Combined Iodine- and Sulfur-based Treatments for an Effective Passivation of GeSn Surface
GeSn合金是亚稳态半导体，已被提议作为硅集成短波和中波红外光子和传感平台的构建块。然而，利用这些半导体需要控制它们的外延和它们的表面化学，以减少阻碍光电子器件效率的非辐射复合。在这里，我们证明了结合硫和碘基处理产生有效的钝化Ge和Ge0.9Sn0.1表面。X射线光电子能谱和原位椭圆偏振光谱测量被用来研究表面稳定性的动力学和跟踪的再氧化机制。我们的分析表明，HI处理后氧化物的还原最大，而HF+（NH4）2S导致较低的再氧化速率。组合HI+（NH4）2S处理在空气暴露1小时内保持最低氧化物比率<10%，而在4小时后达到小于初始氧化物覆盖率的一半。这些结果突出了基于S和I的处理在稳定GeSn表面化学方面的潜力，从而实现了与材料和器件处理兼容的钝化方法。
2021-02-23 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
On Using Non-Kekule' Triangular Graphene Quantum Dots for Scavenging Hazardous Sulfur Hexafluoride Components
该研究利用密度泛函理论考察不同尺寸及 -CH₃、-COCH₃、-NH₂ 功能化 GQDs 对 SF₆ 分解气体的吸附与电子性质，发现 -NH₂ 功能化材料对 SO₂ 具有高灵敏、可恢复的物理吸附潜力。
2023-04-25 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Low temperature crystallization of diamond-like carbon films to graphene by low energy plasma surface treatment
采用等离子体表面改性技术在绝缘类金刚石薄膜上制备石墨烯。结果表明，通过脉冲氩等离子体处理和在350 \degreeC下的热退火的组合，可以实现无定形碳到石墨烯的部分结晶。观察到的拉曼光谱对于缺陷石墨烯是典型的-分裂的D-和G-峰以及宽的2D-峰。这一结果非常令人鼓舞，我们希望通过改进这项技术，可以制造出无缺陷的石墨烯，这种石墨烯可以用于电子产品，而不会转移到其他衬底上。
2012-07-03 cond-mat.mtrl-sci
Cleaning graphene: comparing heat treatments in air and in vacuum
表面杂质和污染通常会严重降低石墨烯等二维材料的性能。为了去除污染，通常使用热退火。我们提出了在空气中和真空中的退火处理，非原位和“预原位”，其中超高真空处理室直接连接到像差校正的扫描透射电子显微镜的比较分析。虽然非原位处理确实去除了污染物，但在环境转移后获得原子级清洁的表面是具有挑战性的。然而，利用辐射或激光加热的预原位清洁似乎是可靠的，并且非常适合于清洁石墨烯而不会对其结构造成不适当的损坏。
2017-04-26 cond-mat.mtrl-sci
Fast Transfer-free Synthesis of High-quality Monolayer Graphene on Insulating Substrates by Simple Rapid Thermal Treatment
在给定的电介质衬底上无转移合成高质量、大面积石墨烯，这对于器件应用是非常理想的，仍然是一个重大的挑战。在本文中，我们报告了一种简单的快速热处理方法，用于从固体碳源在SiO2/Si衬底上快速直接生长高质量，大规模的单层石墨烯。在RTT工艺中采用了固体碳层/铜膜/SiO2的堆叠结构。插入的铜膜不仅充当碳前体的活性催化剂，而且还充当防止过早碳溶解的“过滤器”，因此有助于在SiO2/Si上生长单层石墨烯。所产生的单层石墨烯在室温下表现出高达3000 cm 2 V-1 s-1的高载流子迁移率和标准半整数量子振荡。
2015-07-20 cond-mat.mtrl-sci
Nanosecond laser treatment of graphene
石墨烯的激光加工对于切割、图案化和结构工程目的具有极大的意义。可调谐纳秒激光器具有相对广泛的优点（与例如飞秒或高功率连续波激光器相比）。据此，我们进行了纳秒激光脉冲对CVD石墨烯的影响的调查。用扫描电镜和显微光谱（拉曼光谱和荧光光谱）研究了可调谐光参量振荡器（OPO）产生的足够强的单次脉冲（脉宽5 ns，波长532或266 nm）对晶体的损伤。发现产生可见损伤的能量密度阈值为~200 mJ/cm 2。对于紫外线照射，阈值可以明显更小，这取决于样品的来源。从受损区域记录到令人惊讶的强荧光信号，并且归因于氧化石墨烯的残留物。
2013-06-21 cond-mat.mtrl-sci
The bright side of defects in MoS$_2$ and WS$_2$ and a generalizable chemical treatment protocol for defect passivation
