A New Paradigm to Half-Metallicity in Graphene Nanoribbons
与锯齿形石墨烯纳米带中公认的横向电场诱导的半金属性相反，在这里，我们通过第一性原理计算证明了夹在六方氮化硼纳米带或片之间的锯齿形石墨烯纳米带可以简单地通过偏置电压或适度的压缩应变调谐成半金属。半金属度是由于自发极化和非对称交换关联沿带宽的耦合效应增强。这些发现应该为石墨烯基器件的有效自旋分辨能带工程开辟一条可行的路线，这些器件与当前半导体工业技术兼容。
2013-04-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Engineered electronic states in atomically precise artificial lattices and graphene nanoribbons
制备具有设计电子性质的原子级精确结构是凝聚态物理的新兴课题之一。所需的结构控制水平可以通过使用扫描隧道显微镜（STM）的尖端进行原子操作或通过自下而上的化学合成来达到。在这篇综述中，我们重点介绍了在构建新型的，原子级精确的人工材料的最新进展：人工晶格通过原子操纵和石墨烯纳米带（GNRs）实现的表面合成。我们总结了所需的理论背景和最新的实验在人工晶格，一维晶格中的拓扑状态，石墨烯纳米带和石墨烯纳米异质结的实验，和石墨烯纳米带中的拓扑状态。最后，我们总结了我们的评论与展望设计量子材料与工程电子结构。
2019-10-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Atomic structure and electronic properties of folded graphene nanoribbons: a first-principles study
采用第一性原理计算研究了折叠石墨烯纳米带（FGNRs）的原子结构、堆积顺序和电子结构.结果表明，所有FGNR的共同构型都是包括一个纳米管状边缘和两个平坦纳米带的球拍状结构。有趣的是，这两个平坦的纳米带可以形成新的堆叠样式，而不是双层纳米带最稳定的AB堆叠序列。FGNRs的稳定性与初始结构的几个因素有关，如两个纳米带的层间距离，堆叠顺序，边缘样式和纳米带的宽度。这些折叠的纳米带只能在宽度分别达到约61 μ m和95 μ m时才能稳定，对于锯齿形和扶手椅形纳米带。此外，折叠的锯齿形石墨烯纳米带的带隙变为约0.17 eV，这提供了打开带隙的新途径。
2016-01-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electrical Transport Properties of Graphene Nanoribbons Produced from Sonicating Graphite in Solution
本文提出了一种简单的一步溶液法制备石墨烯纳米带的方法，即在含有高分子表面活性剂的有机溶液中超声处理石墨粉。将石墨烯纳米带沉积在硅衬底上，并通过拉曼光谱和原子力显微镜对其进行了表征。常规观察到单层和少层石墨烯纳米带，其宽度从亚10 nm到数十nm，长度从数百nm到1 μ m。在背栅和聚合物-电解质顶栅配置中测量单个石墨烯纳米带的电输运性质。石墨烯纳米带的迁移率被发现是超过一个数量级时，在后者比在前者的配置（没有聚合物电解质），这可以归因于在聚合物电解质中的抗衡离子的带电杂质的屏蔽测量。这一发现表明，这些溶液产生的石墨烯纳米带中的电荷传输在很大程度上受到带电杂质散射的限制。
2011-06-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Chemically-induced Mobility Gaps in Graphene Nanoribbons: A Route for Upscaling Device Performances
我们报告了基于第一性原理的研究介观量子输运的化学掺杂的石墨烯纳米带的宽度高达10 nm。与硼杂质相关的准束缚态的发生导致迁移率间隙大至1 eV，由强电子-空穴不对称背散射现象驱动。这种现象开辟了新的方式来克服目前的石墨烯基器件的限制，通过化学掺杂的石墨烯纳米带的尺寸在传统的光刻达到的制造。
2009-06-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
An analytic investigation for the edge effect on mechanical properties of graphene nanoribbons
我们推导出解析表达式的杨氏模量和泊松比的石墨烯nanorigins，其中自由边缘被扭曲的压缩边缘应力。我们的分析公式明确地说明了弯曲的自由边缘的杨氏模量的减少，导致明显的宽度依赖性的石墨烯纳米管的杨氏模量。泊松比也被弯曲的自由边缘减小，并且在具有超窄宽度的石墨烯纳米颗粒中可以实现负泊松比。这些结果与以前的理论工作是可比的。
