High Crystallinity and Decoupling of Graphene on a Metal: Reduced Coulomb Screening and Tunable pn-Junctions
高质量的外延石墨烯膜可以被用作用于定制石墨烯-衬底界面的模板，其允许通过掺杂和多体效应精确控制石墨烯中的载流子行为。通过结合扫描隧道显微镜、角分辨光电子能谱和密度泛函理论，我们证明了Ir（111）上的氧插层外延石墨烯具有高的结构质量，是准独立的，并显示出多体相互作用的特征。使用这个系统作为模板，我们表明，可调PN结可以通过吸附和插入的铷图案化，并通过增强的电子-等离子体激元耦合的n-掺杂的石墨烯区域表现出减少库仑屏蔽。这些发现对于理解和定制石墨烯-金属接触的性质（例如，用于实现量子隧穿器件）至关重要。
2014-04-24 cond-mat.mtrl-sci
Tailoring interfacial nanostructures at graphene/transition metal dichalcogenide heterostructures
二维（2D）范德华（vdWs）材料与非二维材料的集成以实现混合维异质结构具有创造现有材料无法达到的功能器件的潜力，并且长期以来一直是材料科学界的追求。在这里，我们报告了单层/双层过渡金属二硫属化物（TMD）纳米结构的图案化与纳米精度，可调的尺寸和网站在石墨烯/TMD异质结构的界面。我们的实验表明，TMD纳米结构可以创建在选定的位置的接口使用扫描隧道显微镜光刻，更重要的是，界面的TMD纳米结构的尺寸可以调整与纳米级的精确合并相邻的TMD纳米结构或通过进一步的剪裁。明确观察到从体TMD中的六方相到界面纳米结构中的单斜相的结构相变，这在石墨烯上局部引入了定义明确的静电势。这些结果不仅使高质量的图案化pn结的vdWs异质结构的创建，但也提供了一个新的路线，实现定制设计的混合维异质结构。
2022-12-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Atomic-Scale Tailoring of Chemisorbed Atomic Oxygen on Epitaxial Graphene for Graphene-Based Electronic Devices
本研究利用STM研究化学吸附原子氧对外延石墨烯电子性质的影响，发现氧原子可在狄拉克点引入带隙，并可通过STM偏压扫描实现原子精度的脱附或跳跃调控，为石墨烯基原子尺度电子器件开发提供了新途径。
2023-06-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Tailoring the opto-electronic response of graphene nanoflakes by size and shape optimization
石墨烯的长自旋扩散长度、自旋寿命和优异的光吸收系数为构建纳米范围内的光电器件以及基于自旋的逻辑提供了极好的平台。在这项研究中，通过采用密度泛函理论及其随时间变化的版本，我们提供了一个详细的分析如何的大小和形状的石墨烯纳米片可以用来改变它们的磁性结构和光学性能。由于已知锯齿形石墨烯纳米带的边缘反铁磁性地对齐，并且扶手椅型纳米带通常是非磁性的，因此可以使用纳米片几何形状中的两者的组合来优化基态磁性结构并定制决定铁磁性或反铁磁性边缘磁性的交换耦合，从而提供优化切换磁性排序所需的外部场的可能性。最重要的是，我们表明，磁状态改变的薄片导致光自旋电子学应用的可能性的光学响应。
2020-03-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tailoring Drug Mobility by Photothermal Heating of Graphene Plasmons
我们提出了一种理论方法来定量确定光热驱动的增强红外激光照射下的石墨烯-吲哚美辛混合物的分子流动性。石墨烯等离子体吸收入射的电磁能量并将其消散为热量。吸收的能量取决于石墨烯等离子体的光学性质，这是敏感的结构参数，和浓度的等离子体纳米结构。利用理论模型，计算了不同浓度石墨烯等离子体激元作用下，药物本体的温度梯度。从这些，我们确定的结构分子松弛和扩散的吲哚美辛的温度依赖性，并找到如何加热过程显着提高药物的流动性。
2021-12-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Tailoring giant quantum transport anisotropy in disordered nanoporous graphenes
本文通过大规模量子输运模拟证明，纳米多孔石墨烯中的电学各向异性不仅对无序具有鲁棒性，还可被无序显著增强，为系统化设计高效量子器件提供了新思路。
