Spin Hall Effect and Origins of Nonlocal Resistance in Adatom-Decorated Graphene
最近的实验报道了用吸附原子修饰的石墨烯中出乎意料的大自旋霍尔效应（SHE），引起了激烈的争议。我们应用数值精确的Kubo和Landauer- Buttiker公式的金修饰的无序石墨烯（包括吸附原子簇）的现实模型，以获得自旋霍尔电导率和自旋霍尔角，以及非局部电阻作为一个数量可访问的实验。大自旋霍尔角为0.1，在零温度下，但它们对吸附原子簇的依赖性不同于半经典输运理论的预测。此外，我们发现多个背景贡献的非本地电阻，其中一些是无关的SHE或任何其他自旋依赖的起源，以及在室温下的SHE的强烈抑制。这促使我们设计一种多终端石墨烯几何结构，抑制这些背景的贡献，因此，可以量化在二维材料中的自旋电流产生的上限。
2017-03-15 cond-mat.mes-hall
Evidence for a quantum-spin-Hall phase in graphene decorated with Bi2Te3 nanoparticles
石墨烯器件中量子自旋霍尔效应的实现一直是一个突出的挑战，可以追溯到拓扑绝缘体领域的开始。石墨烯极弱的自旋轨道耦合--源于碳的低质量--构成了主要的障碍。我们从实验和理论上研究了通过用稀Bi 2 Te 3纳米颗粒随机装饰来增强石墨烯中的自旋轨道耦合。值得注意的是，多终端电阻测量表明存在的螺旋边缘状态的量子自旋霍尔相位的特性，磁场和温度依赖的电阻峰值，X射线光电子能谱，扫描隧道光谱，和第一性原理计算进一步支持这种情况。这些观察结果突出了石墨烯基量子自旋霍尔平台中自旋电子学和量子信息应用的途径。
2018-10-16 cond-mat.mes-hall
Spectrally Selective Thermal Emission from Graphene Decorated with Metallic Nanoparticles
我们在过去的工作中表明，纳米图案化单层石墨烯（NPG）能够在中红外（中红外）从3到12 $μ$ m的光谱选择性热发射。在这种情况下，光谱选择通过石墨烯内部的局部表面等离子体（LSP）共振来实现。在这里，我们表明，石墨烯装饰的金属纳米粒子，如银纳米立方体或纳米球，也实现光谱选择性热发射，但在这种情况下，通过声学石墨烯等离子体激元（AGPs）之间的石墨烯和银纳米粒子内的介电材料本地化。我们的时域有限差分（FDTD）计算表明，光谱选择性热辐射发射可以通过门电压调谐到两个不同的波长制度，即大气不透明的制度之间的$λ=5$ $μ$ m和$λ=8$ $μ$ m或大气透明的制度之间的$λ=8$ $μ$ m和$λ=12$ $μ$ m。这允许在用于前一种状态的辐射热捕获模式和用于后一种状态的辐射冷却模式之间进行电切换。我们的理论结果可用于开发用于智能织物的石墨烯基热管理系统。
2022-09-23 cond-mat.mes-hall
Electronic transport properties of Co cluster-decorated graphene
磁性元素与石墨烯的相互作用可能导致具有潜在应用的各种电子状态。我们报道了一个在连续超高真空环境中测量石墨烯量子输运性质的原位实验。结果表明，即使在较低的样品温度下，电子束沉积的钴也会在石墨烯表面形成团簇。载流子被吸附的钴团簇散射导致Shubnikov-de Haas（SdH）振荡消失和负磁电阻（MR）的出现，该负磁电阻在高达9 T的外加磁场下没有饱和的迹象。我们认为这些观察结果可能源于钴无序驱动的量子干涉，并且可以用弱局域化理论来解释。
2018-08-20 cond-mat.mes-hall
Kubo-Bastin approach for the spin Hall conductivity of decorated graphene
理论预测和最近的实验结果表明，可以通过增强杂质附近的自旋轨道耦合来在石墨烯中设计自旋霍尔效应。我们使用Kubo-Bastin公式的Chebyshev展开来计算石墨烯的紧束缚模型的自旋电导率张量，其中随机分布的杂质吸附在碳原子上。我们模型的杂质引起的自旋轨道耦合与石墨烯的哈密顿量，考虑到三个不同的贡献~ \cite{Gmitra2013}，并显示自旋霍尔和纵向电导率取决于每个自旋轨道耦合的强度和杂质的浓度。此外，我们计算的狄拉克点附近的单个和多个杂质的状态密度的实空间投影，并将这些结果与电导率计算。
2016-02-15 cond-mat.mes-hall
Concomitant enhancement of electron-phonon coupling and electron-electron interaction in graphene decorated with ytterbium
电子-电子相互作用和电子-声子耦合之间的相互作用一直是石墨烯中的关键问题之一，因为它可以提供有关外来原子增强石墨烯中电子-声子耦合的起源的信息。在碳化硅衬底上的镱修饰的石墨烯，电子-声子耦合表现出强烈的增强相比，生长的石墨烯。基于角分辨光电子能谱的研究，镱的存在也被发现导致费米速度的降低，揭示了费米液体理论中电子-电子相互作用的增强。我们的研究结果的电子-电子相互作用和电子-声子耦合的同时增强表明，在石墨烯装饰与外来原子的两个代表性的多体相互作用之间的相互作用的可能性。
2020-07-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin-orbit interaction in Pt or Bi2Te3 nanoparticle-decorated graphene realized by a nanoneedle method
自旋轨道相互作用（SOI）的引入和随后的二维（2D）拓扑相的出现对于电压控制和零发射能量自旋电子器件至关重要。相比之下，石墨烯由于碳原子的质量小，基本上缺乏SOI，并且SOI的适当实验报告很少。在这里，我们通过开发原始的纳米针方法来控制重纳米颗粒[铂（Pt）或碲化铋（Bi 2 Te 3）]在单层石墨烯上的少量（覆盖率< 8%）随机装饰。X射线光电子能谱支持纳米颗粒的低损伤和低污染装饰，表明存在Bi-C和Te-C耦合轨道。在样品中，我们发现了与粒子密度相关的非局域电阻（RNL）峰，这归因于能量高达约30 meV的SOI产生的（逆）自旋霍尔效应（SHE）。这是一个更大的值比以前的报告，并支持扫描隧道光谱。目前的观察应该导致石墨烯的拓扑相，其可以通过用受控的少量重纳米颗粒随机装饰来引入，以及它们的应用。