2018-12-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Peculiar Band Gap Structure of Graphene Nanoribbons
石墨烯纳米带是具有有限宽度的准一维材料。通过对一类纳米带的边缘形状和宽度的表征，系统地分析了它们的电子性质。纳米带的带隙结构显示出具有金属或几乎金属纳米带的流状序列的谷结构。其中，所有锯齿形纳米带都是金属的，扶手椅型纳米带是周期为3的金属。我们发现，这些流状序列对应于等宽曲线，手性和扶手椅型纳米带的带隙振荡作为宽度的函数。最后讨论了纳米带在纳米电子学中的可能应用。
2007-05-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Polarization Dependence of Optical Transitions in Graphene Nanoribbons
讨论了$k$依赖的电子-光子和电子-声子矩阵元对石墨烯纳米带和碳纳米管的普适性。电子在破缺平移对称的方向上经历波矢量的变化，这取决于光的偏振方向。我们认为，这种现象源于手征的微观特征。
2011-07-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electrically Induced Dirac Fermions in Graphene Nanoribbons
石墨烯纳米带被广泛认为是下一代碳基器件的有前途的构建块。其应用前景的一个关键问题是其电子结构是否以及在多大程度上可以外部控制。在这里，我们结合简单的模型哈密顿量与广泛的第一性原理计算调查扶手椅型石墨烯纳米带的横向电场的响应。这样的场可以在横向选通纳米取向物或沿着边缘掺入双极化学共掺杂剂时实现。我们发现，该领域引起的超导体到半金属过渡，具有零能量狄拉克费米子沿扶手椅边缘传播的半金属相。该转变发生在临界场，该临界场与纳米带的宽度成反比。这些发现是普遍的IV组蜂窝晶格，包括硅烯和锗烯纳米带，无论边缘终止的类型。总的来说，我们的研究结果创造了新的机会，以电气工程狄拉克费米子在其他半导体石墨烯类纳米带。
2021-09-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electromechanical properties of suspended Graphene Nanoribbons
石墨烯纳米带呈现出从半导体到半金属的多种电子性质，这取决于它们的几何形状、尺寸和化学组成。在这里，我们提出了一个路线，通过外部施加的机械变形来控制这些属性。使用最先进的密度泛函理论计算结合经典弹性理论的考虑，我们发现一个显着的杨氏模量值为~7 TPa的超窄石墨烯条和一个显着的机电响应弯曲和扭转变形。鉴于目前在纳米级石墨烯衍生物合成方面的进展，我们的预测可以通过实验验证，为基于超窄石墨烯纳米带的微型机电传感器和器件的设计和制造开辟了道路。
2009-05-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Controlled Smooth Edge Formation of Graphene Nanoribbons
我们使用第一性原理计算报告了估计解离石墨烯片的C-C键以形成扶手椅和锯齿形配置的纳米带的能量。对于基态能量的计算，考虑的配置有自旋，和没有自旋极化。观察到，对于自旋极化状态以及非自旋极化状态，解离石墨烯片的C-C键以形成锯齿形构型所需的能量高于扶手椅构型所需的能量。因此，可以通过控制能量来设计沿着结晶方向的光滑边缘的石墨烯纳米带的形成。
2014-02-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Towards Graphene Nanoribbon-based Electronics
单层石墨烯的成功制备极大地推动了石墨烯研究的进展。本文围绕石墨烯纳米带的基本电子和输运性质，综述了石墨烯纳米带的实验制备、物理性质和器件应用的理论和实验研究进展。我们还简要地讨论了GNRs的自旋极化与边缘态的关系的研究工作。
2010-02-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Appearance of Negative Differential Conductivity in Graphene Nanoribbons at High-Harmonics
我们从理论上研究了石墨烯纳米带在直流和交流偏置驱动场作用下的电流动力学。我们发现，石墨烯纳米带表现出负的高次谐波微分电导率。当偏置电场在外加交流电场幅值附近时，出现负微分电导。我们还观察到偶数和奇数高次谐波负微分电导率在两个相称的频率波混合。偶次谐波比奇次谐波更明显。提出了本方法在石墨烯中偶次谐波处产生太赫兹频率的可能用途。
