Impact of thermal annealing on graphene devices encapsulated in hexagonal boron nitride
我们提出了一个热退火研究单层和双层（BLG）石墨烯封装在六方氮化硼。在每个退火步骤之前和之后，通过电子输运和拉曼光谱测量来表征样品。虽然诸如载流子迁移率、总掺杂和应变的提取的材料性质不受退火影响，但是初始退火步骤降低了掺杂和应变变化，从而导致更均匀的样品。此外，BLG拉曼光谱的窄2D亚峰宽度允许我们从2D峰和G峰位置的相关性中提取关于应变和掺杂值的信息。
2018-05-04 cond-mat.mes-hall
Spontaneous Strains and Gap in Graphene on Boron Nitride
石墨烯层和六方氮化硼（hBN）衬底之间的相互作用在石墨烯层中引起横向位移和应变。位移导致相称的区域的外观和石墨烯的电子光谱中的平均间隙的存在。我们提出了一个简单的，但现实的模型，通过它的位移，应变和光谱间隙可以推导出解析hBN和石墨烯之间的粘附力。当石墨烯和衬底的晶格轴对齐时，应变达到2%量级的值，导致100 T以上的有效磁场。应变和诱导标量势的组合对电子能隙有相当大的贡献。由于石墨烯的刚度大，因此可忽略不计补偿效应。
2014-05-05 cond-mat.mes-hall
Observation and Control of Spontaneous Magnon Emission from Spin Ensembles in 2D Hexagonal Boron Nitride
Georgia Institute of Technology（佐治亚理工学院）；Boston College（波士顿学院）；Kansas State University（堪萨斯州立大学）
本研究在二维六方氮化硼中观测并控制了硼空位中心的自发磁子发射，揭示了近零温下主导的量子比特-磁子偶极耦合通道，并通过增加自旋缺陷密度实现了自旋系综的量子关联。
2026-10-22 cond-mat.mes-hall
Electric field effect in boron and nitrogen doped graphene bilayers
与单层石墨烯不同，在$AB$堆叠的双层石墨烯（BLG）的情况下，可以通过使用垂直电场破坏两层之间的反转对称性来诱导非零能隙。这是场效应应用中的基本要求，特别是因为BLG系统中的感应间隙可以通过外部电场的大小进一步调谐。掺杂是改变石墨烯基系统的电子性质的另一种方式。本文采用密度泛函理论（DFT）计算方法，研究了外加电场作用下，硼氮掺杂的BLG体系.高度掺杂的BLG系统被称为退化的半导体，费米能量依赖于掺杂浓度，但除此之外，我们表明，电子性质也极大地依赖于所施加的电场。通过改变电场的大小和方向，可以调整相对于费米能级的间隙尺寸和位置，基本上控制非本征掺杂的效果。在这种情况下，我们讨论在多远的外部电场可以适当地调整有效掺杂，并隐含地，掺杂BLG系统的导电性能。
2018-09-03 cond-mat.mes-hall
Electronic and structural distortions in graphene induced by carbon vacancies and boron doping
通过热力学和能带结构计算，对改性石墨烯中空位的产生、硼原子的引入以及两者共存所导致的结构和电子畸变进行了从头算研究.在硼原子与空位共存的情况下，只有当硼原子远离空位时，改性石墨烯才呈现自旋极化。因此，当硼原子填充单空位和双空位时，其抑制电荷密度的自旋极化。特别地，当B原子填充双空位时，发生新型重排，其中形成稳定的BC4单元，引起石墨烯的重要面外畸变。所有这些发现表明，石墨烯的新化学修饰和新型空位可用于感兴趣的应用，如传感器和化学标记。
2010-06-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Hexagonal boron nitride/bilayer graphene moiré superlattices in the Dirac-material family: energy-band engineering and carrier doping by dual gating
本文综述hBN/BLG莫尔超晶格的制备与输运，揭示其无电场下CNP能隙、可调能带拓扑及范霍夫奇异性，并通过双栅实现能带工程，展现物理普适性与多样性。
2025-09-26 cond-mat.mes-hall
