Topological effect on thermal conductivity in graphene
通过分子动力学模拟，比较了石墨烯纳米带、碳纳米管和类石墨烯条（MGS）的导热性能，研究了拓扑结构对导热性能的影响.研究发现，MGS的热导率不到石墨烯纳米带的一半。MGS获得如此低的热导率的潜在机制可以归因于增强的声子-声子散射和局域化性质，这是由Mobius带的非平凡拓扑结构引起的。此外，通过计算MGS的尺寸，较低的长度/宽度比降低了其热导率，因为声子-声子散射和局部化可能会进一步提高。
2011-08-30 cond-mat.mtrl-sci
Effect of the attachment of ferromagnetic contacts on the conductivity and giant magnetoresistance of graphene nanoribbons
特别是碳基纳米结构和石墨烯，作为纳米电子学和自旋电子学的新材料引起了人们的极大兴趣。在这种情况下，最重要的问题之一是外部电极对石墨烯纳米带（GNR）的电子性质的影响。目前的理论方法是基于紧束缚模型和修改的格林函数的递归过程。结果表明，在弹道输运范围内，就电导率而言，所谓的端部接触几何形状（具有最小GNR/电极界面面积）通常比其侧面接触对应物（具有较大的覆盖面积）更有利于实际应用。然而，关于巨磁阻系数，情况正好相反，因为自旋分裂效应在较低导电侧接触设置中更显著。
2012-03-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
"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
Molecular Dynamics Simulations of Single-Layer Molybdenum Disulphide (MoS2): Stillinger-Weber Parametrization, Mechanical Properties, and Thermal Conductivity
我们提出了一个参数化的Stillinger-Weber势来描述单层MoS 2（SLMoS 2）中的原子间相互作用。将势参数与实验得到的声子谱进行拟合，得到的经验势能很好地描述了声子谱中的能隙和交叉.使用这个潜在的，我们进行经典的分子动力学模拟研究手性，尺寸和应变的影响的杨氏模量和热导率的SLMoS 2。我们证明了SLMoS 2纳米带的机械和热性能的自由边缘的重要性。具体而言，虽然发现边缘效应降低SLMoS 2纳米带的杨氏模量，但自由边缘也降低SLMoS 2纳米带的热稳定性，这可能导致熔融远低于本体熔融温度。最后，单轴应变被发现有效地操纵无限的，周期性SLMoS 2的热导率。
2013-08-13 cond-mat.mtrl-sci
Excitonic magneto-optics in monolayer transition metal dichalcogenides: From nanoribbons to two-dimensional response
采用纳米尺度几何结构研究了单层过渡金属二硫属化物（TMD）的磁光响应，包括激子效应。我们计算了对角电导率和霍尔电导率。激子光学霍尔电导率在独立粒子近似中得到的结果进行比较，我们发现，当激子效应被包括在内的幅度对应于一个数量级的增加。霍尔电导率被用来计算法拉第旋转光谱MoS2和WSe2。最后，我们还计算了WSe_2激子态在不同介电环境中的抗磁位移。比较计算的抗磁位移最近的实验测量，我们发现两者之间有很好的协议。
2019-05-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Molecular Dynamics Simulations for Anisotropic Thermal Conductivity of Borophene
本文采用Muller-Plathe方法对硼纳米管和硼纳米管的导热系数进行了分子动力学模拟。研究了扶手椅型和锯齿型硼杂环戊二烯的热导率，发现硼杂环戊二烯具有较强的各向异性热导率。我们比较了硼纳米管和硼纳米管的结果，发现硼纳米管的热导率与结构有关。
2017-05-31 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Multi-wavelength Raman Spectroscopy of Ultra-narrow Nanoribbons Made by Solution-mediated Bottom-up Approach
在这里，我们提出了一个结合实验和理论研究的石墨烯纳米带（GNRs），其中详细的多波长拉曼测量集成精确的从头算模拟。我们的研究涵盖了几种超窄GNR，通过基于溶液的自下而上的合成方法获得，允许合理化的边缘形态，位置和类型的官能团，以及GNR拉曼光谱的长度的影响。我们发现，低能量区域，特别是在存在庞大的官能团填充由几个模式，和一个单一的径向呼吸样的模式无法识别。在拉曼光学区域，我们发现，除了完全溴化的情况下，所有的GNRs功能化的边缘与不同的侧基显示出的D峰的特征色散（8-22 cm-1/eV）。这归因于这些官能团的内部自由度，其充当分散活化缺陷。在大多数情况下，G峰显示出小到可忽略的分散，仅在边缘官能化控制不良的情况下才具有较大的值，超过了高度缺陷的石墨烯所报告的值。总之，我们已经表明，G和D峰的特征色散提供了进一步的洞察GNR的结构和功能化，通过使拉曼光谱的一个重要工具的GNR的表征。