2012-03-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Sensory Organ like Response of Zigzag Edge Graphene Nanoribbons
利用连续介质Dirac理论，研究了锯齿形边缘石墨烯带在边缘势和塞曼场作用下的密度和自旋响应。我们的分析计算的密度和自旋的封闭系统（固定粒子数）的静态边缘场的响应，显示出高度非线性的韦伯-费希纳型行为的响应依赖于边缘电位的mechanically。响应对系统尺寸的依赖性（例如纳米尺度的宽度）也未被揭示。因此，锯齿形边缘石墨烯纳米带提供了遵守韦伯-费希纳定律的器官（例如眼睛和耳朵）的响应的实现。我们验证我们的分析结果与紧束缚计算。这些结果对于理解石墨烯纳米带中电子-电子相互作用的重要影响，如边缘磁性等至关重要，并且还提出了石墨烯纳米带的器件应用的可能性。
2010-11-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Enhanced thermoelectric figure of merit in edge disordered zigzag graphene nanoribbons
我们基于非平衡格林函数的相同方法工具研究了电子和声子通过边缘无序锯齿形石墨烯纳米带的输运。我们发现，边缘无序显着降低声子的热输运，而只有微弱的有害电子传导。电子和声子的弹性平均自由程的行为指向实现电子晶体与声子玻璃共存的可能性。计算出的热电优值（ZT）的值资格锯齿形石墨烯纳米带作为一个非常有前途的材料热电应用。
2009-08-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Band structure and energy level alignment of chiral graphene nanoribbons on silver surfaces
手性石墨烯纳米带由于其低的带隙和自旋极化边缘态的潜在发展而成为非常有趣的结构。在这里，我们研究了它们在低功函数银表面上的能带结构，并评估了电荷转移对其性质的影响。
2021-07-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Device Model for Graphene Nanoribbon Phototransistor
提出了石墨烯纳米晶体管光电晶体管（GNR-PT）的解析器件模型。GNR-PT基于石墨烯纳米带阵列，具有侧源极和漏极接触，其夹在高导电衬底和顶栅之间。使用开发的模型，我们推导出明确的解析关系的源漏电流作为入射辐射的强度和频率的函数，并找到探测器的响应度。结果表明，GNR-PT在红外和太赫兹光谱范围内可以是相当有效的光电探测器。
2008-04-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Lithium Mediated Benzene Adsorption on Graphene and Graphene Nanoribbons
研究了苯分子在石墨烯及其纳米带表面锂吸附位点上的锚定。揭示了吸附质密度、特定吸附位置和自旋态对底层石墨烯衍生物的结构稳定性和电子性质的影响。在足够高的密度下，由于电荷从吸附原子转移到π电子系统，裸锂吸附使扶手椅型石墨烯纳米带变成金属，而它们的锯齿形对应物变成半金属。在苯吸附时，锂阳离子遇到两个π系统，从而将电荷拉回到苯分子。这又导致可测量的带隙的开放，其尺寸和特性对吸附物密度敏感，从而表明可以设计基于锂吸附石墨烯的化学检测器。因此，我们的研究结果有望支持新型石墨烯基传感和开关器件的设计。
2013-06-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Selected graphenelike zigzag nanoribbons with chemically functionalized edges: Implications for electronic and magnetic properties
众所周知，存在广泛种类的准二维类石墨烯纳米材料，其在许多方面可以优于石墨烯。因此，除了石墨烯之外，注意力还集中在锡烯（弯曲的蜂窝结构）和磷烯（褶皱的蜂窝结构）上。它示出，根据掺杂，这些材料可以具有磁有序的边缘。磁相位的计算图说明，一方面，石墨烯和锡烯的n型掺杂的窄锯齿形纳米带在边缘之间具有反铁磁性对齐的磁矩。然而，另一方面，在磷烯纳米带的情况下，对于p型掺杂，Z字形边缘可以具有铁磁性对齐的磁矩。边缘磁性严重影响纳米带的输运性质，并且如果充分控制，可以使它们对自旋电子学有吸引力。
2019-10-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Elementary Electronic Excitations in Graphene Nanoribbons