University of Cambridge（剑桥大学）；Uppsala University（乌普萨拉大学）；Yale University（耶鲁大学）；Weizmann Institute of Science（魏茨曼科学研究所）；Department of Engineering, University of Cambridge（剑桥大学工程系）；Cambridge Graphene Centre, University of Cambridge（剑桥大学剑桥石墨烯中心）；Department of Chemistry, University of Cambridge（剑桥大学化学系）；Department of Chemical Engineering & Biotechnology, University of Cambridge（剑桥大学化学工程与生物技术系）；University of California Berkeley（加州大学伯克利分校）；Lawrence Berkeley National Laboratory（劳伦斯伯克利国家实验室）
研究揭示硫空位作为激子陷阱，提出通过硫醇或硫化物与路易斯酸结合的通用处理协议，提升光致发光275倍并保持载流子迁移率。
2020-02-10 cond-mat.mtrl-sci
A Gaussian Treatment for the Friction Issue of Lennard-Jones Potential in Layered Materials: Application to Friction between Graphene, MoS2 and Black Phosphorus
Lennard-Jones势被广泛用于描述石墨烯等层状材料中的层间相互作用。然而，众所周知，这种潜力大大低估了层状材料的摩擦性能。在这里，我们建议补充的Lennard-Jones潜在的高斯型的潜力，这使得更准确的计算二维层状材料的摩擦性能。此外，高斯势在计算上是简单的，因为它只引入了一个附加的势参数，该参数由层状结构中的层间剪切模式确定。将所得的Lennard-Jones-Gaussian势应用于计算石墨烯、MoS 2、黑磷及其异质结构的层间结合能和摩擦能。
2015-01-09 cond-mat.mtrl-sci
Electrical transport properties of graphene on SiO2 with specific surface structures
在SiO2/Si衬底上转移的石墨烯的迁移率被限制为~ 10，000 cm 2/Vs。如果不了解石墨烯/SiO2相互作用，就难以改善电输运性质。虽然SiO2上的表面结构，如硅烷醇和硅氧烷基团被认可，但SiO2的表面处理和石墨烯特性之间的关系尚未阐明。本文讨论了石墨烯在氧等离子体处理和再氧化法制备的SiO2的特定表面结构上的电输运性质。
2011-06-28 cond-mat.mtrl-sci
Highly reproducible metal/graphene contacts and stable electrical performance by UV-Ozone treatment
来自器件制造过程的抗蚀剂残留物是金属/石墨烯接触界面污染的一般和重要来源。在本文中，紫外线-臭氧（UVO）处理被证明是一种有效的方法来清洁金属/石墨烯界面。通过使用UVO处理金属/石墨烯接触区域制造的器件的电测量表明，在不影响石墨烯通道本身的电性质的情况下获得金属和石墨烯之间的稳定且高度可再现的低接触电阻。
2013-05-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
UV/Ozone treatment to reduce metal-graphene contact resistance
我们报告了通过使用紫外线臭氧（UVO）处理来修饰金属/石墨烯接触界面以降低单层石墨烯器件的接触电阻。该装置由机械转移、化学气相沉积（CVD）生长的单层石墨烯制成。在接触区域中的石墨烯的UVO处理所定义的光刻和之前的金属沉积被发现，以减少源于不完全去除聚（甲基丙烯酸甲酯）（PMMA）和光刻胶的界面污染。我们的对照实验表明，高达10分钟的暴露时间没有在石墨烯中引入显著的无序，如拉曼光谱所表征的。通过使用所描述的方法，实现了小于200 Ω μm的接触电阻，同时没有显著改变器件的石墨烯沟道区域的电性质。
2012-12-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Enhanced room temperature ferromagnetism in nanostructured MoS2 flakes by hydrogen post-treatment: Combined experimental and first-principles-based studies
该研究通过氢退火和氢辐照调控纳米结构MoS2薄膜的硫空位、氢吸附与边缘结构，将室温饱和磁化强度从1.66 emu/g提升至2.7 emu/g，并结合第一性原理计算揭示边缘取向、S空位和H吸附对磁矩的增强机制。
2024-10-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Reducing sheet resistance of self-assembled transparent graphene films by defect patching and doping with UV/ozone treatment
液相剥离然后进行Langmuir-Blodgett自组装（LBSA）是一种很有前途的方法，可用于可规模化生产用于透明导体应用的石墨烯薄膜。然而，单层组装成薄膜通常会引起高密度的缺陷，导致阻碍实际应用的大的薄层电阻。我们引入UV/臭氧作为一种新型的光化学处理，其将LBSA石墨烯的薄层电阻降低三倍，同时保持高的光学透明度。这种处理对我们的膜的影响与其对机械剥离或CVD膜的影响相反，其中UV/臭氧在石墨烯平面中产生额外的缺陷，增加了薄层电阻。拉曼散射表明，暴露于UV/臭氧降低了LBSA石墨烯中的缺陷密度，其中边缘是主要的缺陷类型。FTIR光谱表明在暴露于臭氧期间氧与石墨烯晶格的结合。此外，功函数测量表明，处理掺杂的LBSA膜，使其更导电。这种与掺杂配对的缺陷修补导致改善LBSA石墨烯的透明导体性能的可访问方式，使得溶液处理的薄膜成为工业用途的候选者。
