-GF）（沿着Z字形方向周期性的纳米带）是不稳定的并且自发地转变成螺旋结构。我们发现，卷起的螺旋B-GO和B-GF在能量上比螺旋AC-GO和AC-GF更有利，这与双面平坦的氢化/氟化石墨烯，即石墨烷/氟代石墨烯相反。我们发现，在轧制过程中，随着能隙的增加，堆积的螺旋结构在边缘处表现出意想不到的局部HOMO-LUMO。这些卷曲的烃结构在室温以上至少达到$T$ = 1000 K时是稳定的。
2013-03-09 cond-mat.mes-hall
Electronic and magnetic properties of superlattices of graphene/graphane nanoribbons with different edge hydrogenation
利用自旋极化从头计算研究了石墨烯上的锯齿形石墨烯纳米带。我们发现，石墨烯/石墨烷超晶格的电子和磁性强烈地依赖于两种材料之间的界面处的氢化程度。当两个锯齿形界面都完全氢化时，超晶格表现得像独立的锯齿形石墨烯纳米颗粒，并且磁性基态是反铁磁的。当其中一个界面被半氢化时，磁性基态变为铁磁性，并且该系统非常接近于具有可能的自旋电子学应用的半金属，而具有两个界面半氢化的超晶格的磁性基态再次是反铁磁性的。在最后一种情况下，石墨烯纳米颗粒的两个边缘也有助于系统的总磁化强度。所有的自旋极化的基态是半导体的，独立的界面的氢化程度。从头算结果的补充，一个简单的紧结合分析，捕捉主要的定性特征。我们的从头算结果表明，石墨烯的图案化氢化是一种很有前途的方法，以获得稳定的石墨烯纳米带与有趣的技术应用。
2010-10-18 cond-mat.mes-hall
Manipulation of magnetization and spin transport in hydrogenated graphene with THz pulses
针对THz-STM结的时间分辨动力学研究需求，对比三种非平衡格林函数方法，结合DFT-NEGF构建氢化石墨烯结的哈伯德模型，验证了近绝热一阶动态展开对1V范围内STM电压脉冲的良好描述能力。
2023-08-23 cond-mat.mes-hall
Electrostatic forces above graphene nanoribbons and edges interpreted as partly hydrogen-free
石墨烯纳米带的电子输运性质强烈地取决于边缘、扶手椅、锯齿形或其他的类型，以及可用于带隙工程的边缘官能化。只有部分氢化的边缘有趣的磁性预测。电荷在边缘和角落处积聚。到目前为止，扫描力显微镜已经显示了石墨烯纳米带的中心，使用高刚度的石英晶体音叉传感器具有原子分辨率。到目前为止，与石墨烯纳米带边缘上的电荷积累相关的弱长程静电力还不能成像。在这里，我们表明石墨烯纳米带的角落和边缘的静电力是可以测量的。我们使用软杠杆和双峰成像技术相结合的第二个频率偏移的高分辨率增强的灵敏度，以微弱的长程静电力。此外，在我们的工作中，纳米带的边缘主要是无氢的，开放的路线，部分氢化的磁性纳米带的调查。
2021-11-09 cond-mat.mes-hall
"Narrow" Graphene Nanoribbons Made Easier by Partial Hydrogenation
大规模制备窄宽度、边缘光滑的石墨烯纳米带是一个挑战。第一性原理研究表明，GNR的氢化反应从GNR的边缘开始，逐渐向中间进行，从而使碳-碳$π$ - $π$键的数目最大化。此外，部分氢化的宽GNRs具有与窄GNRs相似的电子和磁性。因此，对于实际应用而言，没有必要直接生产窄GNR，因为部分氢化可以使宽GNR“更窄”。
2009-05-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Reversible hydrogenation and band gap opening of graphene and graphite surfaces probed by scanning tunneling spectroscopy
通过扫描隧道显微镜和光谱研究了氢化对石墨烯和石墨表面形貌和电子性质的影响。使用Ar/H2等离子体对表面进行化学改性。分析数千个扫描隧道光谱测量，我们确定石墨/石墨烯表面上的氢化学吸附在费米能级附近平均打开0.4 eV的能带隙。我们发现，虽然等离子体处理以不可逆的方式改变了表面形貌，但电子性质的变化可以通过适度的热退火来逆转，并且样品可以再次氢化，从而在第二次氢化后产生类似的，但略有降低的半导体行为。
2012-05-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
A Systematic Study of Electronic Structure from Graphene to Graphane
虽然石墨烯是一种半金属，但最近合成的氢化石墨烯称为graphane，是一种绝缘体。我们在密度泛函理论的框架下研究了石墨烯氢化生成石墨烷的过程。通过对18种不同氢浓度下的电子结构的分析，我们发现了这种跃迁的一些新的特征。我们的研究结果表明，氢化有利于聚集的配置，导致形成紧凑的岛屿。电荷密度和电子局域化函数（ELF）的分析表明，随着氢覆盖率的增加，半金属转变为具有离域电荷密度的金属，然后转变为绝缘体。金属相在空间上是不均匀的，它包含由氢化碳原子形成的绝缘区域的岛和由相邻的裸碳原子形成的金属通道。事实证明，有可能对石墨烯片进行图案化以调整电子结构。例如，沿晶胞的对角线去除氢原子，在边缘产生扶手椅图案，产生1.4 eV的带隙。我们还表明，一个弱铁磁态存在，即使对于一个大的氢覆盖每当有一个子晶格的不平衡存在的奇数个氢原子。