2019-06-18 cond-mat.mtrl-sci
Chemical Functionalization of Graphene Nanoribbons by Carboxyl Groups on Stone-Wales Defects
利用密度泛函理论，我们研究了羧基对具有Stone-Wales（SW）缺陷的半导体石墨烯纳米带（GNRs）的化学功能化作用.结果表明，COOH的单吸附和双吸附均能显著提高GNRs的几何结构和电子性质，且其电导率敏感地依赖于SW缺陷COOH对（SWDCP）的轴向浓度.随着SWDCP轴向浓度的增加，体系由半导体行为向p型金属行为转变。这一事实使得GNRs成为基于石墨烯纳米带的化学传感器和纳米电子器件的可能候选者。
2007-10-17 cond-mat.mtrl-sci
Ultra-Narrow TaS2 Nanoribbons
在二维（2D）材料中施加额外的限制可以进一步控制相关的电子，光学和拓扑性质。然而，超窄纳米带（NR）的合成仍然是一个挑战，特别是对于过渡金属二硫属化物（TMD），并且合成窄于50 nm的TMD NR仍然是难以捉摸的。在这里，我们报告的超窄TaS2 NR的气相合成。NR生长在碳纳米管的空腔内，从而限制了它们的横向尺寸和层数，同时使它们对环境保持稳定。NR达到单层（ML）极限并且表现出低至2.5nm的宽度。原子分辨率扫描透射电子显微镜（STEM）揭示了详细的原子结构的超窄NR，我们观察到一个迄今未见的原子结构超调制现象的有序缺陷阵列内的NR。基于密度泛函理论（DFT）的第一性原理计算显示了平坦能带的存在，以及边缘和边界局域化的状态，并帮助确定超调制的原子配置。纳米管模板合成代表了一种独特的，可转移的，广泛部署的路线，以超窄TMD NR增长。
2020-12-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
MoS2 nanoribbons as promising thermoelectric materials
采用第一性原理计算和Boltzmann输运理论研究了不同宽度的MoS2扶手椅型纳米带的热电性能，其中弛豫时间由形变势理论预测.由于扶手椅边缘的悬挂键，纳米带具有明显的结构重构，这对控制电子和输运性质起着重要作用。所研究的扶手椅型纳米带被发现是半导体的间接间隙，表现出有趣的宽度依赖的振荡行为。具有宽度N = 4的纳米晶的较小间隙导致在300 K下大得多的电导率，当与N = 5、6的纳米晶相比时，其超过相对较大的电子热导率。结果，室温ZT值可以优化为2.7（p型）和2.0（n型），这显著超过了文献中报道的大多数实验室结果的性能。
2014-05-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Growth optimization and device integration of narrow-bandgap graphene nanoribbons
石墨烯纳米带（GNR）的电子、光学和磁性可以通过基于分子前体的自下而上的制造以原子精度控制其边缘结构和宽度来工程化。这种方法为全碳电子器件提供了一个独特的平台，但需要仔细优化生长条件，以匹配成功器件集成的结构要求，GNR长度是最关键的参数。在这项工作中，我们研究了5-原子宽扶手椅型GNRs（5-AGNRs）的生长，表征和器件集成，这有望成为开关器件中具有最佳带隙的活性物质。5-AGNR是通过在超高真空条件下从Br-和I-取代的前体通过表面合成获得的。我们发现，使用I-取代的前体和优化的初始前体覆盖五倍的平均5-AGNR长度。这种显著的长度增加使我们能够将5-AGNR集成到器件中，并实现了第一个基于窄带隙AGNR的场效应晶体管，该晶体管在室温下显示出开关行为。我们的研究强调，优化的生长方案可以成功地在亚纳米尺度（需要原子精度来控制电子特性）和与GNR的成功器件集成相关的数十纳米尺度之间架起桥梁。
2022-02-02 cond-mat.mtrl-sci
Molecular junctions for thermal transport between graphene nanoribbons: covalent bonding vs. interdigitated chains
基于石墨烯片晶或其他导热纳米颗粒之间接触处的分子结的适当设计和制造热桥将提供一种迷人的方式来产生用于热管理应用的高效传热网络。在这项工作中，使用非平衡分子动力学，我们计算了烷基链用作两个石墨烯纳米带之间的分子结的热导率，无论是作为共价键合和范德华交叉链。系统地研究了链长、接枝密度、接枝温度和链叉指效应对接枝率的影响。一个明确的减少的电导率被发现随着链长的增加和接枝密度的降低，而较低的电导率观察到范德华叉指链相比，共价结合的。通过计算单链和未官能化的石墨烯片的重叠之间的电导等效性，进一步证明了分子结在增强石墨烯纳米带接触处的热导中的重要性。作为一个例子，发现一个单一的戊基共价键合链具有与对应于约152个碳原子的区域的重叠相等的电导。这些结果有助于理解导热纳米颗粒网络内发生的热现象，包括石墨烯纳米纸和石墨烯基聚合物纳米复合材料，这些纳米复合材料对于电子产品中的热管理应用以及通常在低温热交换和回收中具有很高的兴趣。
2017-10-26 cond-mat.mtrl-sci