2019-08-16 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Silver catalyzed Fluorouracil degradation; a promising new role for graphene
化疗治疗通常包括通过中心静脉导管将氟尿嘧啶（5-Fu）与其他药物一起输送。导管及其连接器越来越多地涂覆（或浸渍）有银或银合金/化合物。导管破裂等并发症很常见，导致患者遭受额外痛苦，并增加医疗费用。在这里，我们通过对与化疗药物递送相关的表面化学的研究，即5-Fu和银之间的研究，发现了这种失败的可能原因。我们发现，银催化分解5-Fu，释放HF作为产品。该反应损害了治疗的有效性，同时释放出对患者和导管都有损害的HF。我们的研究不仅揭示了一个迄今为止被忽视的重要反应，而且还使我们能够提出石墨烯涂层抑制这种反应，并为癌症治疗应用提供卓越的性能。
2014-11-08 cond-mat.mtrl-sci
Tuning the Threshold Voltage of MoS2 Field-Effect Transistors via Surface Treatment
控制场效应晶体管的阈值电压（Vth）对于实现鲁棒逻辑电路是重要的。在这里，我们报告了一种简便的方法来实现二硫化钼（MoS 2）场效应晶体管的双向Vth调谐。通过增加和减少MoS 2表面中的硫空位的量，MoS 2晶体管的Vth可以分别左移和右移。完美的二硫化钼薄片上制作的晶体管被发现表现出两倍的迁移率和一个非常积极的Vth增强。更重要的是，我们优雅的氢处理能够通过略微降低S：Mo的原子比将大Vth调整到一个小值，而不会降低任何性能;换句话说，在MoS 2表面产生一定量的硫空位，这在MoS 2的带隙中产生缺陷态，介导MoS 2晶体管在亚阈值范围内的传导。第一性原理计算进一步表明，缺陷带的边缘和宽度可以根据空位密度进行调节。这项工作不仅首次证明了调整MoS 2晶体管Vth的容易性，而且还提供了一种工艺技术解决方案，这对于MoS 2作为主流电子材料的进一步发展至关重要。
2015-06-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Efficient Green Emission from Edge States in Graphene Perforated by Nitrogen Plasma Treatment
石墨烯的等离子体功能化是调节其掺杂水平的简便方法之一，而不需要使石墨烯光致发光的湿化学品。具有准自由悬浮顶层的双层CVD石墨烯的二维结构中的微观波纹（例如石墨烯波纹、纳米圆顶和气泡）可显著增强局部反应性，从而导致暴露于等离子体时的蚀刻效应。在这里，我们发现用氮等离子体处理的双层CVD石墨烯表现出有效的UV-绿-红发射，其中在250 nm处的激发导致分别在390、470和620 nm处具有峰值的光致发光。利用拉曼散射和椭圆偏振光谱研究了氧和氮等离子体掺杂对单层和双层CVD石墨烯光学性质的影响。用原子力显微镜研究了样品的表面形貌。结果表明，在氮等离子体处理后，双层石墨烯的顶层变得穿孔。我们的综合研究表明，占主导地位的绿色发射与填充氮的多孔石墨烯的边缘缺陷结构有关。在氮等离子体处理的多孔石墨烯中发现的有效发射可能对先进光电材料的开发具有重大潜力。
2019-11-19 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Nonlinear magneto-optic effects in doped graphene and gapped graphene: a perturbative treatment
研究了垂直磁场作用下带隙石墨烯和掺杂石墨烯的非线性磁光响应。电子态用朗道能级描述，电子在光场中的动力学通过求解运动方程中的密度矩阵得到。在狄拉克点附近的线性色散近似，线性电导率和三阶非线性电导率的数值计算红外频率。研究了三次谐波产生、克尔效应、双光子吸收和四波混频等非线性现象。所有的光学电导率显示出强烈的依赖于磁场。在弱磁场下，我们对掺杂石墨烯的研究结果与文献中的结果一致。我们还提出了带隙石墨烯的电导率的光谱。在强磁场下，三阶电导率随磁场和光子能量的变化而出现峰值。这些峰是由不同朗道能级之间的共振跃迁引起的。分析了谐振通道、峰值位置和发散角。电导率可以被极大地修改，高达数量级。研究了电导率与能隙参数和化学势的关系。
2018-03-02 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Use of Hydrophobic-Hydrophobic Interactions for Direct Graphene Transfer
开发了一种新的大面积湿转移方法，将石墨烯直接转移到UHMWPE膜上，而无需有机涂层、热处理或其他介导基底。该方法通过利用石墨烯和UHMWPE之间的疏水-疏水相互作用完全避免了PMMA残留物和可能的PMMA涂层诱导的撕裂问题，这是目前可用的最简单和最便宜的转移方法之一，特别是对于大面积石墨烯制备和转移。通过重复转移方法也可以容易地制备具有期望层数的石墨烯和UHMWPE的多层夹层结构复合膜。这种转移方法的最重要的应用在于，它有助于通过电子显微镜（例如SEM和TEM）以高放大率直接观察薄聚合物膜。因此，包括UHMWPE在内的聚合物的结晶和相行为可以通过实时和原位形态观察进行研究，即使在其溶剂存在下和需要热处理的情况下也是如此。研究了拉伸后石墨烯/超高分子量聚乙烯（UHMWPE）层状复合膜的形貌和力学性能，观察了石墨烯对单层和双面复合膜的增强作用。
