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
Stability of edge magnetism against disorder in zigzag MoS$_2$ nanoribbons
基于先前的\emph{ab-initio}计算，具有锯齿形边缘的二硫化钼纳米带显示铁磁和金属性质。然而，由于这些方法的计算成本，对无序对磁性的作用的调查仍然缺乏。在这项工作中，我们填补了这一空白，通过研究几个纳米长的二硫化钼$_2$锯齿形纳米带使用紧束缚和哈伯德哈密顿的磁性和电子性质。研究结果表明，合适的边缘原子紧束缚参数对定量获得MoS $_2$纳米带的金属态和磁性是至关重要的.在微调参数的帮助下，我们进行了大规模的计算，并预测了沿边缘的自旋畴壁能量，发现其显著低于锯齿形石墨烯纳米带。紧束缚的方法使我们能够解决边缘无序对磁性的影响。我们的研究结果开辟了道路，为调查电子-电子效应在现实尺寸的纳米器件在MOS $_2$，也提供了有价值的信息，自旋电子学应用。
2019-06-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Intrinsic giant Stark effect of boron-carbon-nitride nanoribbons with zigzag edges
采用第一性原理计算研究了锯齿形硼碳氮（BCN）纳米带的电子性质，其中石墨烯纳米带边缘最外层的C原子被B或N原子取代.我们发现，BCN纳米带是金属，因为几个带交叉的费米能级。对于BCN纳米带在一个丰富的H $_2$的环境中，所谓的近自由电子状态出现在费米能级以上，因为固有的巨斯塔克效应，由于内部电场的横向偶极矩。近自由电子态的位置可以通过施加平行于偶极矩的电场来控制。氮原子的氢化是BCN纳米带中巨斯塔克效应出现的必要条件。我们还讨论了双层BCN纳米带中堆积顺序对本征巨斯塔克效应的影响。
2012-04-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Enhancement of thermoelectric figure of merit in zigzag graphene nanoribbons with periodic edge vacancies
研究了锯齿型石墨烯纳米带中周期性边缘空位和反点阵列对石墨烯纳米带热电性能的影响。利用格林函数方法，电子哈密顿量的紧束缚近似和声子动力学矩阵的第四近邻近似，计算了Seebeck系数和热电优值.研究发现，当空位在锯齿形纳米晶的两边按一定的周期性排列时，会出现有限的带隙，并出现几乎两倍的简并能级。结果，塞贝克系数显著增加。它示出了一个额外的增强的热电优值可以通过周期性的边缘缺陷与反点阵列的组合来实现。
2016-04-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Edge Disorder in Bottom-Up Zigzag Graphene Nanoribbons: Implications for Magnetism and Quantum Electronic Transport
基于扫描探针显微镜和第一性原理计算，我们揭示了自下而上锯齿型石墨烯纳米带中结构无序的本质及其对磁性和电子输运的影响.我们发现在表面合成的环化脱氢步骤中出现的边缘缺失的间二甲苯单元是最常见的点缺陷。这些“咬”缺陷作为自旋1顺磁中心，严重破坏带极值附近的电导谱，并引起自旋极化电荷输运。我们进一步表明，整个石墨烯纳米带的电子电导是更敏感的“咬”缺陷形成在锯齿形边缘比扶手椅的。我们的工作建立了一个全面的理解无序的自下而上的石墨烯纳米带的低能电子特性。
2021-06-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Hydrogen Atoms on Zigzag Graphene Nanoribbons: Chemistry and Magnetism Meet at the Edge
尽管石墨烯之字形边缘的非常规$π$磁性具有广泛的应用前景，但它是否以及在多大程度上在其化学中发挥作用仍然知之甚少。在这里，我们研究了添加氢原子$-$最简单的实验相关的吸附物$-$的锯齿形石墨烯纳米带（ZGNRs）。我们发现，$π$ -磁性管辖的ZGNRs的化学，引起一个网站依赖的碳原子的反应性和驱动氢化过程的纳米边缘。相反，化学吸附的氢原子控制ZGNR的$π$磁性，在反铁磁基态中充当自旋- $\frac{1}{2}$顺磁中心，并在能带极值处使载流子自旋极化。我们的研究结果建立了一个全面的图片之间的特殊相互作用的化学和磁性出现在锯齿形边缘的石墨烯。