2018-07-09 cond-mat.mes-hall
DNA-decorated graphene chemical sensors
石墨烯是一种真正的二维材料，具有优异的电子特性和巨大的实际应用潜力。石墨烯作为化学传感器材料的前景已经被注意到，但是关于使用石墨烯的实际化学传感的工作相对较少，特别是如何使用化学官能化来使石墨烯对化学蒸气敏感。在这里，我们展示了一种通过使用单链DNA作为敏化剂来提高石墨烯作为化学传感器的能力的途径。由此产生的广泛的响应设备显示快速的响应时间，在室温下完全和快速恢复到基线，和几个类似的蒸汽分析物之间的歧视。
2010-08-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Substrate enhanced superconductivity in Li-decorated graphene
我们研究了锂修饰石墨烯中基底对电子-声子耦合强度的作用。我们发现与$h$衬底的相互作用导致从$λ_0=0.62$到$λ_1=0.67$的显著增强，这对应于从$T_{c0}=10.33$ K到$T_{c1}=12.98$ K的转变温度的$25\%$增加。超导间隙为1.56 meV（悬浮）和1.98 meV（支持）。这些发现开辟了一条通过衬底工程提高石墨烯基材料超导转变温度的新途径。
2013-12-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Unique excitonic effects in tungsten disulphide monolayers on two-layer graphene
已知原子级薄异质结构中的光发射取决于材料的类型、组成层的数量和堆叠顺序。在这里，我们表明，二维基板的厚度可以是至关重要的调制光发射。我们研究了单层二硫化钨（WS2）在单层和双层外延石墨烯上构建的垂直异质结构中的层依赖性电荷转移，揭示了层间电子耦合对这种异质结构的激子性质的影响。我们带来的证据表明，WS2的激子性质可以有效地调整支持石墨烯层的数量。将WS2单层与双层石墨烯集成导致光致发光响应的显著增强，与单层石墨烯上支撑的WS2相比高出一个数量级。我们的研究结果强调了在构建原子级薄层异质结构时衬底工程的重要性。
2018-04-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electron-spin to Phonon Coupling in Graphene Decorated with Heavy Adatoms
石墨烯中天然弱的自旋-轨道耦合可以通过吸附原子沉积而大大增强（例如Weeks等人，Phys.Rev.X1，021001（2011））。然而，吸附原子的动力学也诱导声子和电子自旋之间的耦合。利用群论和紧束缚模型，系统地研究了单层石墨烯中低能面内声子与电子自旋之间的耦合.我们的研究结果为进一步研究该体系的自旋输运和超导性奠定了基础。为了量化耦合到晶格上的电子自旋动力学的影响，我们计算了电子和空穴的自旋翻转率。我们发现，后者表现出强烈的依赖于准粒子能量和系统温度。
2015-02-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
The electronic properties of graphene on metal modified SiO2 substrate
基于第一性原理计算，研究了金属（Ti，Ca，Ni，Mn，Co，Fe，Cr，K）修饰SiO2衬底上石墨烯的电子性质。结合能分析结果表明，金属原子在SiO2衬底的O表面比在Si表面更稳定地吸附，石墨烯在金属改性衬底上的吸附非常稳定。负载石墨烯的能带结构与悬浮石墨烯在Co修饰的SiO2表面的能带结构相似，但由于Fe原子的修饰作用，其能带结构发生了明显的变化。有趣的是，在自旋向上态，在磁性原子修饰的表面上会出现半金属能带结构，带隙为1-2 eV。
2012-03-01 cond-mat.mes-hall
Hysteresis-Free High Mobility Graphene Encapsulated in Tungsten Disulfide
ICFO-Institut de Ciencies Fotoniques, The Barcelona Institute of Science and Technology（光子科学研究所，巴塞罗那科学技术研究院）；Department of Molecular Sciences and Nanosystems, Ca’ Foscari University of Venice（威尼斯大学分子科学与纳米系统系）；School for Engineering of Matter, Transport and Energy, Arizona State University（亚利桑那州立大学物质、交通与能源工程学院）
本文首次利用WS₂作为基底，并通过化学处理消除其滞后效应，使封装石墨烯在室温下的迁移率高达6.2×10⁴ cm²/V·s，同时显著降低滞后现象。
2022-07-26 cond-mat.mes-hall
Superconducting properties in tantalum decorated three-dimensional graphene and carbon structures
本文介绍了在三维石墨烯（3DG）和碳结构上沉积的钽薄膜（100 nm厚）的超导特性。在两种复合薄膜中都观察到了超导转变，其超导转变温度分别为1.2K和1.0K。我们进一步测量了这两种复合薄膜在不同温度下的磁电阻和在不同磁场下的微分电阻dV/dI。在这两个样品中，观察到一个大得多的临界磁场（~ 2特斯拉），这个临界磁场显示线性温度依赖性。最后，在我们的3DG-钽装置的微分电阻测量中观察到了当样品变成超导时的异常大的冷却效应。我们的研究结果可能对柔性超导电子器件的应用具有重要意义。
2014-08-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Proximity Induced Superconductivity and Multiple Andreev Reflections in Few-Layer-Graphene