2019-11-05 cond-mat.mtrl-sci
Graphene under direct compression: stress effects and interlayer coupling
在这项工作中，我们探讨了不同厚度的石墨烯样品的机械性能。为此，我们将高压蓝宝石砧室耦合到显微拉曼光谱仪。从G带频率随应力的演变，我们记录了衬底对石墨烯的机械响应的重要性。另一方面，作为应力处理的结果的无序的出现对石墨烯的高应力行为具有可忽略的影响。
2018-04-25 cond-mat.mtrl-sci
Strong Enhancement of Thermal Properties of Copper Films after Chemical Vapor Deposition of Graphene
我们证明了在Cu膜上化学气相沉积石墨烯强烈地增强了它们的热扩散率和热导率。石墨烯的沉积使9微米（25微米）厚的Cu膜的热导率在室温附近增加高达24%（16%）。有趣的是，所观察到的石墨烯涂覆的Cu膜的热性能的改善主要是由于在石墨烯沉积期间Cu形态的变化以及与其相关的温度处理，而不是石墨烯作为额外的热传导通道的作用。通过石墨烯涂层提高金属薄膜的热性能可能导致在电子电路和冶金中的应用。
2013-11-23 cond-mat.mtrl-sci
Low-Contact-Resistance Graphene Devices with Nickel-Etched-Graphene Contacts
石墨烯基晶体管的性能通常受到金属-石墨烯接触两端的大电阻的限制。我们报告了一种实现石墨烯晶体管超低电阻金属接触的方法。通过在氢气中进行金属催化蚀刻的过程，在石墨烯中产生具有锯齿形边缘的多个纳米尺寸的凹坑，这些凹坑与沉积的镍金属化形成强化学键，用于源极-漏极接触，而不需要进一步退火。在电极金属化之前的这种容易的接触处理导致在单层石墨烯场效应晶体管中低至100 ohm-um的接触电阻，以及在双层石墨烯晶体管中低至11 ohm-um的接触电阻。该处理与互补金属氧化物半导体制造工艺兼容，并且在满足未来集成电路中石墨烯集成所需的接触性能方面具有很大的希望。
2013-12-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Long triple carbon chains formation by heat treatment of graphene nanoribbon: Molecular dynamics study with revised Brenner potential
提出了加热石墨烯纳米带产生原子链的方法，并采用分子动力学模拟对其进行了研究。对Brenner势进行了修正，使之能更好地描述石墨烯中原子链、边和空位迁移的形成过程。在2500 K下，观察到了3和4原子排的边缘GNRs（3和4-ZGNRs）的一个根本不同的行为：在3-ZGNRs中形成了数百个原子长度的三重、双重和单重碳链，而在4-ZGNRs中仅用短链和GNR宽度减小进行边缘重构。通过分析键重组反应揭示了3-ZGNRs中的链形成机制，并基于两个过程的相互作用。第一个是3个锯齿形原子排之间的键断裂，导致三重链形成。第二种是在同一锯齿形原子行内的键断裂，其主要通过生成五边形而发生，随后五边形中的键断裂并导致单链或双链形成。对相关反应势垒的DFT计算与提出的机理一致。讨论了基于链的纳米电子器件具有可控数量的链的可能性。
2018-10-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Dramatic effects of vacancies on phonon lifetime and thermal conductivity in graphene
了解2D材料，特别是石墨烯中的热传输是热管理和能量转换设备设计的关键挑战。在这些材料中，测量的输运性质对结构缺陷、波纹和空位的高灵敏度是至关重要的。使用基于第一原理的方法结合一个确切的治疗的障碍，我们解决的影响，空位声子寿命和热输运在石墨烯。我们发现，微扰理论完全失败，高估了声子寿命近两个数量级。同时，在有缺陷的石墨烯中，LA和TA模式保持良好定义，ZA模式变得边缘化。在长波长的限制，ZA的色散从二次线性和散射率的变化被发现成正比的声子能量，在二次缩放往往假设相反。对热输运的影响，计算超过弛豫时间近似，包括第一原理声子-声子散射率，如最近报道的原始石墨烯，揭示了壮观的效果，即使是极低的空位浓度。
2019-05-16 cond-mat.mtrl-sci
Temperature and Face Dependent Copper-Graphene Interactions
石墨烯与金属之间的相互作用是石墨烯大面积制备、石墨烯转移以及石墨烯器件中接触质量的重要问题。我们展示了一种简单的方法，通过热处理，在298 K至1073 K的温度下，估计和操纵石墨烯和铜单晶之间的相互作用水平。我们进行了原位拉曼光谱，显示了热处理期间覆盖石墨烯的Cu面特异性行为。在Cu（111）上，相互作用与理论预测一致并且保持稳定，而在Cu（100）和Cu（110）上，最初非常弱的相互作用弱相互作用和电荷转移可以通过加热来调节。我们的结果还表明，在Cu（100）和Cu（110）上生长的石墨烯与铜衬底分离，从而与Cu（111）相比，可能实现更容易的石墨烯转移过程。
2021-07-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
PEGylated Nano-Graphene Oxide for Delivery of Water Insoluble Cancer Drugs