在无规相位近似下分析了石墨烯纳米带的集体模谱。在未掺杂的情况下，只有金属扶手椅型纳米带支持传播等离子体激元模式。这种模式的朗道阻尼示出通过单粒子波函数的手征性被抑制。我们认为，未掺杂的锯齿形纳米带不应该支持等离子体激元激发，因为与表面态，集体模式可能会衰减到一个广泛的连续的粒子-空穴激发。掺杂纳米带具有与半导体纳米线类似的性质，包括分散为$q\sqrt{-\ln qW}$的等离子体激元模式和在$q=2k_F$发散的静态介电响应。
2007-01-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Conductance quantization in graphene nanoribbons: Adiabatic approximation
发展了一个宽度平滑变化的石墨烯纳米带的电子态理论。结果表明，标准绝热近似允许忽略不同的驻波的混合是更严格的无质量狄拉克费米子在石墨烯比传统的电子气。对于锯齿形边界条件的情况下，可以预期一个良好的显着的电导量子化，只有高度激发态。这种差异与石墨烯中的相对论Zitterbewegung效应有关。
2007-05-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnetic barriers in graphene nanoribbons
对锯齿形和扶手椅形石墨烯纳米带的输运性质进行了理论研究。磁势垒局部地修改纳米带的能谱，这导致电导阶跃向更高能量的能量偏移。磁势垒也会引起法布里-珀罗型振荡，只要势垒的边缘足够尖锐。锯齿形和金属扶手椅型纳米带中存在的最低传播态防止了磁势垒对载流子的限制。纳米带中的无序边缘倾向于使最低传播状态局部化，其在磁势垒区域中离域。因此，与二维石墨烯的情况形成鲜明对比，石墨烯纳米带中的载流子不能被磁势垒限制。我们还提出了一种新的方法，基于格林函数技术的计算在垂直磁场中的石墨烯纳米带的磁子带结构，布洛赫态和磁导率。利用这种方法极大地方便了电导计算，因为，与切除方法相比，本方法不需要自洽计算的表面格林函数。
2008-09-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Anisotropic Etching and Nanoribbon Formation in Single-Layer Graphene
我们展示了热活化镍纳米颗粒对单层石墨烯的各向异性蚀刻。使用这种技术，我们获得了亚10纳米的纳米带和其他石墨烯纳米结构，其边缘沿单一晶体学方向排列。我们观察到一种新的催化沟道行为，即蚀刻切口不相交，从而产生连续连接的几何形状。拉曼光谱和电子测量表明，石墨烯的质量在蚀刻条件下是弹性的，这表明这种方法可以作为一种强大的技术来生产具有明确的晶体边缘的石墨烯纳米电路。
2009-06-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin Valve Effect in ZigZag Graphene Nanoribbons by Defect Engineering
我们报告的可能性驱动的锯齿形石墨烯纳米带的边缘缺陷工程的自旋阀效应。基于平均场自旋不受限制的哈伯德模型，采用自洽方法计算了电子能带结构和电导分布。发现使用外部栅极在清洁的锯齿形石墨烯纳米带中触发超导体-金属转变，而在存在克莱因边缘缺陷的情况下，它产生自旋分裂带隙的闭合。这些特性可以用来制造新型的基于电荷和自旋的开关和场效应器件。
2009-10-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Molecular dynamics of halogenated graphene - hexagonal boron nitride nanoribbons
石墨烯-六方氮化硼（G-hBN）杂化体系为纳米级电子器件的设计提供了新的途径。利用{ \it ab initio}密度泛函理论计算，我们研究了几个原子间距离宽的锯齿形纳米带的动力学。分析了几种结构，即原始石墨烯、hBN和G-hBN系统。通过用氢和不同的卤素原子钝化纳米晶体边缘，可以调节电子和机械性质，如带隙能量和振动的固有频率。
2016-06-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Edge states of zigzag graphene nanoribbons with B and N doping at edge atoms
采用紧束缚模型，理论研究了锯齿形石墨烯纳米带最外层的C原子被B和N原子取代后的锯齿形硼碳氮（BCN）纳米带的电子性质.结果表明，除了六倍超原胞的情况外，当B原子和N原子数目相等时，费米能级上出现平带和边缘态。为了研究BCN纳米带中边缘态的起源，我们考虑了具有锯齿形边缘的半无限石墨烯片，其中最外面的C原子被B和N原子取代。我们分析表明，在锯齿形的边缘和平坦的频带使用传输矩阵方法的边缘状态的存在。