First-principles calculations of electrical conductivities of edge-modified graphene nanoribbons: strain effect
Northwest Missouri State University（西北密苏里州立大学）；Wilfrid Laurier University（韦仕敦大学）
本文通过从头计算研究了应变对边缘修饰石墨烯纳米带电学性质的影响，发现通过应变工程可使原本不导电的纯石墨烯纳米带在红外到紫外范围内导电，并探讨了应变对Berry曲率的影响。
2026-05-16 cond-mat.mtrl-sci
Ground-state properties of the narrowest zigzag graphene nanoribbon from quantum Monte Carlo and comparison with density functional theory
利用量子MonteCarlo（QMC）第一性原理计算方法，研究了具有无限线性并苯结构的锯齿形石墨烯纳米颗粒的基态性质.我们表明，这个准一维系统是相关的，其基态是由本地化的$π$电子的自旋是反铁磁（AFM）有序。QMC预测的AFM稳定能（36（3）meV/碳原子）和绝对磁化强度（1.13（1）$μ_\textrm{B}$/晶胞）是相当大的，它们表明反铁磁相关在室温以上仍然存在。这些值可以在一定程度上再现的密度泛函理论（DFT）只有假设强相互作用，无论是在DFT+U框架内或使用混合泛函。基于我们的QMC结果，我们然后提供适合于这类系统的DFT+U中的Hubbard排斥强度。
2021-11-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Raman Spectroscopy of Lithographically Patterned Graphene Nanoribbons
纳米尺度的石墨烯物体由于量子限制效应而引起了人们的极大兴趣。我们目前的拉曼光谱研究石墨烯纳米带（GNRs），这是已知的具有非零的电子带隙。通过电子束光刻图案化机械剥离的石墨烯，然后进行氧等离子体蚀刻，制备了宽度范围为15 nm至100 nm的GNR。窄GNRs的拉曼光谱可以由上移的G带和突出的无序相关的D带起源于带边缘的散射来表征。D-G带强度比一般随带宽的减小而增大。然而，其对于宽度< 25 nm的减小（部分归因于边缘处的非晶化）提供了对<5 nm的D模式弛豫长度的有价值的实验估计。在G带的最后一个GNR的上移可以归因于限制效应或化学掺杂的GNR边缘上的官能团。值得注意的是，GNR比块状石墨烯片更容易受到光热效应的影响，从而导致由大气氧引起的可逆空穴掺杂。最后，我们表明，2D波段仍然是一个可靠的标记，在确定的GNRs的层数，尽管其显着扩大非常狭窄的GNRs。
2012-01-20 cond-mat.mtrl-sci
Bottom-up Graphene Nanoribbon Field-Effect Transistors
最近开发的工艺使得能够自下而上化学合成具有精确原子结构的石墨烯纳米带（GNR）。这些GNR是电子器件的理想候选者，因为它们的均匀性、小于1 nm的极窄宽度、原子级完美的边缘结构和期望的电子特性。在这里，我们展示了纳米级化学合成GNR场效应晶体管，通过开发一种新的层转移工艺成为可能。我们观察到强烈的环境敏感性和独特的输运行为特征的亚1nm宽度的GNRs。
2013-10-01 cond-mat.mtrl-sci
Thermal conductivity of graphene kirigami: ultralow and strain robustness
Kirigami结构，从宏观到纳米尺度，表现出独特的和可调的性能，从原来的二维片通过剪裁。在目前的工作中，极端减少的热导率通过剪裁尺寸的石墨烯纳米kirigami（GNR-k）的证明使用非平衡分子动力学模拟。结果表明，GNR-k的热导率（约5.1 Wm-1 K-1）比原始石墨烯纳米颗粒（GNR）的热导率（约151.6 Wm-1 K-1）低约两个数量级，而根据我们的理论模型，在极端情况下，最小值预计接近零。为了探索热导率降低的原因，进一步研究了GNR-k各原子上的微热流密度。结果表明，热导率的降低主要有三个原因：真实热流路径的延长、真实热流面积的高估和边缘空位处的声子散射。此外，应变工程对GNR-k的热导率和热鲁棒性的影响进行了研究。我们的研究结果为GNR-k的超低和强大的热导率的起源提供了物理见解，这也表明GNR-k可用于纳米级热管理和热电应用。
2015-12-15 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
Eliminating edge electronic and phonon states of phosphorene nanoribbon by unique edge reconstruction
边缘终止在确定2D材料的性质中起着至关重要的作用。通过从头算模拟，揭示了双层磷烯的最低能量U边[ZZ（U）]重构。这样的重建减少了60%的边缘能量相比，原始的，几乎没有能量障碍，这意味着它应该是在现实中的主导边缘。具有这种重构的磷烯纳米颗粒的电子能带结构类似于本征2D层的电子能带结构，表现出几乎无边的能带特性。尽管ZZ（U）改变了磷烯纳米粒子（PNR）的拓扑结构，但模拟TEM、STEM和STM图像表明，它很难被识别。一种可能的鉴别方法是IR/Raman分析，因为ZZ（U）边缘显著地改变振动模式。除此之外，它还将PNR的热导率提高了1.4和2.3倍，分别是原始边缘和克莱因边缘的热导率。