众所周知，许多有效的芳香药物是不溶于水的，这阻碍了它们用于疾病治疗。在这项工作中，我们功能化纳米氧化石墨烯（NGO），一种新型的石墨材料，与支化聚乙二醇（PEG），以获得生物相容性NGO-PEG共轭稳定在各种生物溶液中，并使用它们连接疏水性芳香族分子，包括喜树碱（CPT）类似物，SN 38非共价通过π-π堆叠。所得的NGO-PEG-SN 38复合物表现出优异的水溶性，同时保持其与有机溶剂中的游离SN 38分子类似的高癌细胞杀伤效力。NGO-PEG-SN 38的功效远高于伊立替康（CPT-11），伊立替康是FDA批准的用于治疗结肠癌的水溶性SN 38前药。我们的研究结果表明，石墨烯是一类新型材料，有望用于生物应用，包括未来用各种芳香族低溶解度药物进行体内癌症治疗。
2008-07-30 cond-mat.mtrl-sci physics.bio-ph q-bio.TO
Leveraging Electron-Phonon Interaction to Enhance Thermoelectric Power Factor in Graphene-Like Semimetals
电子-声子相互作用（EPI）可能对半导体的热电性能有害，因为它限制了载流子的迁移率。在这里，我们表明，增强的EPI具有很强的能量依赖性提供了一个内在的途径显着增加的塞贝克系数和热电功率因数，特别是在二维（2D）石墨烯类狄拉克带的背景下。该增加通过经由电子/空穴载流子的优先散射实现电子能量过滤来实现。我们证明了这一概念，通过实施国家的最先进的第一性原理计算方法，明确治疗EPI的二维无隙MOS $_{2}$同素异形体，它既有无质量狄拉克带和重费米子状态，作为过滤器。我们确定的最佳位置的重态，因此发病的过滤过程是在狄拉克点。我们的研究开辟了一条新的途径，通过在石墨烯类半金属中设计EPI或识别本质上具有特征电子结构的新化合物来获得功率因数。
2019-10-03 cond-mat.mtrl-sci
Making Graphene Luminescent
我们发现，强烈的光致发光（PL）可以诱导在单层石墨烯上使用氧等离子体处理。PL特性在整个薄片上是空间均匀的，并且连接到与无间隙原始石墨烯的弹性散射光谱明显不同的弹性散射光谱。当处理多层样品时，氧等离子体可用于选择性地转化最顶层
2009-09-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Screening and gap generation in bilayer graphene
本文提出了激子绝缘体中能隙产生和库仑屏蔽的完全自洽处理方法。该方法是基于相关的动力学变量的运动方程结合变分方法。应用理论的双层石墨烯的模型系统，一个激子基态的间隙超过10毫电子伏的预测。
2013-05-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electrical sensing of the thermal and light induced spin transition in robust contactless spin-crossover/graphene hybrid devices
基于自旋交叉（SCO）/2D异质结构的混合器件提供了一个高灵敏度的平台来检测分子SCO组分中的自旋跃迁并调节2D材料的性质。然而，SCO材料在热处理、光照射或与表面接触时的脆弱性以及用于其加工的方法限制了其适用性。在这里，我们报告了一种易于加工且坚固的SCO/2D混合器件，该器件具有出色的性能，其基于沉积在CVD-石墨烯上的可升华SCO [Fe（Pyrz）2]分子，该分子完全兼容电子工业协议。因此，开发了一种基于在石墨烯上生长难以捉摸的多晶型[Fe（Pyrz）2]（四方相）的新方法，该方法允许我们在器件中电学检测快速有效的光诱导自旋跃迁（5分钟内产率约为50%）。当PMMA的柔性聚合物层以非接触式配置插入两个活性组分之间时，这种性能甚至可以进一步增强，在5分钟内达到约100%的产率。
2022-04-01 cond-mat.mtrl-sci
Surface energy engineering of graphene
对SiC上外延石墨烯进行了接触角测量。尽管在SiC上仅存在单层外延石墨烯，但接触角从SiC衬底上的69°急剧变化到石墨烯的92°。通过对单层、双层和多层石墨烯以及高度有序热解石墨（HOPG）的测量发现，接触角不存在厚度依赖性。用氧等离子体处理石墨烯后，通过拉曼光谱研究了损伤程度，并报道了无序程度与润湿性之间的相关性。通过使用低功率氧等离子体处理，石墨烯的润湿性得到改善而没有额外的损伤，这可以解决石墨烯器件制造中涉及的粘附问题。
2011-03-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Effect of layer number and layer stacking registry on the formation and quantification of defects in graphene
石墨烯样品中缺陷的正确定量对于基础研究和应用研究都是至关重要的。拉曼光谱代表了用于识别石墨烯中缺陷的最广泛使用的工具。然而，尽管其极其重要的拉曼特征和多层石墨烯样品中的缺陷量之间的关系尚未得到实验验证。在这项研究中，我们有意制造缺陷的单层石墨烯，乱层双层石墨烯和Bernal堆叠的双层石墨烯的氧等离子体。通过同位素标记，我们的研究揭示了等离子体处理对具有不同堆叠顺序的双层石墨烯中的各个层的影响的实质性差异。此外，拉曼光谱证据散射的声子在底层的缺陷在顶层的Bernal堆叠的样品，这通常会导致高估的缺陷的数量多达两倍。