2023-07-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Active spatial control of terahertz graphene plasmons by tailoring carrier density profile
石墨烯提供了一种可能性，主动控制等离子体激元的限制和传播，通过定制其空间电导率模式。然而，这一概念的实现受到阻碍，因为不均匀的电介质环境很容易引起不可控的等离子体反射。在这项工作中，我们展示了完全电气控制的等离子体反射/传输在电子边界诱导的氧化锌为基础的双栅极，这是为了尽量减少介电调制。利用傅里叶变换红外光谱，我们表明，等离子体反射可以连续变化的相邻区域之间的载流子密度差。通过利用这个功能，我们展示了控制等离子体腔的大小、位置和频率的能力。我们的方法可以应用于各种类型的等离子体器件，为实现可编程等离子体电路铺平了道路。
2019-11-20 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.optics
Tailoring 10 nm Scale Suspended Graphene Junctions and Quantum Dots
制造10 nm尺度和低无序悬浮石墨烯器件的可能性将为研究和利用强耦合量子电子学、量子力学和光学开辟许多可能性。我们提出了一种多功能的方法，基于金-石墨烯蝴蝶结桥的电迁移，以制造低无序悬浮石墨烯结和量子点，长度范围从6 nm到55 nm。我们控制的结的长度，和形状的金接触，通过调整电迁移过程中允许雪崩的功率。使用精心设计的金触点和不均匀的向下静电力，我们可以可控地将悬浮的石墨烯通道的宽度从超过100 nm撕裂到27 nm。我们证明了这种横向限制产生了高质量的悬浮量子点。这种制备方法可以推广到其他二维材料。
2015-02-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Tailoring magnetic insulator proximity effects in graphene: First-principles calculations
我们报告了一个系统的第一性原理调查的影响，不同的磁性绝缘体上的磁邻近效应在石墨烯诱导。四种不同的磁性绝缘体被认为是：两个铁磁铕硫族化物，即EuO和EuS和两个亚铁磁绝缘体钇铁石榴石（YIG）和钴铁氧体（CFO）。得到的交换分裂从几十到几百meV不等。我们还发现了由YIG和铕硫族化物衬底引起的电子掺杂，分别将费米能级移动到0.78 eV和1.3 eV，而由CFO产生的空穴掺杂高达0.5 eV。此外，我们研究了提取的交换和紧束缚参数随EuO和EuS厚度的变化。我们表明，这些参数是强大的厚度变化，使一个单层的磁性绝缘体可以诱导一个大的磁性邻近效应的石墨烯。这些发现为通过邻近效应实现石墨烯自旋门的工程化铺平了道路，特别是考虑到最近的实验进展。
2016-10-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Me-graphane: tailoring the structural and electronic properties of Me-graphene by hydrogenation
石墨烯基材料是一类具有广泛应用前景的材料。在这项工作中，我们应用基于密度泛函理论（DFT）的第一性原理计算和全原子反应分子动力学（MD）模拟研究氢化在Me-石墨烯，一个非零带隙GBM组成的$sp^2$和$sp^3$ -杂化碳的结构和电子效应。我们的DFT结果表明，通过氢化，Me-石墨烯的电子性质的实质性调谐，在GGA-PBE方法中，带隙从$0.64$ eV变化到$2.81$ eV，通过金属基态和取决于氢覆盖的较窄带隙状态。结构性质和结合能的分析表明，氢化Me-石墨烯具有强而稳定的\ce{C-H}键，所有碳原子均处于$sp^3$杂化状态，形成了类似于船的有利构象。我们的分子动力学模拟表明，氢化的Me-石墨烯是温度依赖性的，和共价吸附倾向于增长的岛屿。这些模拟还表明，最有利的网站，我们的DFT计算预测，作为广泛的氢化的触发吸附。
2020-12-06 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.comp-ph
Tailoring the structural and electronic properties of graphene-like ZnS monolayer using biaxial strain
我们的第一性原理全势密度泛函理论（DFT）计算表明，单层的ZnS（ML-ZnS），这是预测采用石墨烯样的平面蜂窝结构与直接带隙，经历应变引起的修改时，其结构和带隙面内均匀双轴应变（$δ$）。ML-ZnS在大于0.92%的压缩应变下发生屈曲;屈曲参数$Δ$（= 0.00 Ω\，对于平面ML-ZnS）随着压缩应变的增加而线性增加（$Δ= 0.435$ Ω\，在$δ= - 5.25$ %下）。当拉伸应变为2.91%时，ML-ZnS的直接带隙转变为间接带隙。在我们考虑的$|δ| < 6%$的应变值内，带隙显示出随拉伸（压缩）应变线性减小（非线性增大以及减小）的变化。这些预测可能在未来的应变传感器和其他纳米器件，如纳米机电系统（NEMS）的潜在应用。