2010-10-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Enhanced DNA sequencing performance through edge-hydrogenation of graphene electrodes
我们建议使用石墨烯电极与氢化的边缘固态纳米孔为基础的DNA测序，并进行分子动力学模拟结合电子输运计算，以探索这种想法的潜在优点。我们的研究结果表明，与未氢化的系统相比，边缘氢化的石墨烯电极有利于在易位的DNA分子中暂时形成具有合适原子位点的氢键。因此，平均电导率大幅提高约3个数量级，同时表现出显著降低的统计方差。我们还研究了当相对电极之间的距离变化时这些结果如何受到影响，并且已经确定了两种机制：对于窄的电极间隔，由于纳米孔中突出的氢原子的存在而引起的仅仅阻碍被认为更重要，而对于较宽的电极间隔，H-键的形成成为主导效应。基于这些发现，我们得出结论，石墨烯电极边缘的氢化代表了一种有前途的方法，可以降低DNA通过纳米孔的移位速度，并大大提高全基因组测序测量过程的准确性。
2010-11-30 cond-mat.mes-hall physics.bio-ph
The structure and magnetism of graphone
石墨烯是一种半氢化的石墨烯。首先将石墨烯的结构描述为氢原子在石墨烯上的三角吸附。然而，我们发现三角吸附是不稳定的。我们提出了一个插图详细解释如何三角形吸附几何演变成一个矩形吸附几何。我们通过计算中间几何的自旋极化来检验几何演化过程中磁性的变化。证明并阐明了氢原子在石墨烯上的矩形吸附是石墨烯最稳定的几何构型，石墨烯实际上是反铁磁的。
2014-02-18 cond-mat.mes-hall
Crystalline hydrogenation of graphene by STM tip-induced field dissociation of H$_2$
我们已经开发了一种新的方法，在纳米尺度上结晶氢化石墨烯。分子氢在5K下物理吸附到Cu（111）上生长的原始石墨烯岛上。扫描隧道显微镜尖端局部的场发射使H $_2$解离并产生氢化石墨烯。在较低的覆盖率，孤立的点缺陷被发现在石墨烯上，并归因于化学吸附H的顶部和底部表面。重复H $_2$暴露和场发射产生小片，然后完全覆盖结晶$\sqrt{3}$ $\times$ $\sqrt{3}$ R30°相，以及较不密集堆积的3 $\times$ 3和4 $\times$ 4结构。氢化可以通过用更高的偏置电压成像来逆转。
2017-06-04 cond-mat.mes-hall
From Silicene to Half-Silicane by Hydrogenation
石墨烯是从两侧完全氢化的石墨烯，形成1x 1结构，其中所有C原子都处于sp3构型。在硅烯中，Si原子处于混合sp2/sp3构型，因此很自然地想象硅烷类似于石墨烷。然而，在基底上生长的单原子硅烯片通常会重构成不同的相，并且以前只报道了部分氢化的硅烯重构。在这份报告中，我们生产半硅烷，其中一个硅子晶格是完全H-饱和的，另一个子晶格是完整的，形成一个完美的1x 1结构。通过对Ag（111）衬底上各种硅烯相的氢化，发现只有（2 r3 x2 r3）R30°相可以生成半硅烷。有趣的是，该相以前被认为是高度缺陷或不完整的硅烯结构。结果表明，（2 r3 x2 r3）R30°相的结构是完整的硅烯-1x1晶格，而不是有缺陷的碎片，并利用第一性原理计算讨论了半硅烷的形成机理.
2015-07-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Lattice thermal properties of Graphane: thermal contraction, roughness and heat capacity
使用原子模拟，我们确定的粗糙度和热性能的悬浮石墨片。与石墨烯相比，我们发现氢化石墨烯具有：1）更大的热收缩，2）室温下的粗糙度指数更小，即对于石墨烯，$\simeq$ 1.0对$\simeq$ 1.2，3）石墨烷中诱导的波纹的波长覆盖对应于室温下（30-125）μ m范围内的长度尺度的宽范围，石墨烷的热容量估计为29.32 $\pm$ 0.23 μ J/mol K，比石墨烯的热容量（即24.98 $\pm$ 0.14 μ J/mol K）大14.8%。当温度高于1500 K时，我们发现当石墨烷的边支撑在$x-y$平面上时，石墨烷会发生氧化.
2011-05-12 cond-mat.mes-hall
Hydrogenation Dynamics of Biphenylene Carbon (Graphenylene) Membranes
石墨烯的出现引发了材料科学的一场革命。正因为如此，人们对其他碳基结构重新产生了兴趣。石墨烯是最终的（只有一个原子厚）膜。有人提出，石墨烯可以作为标准气体（如氩气和氦气）的不可渗透膜。石墨烯类多孔膜，但呈现较大的孔隙率和潜在的选择性，将有许多技术应用。联亚苯基碳（BPC），有时称为亚石墨烯，是这些结构之一。BPC是一种多孔的二维（平面）同素异形体碳，其孔隙类似于典型的筛腔和/或某种沸石。在这项工作中，我们研究了在不同条件下（氢化等离子体密度，温度等）的BPC膜的氢化动力学。我们已经进行了广泛的研究，通过完全原子分子动力学（MD）模拟使用的反应力场ReaxFF，在著名的大规模原子/分子大规模并行模拟器（LAMMPS）代码中实现。我们的研究结果表明，BPC氢化过程表现出非常复杂的模式，在石墨烯氢化的情况下观察到的相关域（氢化岛）的形成也在这里观察到。MD结果还表明，在加氢条件下，BPC结构发生了拓扑结构的变化，发生结构转变的孔和大量加氢会产生明显的结构损伤，形成大的缺陷区和大的结构孔，导致结构坍塌。
2017-01-23 cond-mat.mes-hall