Built-In Electric Field Modulation of Spontaneous Magnetism and Thermospin Transport in Boron-Nitrogen Doped Zigzag Graphene Nanoribbons
School of Physics and Optoelectronic Engineering, Guangdong Polytechnic Normal University（广东技术师范大学物理与光电工程学院）
该研究通过第一性原理计算，探究了硼氮掺杂锯齿形石墨烯纳米带的自发磁性与热自旋输运，利用内电场及外场可调控其磁态，室温下可生成纯热自旋电流，有望用于自旋热电子学原型器件。
2026-09-04 cond-mat.mes-hall
Tuning Magnetic Properties of Penta-Graphene Bilayers Through Doping with Boron and Oxygen
五-石墨烯（PG）是一种碳同素异形体，由于其用于可再生能源应用的有趣性质，最近引起了材料科学界的注意。虽然在其纯形式下不稳定，但已表明官能化可以稳定其结构。由此产生的一个问题是，使用这种方法是否还可以进一步改善其出色的电子特性。由于PG双层存在sp $^2$和sp $^3$碳平面，因此它由用于电磁性质的官能化调谐的灵活候选物组成。在这项工作中，我们进行密度泛函理论模拟，研究如何的电子和结构性能的PG双层可以调整作为替代掺杂的结果。具体而言，我们观察到不同的磁性能的出现时，硼被用作掺杂剂物种。另一方面，在掺杂有氧的情况下，sp $^2$平面中的键的断裂不会在材料中感生磁矩。
2020-10-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Thermoelectric properties of graphene/boron nitride heterostructures
使用密度泛函理论结合格林函数散射方法，我们研究了由交替长度的石墨烯和氮化硼形成的异质纳米带的热电性能。在这样的结构中，氮化硼充当隧道势垒，其弱耦合石墨烯中的状态以形成迷你带。在未掺杂的纳米带中，迷你带相对于费米能对称地定位，并且不会显著增强热电性能。相反，当带掺杂的电子给予或电子接受吸附质，热电势S和电子品质因数提高，可以得到正或负的热电势。在最有利的情况下，用电子给体四硫富瓦烯（TTF）掺杂将室温热电势增加到-284 μv/K，用电子受体四氰基乙烯（TCNE）掺杂将S增加到210 μv/K。包括电子和声子的贡献后的热导，品质因数ZT高达0.9的顺序。
2015-10-04 cond-mat.mes-hall
Electron and hole doping of monolayer WSe2 induced by twisted ferroelectric hexagonal boron nitride
本研究发现折叠扭转 hBN 的铁电极化可在相邻单层 WSe2 中诱导局部 n/p 型掺杂，并以 WSe2 作为光学探针实现掺杂类型与密度的界面位置调控。
2023-12-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Optical Probing of Electronic Interaction between Graphene and Hexagonal Boron Nitride
由于二维固体的低维性，即使二维固体之间的弱范德华（vdW）粘附也可能干扰它们的各种材料性质。虽然石墨烯的电子结构已经被预测通过vdW与其他材料的相互作用而被修改，但其光学表征尚未成功。在这份报告中，我们证明，拉曼光谱可以用来检测几个百分点的减少费米速度（vF）的石墨烯所造成的vdW与底层的六方氮化硼（hBN）的相互作用。我们的研究还建立了拉曼光谱分析，使vdW相互作用的影响，从那些由机械应变或额外的载流子分离。分析表明，hBN上的石墨烯的光谱特征主要受vF和机械应变的变化的影响，但不像SiO2衬底上的石墨烯负载的电荷掺杂。还发现hBN上的石墨烯对热诱导空穴掺杂不太敏感。
2013-10-30 cond-mat.mes-hall
Special electronic structures and quantum conduction of B/P co-doping carbon nanotubes under electric field using the first principle