2014-01-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tailoring mechanically-tunable strain fields in graphene
有许多基于石墨烯和其他二维材料的应变工程的理论建议，然而，这些系统中应变场的纯机械控制仍然是一个重大挑战。这两种方法大多使用到目前为止，要么耦合的电气和机械性能的系统，同时或引入一些不必要的干扰，由于基板。在这里，我们报告硅微机械梳状驱动致动器可控和可重复地诱导应变在一个悬浮的石墨烯片，在一个完全机械的方式。我们使用空间分辨共焦拉曼光谱来量化诱导的应变，我们表明，不同的应变场可以通过工程的夹紧几何形状，包括高达1.4%/ $μ$ m的可调应变梯度。我们的方法还允许多轴应变，并且同样适用于其他二维材料，为研究其机械和机电性能打开了大门。我们的测量还清楚地识别出石墨烯片边缘的缺陷，这些缺陷是导致其机械故障的弱点。
2017-11-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Tailoring the dielectric screening in WS$_2$-graphene heterostructures
本文通过外部介电屏蔽研究了二维半导体 WS$_2$ 中带隙和激子束缚能的调控，发现其随 WS$_2$-石墨烯层间距离呈倒数依赖关系，且屏蔽有效性可通过电场效应控制。
2023-03-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tailoring Dirac fermions by in-situ tunable high-order moire pattern in graphene-monolayer xenon heterostructure
近年来，人们在扭曲双层石墨烯（tBLG）和其他莫尔超晶格中发现了许多新的量子相，包括相关绝缘体、超导、磁性和拓扑态等。这些现象对莫尔超晶格非常敏感，它几乎不能快速或强烈地改变。在这里，我们报告的实验实现的一个高阶莫尔图案（高阶干涉图案）在石墨烯单层氙异质结构（G/magnesium），与莫尔周期在原位调谐从几个纳米到无穷大，通过改变晶格常数的magnesium通过不同的退火温度和压力。我们使用角分辨光电子能谱直接观察到石墨烯狄拉克锥的复制品出现，并在动量空间中相互靠近，因为莫尔图案在实空间中不断扩展。当莫尔周期接近无穷大时，两个复制品最终相互重叠，在狄拉克点处观察到谷间耦合引起的能隙，这是凯库勒畸变的表现。我们构造了一个连续的莫尔哈密顿量，它可以很好地解释实验结果。在G/mT下，莫尔哈密顿量的形式与tBLG下的莫尔哈密顿量的形式相似，并且在G/mT下，莫尔带的带宽较窄。然而，莫尔哈密顿耦合狄拉克费米子从不同的谷在G/mills，而不是从不同层的tBLG。我们的工作为研究莫尔条纹的连续演化及其对电子结构的调制效应提供了一个新的平台，为剪裁具有可调谷间耦合的狄拉克费米子提供了一种前所未有的方法。
2022-03-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
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
Stiffening graphene by controlled defect creation
石墨烯非凡的强度、刚度和轻质性使其在柔性电子产品和机械增强剂方面的应用产生了很大的期望。然而，晶格缺陷的存在下，不可避免地通过可扩展的路线获得的片材，可能会降低其机械性能。在这里，我们报告了一个系统的研究与控制缺陷密度的石墨烯的弹性模量和强度。与直觉相反，面内杨氏模量随着缺陷密度的增加而增加，几乎是空位含量约0.2%的初始值的两倍，使其成为有史以来报道的最硬的材料。对于较高的空位密度，弹性模量随缺陷夹杂而降低。杨氏模量的初始增加解释的弹性系数的依赖性与预测的2D膜的弯曲模式的动量。与此相反，根据标准断裂连续模型，断裂强度随缺陷密度而降低。这些在大气条件下测量的定量结构-性质关系具有基础和技术相关性，并为石墨烯力学代表颠覆性改进的应用提供指导。
2014-10-30 cond-mat.mtrl-sci
Unzipping graphene: Extendend defects by ion irradiation