2021-07-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnetic exchange mechanism for electronic gap opening in graphene
我们表明，在一个本地自洽的平均场处理，随机分布的磁性吸附原子可以打开一个强大的差距在石墨烯的电子光谱。电子能隙的大小取决于载流子与局域自旋之间的交换相互作用的强度，并受温度和外加磁场的控制。此外，我们表明，外部磁场在费米能级处产生自旋向上和自旋向下载流子的不平衡，使得掺杂的石墨烯适合于自旋注入和其他自旋电子学应用。
2011-10-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Reduction and simultaneous doping of graphene oxide to repel LDL in treatment of atherosclerosis disease
当存在内皮功能障碍时，动脉粥样硬化疾病发展，使得作为胆固醇载体在血液中行进的低密度脂蛋白（LDL）很可能穿透内皮层，触发动脉粥样硬化斑块的形成并导致血管阻塞。一段时间以来，被称为支架的设备被用来重新打开堵塞的动脉，允许恢复血液流动。然而，这种治疗具有缺点，如发展支架内再狭窄和动脉粥样硬化的进展，再次堵塞血管。由于这些原因，有必要开发新材料和策略，重点是预防和纠正这种病理及其后续并发症。研究了一种还原原位氮掺杂氧化石墨烯（N-rGO）的方法。通过XPS，证明了9.57%原子的氮掺杂，并且发现吡咯型氮是主要的。由于氮掺杂和吡咯位点，N-rGO表面达到高水平的负电荷，这通过静电力显微镜（EFM）和不同氧化水平的LDL与合成的N-rGO之间的润湿性测试来验证;获得了在95.7°和130.4°之间的接触角，这表明两种材料之间的排斥。还通过SEM和TEM表征了N-rGO，其中观察到这种类型的材料的典型褶皱形态，并且区分了GO的六方原子排列。最后，使用3-（4，5-二甲基噻唑基）-2，5-二苯基溴化四氮唑（MTT）测定对人脐带内皮细胞（HUVEC）进行细胞活力测试，以分析在不同浓度的N-rGO下的细胞反应，获得高达100（μg/mL）浓度的有利行为。
2019-02-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other physics.chem-ph
Observation of Raman G-band splitting in top-doped few-layer graphene
报道了N层石墨烯中拉曼散射随顶层掺杂变化的实验研究。在高掺杂水平下，通过CHF_3等离子体处理，我们观察到双层和4层石墨烯（N偶）的光谱中的$G$带的分裂，而在单层和三层石墨烯（N奇）的情况下分裂是不可见的。不同的行为与不同的电子-声子相互作用有关，这些相互作用在不同的N层石墨烯中以不同的方式受到对称性破缺和费米能级位置的影响。在三层石墨烯中，作为费米能的函数的电子-声子耦合的减弱引起所有区域中心平面内光学声子模式的硬化，如在单层石墨烯中。另一方面，在4层石墨烯中，在G带中观察到两个不同的趋势作为掺杂的函数，表明存在两组不同的电子-声子相互作用，如在双层石墨烯中。
2010-02-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tuning the work function of graphene toward application as anode and cathode
21世纪技术的快速进步要求新的多功能材料适用于各种行业。二维（2D）材料预计将对未来电子和光电子器件的成本、尺寸、重量和功能产生革命性的影响。石墨烯作为传统导电透明金属氧化物的替代品可能发挥核心作用。由于其功函数（WF）是可调的，石墨烯表现出有趣的能力，在电子和光电子器件中充当两种不同的角色，既作为阳极又作为阴极。在介绍了一些基本概念之后，本文综述了石墨烯调谐WF控制的最重要进展，突出了石墨烯电子能带结构的特殊性，并认识了测量WF的不同方法。厚度的影响，接触，化学掺杂，UV和等离子体处理，缺陷，和官能团的氧化石墨烯的类型被认为是与调制材料的应用程序。审查的结果，组织在查找表中，已被用来确定调优方法的优点和主要挑战。
2019-05-16 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
The Removal of Single Layers from Multi-Layer Graphene by Low Energy Electron Stimulation
报道了使用He等离子体从多层石墨烯中去除单原子层的方法。通过在He等离子体暴露期间施加-60和+60 V的样品偏压，发现层去除是由于等离子体中的电子而不是He离子或中性物。层去除的速率取决于曝光时间、样品偏压和预退火处理。光学对比显微镜和原子力显微镜的研究表明，C原子的去除发生在整个多层样品的时间约一层，没有可观察到的生产大凹坑或减少横向尺寸。层去除建议产生的电子刺激的解离的C原子从基面。该工艺不同于使用反应性物质来蚀刻多层石墨烯的等离子体技术。
2012-02-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Photon properties of single graphene nanoribbon microcavity laser
在这项工作中，我提出了一个方案，关于一个单一的石墨烯纳米粒子（GNR）发射器在微腔中，并专注于一个完全量子力学处理模型，包括激子相互作用，以研究光子的性质和激光作用。当单扶手椅边缘GNRs（AGNRs）微腔系统被泵浦时，激子-光子耦合提供更多的光子并增强光子发射过程，使其本质上成为激光对象。理论结果表明，半导体微腔系统中的单个AGNR可以作为一种具有超低阈值的纳米激光器。