采用基于密度泛函理论（DFT）的第一性原理方法研究了硼（B）/磷（P）掺杂的单壁碳纳米管（B-PSWNTs）。计算了Mayer键级、能带结构、电子密度和态密度。结果表明，B-PSWNTs具有不同于BN纳米管的特殊能带结构，硼磷共掺杂打破了B-PSWNTs的对称结构，使金属碳纳米管转变为半导体。详细研究了B-PSWNTs中的成键形式。此外，还计算了B-PSWNT异质结的Mulliken电荷布居和量子电导，研究了B-PSWNT异质结的量子输运特性。发现这种异质结中pn结的位置随外加电场的增大而改变，表现出二极管的特性。
2011-08-12 cond-mat.mes-hall
Conductance recovery and spin polarization in boron and nitrogen codoped graphene nanoribbons
我们提出了一个从头算研究的结构，电子和量子输运性质的B-N复合边缘掺杂的石墨烯纳米带（GNRs）。我们发现B-N边共掺杂在能量上是一个非常有利的过程，而且可以获得单一的B或N掺杂所没有的新的掺杂效应。预计B和N之间的补偿效应通常会恢复原始GNR的优异电子输运性质。然而，对于锯齿形GNR，空间局域B-N缺陷态选择性地破坏掺杂侧自旋极化GNR的价带和导带边缘的边缘电流。我们表明，即使在完全铁磁金属态和异质结配置中，能量和空间自旋极化电流也存在。这表明了一种简单而有效的方案来实现有效平滑的GNR边缘和石墨烯基自旋电子器件。
2014-07-08 cond-mat.mes-hall
Orientation-dependent electric transport and band filling in hole co-doped epitaxial diamond films
金刚石是一种宽带隙的绝缘体，在碳中掺杂硼后，金刚石成为一种低温超导体。然而，有限的硼溶解度和显着的晶格无序引入硼掺杂阻止实现理论预测的高温超导性。在这里，我们提出了一种替代的共掺杂的方法，基于离子门控和硼取代的组合，在氢化薄膜外延生长（111）和（110）取向的单晶。依赖于栅极的电输运测量表明，硼掺杂的效果强烈依赖于晶体取向。在（111）表面中，它强烈地抑制电荷载流子迁移率并适度地增加栅极诱导掺杂，而在（110）表面中，它强烈地增加栅极诱导掺杂并适度地降低迁移率。在这两种情况下，最大总载流子密度保持在$2{\cdot}10^{14}\,$ cm $^{-2}$以下，比高温超导性理论上所需的值低三倍。密度泛函理论计算表明，这种强烈的取向依赖效应是由于在两个表面的态密度的比能量依赖。我们的研究结果允许确定在两个表面的空穴散射寿命的带填充和掺杂的依赖性，示出了在（110）表面和在（111）表面的凹进的绝缘体-金属过渡的受抑绝缘体-金属过渡的发生。
2022-07-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Imaging Local Effects of Voltage and Boron Doping on Spin Reversal in Antiferromagnetic Magnetoelectric Cr2O3 Thin Films and Devices
本研究利用 NV 扫描探针磁强法揭示 B 掺杂使 Cr2O3 形成90度反铁磁畴并提高奈尔温度，且证实器件中电压诱导的90度自旋旋转。
2024-05-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Graphene-hexagonal boron nitride resonant tunneling diodes as high-frequency oscillators
我们评估了两端石墨烯-hBN-石墨烯共振隧穿二极管作为高频振荡器的潜力，使用自洽量子输运和静电模拟来确定谐振电路中二极管的时间依赖性响应。我们量化了电流振荡的频率和功率如何取决于二极管和电路参数，包括石墨烯电极的掺杂、器件的几何形状、石墨烯晶格的排列和电路阻抗。我们的研究结果表明，频率高达几百GHz的电流振荡应该是可以实现的。
2016-03-22 cond-mat.mes-hall
Infrared absorption of closely-aligned heterostructures of monolayer and bilayer graphene with hexagonal boron nitride
我们模型的单层和双层石墨烯上的六方氮化硼的情况下，紧密对齐的晶格的光吸收。我们发现，具有不同的空间对称性的微扰可以导致相似的吸收光谱。我们建议，作为掺杂的功能，几乎完全完整的第一个迷你带的吸收光谱的研究是必要的，以提取有意义的信息的莫尔特性从光学吸收测量和区分各种理论建议的物理现实的相互作用。此外，对于双层石墨烯，比较电场诱导的层间不对称性的相反符号的光谱的能力可以提供关于莫尔参数的附加信息。