我们研究了连接到超导电极的少层石墨烯（FLG）的电子输运。该装置是通过石墨的机械剥离制备的。FLG的小台面放置在硅衬底上的绝缘氧化铝层的表面上，并与两个相距2.5微米的钨电极连接，通过聚焦离子束生长。当钨电极在低于4K时是超导的，在FLG中在低于1K时观察到邻近感生超导性，在低偏压下具有大的微分电阻降。多个Andreev反射的特征被观察为位于对应于电极的超导能隙的约数值的电压处的峰。
2006-12-12 cond-mat.mes-hall
Dirac cones in the spectrum of bond-decorated graphenes
我们提出了一个基于周期Hückel理论的双带模型，该模型能够预测无限类二维周期碳网络的第一布里渊区中Dirac锥的存在和位置，通过键装饰对石墨烯连接的系统扰动获得，即通过在石墨烯晶胞内的三个碳-碳$π$ -键的每一个中包含任意的$π$ -电子休克尔网络。键装饰过程可以从根本上改变石墨烯晶胞和蜂窝连接性，代表了描述实验感兴趣的石墨烯化学官能化的许多情况的简单和通用的方式，例如石墨烯，Janusgraphenes和chlorographenes。根据装饰图的谱性质，给出了二维$π$ -网络谱中Dirac锥存在的精确数学条件.我们的方法预测的狄拉克锥的存在下，在实验特征的janusgraphenes和chlorographenes，最近推测的DFT计算的基础上。对于这些情况，我们的方法提供了狄拉克锥的存在性的证明，并且可以以包络计算的背面为代价进行，绕过任何对角化步骤，即使在休克尔理论中也是如此。
2014-04-12 cond-mat.mes-hall physics.chem-ph
Excitonic circular dichroism in boron-nitrogen clusters decorated graphene
本研究基于第一性原理计算提出硼氮团簇掺杂石墨烯体系，利用对称性破缺实现高效能谷极化，证实其可产生圆二色性能谷霍尔效应，且激子量子比特可用于信息处理。
2024-04-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Dilute magnetism in graphene
在吸附原子浓度低至$\sim1\%$时，计算了用磁性吸附原子分布在单个子晶格上或均匀分布在两个子晶格上的石墨烯的相图。在$s$ - $d$相互作用的框架内，我们考虑了由于吸附原子的随机定位和/或在磁矩方向上的热波动引起的无序效应。尽管存在的障碍，磁相被证明是稳定的最低浓度访问这里。这一结果与几个实验观察结果一致，其中吸附原子修饰的石墨烯已被证明具有磁响应。特别地，本理论提供了对Hwang等人[Sci. Rep. 6，21460（2016）]，其中对于用S原子修饰的石墨烯，在$\sim30\,\text{K}$下方发现铁磁相。
2019-01-24 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Electric-field switchable chirality in rhombohedral graphene Chern insulators stabilized by tungsten diselenide
本文在菱方多层石墨烯莫尔超晶格中实现电场可切换的陈绝缘体手性，通过二硒化钨稳定量子化反常霍尔态，陈数可在-1、1和2之间调控，为拓扑电子电路集成手性边缘电流提供新平台。
2025-01-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Room temperature self-assembly of cation-free guanine quartet network nucleated from Mo-induced defect on decorated Au(111) with graphene nanoribbons
鸟嘌呤四链体是由多个鸟嘌呤四联体（GQs）堆叠而成的一类重要的新型分子靶点，其应用范围从纳米电子器件到抗癌药物。金属阳离子引入GQ结构中形成稳定的G-四链体，而其他通道尚未报道。本文报道了Au（111）表面上广泛的无金属GQ网络的室温分子自组装。在Au（111）表面注入钼原子所引起的表面缺陷被用来成核和稳定无阳离子的GQ网络。此外，用7-扶手椅型石墨烯纳米带（7-AGNR）修饰的Au（111）表面通过在空间上和化学上固化从Au台阶边缘成核的无序相而导致更广泛的GQ网络。扫描隧道显微镜/光谱（STM/STS）和密度泛函理论（DFT）计算证实了GQ网络的形成，并解开了成核和生长机制。这种方法刺激无阳离子的G-四重网络的形成在RT和可以导致稳定的新出现的分子自组装。
2021-02-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.atm-clus
Gating monolayer and bilayer graphene with a two-dimensional semiconductor
本文研究用MoS2、MoSe2、WS2和WSe2等二维半导体作为石墨烯器件的栅极，验证其在低温下的有效性，并揭示单栅和双栅结构中的电压钳位、迟滞及缺陷态电荷俘获等限制。
2025-04-11 cond-mat.mes-hall
Formation of wrinkles on graphene induced by nanoparticles: atomic force microscopy study
单层石墨烯（GN）中的褶皱影响GN的电子和输运性质。通过将GN放置在用纳米颗粒（NP）装饰的基底上，可以达到限定的皱纹网络。为了解释GN电子结构的拓扑学诱导的变化背后的机制，并将其与扭曲相关联，GN形态的正确描述是非常重要的。我们在这里演示了如何确定从原子力显微镜（AFM）图像是否GN是在与基板接触或它是分层的，如何是连接与纳米粒子的密度的层的褶皱，如果有优先取向的皱纹。还讨论了隐藏在GN层下面的NP的检测的相关性。该研究是在Si-SiO2基底顶部的GN的九个样品上进行的，所述GN用标称直径为6和10 nm的金属氧化物NP装饰。NP密度在20至470个NP/um 2的范围内变化。皱纹的投影面积随着NP密度的增加而线性增加，与NP尺寸无关。
2015-05-11 cond-mat.mes-hall
Graphene-WS$_2$ heterostructures for tunable spin injection and spin transport