2022-01-10 cond-mat.mtrl-sci
Thermal Transport in Graphene, Few-Layer Graphene and Graphene Nanoribbons
石墨烯独特的热传导特性的发现，引发了二维材料系统中声子输运的理论和实验研究的热潮。迅速发展的石墨烯热场从理论物理到实际工程应用。在这篇特邀评论中，我们概述了不同的理论方法，用于描述声子在石墨烯中的传输，并提供与现有的实验热导率数据的比较。重点分析了石墨烯和少层石墨烯的声子热导率的最新理论结果，以及应变、缺陷、同位素和边缘散射对这些材料系统中声子输运的影响。
2016-01-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Facile Synthesis of High Quality Graphene Nanoribbons
石墨烯纳米带因其新颖的电子和自旋输运性质而引起关注1 -6，并且因为小于10 nm宽的纳米带具有可用于制造场效应晶体管的带隙。然而，生产非常高质量或大量的纳米带仍然是一个挑战。在这里，我们表明，原始的几层纳米带可以通过解压缩温和的气相氧化的多壁碳纳米管使用机械超声在有机溶剂中。纳米带表现出非常高的质量，具有光滑的边缘（如通过高分辨率透射电子显微镜所见），无序与石墨拉曼谱带的低比率，以及迄今为止报道的最高电导率和迁移率（对于宽度为10-20 nm的带，高达5e 2/h和1500 cm 2/Vs）。此外，在低温下，纳米带表现出相位相干传输和法布里-珀罗干涉，这表明最小的缺陷和边缘粗糙度。纳米带的产率为起始原料纳米管烟炱材料的约2%，这显著高于能够生产高质量窄纳米带的先前方法1。原生石墨烯纳米带的相对高产率合成将使这些材料易于用于广泛的基础和实际应用。
2010-04-08 cond-mat.mtrl-sci
Exotic thermoelectric properties of coronene-cyclobutadienoid graphene nanoribbons
针对传统热电材料依赖重金属的问题，本研究设计出轻元素的cor4GNRs，凭借独特边缘结构实现ZT值超2.1，施加应变后有望超3.0，为先进热电材料研发提供新方向。
2024-08-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Graphene Nanoribbon based T Junctions
本文设计并研究了石墨烯纳米带T结。这些连接由肩部（锯齿形GNR）和茎部（扶手椅型GNR）连接而成。我们用第一性原理量子输运模拟的方法证明了结的本征输运性质和有效的硼（或氮）掺杂。结果表明：（1）纯碳T结的I-V特性符合欧姆定律，其电导率敏感地依赖于主干的高度。ii）在茎部掺杂硼（或氮）并不改变T结的欧姆定律，而在肩部掺杂则相反。该特征可以使这种准2D T结成为纳米电子器件的2D网络中的纳米级结器件的可能候选者，其中可以控制导电路径。
2008-01-16 cond-mat.mtrl-sci
Aligned Graphene Nanoribbons and Crossbars from Unzipped Carbon Nanotubes
通过将对齐的单壁和少壁碳纳米管（CNT）阵列解压缩来制备对齐的石墨烯纳米管（GNR）阵列。通过聚合物保护的Ar等离子体蚀刻方法实现了纳米管解链，并且将所得纳米管阵列转移到任何衬底上。原子力显微镜（AFM）成像和拉曼映射在相同的碳纳米管之前和之后unzipping证实，约80%的碳纳米管打开，形成单层亚10纳米GNRs。由GNR制成的电气器件（在高温下在H2中退火后）在室温下显示出高达103的开/关电流（Ion/Ioff）比，表明窄GNR的半导体性质。通过将GNR阵列分别转移到GNR和CNT阵列上，制备了新型GNR-GNR和GNR-CNT交叉杆。有序石墨烯纳米结构的生产可以允许GNR大规模集成到纳米电子或光电子中。
2010-04-29 cond-mat.mtrl-sci
Mechanisms governing phonon scattering by topological defects in graphene nanoribbons
理解石墨烯中的拓扑缺陷引起的声子散射对于石墨烯基器件中的热管理特别感兴趣。我们提出了一个研究，量化的作用，不同的机制，管理缺陷声子散射的影响，通过比较10种不同的缺陷结构，使用分子动力学。研究结果表明，声子散射主要受质量密度差的影响，总的趋势受缺陷形成能的控制，声子态密度具有典型的软化行为.声子散射截面被发现是远远大于几何占据的缺陷。我们还表明，晶格热导率可以减少由这些缺陷形成的晶界的存在下，由高达30的一个因素。
2016-11-03 cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast terahertz conductivity in epitaxial graphene nanoribbons: an interplay between photoexcited and secondary hot carriers