石墨烯未来的许多应用都需要在其完美的晶格中可控地引入缺陷。高能离子提供了一种实现这一具有挑战性的目标的方法。具有100 MeV范围内的动能的单个重离子将在电介质上产生纳米尺寸的缺陷，但通常不在晶体金属表面上产生。在金属中，离子诱导的电子激发在能量转移到晶格原子之前被传导电子有效地耗散。因此，除了点缺陷的产生之外，石墨烯预计不会是辐射敏感的。在这里，我们表明，介电基板上的石墨烯维持重大修改，如果在倾斜角度下照射。由于石墨烯层中的缺陷产生和衬底中的小丘产生的组合，石墨烯沿着离子轨道分裂和折叠，产生双层纳米带。我们的研究结果表明，石墨烯器件的辐射硬度是值得怀疑的，但也开辟了一种新的方式，以可控的方式引入扩展的低维缺陷。
2010-09-24 cond-mat.mtrl-sci
High-Harmonic Generation from Engineered Graphene for Polarization Tailoring
本文研究单轴应变下石墨烯高次谐波的偏振调控，发现低阶谐波偏振面旋转可表征应变，高阶谐波呈椭圆偏振，为应变工程调控偏振特性开辟新途径。
2024-02-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Bias Free Gap Creation in Bilayer Graphene
对于要在数字电子工业中使用的石墨烯，挑战是尽可能简单地产生1 eV量级的带隙。在石墨烯中产生间隙的最成功的方法是（a）将电子限制在纳米带中，这在技术上是困难的，或者（b）在双层石墨烯上放置电势差，对于合理大小的电场，其限于约300 meV的间隙。在这里，我们提出，电子带隙可以创建不施加外部电场，通过使用时形成的电子-声子相互作用的双层石墨烯夹在高度极化的离子材料。我们推导并求解了自洽方程，发现中间电子-声子耦合可以形成一个大的能隙。间隙起源于由于相邻平面中的碳原子的接近而导致的本征库仑相互作用的放大。
2014-03-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nanopore creation in graphene at the nanoscale for water desalination
本文提出利用氩等离子磁控溅射在石墨烯中可控创建纳米孔，并设计了一种带纳米孔的双石墨烯电极水过滤装置，实现了最高渗透率、近100%盐截留率及力学性能提升，对开发海水淡化膜意义重大。
2023-05-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Creation and control of valley currents in graphene by few cycle light pulses
本文提出利用少周期THz光脉冲在石墨烯中产生并控制100%谷极化电流，通过“全局”载波包络相位控制电流大小和方向，为meV带隙系统的“THz谷电子学”提供了新途径。
2024-11-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Manganese oxide nano flakes onto simultaneously activated defective CNTs for the creation of CNTs-graphene supported oxygen reduction composite catalysts applied in air fuel cell
非贵金属氧化物与经济炭材料的合理组合是创造高性能空气电极材料的关键。在稀H $_2$ SO $_4$中，通过取消常规水热处理或添加表面活性剂模板剂，将商品化的碳纳米管（CNTs）与MnO $_4^-$反应，制备了CNTs负载的锰氧化物复合催化剂（CMnCs）。然后将CMnC组装成装备在金属空气燃料电池中的商用空气阴极。碳纳米管表现出结构上的缺陷。在合成过程中，外部CNT壁破裂成石墨烯纳米片，但仍保持部分附着于内部碳管。石墨烯平面的这种暴露表现出额外的氧还原反应性。在碳纳米管表面均匀生长了纳米级的氧化锰薄片（γ-MnOOH）。其沉积密度与KMnO $_4$对CNTs的添加量密切相关。在相同条件下，单独的CMnCs的ORR活性超过了原料CNT和合格的市场催化剂，并且在当前的生产工艺下，CMnCs添加的空气燃料电池能够在100 mA/cm $^2$下输出约15%以上的功率。
2017-11-26 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
A Defective Graphene Phase Predicted to be a Room Temperature Ferromagnetic Semiconductor
理论计算，基于混合交换密度泛函理论，被用来表明，在石墨烯的周期性阵列的缺陷产生铁磁基态在室温下意外大的缺陷分离。这是证明的缺陷，包括一个碳空位，其中两个悬挂键饱和与H原子。的磁耦合机制进行了分析，发现是由于在$π$电子系统相对于一个远程自旋极化的不稳定性，其特征在于在相邻的碳原子之间的自旋方向交替。$π$键的破坏在费米边缘打开了一个半导体间隙。能隙的大小和磁耦合强度是缺陷分离的强函数，因此可以通过改变缺陷浓度来控制。半导体的能隙和电子有效质量的位置是强烈的自旋依赖性，这是预期的结果在自旋不对称的输运性质的系统。因此，有缺陷的石墨烯片是一种非常有前途的材料，具有用于定制未来自旋电子器件特性的内置机制。