我们报告了通过20 nm厚的二硫化钨（WS $_2$）层对石墨烯的自旋注入的第一次测量，以及在WS $_2$环境中石墨烯中的修改的自旋弛豫时间（τs），分别通过自旋阀和Hanle自旋进动测量。首先，在通过WS $_2$ -石墨烯界面自旋注入石墨烯的过程中，我们可以在不同的电流偏置下调节界面电阻并修改自旋注入效率，与电导失配理论相关。温度辅助隧穿被确定为跨界面的电荷传输的主导机制。其次，我们测量了石墨烯中的自旋输运，在WS $_2$晶体下方，并观察到与其原始状态相比，WS $_2$覆盖区域中石墨烯中的τs显著降低至17 ps。减小的τs表明WS $_2$ -邻近诱导石墨烯中自旋的额外退相。
2017-01-26 cond-mat.mes-hall
Gate-tunable magnetism of C adatoms on graphene
我们已经进行了密度泛函理论计算的石墨烯装饰与碳吸附原子，结合在一个C-C键的桥位。早期的研究表明，吸附的C原子具有磁矩，并提出了具有高居里温度的铁磁性的可能性。在这里，我们建议使用栅极电压微调磁矩从零到1 $μ_B$，同时改变从反铁磁性到铁磁性和反铁磁性的磁耦合。这些结果在Stoner和RKKY模型中得到合理化。当使用SCAN元GGA校正时，零栅极电压的磁矩减小，并且在铁磁区域中的Stoner带铁磁性略微减弱。
2019-01-09 cond-mat.mes-hall
Spin-Orbit Proximity Effect in Graphene
自旋电子学器件的发展依赖于自旋极化电流的有效产生及其电场控制操纵。虽然观察到非常长的自旋弛豫长度使石墨烯成为自旋电子学研究的有趣材料，但由于石墨烯的固有自旋轨道耦合（SOC）小得可以忽略，因此通过栅极场调制自旋电流几乎是不可能的。在这项工作中，我们创建了单层石墨烯和几层半导体二硫化钨（WS2）之间的人工界面。我们表明，在这样的设备中，石墨烯获得的SOC高达17meV，比其固有值高出三个数量级，而不修改石墨烯的任何结构特性。这种接近SOC甚至在室温下也导致自旋霍尔效应，并为自旋FET打开了大门。我们表明，WS2中的本征缺陷在这种邻近效应中起着重要作用，石墨烯可以作为探针来检测半导体表面中的缺陷。
2014-12-02 cond-mat.mes-hall
Electrically tunable resonant scattering in fluorinated bilayer graphene
adatom修饰的石墨烯提供了一个有前途的新途径自旋电子学在1000极限。我们结合实验和理论来研究稀氟化双层石墨烯的电子性质，其中氟吸附原子共价键合到顶部石墨烯层。我们发现，氟吸附原子引起的共振杂质态附近的电荷中性点的双层，导致强烈的散射的载流子和跳跃传导内的场诱导带隙。值得注意的是，跨层的电场的应用示出调谐的共振散射振幅从氟吸附原子的近两倍。结合玻尔兹曼输运方程和完全量子力学方法的理论分析很好地解释了实验观察。这种范例可以推广到许多双层石墨烯吸附原子材料，我们设想，实现电可调共振可能是石墨烯为基础的自旋电子器件的一个关键优势。
2015-10-06 cond-mat.mes-hall
Adatoms in graphene nanoribbons: conductance characteristics and quantum spin Hall effect
利用Kane-Mele模型研究了两端石墨烯纳米管（GNR）中的电荷和自旋输运.比较了两种常用的石墨烯纳米棒，即扶手椅型石墨烯纳米棒（AGNR）和锯齿型石墨烯纳米棒（ZGNR），结果表明：在Au吸附原子存在的情况下，AGNR在费米能为零附近出现了较为稳定的$2e^2/h$电导平台，而ZGNR的电导平台则较为脆弱.我们表明，这个平坦的高原，具有电导值$2e^2/h$，是不是一个拓扑非平凡的量子自旋霍尔（QSH）状态的标志性签名。电导随吸附原子密度的增加而减小。另一方面，自旋极化电导表现出明显的电导率随Au吸附原子浓度增加而增强的特征。此外，自旋极化电导的波动具有与GNRs的电荷电导分布惊人相似的特征。
2017-05-02 cond-mat.mes-hall
Optical signature of symmetry variations and spin-valley coupling in atomically thin tungsten dichalcogenides
由于石墨烯在电子应用中的成功和局限性，第VI族过渡金属二硫属化物的原子薄层作为一类在可见频率范围内具有所需带隙的石墨烯类半导体引起了广泛的兴趣。在第一布里渊区的两个谷中存在一个符号相反的价带自旋分裂。这种自旋-谷耦合，特别是在钨二硫属化物中显著，可以有益于潜在的自旋电子学和谷电子学，具有自旋-谷相互作用以及抑制自旋和谷弛豫的重要后果。在这里，我们报告的第一个光学研究WS 2和WSe 2单层和多层膜。二次谐波产生的效率显示出戏剧性的偶奇振荡的层数，一致的存在（不存在）的反转对称的偶数层（奇数层）。光致发光（PL）的测量表明，从一个间接带隙半导体在多层膜的直接带隙在单层的交叉。PL光谱和第一性原理计算一致地揭示了0.4 eV的自旋-谷耦合，其抑制了层间跳跃，并表现为在K点附近的价带边缘处的厚度无关的分裂图案。这种巨大的自旋谷耦合，连同谷依赖的物理性质，可能会导致丰富的可能性操纵自旋和谷自由度在这些原子薄的二维材料。
2012-08-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Imaging gate-induced molecular melting on a graphene field-effect transistor
固-液相变是基本的物理过程，但原子分辨显微镜尚未捕捉到这种转变的固体和液体动力学。我们已经开发出一种新技术，用于控制石墨烯场效应晶体管（FET）上的2D分子层的熔化和冻结，使我们能够通过原子分辨扫描隧道显微镜成像相变动力学。施加到F4 TCNQ修饰的石墨烯FET的背栅电压诱导电荷中性固相和带负电荷的液相之间的可逆转变。通过用电流快速加热石墨烯表面并对由此产生的朝向新的平衡态的演化进行成像，来可视化非平衡分子熔融动力学。已经开发了一个分析模型，解释所观察到的平衡混合态相的基础上，固体和液体分子能级的光谱测量。观察到的非平衡熔化动力学与蒙特卡罗模拟一致。
2022-11-23 cond-mat.mes-hall
Surface-Enhanced Raman Spectroscopy of Graphene Integrated in Plasmonic Silicon Platforms with Three-Dimensional Nanotopography