2015-09-04 cond-mat.mes-hall
Gap Opening by Asymmetric Doping in Graphene Bilayers
我们研究了非对称掺杂引起的石墨烯双层膜电子光谱中的能隙开放。两个替代杂质（硼受体和氮供体）和吸附的钾供体被认为是。与掺杂剂浓度的间隙演变的情况下，其中层之间的不对称性是由外部电场引起的。吸附的钾的效果是类似的电场，但替代杂质的行为完全不同，显示出较小的带隙和大的灵敏度无序和亚晶格占领。
2010-12-11 cond-mat.mes-hall
Uniform doping of graphene close to the charge neutrality point by polymer-assisted spontaneous assembly of molecular dopants
通过将掺杂剂掺入晶格中来调节二维（2D）材料的载流子密度是一项具有挑战性的任务。一个有吸引力的替代方案是通过在2D晶体上吸附分子的表面转移掺杂，这可以导致有序的分子阵列。然而，在超高真空条件（UHV）中证明的这种系统在环境条件下通常是不稳定的。在这里，我们表明，在SiC上外延石墨烯的空气稳定掺杂-通过旋涂沉积的2，3，5，6-双-四氰基-醌-二甲烷（F4 TCNQ）纳入聚（甲基丙烯酸甲酯）-通过掺杂剂在石墨烯-聚合物界面处的自发积累和通过形成电荷转移络合物进行，该电荷转移络合物产生低无序、电荷中性的石墨烯，其载流子迁移率约为70，000 cm2/Vs。通过在环境条件下旋涂晶圆级基板，在聚合物基质的辅助下在2D材料上组装掺杂剂，开辟了一条可扩展的技术路线，以扩展2D材料的功能。
2018-05-15 cond-mat.mes-hall
Definition of Polaritonic Fluctuations in Natural Hyperbolic Media: Applications to Hexagonal Boron Nitride, Bismuth Selenide and the Spontaneous Emission Sum Rule
在某些范德华键合固体中发现的光子双曲色散表面，如六方氮化硼和硒化铋（一种拓扑绝缘体），为产生强烈修改的光-物质相互作用提供了有趣的可能性。然而，在量化这些介质中的电磁场波动方面存在开放性问题，使用于建模光子特性的典型方法复杂化。在这里，我们解决这个问题，通过将双曲线响应的识别特征与各向同性介质中无法发生的纵向和横向场之间的耦合联系起来。这种描述使我们能够计算双曲响应对电磁波动的影响，而无需明确施加特征尺寸（非定域性模型），只要包括材料吸收，就可以得到形式上有界的表达式。然后，我们将这个框架应用到两个示例性的领域：在一般的单轴介质中的修改后的自发发射增强的光学求和规则，以及六方氮化硼和硒化铋中的热电磁场波动。我们发现，虽然总和规则是满意的，它并不限制在任何情况下的光-物质相互作用的增强。我们还表明，六方氮化硼和硒化铋具有广泛的光谱区域的电磁场波动的幅度是120倍以上，并超过800倍以上，沿特定的角方向，比他们在真空中。
2018-08-24 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Self-consistent model of edge doping in graphene
位于纳米结构石墨烯边缘附近的掺杂剂的行为与体掺杂剂不同。最值得注意的是，转移到离域状态的电荷量（即掺杂效率）取决于位置以及边缘手性。我们应用自洽的紧束缚模型来分析这个问题，重点是替代氮和硼掺杂。使用格林函数技术，可以研究非常大的结构，避免了周期性重复模拟单元中掺杂剂之间的人工相互作用。我们发现明显的签名的边缘在当地的杂质态密度。重要的是，掺杂效率被发现振荡与亚晶格位置，特别是，掺杂剂附近的锯齿形边缘。最后，为了评估电子-电子相互作用的影响，我们计算了自能校正的格林函数。
2015-03-03 cond-mat.mes-hall
Half-metallicity induced by charge injection in hexagonal boron nitride clusters embedded in graphene
我们研究了石墨烯超晶胞中h-BN三角形团簇的电子结构和磁性。我们发现，根据团簇的大小和它们之间的石墨烯分离区域，可以通过电荷掺杂诱导自旋极化，或者即使在中性状态下也可以观察到自旋极化。在这些情况下，观察到半金属性的某些带电状态，否则是金属。在这些半金属状态下，自旋密度集中在簇的边缘附近，类似于锯齿形石墨烯纳米带和h-BN/石墨烯插层纳米带中的半金属的更常见的预测。由于石墨烯中h-BN域的实验实现已经被报道，这些异质结构可以是纳米电子学和自旋电子学应用的合适候选者。