2013-05-22 cond-mat.mes-hall 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
Photon-Assisted Process and High-Harmonic Dynamic Localization in Graphene Nanoribbons
我们使用了一个完整的紧密结合的能带结构的石墨烯纳米带，以获得，第一次，观察光子辅助传输的分析技术，并在石墨烯纳米带的电子的动态本地化。当带受到多频dc-ac场时，光子辅助复制品在相当强的驱动力下出现。光子峰值对交流振幅的强烈依赖性允许在这些振幅下的高谐波动态振荡。我们确定了正微分电导率的区域，其中纳米电子石墨烯器件可以作为小信号放大器操作。我们的研究还揭示了另一个量子力学现象，分数光子辅助输运，当斯塔克因子$r > 1$。
2012-02-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
Graphene Nanoribbons with Smooth Edges Behave as Quantum Wires
具有完美边缘的石墨烯纳米带被预测表现出有趣的电子和自旋电子学性质，特别是量子限制带隙和磁性边缘状态。然而，到目前为止，通过光刻法生产的石墨烯纳米带表现出粗糙的边缘和由缺陷主导的低温传输特性，主要是狄拉克点附近的传输间隙中的局域态之间的可变范围跳跃。在这里，我们报道了通过解链碳纳米管10制成的单层和双层纳米带量子点表现出定义明确的量子输运现象，包括库仑阻塞、近藤效应、高达~ 20 meV的清晰激发态和非弹性共隧穿。随着本征量子限制带隙和高电导率的签名，我们的数据表明，纳米带在低温下表现为干净的量子线，并且不受缺陷的支配。
2011-08-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Perfect Spin-filtering and Giant Magnetoresistance with Fe-terminated Graphene Nanoribbon
采用第一性原理输运模拟方法研究了Fe封端锯齿形石墨烯纳米带（zGNR）的自旋相关电子输运性质。这种zGNR结的自旋结构可以通过外加磁场来控制，并且在小偏压下的MR>1000，在外加均匀磁场下的自旋过滤器性能良好.
2011-08-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Perfect Reflection of Chiral Fermions in Gated Graphene Nanoribbons
我们描述了通过门控金属石墨烯纳米带使用非平衡格林函数方法的理论研究的结果。虽然与量子场论的类比预测完美的传输手征费米子通过门控区在一维，我们发现\emph{perfect reflection}的手征费米子在扶手椅带的特定配置的门。这种效应应该可以在由带电碳纳米管门控的窄石墨烯收缩中测量。
2009-01-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Room-Temperature High On/Off Ratio in Suspended Graphene Nanoribbon Field Effect Transistors
我们已经制造了悬浮几层（1-3层）石墨烯纳米管场效应晶体管从解压缩多壁碳纳米管。电输运测量表明，电流退火有效地去除了悬浮的石墨烯纳米带上的杂质，揭示了石墨烯的固有双极传输特性。进一步增加退火电流在带中产生窄的收缩，导致形成大的带隙和随后的高开/关比（其可以超过104）。这种制造的器件是热稳定和机械稳定的：重复的热循环对它们的电性能几乎没有影响。该工作首次表明，通过控制电流退火可以在相对宽的石墨烯纳米晶（15 nm ~50 nm）中实现室温下的双极场效应特性和高开/关比。
2011-04-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Unveiling and Manipulating Hidden Symmetries in Graphene Nanoribbons
扶手椅型石墨烯纳米带是一类非常有前途的全碳纳米电路半导体。在这里，我们提出了一个新的观点，他们的电子结构从简单的模型哈密顿量和$\textit{ab initio}$计算。我们专注于一组特定的宽度为$n = 3p+2$的纳米带，其中$n$是跨纳米晶轴的碳原子数，$p$是正整数。我们表明，在这些纳米带中的能隙开放起源于打破了以前未识别的隐藏对称性的长程跳跃的$π$ -电子和结构发生在边缘的扭曲。这种隐藏的对称性可以通过应用面内晶格应变来恢复或操纵，这使得连续的能隙调谐、费米能级处的狄拉克点的出现和拓扑量子相变成为可能。我们的工作建立了扶手椅型石墨烯纳米带的半导体特性的原始解释，并为合理设计其电子结构提供了指导。