将石墨烯与等离子体纳米结构集成导致多功能混合系统，其具有用于许多应用的增强的性能。在这项工作中，我们利用石墨烯显着的机械性能，将其与可扩展的3D等离子体纳米结构硅衬底相结合，增强了石墨烯与电磁辐射的相互作用。大面积的飞秒激光结构的硅纳米柱阵列，用金纳米颗粒装饰，与石墨烯集成，这符合衬底纳米形貌。我们在488，514，633和785 nm的激发波长，跨越整个可见光范围内获得拉曼光谱。对于所有激发波长，石墨烯的拉曼信号增强了2-3个数量级，类似于迄今为止测量的关于等离子体基片上石墨烯的表面增强拉曼光谱（SERS）的最高增强。此外，与传统的沉积和光刻方法相比，这里采用的制造方法依赖于硅在水中的单步、无掩模、成本有效、快速激光加工，适合于大规模制造。差分时域模拟阐明了衬底的3D形貌的优点。石墨烯与Au修饰的硅纳米柱的构象使得石墨烯能够从增加数量的纳米颗粒中近场采样。由于与纳米柱的协同效应，不同的纳米颗粒对于柱上的不同波长和位置变得更活跃，从而提供宽带增强。纳米结构等离子体硅是与石墨烯和其他2D材料集成的有前途的平台，用于传感，光子学，光电子学和医疗诊断领域的大面积混合纳米材料的下一代应用。
2019-02-11 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Symmetry breaking effects on spin and electronic transport in graphene
用吸附原子或纳米颗粒装饰石墨烯样品导致自旋-轨道相互作用的增强以及引入可能对自旋和电子输运现象产生剧烈影响的破环效应。我们提出了一个分析的基础上对称性的考虑，并检查对散射矩阵的石墨烯系统包含缺陷，增强自旋-轨道相互作用的影响，同时保存的电子总角动量。我们发现，外观和优势的斜散射，以及相关的观察山谷和/或自旋霍尔效应在装饰石墨烯样品，表明一套对称性，吸附原子扰动应满足。我们进一步表明，详细测量的运输和弹性时间作为载流子浓度的函数，使它不仅可以提取的自旋-轨道相互作用的强度，如前所述，但也获得的振幅的破缺项介绍。为了研究不同的项会如何影响测量，我们还计算了具有不同扰动的杂质的典型随机分布，说明了不同观测量的详细能量依赖性
2015-04-10 cond-mat.mes-hall
Stepwise quantized surface states and delayed Landau level hybridization in Co cluster-decorated BiSbTeSe2 topological insulator devices
在三维拓扑绝缘体（TI）中，其电子能带的非平凡拓扑结构在其固体表面上形成了一个无带隙态，利用这种无带隙态可以实现基于量子反常霍尔（QAH）效应和量子霍尔（QH）效应的无耗散TI边缘器件。实际TI器件在其顶面和底面上呈现一对平行输运拓扑表面态（TSS）。然而，由于不通过定理，这两个TSS总是成对出现，并且预计会同步运行。一个单独的狄拉克通道的量子化传输仍然是可取的，但从来没有在石墨烯中观察到，即使经过13年的密集调查，与半QHE的潜在目标。通过沉积Co原子团簇，实现了BiSbTeSe 2（BSTS）TI器件上下表面的逐步量子化。重整化群流图13，22（RGFD）揭示了（Gxy，Gxx）空间中的两组会聚点（CVP），其中顶面沿着反常量子化轨迹行进，而底面保持1/2 e2/h。这是由于Co团簇和TSS费米子之间的耦合导致的延迟朗道能级（LL）杂化（DLLH）。
2017-02-10 cond-mat.mes-hall
Strong interface-induced spin-orbit coupling in graphene on WS2
界面相互作用允许石墨烯的电子性质被修改，如最近通过在六方氮化硼（hBN）衬底上的石墨烯的能带结构中出现卫星狄拉克锥所证明的。正在进行的研究致力于探索更广泛的材料类别中的界面相互作用，以设计有针对性的电子特性。在这里，我们表明，在与二硫化钨（WS2）衬底的界面处，石墨烯中的自旋轨道相互作用（SOI）的强度非常强烈地增强。诱导SOI导致一个明显的低温弱反局域化（WAL）的效果，从我们确定的自旋弛豫时间。我们发现，在石墨烯中的自旋弛豫时间是两到三个数量级小于WS2比SiO2或hBN，它是可比的谷间散射时间。为了解释我们的发现，我们进行了第一原理电子结构计算，这两者都证实了WS2上石墨烯中的载流子经历了强SOI，并允许我们提取自旋相关的低能有效哈密顿量。我们的分析进一步表明，WS2衬底的使用开辟了一条可能的新途径，以访问石墨烯为基础的系统中的物质的拓扑状态。
2015-08-12 cond-mat.mes-hall
Electronic transport in graphene-based heterostructures
虽然氮化硼（BN）衬底已被用于在石墨烯场效应晶体管中实现高电子迁移率，但尚不清楚其他层状二维（2D）晶体如何影响石墨烯的电子性能。在这封信中，我们研究了二维BN，硒化镓（GaSe）和过渡金属二硫属化物（二硫化钨（WS 2）和二硫化钼（MoS 2））晶体的表面形貌及其对石墨烯电子质量的影响。原子力显微镜分析表明，这些晶体具有改善的表面粗糙度（均方根（rms）值只有~ 0.1 nm）相比，传统的二氧化硅基板。虽然我们的结果证实石墨烯器件在BN衬底上表现出非常高的电子迁移率，但WS 2衬底上的石墨烯器件（G/WS 2）同样有希望实现高质量的电子传输（在RT下约38，000 cm 2/Vs），其次是G/MoS 2（约10，000 cm 2/Vs）和G/GaSe（约2，200 cm 2/Vs）。然而，我们观察到一个显着的不对称性，在G/WS 2和G/MoS 2异质结构中的电子和空穴传导，最有可能是由于在衬底晶体中的硫空位的存在。观察到GaSe晶体即使在环境条件下也会随时间降解，导致石墨烯传输的大滞后，使其成为不太合适的衬底。
2014-06-10 cond-mat.mes-hall
Reversible magnetism switching in graphene-based systems via the decoration of photochromic molecules
通过第一性原理计算，我们证明了当用光致变色分子修饰时，可以利用光可逆地控制纳米磁性系统的磁性。选择石墨烯基磁性系统和光致变色偶氮苯分子的组合作为模型系统。发现偶氮苯分子的{ \it transs}和{ \it cis}异构体可以通过光激发在彼此之间转换，对系统的磁性具有显著不同的影响。研究结果为今后设计光可控的分子尺度自旋电子器件奠定了基础。