2008-02-12 cond-mat.mtrl-sci
Crystallization of diamond-like carbon to graphene under low energy ion beam modification
提出了低能离子束改性在绝缘的类金刚石碳膜的顶部产生石墨烯。在这种低温制造过程中，由于点缺陷的产生和离子轰击引起的增强扩散，无定形碳的表面可以结晶为石墨烯。在实验中，使用130 eV氩离子照射。改性后样品表面电阻率下降。在633 nm处测量的样品的拉曼光谱显示部分结晶，并且与缺陷石墨烯的光谱相似。这一结果非常令人鼓舞，我们希望通过改进这一技术，将有可能制造出无缺陷的石墨烯，这种石墨烯可以用于电子产品，而不需要转移到其他衬底上
2011-06-06 cond-mat.mtrl-sci
Controlled Growth of a Line Defect in Graphene and Implications for Gate-Tunable Valley Filtering
石墨烯的原子精确剪裁可以实现不寻常的传输路径和新的纳米级功能器件。在这里，我们描述了一个配方的控制生产的高度规则的“5-5-8”线缺陷的石墨烯通过同时电子辐射和焦耳加热所施加的电流。高分辨率透射电子显微镜揭示了生长过程的各个步骤。延伸早期的理论工作，提出谷判别能力的石墨烯5-5-8线缺陷，我们进行第一性原理计算的运输，并发现一个强大的能量依赖性的谷极化的载流子在整个缺陷。这些发现启发我们提出一个紧凑的静电门控“谷阀”设备，谷电子的关键组成部分。
2014-06-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Toward the creation of terahertz graphene injection laser
我们研究了室温和稍低温度下石墨烯p-i-n结构中与电子和空穴注入相关的粒子数反转效应。假设电子和空穴的复合和能量弛豫主要与光学声子辅助的带间和带内过程有关。计算了电子-空穴和光学声子的有效温度随外加电压的变化关系、电流-电压特性以及随频率变化的动态电导率。特别是，我们表明，在低和中等电压的注入可以导致显着的冷却的电子空穴等离子体在设备的i-部分的温度低于晶格温度。然而，在较高的电压下，电压依赖性可能是模糊的，表现出S形。结果表明，频率依赖的动态电导率可以是负的太赫兹范围内的频率在一定值的施加电压。电子-空穴等离子体冷却显著增强了负动态电导效应，促进了太赫兹激光的实现。另一方面，光学声子系统的加热也是影响室温下实现负动态电导和太赫兹激光的关键。
2011-10-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Role of structure of C-terminated 4H-SiC(000) surface in growth of graphene layers - transmission electron microscopy and density functional theory studies
采用显微镜方法研究了在4 H-SiC衬底的SiC（000）面上合成的石墨烯层的主要结构缺陷。高分辨率透射电子显微镜（HRTEM）的结果揭示了它们的原子排列。这种缺陷的产生机制，直接关系到SiC衬底的底层晶体结构，阐明。揭示了4 H-SiC（000）表面形貌（包括单原子台阶、原子台阶序列和宏观台阶的存在）与相应的平面缺陷结构（碳层不连续和褶皱）之间的联系。它示出的多步岛的消失导致在石墨烯层中的皱纹的创建。密度泛函理论（DFT）计算结果表明，在接近1600°C的高温下，Si和碳原子都有可能在Si封端的SiC表面扩散。在Si封端的表面处形成缓冲层有效地阻止了水平扩散，防止了厚石墨烯层在该面上的生长。在碳终止的SiC表面处，不存在缓冲层，从而为硅和碳原子两者的有效水平扩散留下空间。DFT结果表明，过量的碳原子将最顶层的碳层转化为sp2键结构，在无势垒过程中释放出Si原子。硅原子通过在弯曲层缺陷处产生的通道逃逸，而碳原子被并入生长的石墨烯层中。这些结果解释了厚石墨烯在现有石墨烯覆盖层下的生长以及在C端SiC（0001）表面的主要缺陷的产生
2011-09-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Structural manipulation of the graphene/metal-interface with Ar+ irradiation