FZU - Institute of Physics of the Czech Academy of Sciences（捷克科学院物理研究所）；Faculty of Mathematics and Physics, Charles University（查理大学数学与物理学院）
研究发现石墨烯窄带中光电导性随泵浦能量变化呈现非单调特性，由光激发载流子与二次热载流子的相互作用主导。
2024-10-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast Terahertz Photoconductivity and Near-Field Imaging of Nanoscale Inhomogeneities in Multilayer Epitaxial Graphene Nanoribbons
FZU - Institute of Physics of the Czech Academy of Sciences（捷克科学院物理研究所）；Faculty of Mathematics and Physics, Charles University（查理大学数学与物理学院）
研究通过太赫兹光谱揭示多层外延石墨烯纳米条带中纳尺度不均匀性的电导特性及光电响应，发现准中性层具有高载流子迁移率和强正光电导率。
2026-02-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electronic properties of armchair AA-stacked bilayer graphene nanoribbons
基于紧束缚模型，我们分析研究了扶手椅型AA堆叠双层石墨烯纳米带（BLGNRs）在几个区域的电子能带结构。我们应用硬壁边界条件，以确定在封闭方向上的布洛赫波函数的离散主导。首先，我们考虑一个理想的情况下，完美的纳米带没有任何边缘变形，并表明它们的电子性质是强烈的尺寸依赖。我们发现窄扶手椅AA堆叠的BLGNRs（类似于单层石墨烯纳米带）可以是金属的或半导体的，这取决于它们的宽度，所述宽度由跨带宽度的二聚体线的数量确定，而宽带是金属的。然后，我们表明，当考虑到边缘变形的影响，所有窄扶手椅AA堆叠BLGNRs成为半导体，而宽带保持金属。我们还调查的电场施加垂直的纳米晶层的影响，并显示它可以用来调整这些纳米带的电子性质，导致在一个临界值的电场，这取决于纳米晶的宽度的金属相变。此外，在所有制度，我们计算相应的波函数，可用于调查和预测这些纳米带的各种属性。
2014-07-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Strain Effect on Energy Gaps of Armchair Graphene Nanoribbons
我们报告了第一性原理研究的电子结构的变形扶手椅型石墨烯纳米带（AGNRs）。AGNR的能隙随单轴应变的变化呈现锯齿形，表明AGNR的能隙可以有效地调节。在不同的应变下，费米能级附近的两个占据子带和两个空子带的空间分布发生了交换。随着AGNR宽度的增加，能隙的可调宽度变窄。在紧束缚近似下，我们的模拟包括了碳原子$π$ -轨道间的最近邻跳跃积分，通过第一性原理计算再现了这些结果.得到了描述能隙最大值随AGNR宽度变化的简单经验公式。
2007-03-30 cond-mat.mtrl-sci
Length and torsion dependence of thermal conductivity in twisted graphene nanoribbons
本文通过精确几何参数（twist和writhe）和分子动力学模拟，揭示扭转石墨烯纳米带的热导率不能仅由初始扭转圈数描述，而需由初始圈数和初始扭转密度两个参数共同刻画。
2024-04-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci math.DG
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
Electronic and Optical Properties of the Narrowest Armchair Graphene Nanoribbons Studied by Density Functional Methods
本研究以一系列含n个苯环（n = 1 - 20）的平面聚对苯撑（PPP）低聚物（n-PP）作为氢钝化的最大扶手椅型石墨烯纳米带的有限尺寸模型。采用Kohn-Sham密度泛函理论和含时密度泛函理论计算了n-PP的单重态-三重态能隙、垂直电离势、垂直电子亲合势、基本能隙、光学能隙和激子结合能。对于所有的链长，n-PP的基态均为单态。与最低单重态（即，基态）、最低三重态以及阳离子和阴离子的基态都具有一定的多重参比特性。总的来说，电子和光学性质的n-PP从omegaB 97和omegaB 97 X功能获得的是在良好的协议与现有的实验数据。
2016-04-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
First principle study of the thermal conductance in graphene nanoribbon with vacancy and substitutional silicon defect