2013-11-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Supercurrent mediated by helical edge modes in bilayer graphene
本研究将二硒化钨封装的双层石墨烯螺旋边缘态与超导体耦合，发现零位移场下体带隙反转导致临界电流抑制及夫琅禾费干涉奇偶效应，从理论和实验上证明了超导与零场拓扑态的耦合。
2023-05-17 cond-mat.mes-hall
Selective surface functionalization at regions of high local curvature in graphene
将单层石墨烯沉积在用SiO2纳米颗粒（NPs）装饰的Si晶片基底上，然后暴露于从其重氮前体原位产生的芳基。使用显微拉曼映射，发现芳基自由基选择性地与覆盖NP的石墨烯区域反应。增强的化学反应性归因于石墨烯的局部机械变形引起的应变能增加。
2012-11-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Quantum Hall effect in lightly hydrogenated graphene
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
Spin transport in high-mobility graphene on WS$_2$ substrate with electric-field tunable proximity spin-orbit interaction
石墨烯负载在过渡金属二硫属化物衬底上提供了一个新的平台来研究在衬底诱导的自旋轨道耦合存在下石墨烯中的自旋输运，同时保持其固有的电荷输运性质。我们报告的第一个非本地自旋输运测量石墨烯完全支持在3.5 nm厚的二硫化钨（WS $_2$）衬底，并从顶部封装8 nm厚的六方氮化硼层。对于石墨烯，具有高达16，000 cm $^2$ V $^{-1}$ s $^{-1}$的迁移率，我们测量几乎恒定的自旋信号在电子和空穴掺杂的制度，独立于下面的WS $_2$衬底的导电状态，这排除了WS $_2$的自旋吸收的作用。WS上石墨烯$_2$中电子的自旋弛豫时间$τ_{\text{s}}$与相同芯片上SiO上石墨烯$_2$中的$τ_{\text{s}}$ ~ 800 ps相比大幅降低至~10 ps。在量子磁阻测量中，$τ_{\text{s}}$的强抑制以及可检测的弱反局域化特征是WS $_2$在石墨烯中诱导的自旋轨道耦合（SOC）的明显效果。通过在封装区域中施加顶栅电压，我们将电场调制为1 V/nm，将$τ_{\text{s}}$几乎改变为四倍，这表明平面内Rashba SOC的电场控制。此外，通过$τ_{\text{s}}$的载流子密度依赖性，我们还确定了石墨烯-WS $_2$界面处空穴掺杂制度中的D 'yakonov-Perel'型机制的指纹。
2017-11-28 cond-mat.mes-hall
Magnetic adatoms in two and four terminal graphene nanoribbons: A comparison between their spin polarized transport
我们研究了在两端和四端石墨烯纳米带（GNR）中随机分布磁性吸附原子的电荷和自旋输运。在没有Rashba自旋-轨道相互作用（SOI）的情况下，磁性吸附原子的加入仅通过交换偏置产生自旋极化电导的$z$分量，而在存在Rashba SOI的情况下，能够产生所有三个（$x$、$y$和$z$）分量。这对可能的自旋电子学应用具有重要的影响。电荷电导在费米能为零附近表现出有趣的行为。在磁性吸附原子的存在下，熟悉的$2e^2/h$平台消失，从而将量子自旋霍尔绝缘相转变为普通绝缘体。局域电荷流和局域自旋流提供了系统电导特性的直观概念。我们发现，局域电荷电流与Rashba SOI无关，而局域自旋电流的三个分量对Rashba SOI敏感。此外，自旋极化电导的波动被发现是有用的量，因为它们显示出特定的趋势，即它们随着吸附原子密度的增加而增强。双端GNR器件似乎更适合于可能的自旋电子学应用。
2017-07-12 cond-mat.mes-hall
Giant photo-effect in proton transport through graphene membranes
石墨烯最近被证明对热质子（氢原子的核）是可渗透的，这引发了人们对其在相关技术中用作质子传导膜的兴趣。然而，光对质子渗透的影响仍然是未知的。在这里，我们报告说，质子传输通过Pt纳米粒子修饰的石墨烯可以增强强烈的照射它与可见光。通过电学测量和质谱分析，我们发现它的光响应度为10^4 A W-1，这意味着每个光子可以获得10^4个质子，响应时间在微秒范围内。这些特性与基于使用硅和新型二维材料的电子输运的最先进的光电探测器的特性具有竞争力。光质子效应对于石墨烯在燃料电池和氢同位素分离中的预期用途可能是重要的。我们的观察结果也可以为其他应用，如光诱导水分裂，荧光和新型光电探测器的兴趣。
2018-01-15 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Phase Transition and Electronic Structure Investigation of MoS$_2$-rGO Nanocomposite Decorated with AuNPs
在这项工作中，提出了一种简单的方法，通过金纳米颗粒表面修饰的MoS $_2$氧化石墨烯（rGO）纳米复合材料的金属（1 T '到半导体2 H）字符转换MoS $_2$。利用不同的光谱技术研究了这种相变的可能机制，并得到了密度泛函理论理论计算的支持。通过Raman和Mo 3d高分辨X射线光电子能谱（HRXPS）分析，在MoS $_2$ -rGO纳米复合材料中观察到了1 T '-和2 H-MoS 2相的混合物。在用金纳米颗粒表面修饰后，1 T '相的浓度降低，使得相变明显。拉曼光谱和价带谱分析表明，AuNPs的引入使MoS $_2$ -rGO纳米复合材料发生了p型掺杂。我们认为电子从1 T '相中的Mo 4d-xy，xz，yz到AuNPs导带的转移是MoS $_2$相变的主要机制。同时，利用S K边近边X射线吸收精细结构谱（NEXAFS）研究了未占据电子结构。最后，利用共振俄歇谱（RAS）研究了未占据电子态之间的电子耦合，结果表明AuNPs主要影响靠近费米能级的MoS 2电子态.