2022-11-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Edge Disorder in Bottom-Up Zigzag Graphene Nanoribbons: Implications for Magnetism and Quantum Electronic Transport
基于扫描探针显微镜和第一性原理计算，我们揭示了自下而上锯齿型石墨烯纳米带中结构无序的本质及其对磁性和电子输运的影响.我们发现在表面合成的环化脱氢步骤中出现的边缘缺失的间二甲苯单元是最常见的点缺陷。这些“咬”缺陷作为自旋1顺磁中心，严重破坏带极值附近的电导谱，并引起自旋极化电荷输运。我们进一步表明，整个石墨烯纳米带的电子电导是更敏感的“咬”缺陷形成在锯齿形边缘比扶手椅的。我们的工作建立了一个全面的理解无序的自下而上的石墨烯纳米带的低能电子特性。
2021-06-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Effect of Randomly Distributed Asymmetric Stone-Wales Defect on Electronic and Transport Properties of Armchair Graphene Nanoribbon
利用紧束缚模型研究了扶手椅型石墨烯纳米颗粒（AGNR）上随机分布的Stone-Wales（SW）缺陷的电子和输运性质。我们使用四个不同的函数，作为分布函数，以产生我们的SW缺陷纳米带。结果发现，缺陷密度可以有一个主要的影响，我们的缺陷系统的电导，而其他配置，如缺陷取向将有助于较少。发现了一些特殊的几何构型，显示了有趣的电子和输运性质。这些特殊情况以及提供的其他数据可以用于设计石墨烯纳米带的带隙，电子特性和传输特性，以满足所需的目的。
2019-01-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin-asymmetric graphene nanoribbons in graphane on silicon dioxide
采用从头计算方法研究了氧化硅衬底上氢化石墨烯（graphane）的结构。发现仅在石墨烯层的一侧上具有氢化的结构是稳定的，并且给出了其氢构型。此外，我们通过从外延石墨烷层选择性地去除氢来形成锯齿形石墨烯纳米带。在这些带中，独立的反铁磁锯齿形带的自旋简并被打破，不同大小的带隙出现相反的自旋物种。这种简并断裂是由于带下方的衬底中的电荷不平衡，其通过衬底原子相对于石墨烯带的边缘的不对称对准而引入。
2011-06-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Graphene nanoribbons subject to gentle bends
由于石墨烯纳米带薄而脆弱，它们需要支撑。支撑为应用提供了坚实的基础，粘合力使色带保持平坦，尽管不一定是直的：高纵横比的色带容易弯曲。然而，弯曲对带的电子性质的影响是未知的。因此，本文研究了平面和轻微弯曲的石墨烯纳米带的机电学。密度泛函紧束缚和修正的周期性边界条件的模拟表明，扶手椅带的轻微弯曲可以导致显着的能隙变宽或变窄。此外，在锯齿形带中，由于轴对称破缺，即使没有磁性，也可以打开相当大的能隙。这些结果表明，在电子测量的支持带，这样的弯曲必须注意。
2012-05-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electronic structure of epitaxial graphene nanoribbons on SiC(0001)
我们对SiC（0001）上少层外延石墨烯纳米带的电子结构进行了计算。通过一个原子的描述的石墨烯层和基板内的扩展休克尔理论和实/动量空间投影，我们认为异质结构的界面的作用变得至关重要的研究系统的导电能力。从这种相互作用产生的关键问题是一个费米能级钉扎效应引入悬空界面键。这种现象与所考虑的纳米结构的宽度无关，从而损害了这些系统中限制的重要性。
2009-08-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Kohn Anomalies in Graphene Nanoribbons
研究了石墨烯纳米带中$Γ$点光学声子模（Kohn反常）能量的量子修正。我们从理论上证明了纵向光学模式经历了科恩反常效应，而横向光学模式没有。相对于拉曼光谱，我们表明，纵向模式是不拉曼活性的锯齿形边缘附近，而横向光学模式是不拉曼活性的扶手椅边缘附近。这些结果是有用的，通过G带拉曼光谱识别石墨烯纳米带的边缘的取向，如实验所示。指出了纳米带和金属单壁纳米管的Kohn异常的不同之处，并用赝自旋效应解释了我们的结果。
2009-10-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tunable resonances due to vacancies in graphene nanoribbons