采用非平衡格林函数（NEGF）方法，结合局域密度近似下的密度泛函理论第一性原理计算，研究了含空位和硅点缺陷（Si原子取代C原子）的石墨烯纳米材料的热导率.针对{ \it ab initio}方法的长程性质与NEGF方法的第一近邻性质之间的矛盾，提出了一种有效的力常数矩阵修正方法.在具有空位缺陷的纳米晶体中，热导率对空位缺陷的位置非常敏感。位于纳米晶中心的空位缺陷产生鞍状表面，通过对所有声子模式的强散射大大降低了热导率;而边缘空位缺陷仅导致边缘的进一步重构并略微降低热导率。对于Si缺陷，缺陷的位置对热导率的值不起作用，因为缺陷区域被限制在缺陷中心周围的狭窄区域内。
2011-08-30 cond-mat.mtrl-sci
Breaking the width-scaling limit in high-performance atomically thin 2D nanoribbon transistors
Department of Microtechnology and Nanoscience, Chalmers University of Technology（查尔姆斯理工大学微技术和纳米科学系）
本文通过超缩放的二维半导体纳米带晶体管（窄至15 nm）打破了宽度缩放限制，实现了电流密度增强（单层达230%，双层达170%），并保持了高开关比和稳定性。
2026-06-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Edge magnetism impact on electrical conductance and thermoelectric properties of graphenelike nanoribbons
窄的准二维纳米结构中的边缘态在很大程度上决定了它们的电学、热电和磁学性质。非磁性边缘状态可能经常导致拓扑绝缘体型行为。然而，当锯齿形边缘是磁性的并且时间反演对称性被破坏时，另一种情况出现。在这项工作中，我们报告的电子能带结构修改，电导和热电性能的窄锯齿形纳米带与自发磁化的边缘。基于Kane-Mele- Hubbard紧束缚模型的理论研究表明，对于硅烯、锗烯和锡烯，当能量接近电中性点时，其Seebeck系数和热电功率因子都得到了显著的增强。环周栅压提高了具有反平行磁化锯齿边的基态能带的自旋简并度，使电导显著自旋极化。同时栅电压也影响热电性能。如果声子热导充分降低，上述纳米带的估计室温品质因数可以超过3的值。
2017-10-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Resistivity of Graphene Nanoribbon Interconnects
石墨烯纳米取向的互连制造，和提取的电阻率相比，铜。结果表明，在给定线宽（18nm<W<52nm）下，GNR的平均电阻率约为Cu丝的3倍，而最佳GNR的电阻率与Cu丝相当。的导电性被发现是有限的杂质散射以及LER散射，作为一个结果，最好的报告GNR电阻率是3倍的限制所施加的基板声子散射。这项研究表明，即使是中等质量的石墨烯纳米线也有可能超过Cu用作片上互连。
2009-06-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Absence of Casimir regime in two-dimensional nanoribbon phonon conduction
与三维（3D）纳米结构形成鲜明对比，我们发现，在二维（2D）纳米带的边界散射单独不会导致一个有限的声子平均自由程。如果结合一个固有的散射机制，2D边界散射确实减少了整体的平均自由程，但后者不成比例的带宽度，不像众所周知的Casimir制度发生在3D纳米线。我们表明，边界散射可以占一个简单的Mathiessen型的方法为许多不同的3D纳米线的横截面形状，但这是不可能的，在2D纳米线的情况下，需要一个完整的解决方案的玻尔兹曼输运方程。这些事实对悬浮纳米结构的热导率有很强的影响。
2018-10-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Probing the magnetism of topological end-states in 5-armchair graphene nanoribbons
我们广泛地表征了在Au（111）上合成的具有扶手椅边缘和锯齿形末端的超窄石墨烯纳米带（GNRs）的电子结构，所述超窄石墨烯纳米带在其宽度上具有5个碳原子（5-AGNRs）。记录在金属衬底和去耦NaCl层上的带状物上的扫描隧道光谱测量显示出定义明确的色散带和间隙状态。结合理论计算，我们展示了这些间隙状态的拓扑性质和本地化的锯齿形终端的纳米带。除了合理化背后的5-AGNRs的拓扑类选择的驱动力，我们还揭示了这些末端状态的长度依赖的行为，从单占据自旋分裂状态过渡到一个封闭的壳层形式的丝带变得更短。最后，我们证明了通过传输实验在一个模型的两端器件结构，其中的色带之间的扫描探针和基板，都作为铅悬浮的最终状态的磁特性。
2020-01-07 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
Charge Density Wave Transport in Porous Graphene Nanoribbons