2022-01-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin effects in thermoelectric properties of Al and P doped zigzag silicene nanoribbons
从理论上研究了掺Al和P杂质原子的硅烯纳米带在边缘磁矩反平行和平行取向下的电学和热电性质。在前一种情况下，适当排列的杂质可以导致净磁矩，从而也导致自旋热电效应。在后一种情况下，反过来，自旋热电效应也发生在不存在杂质的情况下。基于从头计算的数值结果表明，自旋热电势可以显着提高的杂质。
2014-03-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Noncollinear magnetism and half-metallicity in biased bilayer zigzag graphene nanoribbons
本文研究了锯齿形终端的偏压Bernal堆叠双层石墨烯纳米管的边缘极化及其后果。根据边缘极化之间的层间耦合和层内耦合对磁态进行了分类，并给出了掺杂对偏置电压的磁相图。发现了共面磁相，并研究了其磁结构随偏压的变化。对于所有的磁态，我们也讨论了半金属态的可能性，对于具有完美锯齿边缘的带，我们预测了七种半金属态，它们具有不同的磁结构和沿带的量子化电导。
2013-04-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
One-dimensional magnetic conduction channels across zigzag graphene nanoribbon/hexagonal boron nitride heterojunctions
本研究利用第一性原理和平均场Hubbard模型，揭示了之字形石墨烯纳米带/六方氮化硼异质结中由电荷转移引起的一维磁传导通道，并证明其自旋劈裂可受外场调控，为原子级薄自旋电子器件提供了平台。
2024-05-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Bandgap engineering of zigzag graphene nanoribbons by manipulating edge states via defective boundaries
石墨烯纳米带（GNRs）在未来应用中的严重限制之一是锯齿形GNRs（ZGNRs）是无间隙的，因此不能用于场效应晶体管（FET）。本文利用紧束缚方法和第一性原理方法，推导并证明了具有缺陷边缘结构的ZGNR中显著带隙开放的一般边缘（边界）条件。所提出的半导体GNRs具有一些有趣的特性，包括它们可以嵌入并集成在一大块石墨烯中，而不需要完全切割它们。我们还展示了一种新型的高性能全ZGNR FET。
2011-05-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Complex edge effects in zigzag graphene nanoribbons due to hydrogen loading
我们进行了密度泛函计算，以及采用紧束缚理论，研究锯齿形石墨烯纳米带（ZGNR）的钝化氢的影响。我们发现，每个边缘C原子键合2个H原子打开了一个间隙，破坏磁性的纳米线的小宽度。然而，从8行和更厚的纳米带观察到的金属电子结构伴随着重入磁性。电子结构和磁性状态是相当复杂的这种类型的终端，与sp $^3$键合的边缘原子是非磁性的，而最近的相邻原子是金属和磁性。我们还评估了几种厚度的ZGNR的相稳定性，并证明了sp $^3$键合的边缘原子，与2 H原子在边缘，应该是稳定的温度和压力，这是在实验室环境中可达到的。
2010-05-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Applied electric field on zigzag graphene nanoribbons: reduction of spin stiffness and appearance of spiral spin density waves