研究了锯齿形和金属扶手椅型石墨烯纳米带中存在一个或两个空位时的相干电子输运。考虑到电导指纹的原子尺度可调谐性，主要关注的是到边缘的距离和空位间距的影响。一个参与的相互作用的空位亚晶格位置和纳米晶边缘终止，连同间距参数导致宽电导共振线形状的修改。打开磁场引入了一种新的长度尺度，揭示了系统的纯几何方面与石墨烯的基本原子尺度性质之间相互作用的反直觉方面。
2010-10-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electronic transport properties of graphene nanoribbons
我们将对石墨烯纳米带的电子和输运性质进行简要概述，重点关注边缘形状和杂质散射的影响。石墨烯的低能电子态具有两个不等价的无质量Dirac谱。这两个狄拉克点在动量空间中的相对距离和由于锯齿型石墨烯边缘的存在而导致的边缘状态对石墨烯纳米带的电子和输运性质起决定性作用。在锯齿形边缘的石墨烯纳米带中，与每个狄拉克光谱相关的两个谷在动量空间中被很好地分离。每个谷中的传播模式包含源自带中心处的部分平坦带的单个手征模式。如果杂质散射不连接两个谷，即对于长程杂质电势，则该特征在无序系统中产生完美导电沟道。另一方面，具有扶手椅边缘的石墨烯纳米带的低能谱被描述为石墨烯的两个非等效狄拉克点的叠加。尽管缺乏良好分离的两个谷结构，受到长程杂质的单通道传输几乎是完美的传导，其中最低阶的后向散射矩阵元素消失作为波函数的内部相结构的表现。对称性考虑导致无序锯齿形带分为长程杂质的单位类和短程杂质的正交类。然而，没有这样的交叉发生在扶手椅纳米带。
2009-07-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Terahertz Generation and Amplification in Graphene Nanoribbons in Multi-frequency Electric Fields
本文从理论上研究了直流-交流驱动场作用下受限石墨烯中电子的多频响应。我们探索了利用石墨烯纳米带（GNRs）在无电场畴区产生和放大太赫兹（THz）辐射的可能性。我们发现两个主要的重要方案的产生;当频率是相称的，太赫兹产生是由于波混合和当它们是非相称的，一个单一的强场抑制空间电荷不稳定性和任何弱信号可以得到放大。石墨烯是半导体纳米电子器件的最佳替代品。
2012-02-16 cond-mat.mes-hall 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
Theory of Magnetic Edge States in Chiral Graphene Nanoribbons
采用包含电子-电子相互作用的模型哈密顿方法，系统地研究了手性石墨烯纳米带的电子结构和磁性。我们证明了磁性边缘态的存在是具有手性边缘的光滑石墨烯纳米带的内在特征，并发现了一些结构-性质关系。具体而言，我们研究的磁矩和边态能量分裂的纳米取向宽度和手征角的依赖关系，以及环境屏蔽效应的作用。我们的研究结果解决了最近的实验观察手性石墨烯纳米带中的磁有序签名，并提供了一个途径，通过结构和环境自由度调整其属性。
2011-02-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Vibrational properties of graphene nanoribbons by first-principles calculations
采用基于密度泛函理论的第一性原理计算研究了石墨烯纳米带的振动性质。我们证实了具有扶手椅型和锯齿型边缘的石墨烯纳米带的声子模式可以被解释为基本振荡及其泛音。这些示出了对纳米晶宽度的特征依赖性。此外，我们表明，纳米带的计算出的伽玛点声子频率到石墨烯的声子色散的映射对应于纳米带的布里渊区到石墨烯的布里渊区的“展开”。我们考虑了自旋态对锯齿形纳米带声子谱的影响，并将我们的结果与过去的研究进行了比较。
2009-05-07 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
Repair of magnetism in oxidized graphene nanoribbons
提出了在实际氧化石墨烯纳米带中建立磁性的新途径。采用密度泛函理论模拟了氧钝化后石墨烯纳米带中羟基从中心向锯齿形边缘迁移的过程。在边缘附近的羟基基团的存在导致形成悬挂键，而不是饱和，由于氧化和修复的磁性减少边缘氧化。并对新型磁性石墨烯纳米带的制备方法和稳定性进行了讨论。
2010-11-10 cond-mat.mtrl-sci
Indirect RKKY interaction in armchair graphene nanoribbons