University of Brasília（巴西利亚大学）
该研究针对多孔石墨烯纳米带电荷输运机制不明的问题，采用二维紧束缚模型哈密顿量的数值方法，发现其输运由电荷密度波介导，孔隙可维持半导体特性，且载流子速度低于常规石墨烯纳米带的极化子速度。
2020-11-04 cond-mat.mtrl-sci
Strain effect on quantum conductance of graphene nanoribbons from maximally localized Wannier functions
采用密度泛函方法研究了应变对石墨烯纳米带（GNR）电子能带结构和输运性质的影响.我们在x（最近邻）和y（第二最近邻）方向上施加单轴应变，分别与锯齿形和扶手椅形边缘GNR（AGNR和ZGNR）的变形有关。我们用Wannier函数计算了GNR在-8%到+8%应变范围内的量子电导率和能带结构。随着应变的增加，取决于AGNR家族类型，电导率从绝缘体变为导体。这伴随着电子和空穴有效质量的变化。ZGNR中的压缩x方向应变使一些带移动到费米能级（Ef）以下，并且量子电导没有改变，但是拉伸x方向应变导致量子电导增加到Ef附近的10 e2/h。对于横向，它是非常敏感的应变和拉伸y方向的应变引起的电导增加，而压缩y方向的应变的电导降低，但随后增加。
2010-06-24 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
Low-dimensional phonon transport effects in ultra-narrow, disordered graphene nanoribbons
利用非平衡格林函数（NEGF）模拟技术研究了低维和无序对超窄扶手椅型石墨烯纳米带（GNRs）中声子输运的影响.我们特别关注的声子谱的不同部分是如何受到几何约束和线边缘粗糙度的影响。随着线边缘粗糙度的引入，声子透射率降低，但在整个光谱中不均匀。我们在声子谱中发现了四种不同的行为：i）低能、低波矢的声学分支具有很长的平均自由程，即使在W= 1 nm宽的超窄GNR中，它们受边缘无序的影响也最小; ii）由相对平坦声子模式的密集群体组成的能量区域（包括光学分支）也没有受到显著影响，除了在超窄W= 1 nm GNR的情况下，在这种情况下，由于沿声子输运路径的带失配，透射率降低; iii）位于光谱的中间区域内的准声学带受到无序的强烈影响，因为光谱的这一部分在限制和无序时都耗尽了传播的声子模式，特别是随着沟道长度的增加; iv）在由小密度的声子模式组成的能量区域中观察到声子透射的最强降低，在这种情况下，粗糙度可以引入随着沟道长度大大增加的传输间隙。我们发现，在宽度小至W= 3 nm的GNR中，在中等粗糙度下，低能声学模式和光学模式的密集区域可以保持半弹道输运性质，即使对于通道长度达到L=1 μ m。即使对于短至10纳米的通道长度，光谱的稀疏区域中的模式也落入本地化制度。
2015-04-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Energy gaps, magnetism, and electric field effects in bilayer graphene nanoribbons
采用第一性原理密度泛函电子结构方法，研究了双层石墨烯纳米带的能隙和磁性随带宽和层间电场强度的变化.我们假设AB（Bernal）堆叠，并考虑扶手椅和锯齿形边缘以及两个边缘对齐，其区别在于一个层相对于另一个层旋转60 $^o$。扶手椅带具有三种类型的双层间隙，其随着带宽度的增加而减小。层之间的外部电场增加了窄带的间隙，并减少了宽带的间隙，这是一种可以使用$π$带紧束缚模型和微扰理论半解析地理解的性质。锯齿形边缘带的磁性是不同的两个不同的边缘对齐，并不强大的所有考虑的交换相关近似。双层带隙对磁性的存在或不存在很敏感。
2008-07-02 cond-mat.mtrl-sci
Computational Characterization of the Recently Synthesized Pristine and Porous 12-Atom-Wide Armchair Graphene Nanoribbon
State University of Campinas（坎皮纳斯州立大学）；Federal University of Campina Grande（坎皮纳格兰德联邦大学）
本研究通过DFT与MD模拟系统表征本征及多孔12-AGNR的多维度性能，证实孔隙工程可有效调控其电子、光学、热学与力学特性，为其在纳米电子等领域的应用提供理论支撑。
2025-02-27 cond-mat.mtrl-sci
Efficient linear scaling method for computing the thermal conductivity of disordered materials
提出了一种有效的计算复杂无序材料导热系数的有序$-N$实空间Kubo方法。该方法基于时间演化算子的Chebyshev多项式展开和Lanczos三对角化方案，有效地处理了声子波包在实空间中的传播和声子扩散系数。平均自由程和热导率可以由扩散系数确定。可以针对所有频率同时提取这些量，这是与基于格林函数的方法相比的另一个优点。此外，多重散射现象可以通过扩散系数的时间依赖性深入到扩散制度，弱或强声子本地化的发病可能会在低温下揭示热绝缘体。我们的计算方案的准确性证明通过比较计算的声子平均自由程同位素无序碳纳米管与Landauer模拟和分析结果。然后，通过探索具有$\sim$ 20纳米的宽度和长度长达一微米的边缘无序石墨烯纳米带的声子平均自由程和热导特征，说明了该方法的upscalibility，这是其他数值技术所无法达到的。结果表明，扶手椅型纳米带的声子平均自由程小于锯齿型纳米带的声子平均自由程。这种计算策略适用于高维系统，以及广泛的材料。