我们研究了锯齿形石墨烯纳米带在铁磁和反铁磁边缘态下加电场时自旋刚度的降低和螺旋自旋密度波的出现。为此，我们利用广义布洛赫定理结合约束的方法，以保持在边缘的碳原子的磁矩的方向。我们发现铁磁组态的基态是不稳定的，导致螺旋基态，而反铁磁组态的基态是稳健的。我们还发现，自旋刚度在铁磁和反铁磁配置减少的电场的增加。因此，我们证明，不仅自旋刚度，而且Z字形石墨烯纳米带的基态可以通过电场控制。
2019-12-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Impossibility of Increasing N$\acute{\textrm{e}}$el Temperature in Zigzag Graphene Nanoribbon by Electric Field and Carrier Doping
我们研究了反铁磁有序锯齿形石墨烯纳米晶中N-$\acute{\textrm{e}}$电致发光温度作为临界温度对电场和空穴-电子掺杂的依赖关系。在平均场近似下，通过平均布里渊区中的磁振子能量来计算温度。我们采用广义布洛赫定理代替超原胞方法来获得磁振子谱，从而大大减少了计算量。我们发现，当增加电场和空穴-电子掺杂时，N $\acute{\textrm{e}}$的el温度降低，因此这些处理不会提高N $\acute{\textrm{e}}$ el温度。
2021-02-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Edge reconstruction induces magnetic and metallic behavior in zigzag graphene nanoribbons
在密度泛函理论中，采用定域和扩展基近似，研究了锯齿形石墨烯纳米带在氢钝化条件下边缘重构为稳定的七元环和五元环的过程.两个边缘的重构导致铁磁金属基态，而一个边缘重构使系统稳定在铁磁金属基态。重构边抑制了原子的局域自旋密度，并在费米能级处贡献了有限的态密度。我们的研究为制造半导体石墨烯器件的金属电极铺平了一条新的道路，可以完全控制磁性行为，而引线和沟道之间没有任何晶格失配。
2009-11-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Negative differential spin conductance in doped zigzag graphene nanoribbons
在局域自旋密度近似下，采用非平衡格林函数方法结合密度泛函理论研究了锯齿形石墨烯纳米带（ZGNRs）中的自旋相关电荷输运.电流-电压曲线显示了对称和非对称ZGNR的不同行为，并且ZGNR边缘上的掺杂可以操纵自旋输运。在对称ZGNR的一边替代掺杂Be原子的特殊情况下，一个自旋电流表现出负微分电阻，而另一个则随偏压单调增加。这种性质可以用来设计自旋振荡器或其他自旋电子学器件。
2012-02-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Effect of edge structures on elastic modulus and fracture of graphene nanoribbons under uniaxial tension
基于原子模拟，预测了单层石墨烯纳米带在准静态单轴拉伸下的非线性弹性性质，强调了边缘结构（扶手椅和锯齿形，无氢钝化和有氢钝化）的影响.原子模拟的结果解释热力学的理论框架内，这使得应变相关的边缘能量和氢吸附能的非线性函数的确定，锯齿形和扶手椅边缘。由于边缘效应的影响，石墨烯纳米带在无限小应变下的初始杨氏模量随边缘手性和带宽的变化而变化。此外，发现扶手椅型石墨烯纳米带的标称断裂应变比锯齿形带低得多。两种不同的断裂机制被确定，与锯齿形带和边缘控制的扶手椅带的非均质形核。氢钝化的边缘被发现有锯齿形石墨烯纳米带的机械性能的影响可以忽略不计，但其效果是更显着的扶手椅带。
2010-07-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Parity Conservation in Electron-Phonon Scattering in Zigzag Graphene Nanoribbon
与碳纳米管相比，锯齿形石墨烯纳米管在限制方向上不存在平移对称性（或周期性边界条件），从而消除了子带数守恒的选择规则。然而，具有均匀二聚体的锯齿形石墨烯纳米带确实具有反转对称性。因此，我们提出了一个电子-声子相互作用的宇称守恒选择定则。在变形势近似下，利用紧束缚模型，推导了锯齿形石墨烯纳米带中的电子-声子散射矩阵。
2014-07-10 cond-mat.mes-hall