2012-12-03 cond-mat.mes-hall
Structural and electronic properties of hybrid graphene and boron nitride nanostructures on Cu
最近，已经合成了由交替的石墨烯和氮化硼（BN）域组成的二维纳米结构。这些系统具有有趣的电子和机械性能，在电子和光学器件中具有潜在的应用。在这里，我们进行了第一性原理的研究模型的BN-C混合单层和纳米带沉积在Cu（111）表面上，基板用于他们的生长在所述实验中。为了比较，我们也考虑BN和BC 2N纳米结构。我们发现BN和BC 2N单层与Cu（111）的结合较弱，而具有交替畴的单层由于局域界面态的存在而与B-C界面处的衬底强烈相互作用。这种结合导致单层的变形和相当大的n-掺杂。纳米带表现出类似的行为。此外，即使在钝化边缘的情况下，它们也与边缘处的基底显著相互作用。这些研究结果提出了一种基于纳米结构和衬底诱导效应之间的相互作用来调整BN-C混合模型的带隙和掺杂水平的途径。
2013-08-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Anomalous insulator metal transition in boron nitride-graphene hybrid atomic layers
二维电子系统的研究在物理学中具有重要的基础性意义。石墨烯和六方氮化硼（h-BNC）杂化结构的原子层构成了一种新型的二维无序电子系统。在低温下在气相合成的h-BNC原子层中进行的磁电输运测量显示出在冷却时从绝缘到金属行为的清晰和异常的转变。所观察到的绝缘体到金属的转变可以通过电子和空穴掺杂以及通过施加外部磁场来调制。从头计算支持的这些结果表明，这种转变在h-BNC有明显不同的特性相比，其他2D电子系统，是两种不同的机制，即通过金属石墨烯网络和跳跃导电之间的边缘状态随机分布的绝缘h-BN域的渗透共存的结果。
2011-11-29 cond-mat.mes-hall
Topological phases in N-layer ABC-graphene boron-nitride moire superlattices
在六方氮化硼（TLG/BN）上的菱形$N = 3$三层石墨烯具有栅极可调的、谷对比的、几乎平坦的拓扑带，其可以在谷和自旋极化的适当条件下触发自发量子霍尔相。最近的实验表明，在1/4孔填充时，C = 2谷陈谱带的特征与C = 3的预测值相反。我们讨论了菱形N层石墨烯（N = 1，2，3）与六方氮化硼（hBN）对齐的低能量模型，受到非对角莫尔矢量势项，可以改变谷陈数。我们的分析表明，拓扑相变的平带可以触发的伪磁矢量场电位与莫尔应变模式，并与破缺的旋转对称性的顺序可以导致谷陈数与最近的霍尔电导率观测。
2021-02-10 cond-mat.mes-hall
Effect of boron and phosphorus codoping on the electronic and optical properties of graphitic carbon nitride monolayers: First-principle simulations
采用密度泛函方法研究了硼（B）和磷（P）共掺杂对石墨碳氮化物（g-C $_3$ N $_4$或GCN）单层膜的电子和光学性质的影响。能带结构表明，将B和P掺入GCN的六方晶格中将能带隙从原始GCN的$3.1$降低到$1.9$ eV，从而将光吸收向可见光区域延伸。此外，在计算吸收光谱和介电函数的基础上，发现共掺杂体系在可见光区的吸收强度得到了提高，并出现了更多的电子跃迁，即$π^*$电子跃迁，这些电子跃迁在原始的GCN中发生并被禁止.这些转变可以归因于掺杂时的电荷再分布，这是由电子密度和Mulliken电荷分布证实的畸变的可配置B/P共掺杂GCN引起的。因此，B/P共掺杂的GCN有望成为一个吉祥的候选人，被用作光电化学水裂解反应，导致高效的太阳能H $_2$生产的一个有前途的光电极。
2018-06-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Boron nitride substrates for high-quality graphene electronics