2010-10-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Energetics, electronic states, and magnetism of iron phthalocyanine on pristine and defected graphene layers
过渡金属酞菁（TMPc）在自旋电子学领域受到严格审查，因为它们可能是有前途的存储器件。这种分子的简单和廉价增加了它们的商业潜力。人们正在积极研究如何改变这种分子金属中心的磁矩。在这里，我们特别考虑石墨烯层上的铁酞菁分子（FePc）作为基底。我们研究了石墨烯缺陷（Stone-Wales缺陷、B掺杂、N掺杂、S掺杂以及B（N，S）掺杂的Stone-Wales缺陷）如何改变FePc的电子结构。我们提出了从头算研究的系统，这是使用几种方法：基于周期性平面波密度泛函理论（DFT），线性组合的原子轨道（LCAO）DFT与石墨烯的集群表示，和multiconfigurational方法与芘分子作为一个graphenised石墨烯集群。首次采用多构型方法对FePc/石墨烯杂化体系进行了处理。结果表明，掺杂B和N的杂化体系具有准简并基态，必须超越一个Slater行列式的近似。
2022-10-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Quantum plasmons with optical-range frequencies in doped few-layer graphene
虽然等离子体振子模式存在于掺杂的石墨烯中，但是通过选通实现的有限的掺杂范围将等离子体振子频率限制在不包括可见光和红外线的范围内。在这里，我们表明，通过使用第一性原理计算，在双层和三层石墨烯中的锂嵌入实现的高水平的掺杂将等离子体频率转移到可见光范围内。为了获得物理上有意义的结果，我们引入了一个修正的影响，等离子体相互作用的真空分离周期性图像的掺杂石墨烯层，透明的边界条件在垂直于层的方向，这代表了一个显着的改进，在早期的作品中采用的精确库仑截止技术。产生的等离子体激元模式是由于局部场效应和材料对外部电磁场的非局部响应，需要完全量子力学处理。我们描述了这些量子等离子体激元的特性，包括色散关系、损耗和场局域化。我们的研究结果指出了一种微调石墨烯和其他二维材料中等离子体频率的策略。
2018-05-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Including screening in van-der-Waals corrected DFT calculations. The case of atoms and small molecules physisorbed on graphene
将量子谐振子模型与最大局域Wannier函数技术相结合，发展了密度泛函理论（DFT）/vdW-QHO-WF方法，将vdW相互作用引入到近似密度泛函理论（DFT）中，并将其应用于原子和小分子（X=Ar，CO，H $_2$，H $_2$ O）与苯和理想平面石墨烯表面的弱相互作用.与其他DFT vdw校正方案，包括PBE+D，vdW-DF，vdW-DF 2，rVV 10，以及更简单的局部密度近似（LDA）和半局部广义梯度近似（GGA）方法所获得的结果进行了比较。虽然对于X-苯系统，所有考虑的vdw校正方案都表现得相当好，但事实证明，X-石墨烯相互作用的准确描述需要适当处理多体贡献和短程屏蔽效应，如通过采用DFT/vdw-QHO-WF方法的改进版本所证明的。我们还评论依赖LDA得到一个粗略的描述弱相互作用系统的普遍态度。
2014-02-03 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Thermal annealing effects on Graphene/n-Si Schottky junction Solar cell: Removal of PMMA residues
本文通过J-V特性及瞬态光电测量研究热退火提升石墨烯/n-Si肖特基结太阳能电池性能的机制，证明其可去除PMMA残留、抑制光电流泄漏并增强稳定性。
2022-09-17 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Superlubricity through graphene multilayers between Ni(111) surfaces
放置在两个平行Ni（111）表面之间的单个石墨烯层屏蔽了强吸引力，并导致粘附和滑动摩擦的显著降低。当插入两个石墨烯层时，每个石墨烯以显著的结合附着到金属表面之一，并进一步降低粘附力。在这些表面的滑动运动中，实现了从粘滑到连续滑动的过渡，从而抑制了通过突然过程产生的非平衡声子。在插入第三石墨烯层时，粘附力和抗弯强度继续降低，并且最终随着石墨烯层数量的增加而在恒定值处饱和。在不存在Ni表面的情况下，多层石墨烯的抗弯强度相对较高，并且实际上与层数无关。目前的第一性原理计算揭示了置于赝晶Ni（111）表面之间的石墨烯层的超润滑特性，这是通过Ni-3d和石墨烯- $π$轨道的耦合实现的。还讨论了在一对平行的Cu（111）和Al（111）表面之间插入石墨烯层的效果。本文的独特之处在于，考虑了滑动板在任意相对位置上的变形，对常荷载作用下的滑动摩擦进行了处理。
2013-05-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Transport, Magnetic and Vibrational Properties of Chemically Exfoliated Few Layer Graphene