受控缺陷的产生是详细研究材料中无序效应的先决条件。在这里，我们用低能Ar+照射石墨烯/Ir（111）-界面来研究诱导的结构变化。结合计算机模拟和扫描探针显微镜，我们表明，所产生的无序主要体现在形式的插入金属吸附原子和空位型缺陷的石墨烯。在较高的辐照能量（从1 keV以上）下，一个突出的特征是形成线状凹陷，它由界面内离子通道产生的连续石墨烯缺陷组成-就像石头在水面上跳跃一样。较低的能量导致更简单的缺陷，低至100 eV，其中每三个缺陷中有一个以上是石墨烯单空位。
2013-10-07 cond-mat.mtrl-sci
Exploring the effect of varying regime of ion fluence on optical and surface electronic properties of CVD Grown Graphene
在这项工作中，依赖于离子注量的缺陷的形成对石墨烯表面的电子和光学性质的改性的效果进行了研究。采用不同注量的快重离子（70 MeV Si+5）辐照化学气相沉积（CVD）石墨烯，研究了其表面缺陷的形成机制及其对石墨烯表面电子性质如功函数的调节作用.在低离子剂量下，观察到通过空位产生的受体掺杂;而在较高剂量下实现了密集的电子激发主导的扩展缺陷，这随后将结晶石墨烯转化为无定形碳。紫外-可见光谱、拉曼光谱和扫描开尔文探针显微镜（SKPM）的结果支持这一事实。因此，探索了一种新的途径，在SHI辐照下的石墨烯的转变，离子剂量可能是实现在石墨烯中的几个效果的主要因素。
2022-06-12 cond-mat.mtrl-sci
Tailoring epitaxial growth and magnetism in La1-xSrxMnO3 / SrTiO3 heterostructures via temperature-driven defect engineering
在一类强相关氧化物中，La 1-xSrxMnO 3 $-$是一种居里温度高于室温的半金属铁磁体，$-$作为存储器存储和自旋电子学应用的功能构建块引起了巨大的兴趣。在这方面，缺陷工程一直是长期追求的焦点，以制造在结构和磁性能方面具有最高质量的LSMO薄膜。在这里，我们讨论的结构缺陷，如氧空位和杂质岛，和磁性之间的相关性在La0.74Sr0.26MnO3/SrTiO 3（LSMO/STO）外延异质结构的生长温度和沉积后退火条件的系统控制。当在500 $-$ 700 $^{\circ}$ C范围内增加生长温度时，外延LSMO膜经历氧化学计量的逐步改善，导致增强的磁特性。然而，同时，高生长温度的使用触发杂质从STO的本体的扩散，这导致在膜/衬底界面处产生非化学计量的、树枝状的SrMoOx岛。作为一种有价值的解决方法，在约500 $^{\circ}$ C的相对低的温度下生长的LSMO膜的沉积后退火允许获得高质量的外延、原子级平坦的表面以及高于室温的急剧的磁转变和鲁棒的铁磁性。此外，在这种优化的制造条件下，作为LSMO膜厚度的函数的磁死层的形成的可能方案进行了讨论。我们的研究结果提供了有效的路线，通过温度控制的缺陷工程，精细定制LSMO薄膜的结构和磁性能之间的复杂的相互作用。
2022-01-15 cond-mat.mtrl-sci
Point Defects and Grain Boundaries in Rotationally Commensurate MoS2 on Epitaxial Graphene
随着自由度的降低，结构缺陷预计将在二维材料中发挥更大的作用相比，他们的散装同行。特别是，机械强度，电子性能和化学反应性强烈影响的晶体缺陷在原子薄的限制。在这里，超高真空（UHV）扫描隧道显微镜（STM）和光谱（STS）的询问点和线缺陷在单层二硫化钼外延石墨烯（EG）上生长在原子尺度。观察到五种类型的点缺陷与大多数物种表现出明显的结构是一致的空位和间隙模型。观察到的总缺陷密度低于在其他衬底上生长的MoS 2，并且可能归因于MoS 2在EG上的范德华外延。由于MoS 2在EG上的旋转可磁化性而产生的具有30°和60°倾斜角的晶界（GB）在相似尺度下比原子力显微镜更容易通过STM分辨，这是由于它们不同的电子状态的增强对比度。例如，对于30°和60° GB，使用STS分别观察到带隙减小至~ 0.8eV和~ 0.5eV。此外，原子分辨率的STM图像，这些GBs被发现同意以及提出的结构模型。这项工作提供了量化的洞察到的结构和性质的常见缺陷的二硫化钼，并建议通过缺陷工程定制的二硫化钼/石墨烯异质结构的性能的途径。
2016-04-03 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
Damage in graphene due to electronic excitation induced by highly charged ions
石墨烯预期对电离粒子辐射相当不敏感。我们证明，单层剥离的石墨烯维持与缓慢的高电荷离子的照射显着的损害。我们研究了不同电荷态（q = 28-42）、动能E_kin = 150-450 keV的高电荷态离子辐照石墨烯后的离子感生变化。原子力显微镜图像显示，离子诱导的缺陷是不是地形的性质，但有关的摩擦的显着变化。为了产生这些缺陷，需要最小电荷状态。除了这种阈值行为，所需的最小电荷状态以及缺陷直径显示出强烈的依赖于弹丸的动能。从缺陷直径对弹丸速度的线性依赖性，我们推断，电子激发所引发的入射离子在表面上的阶段发挥主导作用，这种意想不到的缺陷在石墨烯中的创建。