标准SiO2衬底上的石墨烯器件是高度无序的，表现出远不如石墨烯的预期固有性质的特性[1-12]。虽然将石墨烯悬浮在衬底上方产生了器件质量的显著改善[13，14]，但这种几何形状对器件架构和功能性施加了严重限制。在衬底支撑的几何结构中实现悬浮样样品质量对于石墨烯技术的未来进展至关重要。在这封信中，我们报告了高质量的剥离单层和双层石墨烯（MLG和BLG）设备上的单晶六方氮化硼（h-BN）基板的制造和表征，通过机械转移过程。变温磁输运测量表明，石墨烯设备上的h-BN表现出增强的迁移率，降低载流子的不均匀性，并减少本征掺杂相比，SiO2支持的设备。以受控方式组装结晶层状材料的能力为石墨烯电子学的新进展奠定了基础，并实现了更复杂的石墨烯异质结构。
2010-05-26 cond-mat.mes-hall
Electronic properties, doping and defects in chlorinated silicon nanocrystals
采用密度泛函理论对直径在1 ~ 3 nm之间、表面经氯或氯氢混合物钝化的硅纳米晶进行了模拟，并将其性质与完全氢化的纳米晶进行了比较.结果表明，完全氯化和部分氯化的纳米晶是稳定的，具有较高的电子亲合能、较高的电离能和较低的光吸收能阈值。作为氢化硅纳米晶体，掺杂有磷或硼的氯化硅纳米晶体需要高活化能来分别将电子或空穴转移到未掺杂的硅纳米晶体。表面悬挂键的电子能级对于两种类型的表面钝化是相似的，尽管在氯化硅纳米晶体中，一些落在较窄的能隙之外。
2011-11-14 cond-mat.mes-hall
Enhancement of thermoelectric figure-of-merit of Graphene upon BN-doping and sample length reduction
使用基于第一性原理密度泛函微扰理论的长度相关晶格热导率（\k{appa} L）的计算，并使用我们先前计算的电输运结果（Phys Rev B 95 085435（2017）），我们报告了单层和双层石墨烯的热电优值（ZT）的结果。我们发现掺杂氮化硼的石墨烯样品的ZT增加了近十倍，并且样品长度减少。我们还比较了\k{appa} L使用迭代实空间方法计算与传统的分析Callaway-Klemens方法，并获得弯曲（ZA）声子模式是占主导地位的热输运不同于在后者的方法。我们的计算与现有的实验数据符合得很好。
2018-09-04 cond-mat.mes-hall
Gate-Tunable Topological Flat Bands in Trilayer Graphene-Boron Nitride Moiré Superlattices
我们研究了由莫尔超晶格和电场在几乎对齐的ABC三层石墨烯-氮化硼界面中诱导的平带的电子结构，其中库仑效应可以导致相关的带隙相。我们的计算结果表明，谷自旋解决孤立的超晶格平带进行有限的陈数$C = 3$成比例的层数可以出现附近的电荷中性适当的垂直电场和扭转角。当库仑相互作用提升能带的简并度时，这些拓扑能带可以导致体现轨道磁性和自旋磁性的反常量子霍尔相。窄带宽的$\sim10$毫电子伏可实现连续范围的扭转角$θ\lesssim 0.6^{\circ}$与适度的层间电势差$\sim$ 50毫电子伏的TLG/BN系统的电场可调谐库仑相互作用驱动的自发霍尔相位的研究一个有前途的平台。
2018-06-01 cond-mat.mes-hall
Intrinsic Half-Metallicity in Modified Graphene Nanoribbons
采用基于密度泛函理论的第一性原理计算，研究了准一维锯齿形石墨烯纳米带（ZGNRs）在硼和氮的化学掺杂下的等电子性.掺杂浓度的逐渐增加使系统最终形成锯齿形氮化硼纳米带（ZBNNRs）。我们的研究表明，对于所有的掺杂浓度的系统稳定在反铁磁基态。掺杂浓度和掺杂剂位置调节纳米带的电子结构，表现出半导体和半金属行为作为对外部电场的响应。有趣的是，我们的研究结果表明，ZBNNRs与终止聚并苯单元表现出半金属性，无论带的宽度，以及所施加的电场，打开了一个巨大的可能性自旋电子器件的应用。
2009-02-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Doping of Si nanoparticles: the effect of oxidation
采用第一性原理密度泛函方法研究了硼和磷在氧化的自支撑硅纳米颗粒中的优先位置。计算的形成能表明，P应该偏聚在硅芯上，而B在Si和SiO_2区是同样稳定的。因此，我们的模型表明，在与H-终止表面的纳米晶体相比，氧化硅纳米颗粒中的磷掺入的效率可以通过热退火来提高。