Width-tuned magnetic order oscillation on zigzag edges of honeycomb nanoribbons
量子限制和干涉经常在纳米结构中产生奇异特性。最近的一个亮点是在约7 nm的临界带宽度处的带边缘的石墨烯纳米带中的磁性相变的实验指示[G. Z. Magda等人，Nature \textbf{514}，608（2014）]。在这里，我们从理论上表明，随着进一步增加的带的宽度，两个边缘的磁关联可以表现出一个有趣的反铁磁和铁磁之间的振荡行为，通过获得两个边缘之间的正相干性，以降低自由能。振荡效应在所施加的磁场中是容易调谐的。这些新的性质表明石墨烯纳米带中边缘磁性有序的新实验表现，并增强了在室温下工作的石墨烯类自旋电子纳米器件的希望。
2017-07-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Negative differential resistance and magnetoresistance in zigzag borophene nanoribbons
我们研究了不同宽度的原始边缘硼纳米带（ZBNR）的输运性质，使用拳头原理计算。我们选择宽度为5和6的ZBNR作为奇数和偶数宽度。发现了偶氮和奇氮BNR的量子输运性质的差异，其中偶氮BNR和奇氮BNR具有不同的电流-电压关系。5-ZBNR在一定的偏压范围内表现出负微分电阻（NDR），而6-ZBNR表现为金属的特性，其电流随偏压的增加而增加。当两个电极的磁化方向相反时，可以显示出36%的自旋过滤效应。此外，磁阻效应出现在偶数N的ZBNR，最大值可达70%。
2017-01-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electronic structure of epitaxial graphene nanoribbons on SiC(0001)
我们对SiC（0001）上少层外延石墨烯纳米带的电子结构进行了计算。通过一个原子的描述的石墨烯层和基板内的扩展休克尔理论和实/动量空间投影，我们认为异质结构的界面的作用变得至关重要的研究系统的导电能力。从这种相互作用产生的关键问题是一个费米能级钉扎效应引入悬空界面键。这种现象与所考虑的纳米结构的宽度无关，从而损害了这些系统中限制的重要性。
2009-08-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Robust Dirac Point in Honeycomb Structure Nanoribbons with Zigzag Edges
通过密度函数理论计算发现，锯齿形边缘石墨烯纳米颗粒是一种反铁磁绝缘体，在锯齿形边缘掺杂N和B后，其显示出一个强的狄拉克点.更有趣的是，我们发现，强大的狄拉克点是一个共同的特点，蜂窝结构的纳米粒子与适当的边缘网站。因此，锯齿形边缘的蜂窝状纳米结构有望为材料的设计和开发提供一个非常有用的平台。
2010-04-20 cond-mat.mes-hall
Surface states in zigzag and armchair graphene nanoribbons
本文介绍了锯齿形和扶手椅型石墨烯纳米带的电子光谱计算内的π电子紧束缚模型。锯齿形和扶手椅型纳米带的不同边缘的几何形状被认为是，与表面扰动考虑在内。在将表面态分为Tamm态和Shockley态的基础上，讨论了表面态的性质。在扶手椅纳米带表面状态示出关闭的能隙在狄拉克点的某些边缘几何形状。
2009-02-05 cond-mat.mes-hall
Tunable transmission due to defects in zigzag phosphorene nanoribbons
分析了两种杂质/空位存在下边态电子沿锯齿形磷烯纳米带的输运。考虑到缺陷的位置，检查了许多不同的情况。当这两个缺陷都位于锯齿形链的边缘时，正如所预期的那样，随着行进电子能量的改变，电导表现出共振行为。在这种情况下，对于两个空位，观察到的共振峰变得非常尖锐。当第二个空位位于扶手椅链上，而第一个空位位于边缘之字形和扶手椅链的交叉点时，可以看到一个惊人的行为。在这种情况下，在相当大的能量范围内，电导强烈加强。实际上，第二空位的存在在第一空位周围产生屏蔽区域，因此，行波绕过该区域并增强电导率。分析结果与数值模拟进行了比较，显示出非常好的协议。
2018-10-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Crossover from Room-temperature Double-channel Ballistic Transport to Single-channel Ballistic Transport in Zigzag Graphene Nanoribbons