2013-10-23 cond-mat.mtrl-sci
All-electrical creation and control of giant spin-galvanic effect in 1T-MoTe2/graphene heterostructures at room temperature
通过电场设计新的物质状态并控制其电子和自旋电子学性质的能力是现代信息技术的核心，也是二维材料的范德华（vdW）异质结构的最新进展背后的驱动力。在这里，我们利用邻近诱导的Rashba-Edelstein（REE）效应在VDW异质结构的Weyl半金属候选MoTe 2和CVD石墨烯，在那里出现了前所未有的栅极控制开关的自旋电流效应，由于在室温下的有效的自旋-电荷转换。所测得的自旋电流信号的大小被发现是一个数量级大于其他系统，从而产生一个巨大的稀土元素。自旋电流信号的幅度和符号被示出为强烈调制的栅极电场附近的电荷中性点，这可以理解考虑的Rashba自旋轨道耦合诱导的自旋分裂的自旋织构的传导和价带的异质结构。这些发现打开了利用自旋电子存储器和逻辑技术中的自旋电流效应的门控开关的机会，以及在具有门可调功能的vdW异质结构中实现具有新颖自旋纹理的新物质状态的可能性。
2019-10-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Tailoring magnetism of nanographenes via tip-controlled dehydrogenation
Empa—Swiss Federal Laboratories for Materials Science and Technology（瑞士联邦材料科技研究院）；Technical University of Dresden（德累斯顿工业大学）；University of Zurich（苏黎世大学）；University of Bern（伯尔尼大学）；Max Planck Institute of Microstructure Physics（马克斯·普朗克微观结构物理研究所）
本研究利用扫描隧道显微镜针尖对Au(111)衬底上的纳米石墨烯进行位点特异性脱氢，通过形成Au-C键消除未配对π电子，实现了对其磁性的高效精确操控。
2023-08-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Graphene-based sponges for electrochemical degradation of persistent organic contaminants
石墨烯为基础的海绵掺杂原子氮和硼被应用于电化学降解的持久性有机污染物在一个通过，流通模式，并在低电导率的支持电解质。掺杂B的阳极和掺杂N的阴极能够在173 A/m2的几何阳极电流密度下去除>90%的污染物。污染物的电化学降解是通过直接电子转移、阳极形成的O3和阴极产生的H2 O2分解形成的OH自由基实现的。所鉴定的碘普罗胺的转化产物表明，在芳环处的所有三个C-I键的阳极裂解优先于在烷基侧链处的裂解，表明与石墨烯表面的π-π相互作用的决定性作用。在20 mM氯化钠（NaCl）的存在下，氯产生的电流效率为<0.04%，并且没有氯酸盐和高氯酸盐形成，表明石墨烯基海绵阳极对氯化物的电催化活性非常低。石墨烯基海绵是使用低成本的自下而上的方法生产的，该方法允许容易地引入掺杂剂和还原的氧化石墨烯涂层的官能化，从而定制用于去除特定污染物的材料。
2021-08-03 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Room-temperature anisotropic in-plane spin dynamics in graphene induced by PdSe$_2$ proximity
针对石墨烯面内自旋寿命因异质结三重对称性呈各向同性的问题，本文利用具面内各向异性的五边形PdSe₂诱导栅极可调SOC，实现室温下面内自旋寿命10倍调制，发现主导动力学的持久面内自旋织构分量，加深相关理解并为新型拓扑相设计铺路。
2025-08-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tailoring the defects and electronic band structure in WS2/h-BN heterostructure
本研究通过构建WS2/h-BN异质结构，利用层间耦合调控缺陷相关电子态和晶格动力学，实现缺陷工程，为光电子器件性能优化提供新途径。