2012-07-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Valley Order and Loop Currents in Graphene on Hexagonal Boron Nitride
在这封信中，我们研究了库仑相互作用的宏观有序状态的出现在六方氮化硼衬底上的石墨烯支持的作用。由于与衬底的相互作用，石墨烯可以发展出在空间上符合量子环的三角形超晶格的带隙低能模式。在这些模式的存在下，我们表明，库仑相互作用导致自发形成的手征环电流在散装和宏观自旋谷秩序在零温度。我们表明，这种奇异的状态打破了时间反演对称性，可以检测到干涉和极克尔测量。
2014-10-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Anomalous Doping Effects on Charge Transport in Graphene Nanoribbons
我们提出了第一性原理计算的量子输运在化学掺杂的石墨烯纳米带的宽度高达4 nm。硼和氮杂质的存在下示出产生共振背散射，其功能是强烈依赖于的对称性和宽度的带，以及掺杂剂的位置。当杂质保持扶手椅带的镜像对称性时，在π-π * 平台上获得对后向散射的完全抑制。此外，观察到一个不寻常的受体-施主过渡在锯齿形带。这些非常规的掺杂效应可以用来设计新型的开关器件。
2009-02-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Gate dependent Raman spectroscopy of graphene on hexagonal boron nitride
拉曼光谱是一种快速且非破坏性的成像方法，可用于监测石墨烯器件中的掺杂水平。我们在原子级平坦的六方氮化硼（hBN）薄片和SiO $_2$衬底上制备了化学气相沉积（CVD）生长的石墨烯。我们比较了它们的拉曼响应作为载流子密度的函数，使用离子凝胶作为顶栅。G峰位置、2D峰位置、2D峰宽度和2D峰面积与G峰面积的比率显示出与SiO $_2$相比hBN不同的对载流子密度的依赖性。使用二维映射的直方图来比较两个衬底之间的拉曼峰特性的波动。已发现hBN衬底由于其原子级平坦表面和减少的带电杂质而在相同电荷密度下产生较少波动。
2013-10-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Interlayer coupling enhancement in graphene/hexagonal boron nitride heterostructures by intercalated defects and vacancies
在二维原子晶体中，六方氮化硼（hBN）是制备异质结构的最引人注目的材料之一，具有独特的性质。我们进行第一性原理计算，以确定插入的金属原子和空位是否可以介导界面耦合和影响石墨烯/hBN异质结构的结构和电子性质。金属杂质原子（Li、K、Cr、Mn、Co和Cu）作为石墨烯和hBN片之间的非本征缺陷产生掺杂$n$的石墨烯。我们还考虑了本征空位缺陷，并发现hBN中的硼单空位作为石墨烯的磁性掺杂剂，而hBN中的氮单空位作为石墨烯的磁性掺杂剂。相比之下，hBN中最小的三角形空位缺陷不太可能导致石墨烯的电子输运发生显著变化。我们的研究结果表明，hBN层与一些空位或金属杂质增强层间耦合的石墨烯/hBN异质结构相对于电荷掺杂和电子散射。
2014-04-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
High-quality hexagonal boron nitride selectively grown on patterned epigraphene by MOVPE
本研究利用 h-BN 优先从石墨烯台阶成核的特性，通过预先图案化外延石墨烯并采用 MOVPE，实现高质量平坦 h-BN 的选择性生长与微/纳米异质结构制备。
2024-09-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spontaneous doping of the basal plane of MoS2 single-layers through oxygen substitution under ambient conditions