最近，已经明确证明，即使在室温下，锯齿形石墨烯纳米颗粒（GNR）也随着长度的增加而表现出从G 0到G 0/2的电导交叉（G 0 = 2 e2/h是电导的量子）[Baringhaus等人，Nature 506，349（2014）]。这样的结果令人困惑，因为以前的理论似乎都不符合实验观察。在这里，我们提出了一个模型来解释交叉从双通道到单通道弹道输运在曲折GNR。GNR边缘碳原子的sp3畸变在边缘原子上产生了较大的自旋-轨道耦合，增强了锯齿形GNR边缘态的自旋翻转散射。在充分的自旋翻转散射下，边缘态的波函数成为自旋向上和自旋向下分量的叠加。然后，两个边缘的耦合变得重要。这消除了锯齿形GNR中的边缘自由度，并导致电导随着长度的增加而从G 0演变为G 0/2。
2015-01-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Formation of graphene nanoribbons on the macrofacets of vicinal 6H-SiC(0001) surfaces
具有朝向$[1\bar{1}00]$方向的偏角的邻位6 H-SiC（0001）表面的热分解导致如下所述的被石墨烯覆盖的成对的（0001）宏观台阶和$(1\bar{1}0n)$宏观刻面的出现。地毯状的碳层生长在表面上，覆盖宏观平台和宏观面;它在前者上形成$(6\sqrt{3} \times 6\sqrt{3})$缓冲层，而其与后者上的SiC台阶的部分周期性键合产生伪石墨烯纳米取向物（pseudo-GNR）阵列。纳米带具有2nm的宽度，并且以3.3nm的空间周期性在$[1\bar{2}10]$方向上排列。在此，伪GNR阵列的拉曼光谱分析显示不存在2D峰以及$G$和$D$峰的偏振依赖性，这是扶手椅边缘纳米取向物的典型特征。
2021-10-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
The effect of electron-phonon interaction on the thermoelectric properties of defect zigzag nanoribbons
研究了具有周期性边缘空位和反点晶格的石墨烯纳米带的热电性能。在Hubbard-Holstein模型的框架下，采用Lang-Firsov幺正变换，考虑了电子-声子相互作用.计算了电子传输函数、热电势和热电优值。我们发现，电子-声子相互作用导致热电优值的峰值降低，峰位置向带隙中心移动。对于出现在具有周期性反点的结构中的次峰，该效应更为显著。
2016-10-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tunable Magnetic Semiconductor Behavior Driven by Half-Filled One Dimensional Band in Zigzag Phosphorene Nanoribbons
通过密度泛函理论计算发现锯齿形磷烯纳米带具有反铁磁绝缘态。与其他一维系统相比，ZPNR的磁性表现出几个令人惊讶的特点：（i）磁矩在每个锯齿形边缘反平行排列;（ii）磁性能量相当稳定（约29 meV/磁离子），带隙很大（约0.7 eV）;（iii）适度的压缩应变将诱导磁性到磁性以及半导体到金属的转变。所有这些现象都是由于一种独特的机制而自然产生的，即半充满的一维带在π/2 α附近穿过费米能级引起的电子不稳定性。ZPNR独特的电子和磁性使其在纳米电子器件中具有巨大的应用潜力。
2014-09-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Coupled spin states in armchair graphene nanoribbons with asymmetric zigzag edge extensions
本研究通过在扶手椅型石墨烯纳米带中引入不对称锯齿形边缘延伸构建子晶格不平衡结构，实现了可调的磁相互作用及铁磁自旋链，为碳基自旋电子器件制备提供了新途径。
2020-07-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
First principles many-body calculations of electronic structure and optical properties of SiC nanoribbons