2010-11-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electronic Properties of Graphene Nanoribbon on Si(001) Substrate
通过第一性原理计算发现，吸附在Si（001）衬底上的锯齿形石墨烯纳米带（Z-GNRs）的电子性质强烈依赖于带宽和吸附取向.只有窄的Z-GNRs与甚至行的锯齿形链横跨其宽度垂直吸附的Si二聚体行拥有能隙，而较宽的Z-GNRs是金属由于宽度依赖性的界面杂化。的Z-GNRs可以亚稳态吸附平行的Si二聚体行，但显示出均匀的金属性质独立的带状宽度，由于吸附诱导的悬挂键态的Si表面上。
2009-12-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
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
Unconventional thermal conductivity of suspended zigzag graphene nanomesh
Advanced Research Laboratory, Anritsu corporation（安立公司先进研究实验室）
本研究发现锯齿状石墨烯纳米网格的热导率随纳米带宽度变化呈现非经典行为，归因于网格结构及原子有序边缘的影响。
2026-01-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Effects of topological edge states on the thermoelectric properties of Bi nanoribbons
利用第一性原理计算结合玻尔兹曼输运理论，研究了拓扑边缘态对Bi纳米带热电性质的影响.结果发现，有一个竞争之间的塞贝克系数的边缘和散装的贡献。然而，由于其更大的电导率，系统的电子输运由边缘态主导。因此，超过3.0的室温值可以实现为p型和n型系统时，边缘和体状态之间的弛豫时间比被调谐为1000。我们的理论研究表明，利用拓扑边缘状态可能是一个有前途的方法，跨越热电的工业应用的门槛。
2016-10-11 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
Single Crystalline 2D Material Nanoribbon Networks for Nanoelectronics
在过去的十年里，由于石墨烯纳米带在量子领域的潜在应用，人们对石墨烯纳米带进行了一系列研究。然而，由于缺乏合成路线，很少有实验工作报道其他2D材料的纳米带。在这里，我们提出了一种通用的方法来合成高质量的网络纳米带从任意的二维材料，同时保持高结晶度，足够的产量，窄的尺寸分布，和直接的设备集成性。这种技术的广泛适用性通过制造本质上不受互连电阻影响的MoS2、WS2、WSe2和石墨烯纳米晶体管场效应晶体管来证明。通过依赖于自组装和自对准的有机纳米结构作为掩模，我们证明了控制的nanorigins的边缘的主要结晶方向的可能性。电特性显示记录迁移率和非常高的电流，尽管极端的宽度缩放的各种TMDC。最后，我们探索装饰的nanoribbon边缘与等离子体粒子铺平道路的发展nanoribbon为基础的等离子体传感和光电器件。
2022-05-16 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Nonlinear thermal transport and negative differential thermal conductance in graphene nanoribbons
采用经典分子动力学方法研究了石墨烯纳米带的非线性热输运。对于GNRs，在超过线性响应范围的大温度偏压下，我们观察到负微分热导（NDTC）的开始。NDTC可通过改变施加温度偏置的方式来调节。随着GNR长度的增加，NDTC减小并最终消失。在三角形GNRs中，我们也观察到了NDTC，其中NDTC只存在于热流从窄端到宽端的情况下。这些效应在纳米级热管理和利用GNRs的热信号处理中可能是有用的。
2011-09-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Exploring Topological Transport in Pt$_2$HgSe$_3$ Nanoribbons: Insights for Spintronic Device Integration
本文通过从头算和非平衡格林函数方法研究Pt$_2$HgSe$_3$纳米带的拓扑边缘态输运，发现其穿透深度仅约0.9 nm，且在窄纳米带中局域化长度可超微米，为自旋电子器件集成提供依据。
2024-05-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