2019-08-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electronic Properties of Graphene Encapsulated with Different Two-Dimensional Atomic Crystals
六方氮化硼是迄今为止唯一允许石墨烯器件表现出微米级弹道输运的基材。其他原子级平坦晶体能否用作制造优质石墨烯异质结构的基底？在这里，我们报告我们寻找替代基板。发现通过用二硫化钼或二硫化钨和hBN包封石墨烯制造的器件表现出约60，000 cm-1 $^{2}$ s $^{-1}$的一致高载流子迁移率。相比之下，用原子级平坦的层状氧化物（例如云母、铋锶钙铜氧化物和五氧化二钒）进行封装导致具有~ 1，000 cm $^{2}$ s $^{-1}$的迁移率的石墨烯器件的质量异常低。我们将这种差异主要归因于石墨烯、hBN和过渡金属二硫属化物之间界面处发生的自清洁。表面污染物聚集成大的口袋，允许界面的其余部分变得原子级清洁。对于原子级平坦的氧化物衬底上的石墨烯，不发生清洁过程。
2014-05-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Revealing trends in catalytic activity of adatoms for hydrogen adsorption on carbon: a case study of graphene and carbon nanotube
Montanuniversität Leoben（莱奥本矿业大学）
本研究通过分子动力学模拟揭示了不同元素吸附原子对石墨烯和碳纳米管氢气吸附性能的影响，发现II组元素和轻元素在氢气储存中有显著优势。
2025-09-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin-orbit coupling-enhanced valley ordering of malleable bands in twisted bilayer graphene on WSe2
本研究探索了WSe2耦合的魔角扭双层石墨烯中自旋轨道耦合增强的谷极化相关相，发现反常霍尔效应和急剧的磁化符号变化，证实了轨道性质，并表明自旋轨道耦合下的平带奇点可稳定非整数填充下的有序相。
2022-11-02 cond-mat.mes-hall
Non-Enzymatic Glucose sensing properties of NiO nanostructured flower decorated Exfoliated Graphite Electrodes
Indian Institute of Technology Jodhpur（印度焦浦理工学院）；Indian Institute of Technology, Ropar（印度罗帕尔理工学院）
本研究通过NiO纳米花装饰展开石墨电极实现了高灵敏度和选择性的非酶葡萄糖检测，灵敏度达304.12微安/毫摩尔/平方厘米，检测限为100微摩尔。
2026-01-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Signatures of adatom effects in the quasiparticle spectrum of Li-doped graphene
本文采用原子$T$矩阵方法研究了Li修饰石墨烯（Li@graphene）的光谱函数和准粒子散射，揭示了吸附原子诱导的光谱效应，揭示了实验观察到的角分辨光电子能谱（ARPES）特征。从传输研究，碱吸附原子是已知的引入带电杂质散射限制载流子迁移率。在这里，我们证明，锂吸附原子进一步引起一个低能量的杂质带集中在$Γ$点，这源于原子之间的杂化2s状态的锂吸附原子和石墨烯的“表面”状态。结果表明，杂质带强烈依赖于Li吸附原子的浓度$c_\mathrm{Li}$，并与$c_\mathrm{Li}\sim 8\,\%$（$E_F\approx 1.1\,\mathrm{eV}$）处的狄拉克锥上的Li诱导费米能级对齐.最后，我们表明，当能量高于$\sim 1\,\mathrm{eV}$、接近石墨烯态密度（DOS）的范霍夫奇异性时，吸附原子诱导的准粒子散射急剧增加，导致狄拉克锥上的大线宽加宽，并伴随着向下移动和特征扭结在导带中。我们的研究结果是高度相关的未来研究的ARPES，运输和超导性的adatom掺杂的石墨烯。
2019-11-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Imaging field-tuned quantum Hall broken-symmetry orders and quantum Hall conducting channel in charge-neutral graphene WSe2 heterostructure
石墨烯中的第零朗道能级（0 LL）已经成为一个平带平台，通过简单地调整磁场的强度和/或方向，可以以前所未有的控制探索不同的多体相。当石墨烯中的OLL被半填充时，预测在高磁场中实现具有不同晶格尺度破缺级的丰富的量子霍尔铁磁（QHFM）相1 - 8，13 -16。在这里，我们报告了一个场调谐的连续量子相变的不同谷排序QHFM的电荷中性石墨烯绝缘二硒化钨（WSe 2）。在半充满的0 LL中，反常的依赖于场的能隙清楚地揭示了相变。通过对相变过程中电子波函数的原子分辨率成像，我们观察到了场调谐的连续变化的谷极化和谷反转的微观特征，这是出乎意料的，超出了目前的理论预测。此外，拓扑量子霍尔导电沟道的石墨烯直接成像时，衬底（WSe 2）引入带弯曲的OLL。
2021-12-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Modulating the electronic properties of graphdiyne nanoribbons