2023-11-15 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Defect-induced magnetism and Yu-Shiba-Rusinov states in twisted bilayer graphene
原子缺陷对石墨烯系统的低能性质有显著影响。通过第一性原理计算和紧束缚模型，我们提供的证据表明，化学杂质修改扭曲双层石墨烯的正常和超导状态。一个单一的氢原子连接到双层表面产生一个三点交叉，而自掺杂和三倍的破缺是由一个空位。这两种类型的缺陷导致时间反转击穿和局部磁矩的产生。氢诱导磁性也被发现存在于魔角石墨烯超晶格中出现超导性的掺杂水平。结果表明，超导有序和缺陷诱导磁性的共存在魔角扭曲双层石墨烯中产生了带隙Yu-Shiba-Rusinov激发。
2019-06-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Engineering thermal transport across layered graphene-MoS2 superlattices
分层的二维范德华材料提供了对原子位置的前所未有的控制，这可以在亚纳米尺度上定制振动光谱和热流。在这里，使用空间分辨超快热反射和光谱学，我们揭示了由石墨烯（G）和MoS2（M）单层组装的超晶格中跨平面热传输的设计规则。使用组合的实验方法，我们探测九种不同的堆叠序列：G，GG，MG，GGG，GMG，GGMG，GMGG，GMMG，GMGMG，并确定振动失配，层间粘附和结不对称性对热输运的影响。纯G序列显示准弹道输运的特征，而添加甚至单个M层强烈地破坏热传导。实验数据通过分子动力学模拟得到了很好的描述，其中包括热膨胀，考虑了有限温度对层间距的影响。模拟结果表明，在层分离的变化只有1.5%可以导致近100%的热阻增加。使用这些设计规则，我们实验证明了一个5层GMGMG超晶格具有与空气相当的超低有效跨平面热导率，为一类具有极端性能的新型热超材料铺平了道路。
2021-07-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Review of the Low-Frequency 1/f Noise in Graphene Devices
低频噪声的频谱密度与频率（f）成反比，已在各种系统中观察到，包括电阻器中的电流波动、音乐中的强度波动和人类认知中的信号。在电子学中，被称为1/f噪声、闪烁噪声或过量噪声的现象阻碍了许多器件和电路的操作，并且可能是新材料的实际应用开发的重大障碍。石墨烯为研究1/f噪声提供了独特的机会，因为它的2D结构和载流子浓度在很宽的范围内可调。实际石墨烯基器件的创建也将取决于我们理解和控制这种材料系统中低频1/f噪声的能力。在这里，我回顾了石墨烯和少层石墨烯中1/f噪声的特征，并研究了这种噪声对石墨烯基电子器件（包括高频器件和传感器）发展的影响。
2013-07-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Heat Capacity of Thermally Reduced Graphene Oxide: Compaction and Thermal Annealing Effects
B. Verkin Institute for Low Temperature Physics and Engineering, NAS of Ukraine（乌克兰国家科学院维爾金低溫物理與工程研究所）；Institute of Low Temperature and Structure Research PAS（波蘭科學院低溫與結構研究研究所）
本研究探究热还原氧化石墨烯（trGO）低温热容随压实压力和退火温度的变化，揭示其声子主导热响应机制及结构-加工参数关系，为碳基功能材料热行为调控提供指导。
2025-11-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tunable electrochemistry with moiré flat bands and topological defects at twisted bilayer graphene
调整固液界面上的电子转移动力学是电能和化学能相互转换的基础。堆叠具有非常小的方位角取向差的原子级薄层以产生莫尔超晶格，使得能够控制电子能带结构的工程和形成非常平坦的电子能带。在这里，我们报告了在扭曲双层石墨烯电极处的异质电荷转移动力学的强扭曲角依赖性，在“魔角”（~1.1度）附近观察到最大的增强。这种效应是由摩尔纹衍生的平带的角度依赖性调谐驱动的，所述平带调制与溶液相氧化还原对的电子转移过程。结合实验和计算分析表明，在摩尔角的电化学活性的变化控制的摩尔超晶格的原子重构在扭转角<2度，和拓扑缺陷AA堆叠区域产生一个大的异常局部电化学增强，不能单独由升高的局部状态密度。我们的研究结果引入莫尔平带材料作为介导电化学转化的独特可调范例。
2021-08-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