无缺陷基面的化学惰性赋予了二硫化钼单层的环境稳定性，但也限制了它们的化学多功能性和催化活性。原始MoS 2基面在环境条件下抗氧化的稳定性是在各种研究和应用的解释中被广泛接受的假设。然而，单原子水平的结构调查报告显示，氧原子自发地纳入基础平面的二硫化钼单层在环境暴露。我们的扫描隧道显微镜研究揭示了一个缓慢的氧取代反应，在此过程中，单个硫原子一个接一个地被氧取代，从而产生固溶体类型的2D MoS 2-xOx晶体。存在于整个基面上的O取代位点作为单原子活性反应中心，显著增加了整个MoS 2基面对于电化学析氢反应的催化活性。
2019-04-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Contrasting Elastic Properties of Heavily B- and N-doped Graphene, with Random Distributions Including Aggregates
我们专注于B-和N-掺杂的石墨烯在高达20%的浓度范围内的弹性性能。利用密度泛函理论计算了一组具有代表性的具有无序杂质模式（包括聚集体）的超原胞的杨氏模量、体积模量、剪切模量和泊松比。与早期的工作相比，它表明，掺杂氮甚至加强了石墨烯层，而掺入硼诱导模拟STM图像中看到的大的结构和形态变化。杨氏模量和剪切模量分别随着氮或硼的掺杂强度而增加或减少，而体积模量和泊松比则表现出相反的趋势。这两种杂质的样品的弹性性质与电子结构密切相关，特别是对于重掺杂（>12%）。掺杂剂的局部排列和杂质的聚集或分离在确定所研究的系统的刚度中起着至关重要的作用。有趣的是，这些发现对含B和含N的样品是相反的。
2013-09-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Charge carrier density-dependent Raman spectra of graphene encapsulated in hexagonal boron nitride
我们提出了低温拉曼测量封装在六方氮化硼中的栅极可调谐石墨烯，这使得可以详细研究拉曼G和2D模式的频率和线宽作为载流子密度的函数。我们观察到一个明显的软化的拉曼G模式（高达2.5厘米$^{-1}$）在低载流子密度由于声子异常和残留的G模式线宽$\approx$ 3.5厘米$^{-1}$在高掺杂。通过分析G模式对掺杂和激光功率的依赖性，我们提取出电子-声子耦合常数为$\approx$ 4.4 $\times$ 10 $^{-3}$（对于G模式声子）。封装的石墨烯的超平坦性质导致14.5 cm $^{-1}$的最小拉曼2D峰线宽，并且允许观察到对于5 $\times$ × 10 $^{12}$ cm $^{-2}$（激光激发能为2.33 eV）的电子密度，高达18 cm $^{-1}$的2D峰的固有电子-电子散射诱导的加宽。我们的研究结果不仅提供了对电子-声子耦合和电子-电子散射在2D峰加宽中的作用的见解，而且还关键地显示了使用拉曼光谱（即使用G和2D模式的频率和线宽）在载流子密度，应变和应变不均匀性方面对石墨烯进行基准测试时的局限性。当利用空间分辨的2D拉曼线宽图来评估衬底引起的纳米级应变变化时，这是特别相关的。
2023-01-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Towards the insulator-to-metal transition at the surface of ion-gated nanocrystalline diamond films
空穴掺杂可以通过硼替代或场效应晶体管中的载流子积累来控制金刚石的导电性。在这项工作中，我们结合这两种方法来研究绝缘体到金属的过渡在纳米金刚石薄膜的表面。有限的硼掺杂强烈地增加了相对于本征金刚石可以静电诱导的最大空穴密度。离子门推动膜表面的电导率远离可变范围跳跃制度，并进入量子临界制度。然而，由于不可忽略的表面粗糙度，和额外的散射中心的离子门的引入，强大的内在表面无序的组合，防止表面积累层达到金属制度。
2020-07-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Dirac half-semimetallicity and antiferromagnetism in graphene nanoribbon/hexagonal boron nitride heterojunctions
本文预测石墨烯纳米带/六方氮化硼异质结具有半半金属性，其完全自旋极化的狄拉克点源于电荷转移，且掺杂可诱导反铁磁到亚铁磁相变，为碳基自旋电子学提供可调谐一维自旋极化导电通道。
2023-05-24 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