通过从头计算，提出Au、Cu、Fe、Ni和Pt吸附原子对石墨二炔纳米带（GDNRs）电子性质的调控作用。在室温下，宽为1~4 nm的GDNR是稳定的，即使在900 K下，Au、Cu、Fe、Ni和Pt等吸附原子从GDNR中逃逸的热速率也小于0.003原子/小时。根据计算，Au和Cu修饰的GDNRs是金属的，其载流子浓度在室温下接近石墨烯的载流子浓度，而Fe、Ni和Pt修饰的GDNRs是n型半导体，其杂质态低于费米能。在GDNR一侧掺杂Au、Cu或Fe原子构成的异质结可作为金属-半导体整流器，在1.0V时整流比分别为2.8、1.5或2.5。
2013-11-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
On the nature of wettability of van der Waals heterostructures
表面的润湿行为被认为受到范德华力（vdW）的影响，然而，没有明确的证明。随着二维vdW分层材料的隔离，有可能测试这一假设。在本文中，我们报告的vdW异质结构，其中包括，化学气相沉积（CVD）生长的石墨烯，二硫化钼（MoS 2）和二硫化钨（WS 2）上的六边形氮化硼（h-BN）和SiO2/Si的几层的润湿行为。我们的研究清楚地表明，虽然这一类的二维材料是不润湿透明的，似乎有一个显着的量的影响，其润湿性能的底层基板由于占主导地位的vdW力。接触角测量表明，石墨烯和石墨烯样层状过渡金属二硫属化物总是具有固有分散的表面，具有主导的伦敦-vdW力介导的润湿性。电场控制的润湿的MoS 2/WS 2/SiO2/Si异质结构的研究进行，并没有显着的变化，水的接触角与施加的电压，虽然观察到两个数量级的电阻变化。我们假设，这些表面所产生的主要伦敦VDW部队的高度分散的性质可能是这样的观察的原因。
2015-12-13 cond-mat.mes-hall
Filtering the photoluminescence spectra of atomically thin semiconductors with graphene
由过渡金属二硫属化合物（TMD）制成的原子薄半导体是研究强光-物质相互作用的模型系统，并在纳米光子学、光电子学和谷电子学中应用。然而，TMD单分子层的光致发光光谱显示出大量的特征，这些特征特别具有挑战性。在实践层面上，基于单色TMD的发射器将有利于低维器件，但这一挑战尚未得到解决。在这里，我们表明，石墨烯，直接堆叠到TMD单层，使单一和窄线光致发光所产生的TMD中性激子。这种过滤效应源于TMD被石墨烯完全中和，并结合长寿命激子物质到石墨烯的选择性非辐射转移。我们的方法被应用到四个钨和钕基TMD，并建立TMD/石墨烯异质结构作为一组独特的光电构建块，适合于电致发光系统发射可见光和近红外光子在近太赫兹率与线宽接近寿命极限。
2020-11-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Vertical Field Effect Transistor based on Graphene-WS2 Heterostructures for flexible and transparent electronics
石墨烯著名的电子特性为仅一个原子厚度的材料在后硅电子时代的应用开辟了道路。一个重要的里程碑是基于石墨烯和其他二维（2D）晶体的异质结构的创建，这些晶体可以以原子层精度组装在3D堆栈中。这些分层结构已经导致了一系列迷人的物理现象，并且还被用于演示原型场效应隧穿晶体管-后CMOS技术的候选者。可以被纳入这种堆的可能材料的范围非常大。事实上，还有许多其他材料，其中层通过弱范德华力连接，这些力可以剥离并结合在一起，以创建新的高度定制的异质结构。在这里，我们描述了新一代的场效应垂直隧穿晶体管，其中2D二硫化钨作为两层机械剥离或CVD生长的石墨烯之间的原子级薄势垒。我们的器件在室温下具有前所未有的超过一百万的电流调制，并且还可以在透明和柔性基板上工作。
2012-11-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electric field tunable spin-orbit gap in a bilayer graphene/WSe$_{2}$ quantum dot
本研究探讨了BLG/WSe$_2$异质结构中近邻诱导的自旋轨道耦合，发现SOC随位移场减小而增强，并验证了自旋轨道能隙的静电可调性，对未来BLG量子点自旋量子比特控制具有重要意义。
2025-05-31 cond-mat.mes-hall quant-ph
Probing Excitonic Dark States in Single-layer Tungsten Disulfide
过渡金属二硫属化物（transition metal dichalcogenide，TMDC）单层膜是近年来发展起来的一种重要的二维半导体材料，在电子和光电子器件方面具有广阔的应用前景。与半金属石墨烯不同，层状TMDC具有相当大的带隙。更有趣的是，当减薄到单层时，TMDC从间接带隙转变为直接带隙半导体，表现出许多有趣的光学现象，如谷选择性圆二色性，掺杂依赖的带电激子和强光电流响应。然而，这种强烈的光-物质相互作用的基本机制仍在深入研究中。观察到的光学共振最初被认为是带间跃迁。相比之下，第一性原理计算预测了一个更大的准粒子带隙尺寸和光学响应，是由激子效应为主。在这里，我们报告的激子占主导地位的机制，发现了一系列激子暗态的单层WS2使用双光子激发光谱的实验证据。结合GW-BSE理论，我们发现这些激子本质上是Wannier激子，但具有非常大的结合能（~0.7 eV），导致准粒子带隙为2.7 eV。这些强束缚激子态即使在室温下也是稳定的。我们揭示了一个激子系列显着偏离氢模型，与一个新的逆能量依赖于轨道角动量。实验发现这些激子能级对环境扰动是鲁棒的。激子暗态和超大结合能的发现不仅揭示了二维带隙系统中多电子效应的重要性，而且为TMDC单层及其异质结构的器件应用提供了令人兴奋的潜力。
2014-03-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