采用第一性原理多体方法计算了SiC纳米带的能带结构和光学响应。多体效应被纳入使用GW近似，和激子效应被包括使用Bethe-Salpeter方程。研究了未钝化和氢钝化的扶手椅型SiC纳米带。作为低维的结果，大准粒子修正被视为科恩-沙姆能隙。在这两种情况下，准粒子带隙增加了高达2 eV，相比，他们的科恩-沙姆能量值。电子-空穴相互作用的引入显著地改变了吸收光谱，在这些体系中产生了强束缚激子峰，结果表明氢钝化的扶手椅型SiC纳米带具有应用于工作在紫外-可见光谱区的光电子器件的潜力.我们还计算了这些纳米带的形成能作为其宽度的函数，并得出结论，氢饱和的带状物将更稳定相比，裸露的。
2016-02-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Giant magnetoresistance and spin Seebeck coefficient in zigzag a-graphyne nanoribbons
利用密度泛函理论结合非平衡格林函数方法研究了铁磁石墨-石墨纳米带（ZGNRs）的自旋相关的电学和热电性质.在原始的均匀宽度ZGNRs中获得巨磁阻，并且可以高达10e6%。然而，对于掺杂的系统，大的磁阻行为可能出现在奇数宽度的ZGNR而不是偶数宽度的。这表明ZGNR边缘的掺杂可以在很宽的范围内操纵磁阻。另一个有趣的现象是，在B和N掺杂的均匀宽度ZGNR的自旋塞贝克系数总是大于电荷塞贝克系数，和纯自旋电流热自旋器件可以在特定的温度下实现。
2014-08-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Edge currents and nanopore arrays in zigzag and chiral graphene nanoribbons as a route toward high-$ZT$ thermoelectrics
我们分析了电子和声子的量子输运通过锯齿形或手性石墨烯纳米带（GNRs）与纳米孔阵列穿孔。由于这些GNR中的局部电荷电流分布在其边缘周围达到峰值，因此在其内部钻纳米孔不会影响这种边缘电荷电流，同时大大减少了足够长的线中声子携带的热流。这两种效应的组合可以产生高效的热电器件，其在液氮温度下具有最大的$ZT \simeq 11$，并且在室温下具有最大的$ZT \simeq 4$，在$\sim 1$ $μ$ m长的锯齿形GNR中实现，所述GNR具有可变直径的纳米孔和它们之间的间距。我们的分析是基于$π$ -轨道紧束缚哈密顿量的电子子系统的第三最近邻跳跃，声子子系统的经验第四最近邻模型，和非平衡格林函数形式主义来研究这两个模型中的量子输运。
2012-01-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Zigzag graphene nanoribbons without inversion symmetry
衬底上的石墨烯将遭受反转对称性破缺（ISB）晶格势。在考虑电子-电子相互作用的情况下，研究了无反转对称性的锯齿形石墨烯纳米带出现半金属性和非共线磁性相的可能性.在半填充时，由于与电子-电子相互作用的竞争，半金属态（HM）可以在ISB势的中间值处实现。远离半填充，在不同的带宽度的掺杂与ISB电位的相图，其中HM状态和NC磁状态的制度清楚地指示和讨论。对于具有完美边缘的带，我们预测了具有不同磁结构的两个HM状态之间的拓扑转变，这是伴随着沿带的电导从$2e^2/h$到$e^2/h$的突然转变。
2011-07-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Interference of Topologically Protected Edge States in Silicene Nanoribbons
硅烯是一种二维量子自旋霍尔绝缘体。我们从拓扑保护和两个边缘之间干涉的角度研究了硅烯纳米带的边缘通道。研究发现，扶手椅形和锯齿形边缘的螺旋边缘通道（HEC）的行为是完全不同的。HEC的穿透深度$ξ$与扶手椅边缘$ξ_{\rm arm} \sim \hbar v_\text{F}/ Δ$的自旋-轨道能隙成反比（$v_\text{F}$：费米速度，$Δ$：由于自旋-轨道相互作用而产生的能隙），而它保持与锯齿形边缘的晶格常数一样短。由于两个边缘态的干涉，扶手椅型纳米带中的零能态消失，而即使宽度$W$很窄，它们仍然保持在锯齿型纳米带中。对于扶手椅型纳米带，HEC的间隙$δ$表现为$Δ=0$的$δ\sim \hbar v_\text{F}/W$，以及$δ\sim Δ\exp[- W/ξ_{\rm arm}]$的$Δ\not=0$的$δ\sim Δ\exp[- W/ξ_{\rm arm}]$，而对于锯齿型纳米带，其基本上保持为零而与$Δ$无关。