我们利用拉曼光谱、电子自旋共振光谱和微波电导率测量研究了几层石墨烯（FLG）的振动、磁性和输运性质。采用湿化学剥离法制备FLG样品，并进行不同的后处理，即超声处理、剪切混合和磁力搅拌。拉曼光谱显示出低强度的D模式，这证明了高样品质量。G模式存在于$1580$ cm $^{-1}$处，如对于石墨烯所预期的。2D模式由2个分量组成，在不同样本之间具有不同的强度。这归因于样品中单层和少层石墨烯的存在。ESR光谱显示在所有类型的材料中具有约$1$ mT的宽度和在$2.005-2.010$范围内的$g$ -因子的主线。确定了具有单轴$g$因子各向异性的顺磁缺陷中心，这表明这些缺陷中心与材料的局部sp $^2$键有关。各种研究的FLG都具有与温度相关的电阻，这与小间隙半导体兼容。电阻的差异与样品的不同晶粒尺寸有关。
2015-05-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Adhesion and Reconstruction of Graphene/Hexagonal Boron Nitride Heterostructures: A Quantum Monte Carlo Study
本研究通过量子蒙特卡洛方法精确计算石墨烯/六方氮化硼异质结构的层间粘附势，结合弹性理论确定弛豫结构，发现交替堆叠可形成具有独特电子结构的新型稳定三维晶体。
2025-01-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Liquid metal intercalation of epitaxial graphene: large-area gallenene layer fabrication through gallium self-propagation at ambient conditions
本文提出一种在环境条件下通过液态镓插层外延石墨烯制备大面积gallenene薄膜的方法，揭示了镓自蔓延机制及异质结构相互作用，为晶圆级二维材料的可控制备提供了新途径。
2020-07-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Benchmarking van der Waals-treated DFT: The case of hexagonal boron nitride and graphene on Ir(111)
最近有巨大的兴趣在弱，范德华型（vdW）相互作用，由于其基本相关的二维材料和所谓的vdW异质结构。由于这些相互作用的非平凡性和非局部性，使用计算机模拟来解决这个问题非常具有挑战性。我们基准不同的治疗伦敦色散力的密度泛函理论（DFT）框架内的六方氮化硼或石墨烯单层Ir（111）通过比较计算的几何形状的一组全面的实验数据。这些系统的几何形状关键取决于vdW相互作用和波函数杂化之间的相互作用，使它们成为vdw处理DFT的极好测试用例。我们的研究结果表明，在计算的原子几何形状的强烈变化。虽然某些近似值重现了实验结构，但这是基于\textit{a posteriori}与"目标结果“的比较。vdw处理DFT的一般预测能力尚未实现，可能需要新的方法。
2019-08-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Kinky plasmons in double layers of borophene-borophene and borophene-graphene
本文研究了一层或两层都具有倾斜狄拉克锥的二维双层材料中的集体等离子体激元模。与相当通用的流体动力学处理一致，类似于双层石墨烯系统，我们发现等离子体激元的两个分支。两层的同相振荡以$\sqrt q$形式色散，而异相模式以$q$形式色散。当甚至一个层主机倾斜狄拉克锥光谱，等离子体激元扭结，这是一个显着的特点，单层的倾斜狄拉克锥是继承这两个分支。在由石墨烯（非倾斜）和硼氢化物（倾斜）组成的双层中，其中两个层具有两个不同的费米速度，等离子体模式的速度标度由两者中的较大者设定。当每个等离子体振子模式穿过能量标度$ω_{\rm kink}$时，总是发生扭结。当两层具有不同的化学势时，将存在两个这样的标度，并且同相和异相模式各自发展两个扭结。此外，我们还发现单层倾斜狄拉克锥系统的一个额外的线性色散过阻尼模在双层系统中存在。
2018-08-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Bilayer graphene: gap tunability and edge properties
双层石墨烯--两个耦合的单层石墨烯层堆叠在一起，就像石墨一样--提供了唯一已知的半导体，其间隙可以通过电场效应进行外部调整。在这里，我们使用紧束缚的方法来研究如何与所施加的电场的间隙变化。在一个平行板电容器模型，并考虑到外部场的屏蔽，我们描述了真正的背栅和/或化学掺杂的双层器件。我们表明，零和中红外能量之间的差距可以诱导和外部调谐在这些设备中，使双层石墨烯非常有吸引力的应用的角度来看。然而，纳米技术的应用需要仔细处理样品边界的影响。这在石墨烯中尤其如此，其中在零能量处存在边缘态-未掺杂系统的费米能级-已经被广泛报道。在这里，我们表明，双层石墨烯也支持表面态定位在锯齿形边缘。然而，两个层的存在下，允许一种新的类型的边缘状态，显示出增强的渗透到散装，并引起带交叉现象的间隙内的偏置双层系统。
2010-04-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