从理论上研究了扶手椅型石墨烯纳米带中磁性在位杂质之间的间接Ruderman-Kittel-Kasuya-Yosida（RKKY）耦合形式。计算是基于一个紧束缚模型与周期性边界条件的有限nanorigin系统。一个显着的Friedel振荡的依赖性的耦合幅度上的杂质的位置内的纳米尺度的量子尺寸效应所造成的被发现和调查。特别是，耦合的距离依赖性进行了分析。对于半导体纳米带，这种依赖性是指数状的，类似于Bloembergen-Rowland相互作用。特别是，对于金属纳米带，有趣的行为被发现为有限长度的系统，其中零能态作出重要贡献的相互作用。在这种情况下，耦合随距离的衰减可以明显更慢。
2012-11-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Theoretical investigation on armchair graphene nanoribbons with oxygen-terminated edges
采用基于密度泛函理论的晶体轨道方法研究了不同边缘氧原子比例的扶手椅型石墨烯纳米带。所有的纳米带是积极有利的，虽然弯曲的边缘存在。孤立的边缘氧原子通过引入边缘态而引起电子-金属跃迁，而相邻的边缘氧原子则不能。对于在边缘上具有所有氧原子的石墨烯纳米带，带隙和载流子迁移率两者相对于带宽度交替。载流子迁移率为18%-65%大的石墨烯纳米带与氢终止的边缘。这些值高达103 cm 2 V-1 s-1，对于电子设备来说仍然相当高。晶体轨道分析给出了这一现象的图形解释。
2014-11-06 cond-mat.mtrl-sci
Localization of metallicity and magnetic properties of graphene and of graphene nanoribbons doped with boron clusters
作为改变石墨烯本征性质的一种可能途径，我们利用密度泛函理论研究了嵌入硼团簇对石墨烯的掺杂。簇掺杂在技术上是相关的，因为簇注入技术可以容易地应用于石墨烯。我们发现嵌入石墨烯和石墨烯纳米带中的B7团簇结构稳定，并且局部金属化了系统。这是通过降低费米能级和在费米能级附近引入硼态来实现的。硼簇的线性链在石墨烯基质内形成金属“线”。在锯齿形边缘的石墨烯纳米颗粒中，与簇相关的状态倾向于与边缘和体状态杂交。硼掺杂的石墨烯系统中的磁性通常非常弱。硼团簇的存在削弱了锯齿形边缘石墨烯纳米颗粒的边缘磁性，而不是使该系统适合于自旋电子学。因此，用团簇注入技术掺杂石墨烯可能是一种可行的技术，以局部金属化石墨烯而不破坏其有吸引力的本体性质。
2013-03-01 cond-mat.mtrl-sci
Tearing Graphene Sheets From Adhesive Substrates Produces Tapered Nanoribbons
石墨烯是一种真正的二维原子晶体，具有特殊的电子和机械性能。虽然传统的块状和薄膜材料已经被广泛研究，但石墨烯的关键机械性能，如撕裂和开裂，仍然未知，部分原因是其二维性质和最终的单原子层厚度，这导致传统材料模型的崩溃。通过结合第一性原理ReaxFF分子动力学和实验研究，自下而上的研究从粘合剂衬底的石墨烯片撕裂，包括锥形石墨烯纳米带的形成的观察。通过仔细分析的潜在的分子断裂机制，它表明，所得到的纳米取向的几何形状是由石墨烯基板的粘附能和撕裂的石墨烯层的数量控制。通过将石墨烯作为更广泛的二维原子晶体的模型材料，这些结果为高度受限的纳米材料的撕裂和开裂机制提供了基本的见解。
2010-05-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Molecular encapsulation from the liquid phase and graphene nanoribbon growth in carbon nanotubes
从封装在碳纳米管中的有机小分子生长石墨烯纳米带可以产生具有均匀宽度和手性的产物。我们提出了一种方法的基础上封装的1，2，4-三氯苯从液相和随后的退火。该过程产生几十纳米长的石墨烯纳米带。通过拉曼光谱在宏观样品上和在纳米尺度上通过尖端增强拉曼散射和高分辨率透射电子显微镜图像证明了纳米带的存在。
2022-09-16 cond-mat.mtrl-sci
Engineering Enhanced Thermoelectric Properties in Zigzag Graphene Nanoribbons
我们从理论上研究了锯齿形石墨烯纳米带在存在外延线缺陷、衬底杂质和沿纳米带长度方向的边缘粗糙度的情况下的热电性能。电子结构采用最近邻紧束缚模型，声子带结构采用第四近邻力常数模型。对于运输，我们采用量子力学非平衡格林函数模拟。从原始的锯齿形纳米结构，表现出非常差的热电性能，我们演示了如何经过一系列的工程设计步骤的性能可以大大提高。我们的研究结果可能是有用的，在设计高效的纳米结构的石墨烯纳米陶瓷基热电器件。
2012-03-09 cond-mat.mtrl-sci