2013-01-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Full analytical solution of finite-length armchair/zigzag nanoribbons
短臂椅型石墨烯纳米带可以表现为一维拓扑材料，其可以根据其宽度和终止方式在其石墨烯终止的边缘中显示边缘状态。我们在这里展示了任何长度和宽度的紧密结合石墨烯矩形的完整解决方案，可以被视为有限长度的扶手椅或锯齿形丝带。我们找到了体和边缘本征态和本征能量的精确解析表达式。我们给出了边缘态之间库仑相互作用的精确表达式，并引入Hubbard二聚体模型分析了边缘不同磁态的出现及其特征，这些磁态的存在依赖于带长。我们找到足够的空间，我们的预测在N = 5扶手椅丝带实验测试。我们比较分析结果与从头算模拟基准的二聚体模型的质量，并设置其参数。从头算哈密顿量的进一步详细分析，使我们能够确定这些变化的紧束缚参数，影响的带状物的拓扑性质。
2023-03-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magneto-electric coupling in zigzag graphene nanoribbons
锯齿形石墨烯纳米带可以具有磁性基态，其具有铁磁、反铁磁或倾斜配置，这取决于载流子密度。我们发现，一个电场直接穿过带改变的磁性状态，有利于反铁磁配置。该性质可用于制备在给定边缘上具有规定自旋取向的带。
2009-12-23 cond-mat.mes-hall
Directed self-organization of graphene nanoribbons on SiC
后CMOS石墨烯电子器件的实现需要生产半导体石墨烯，这是一个劳动密集型过程。我们提出了通过常规光刻和微电子处理来定制碳化硅晶体，以使得能够在4 H-SiC {1- 10 n}（n = 8）晶面而不是常规的{0001}平面上模板化石墨烯生长。这允许石墨烯纳米带的自组织生长，其尺寸由刻面的尺寸限定。通过拉曼光谱和高分辨率透射电子显微镜（HRTEM）测量证实了优先生长，并给出了原型石墨烯器件的电学特性。在0.24 cm 2 SiC芯片上制造> 10，000个顶栅石墨烯晶体管证明了该工艺的可扩展性，并代表了迄今为止报道的石墨烯器件的最高密度。
2010-02-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin-dependent ballistic transport properties and electronic structures of pristine and edge-doped zigzag silicene nanoribbons: large magnetoresistance
采用非平衡格林函数方法结合密度泛函理论研究了边缘掺杂锯齿型硅烯纳米带（ZSiNR）的电子结构和电导.双探针系统的ZSiNR在铁磁和反铁磁状态被认为是。掺杂效应的元素从第III和V族，在一个平行或反平行的两个电极的磁性配置，进行了讨论。打开和关闭外部磁场，我们可以将金属铁磁ZSiNR转换为绝缘反铁磁ZSiNR。在铁磁状态下，偶数或奇数宽度的ZSiNR表现出截然不同的磁阻。在奇数宽度边缘掺杂的ZSiNR中，与原始ZSiNR相比，发生大的磁阻。在宽度均匀的ZSiNR中情况相反。这些现象是由反平行结构中电导的剧烈变化引起的。
2014-08-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
The screening effects on field enhancement factor of zigzag graphene nanoribbon arrays: A first-principles study
采用第一性原理计算研究了场屏蔽效应对锯齿型石墨烯纳米带（ZGNRs）电子和场发射性质的影响.系统地研究了带间距和带宽度对锯齿型石墨烯纳米带（ZGNRs）的功函数、场增强因子、带隙和边缘磁性的影响。研究发现，ZGNRs的功函数随着带间距离Dx的增加而迅速增加，这是由带边缘的正偶极子引起的。对于给定的Dx，ZGNR的功函数随着带宽度W的增加而减小。带宽越大，带间距对功函数的影响越大。利用一个简单的线性插值模型，我们可以得到任意带宽的ZGNR的功函数。对于Dx < W的情况，场增强因子随着带间距离的增加而迅速增加。当我们进一步增加Dx时，增强因子缓慢增加，然后趋于饱和。ZGNR的带间距离可以调制带隙和边缘磁性的大小。以上这些现象都可以用筛选效应来解释。
2017-12-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Charge transport in doped zigzag phosphorene nanoribbons
研究了晶格畸变和化学无序对两端锯齿形磷烯纳米带（zPNR）电荷输运性质的影响，该纳米带在外加偏压下表现出共振隧穿行为。我们的综合研究是基于{ \it ab~initio}量子输运计算的Landauer理论的基础上。我们使用氮和硅替代掺杂原子，并采用不同的物理量，如$I-V$曲线，电压降行为，透射光谱，传输路径，和原子电流，探讨zPNR器件在偏压下的输运机制。计算的传输路径显示从弹道输运制度的扩散，并在某些特定情况下，本地化的传输制度的过渡。通过化学键和跳跃流动的电流被监测，然而，电导主要来源于在Z字形边缘附近穿过化学键的电荷。结果表明，在掺杂体系中，器件电导降低，负微分电阻特性减弱或消失。此外，纯zPNR系统的电导几乎与带宽无关。
2018-05-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electric-field-induced spin spiral state in bilayer zigzag graphene nanoribbons
我们研究了双层锯齿形石墨烯纳米带在电场作用下铁磁边缘态的自旋螺旋基态的出现。为了做到这一点，我们采用了广义布洛赫定理，在约束方案方法内为边缘处的所有碳原子的磁矩创建平坦的螺旋排列。小的带宽可以保持铁磁基态，而大的带宽则显示出从一定的电场值开始的螺旋基态。我们还指出，螺旋基态是由自旋刚度的降低引起的。在这种情况下，能量标度表现出一种微妙的性质，只能在低温下考虑。对于最后的讨论，我们还发现，自旋螺旋基态出现更迅速，当厚度增加。因此，我们证明了大的带宽和大的厚度可以在电场的作用下产生许多螺旋态。
2021-02-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Zigzag nanoribbon of gated bilayer hexagonal crystals with spontaneous edge magnetism
单层石墨烯类二维材料的锯齿形纳米带在锯齿形终端处具有自发边缘磁性，其配置控制带隙。本文研究了双层六方晶体锯齿形纳米带的边缘磁性。研究了双层石墨烯和双层硅烯的具体模型。随着门控电压的增加，基态和第一准稳定激发态的总能级、磁结构和能带结构被调谐。在一定的门控电压范围内，上自旋带隙打开，下自旋带隙关闭，系统处于自旋极化金属相。这种双层纳米带的自旋极化导电边带可以应用于栅可调谐自旋电子器件。
2021-10-17 cond-mat.mes-hall
Peculiar Width Dependence of the Electronic Property of Carbon Nanoribbons
纳米带（纳米石墨带）是类似于碳纳米管的碳系统。我们通过一组两个整数$<p,q>$来表征宽类纳米带，然后根据$p$和$q$来定义宽度$w$。电子性质探索这类纳米带。锯齿形（扶手椅型）纳米带具有与扶手椅型（锯齿形）纳米管类似的电子性质。纳米带的带隙结构表现出与金属或几乎金属纳米带的流状序列的谷结构。这些序列对应于由$w$索引的等宽曲线。我们揭示了纳米带的电子性质对宽度$w$的特殊依赖性。
2006-02-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Vacancy Effects on Electric and Thermoelectric Properties of Zigzag Silicene Nanoribbons
研究了具有横向对称性的锯齿形硅烯纳米晶体中单空位、双空位和线性空位的晶体重构。利用密度泛函理论结合非平衡格林函数方法研究了它们对材料电性能和热电性能的影响。特别是，我们专注于自旋分辨电导，磁电阻和电流-电压曲线。在MV中形成5-原子环，在DV中形成5-8-5环结构，并且在LV中形成8-4-8-4环结构。当横向对称性被空位打破时，特别是当空位位于带的边缘时，线性电导变得强烈地依赖于自旋。巨磁电阻效应会被非对称空位所掩盖。当存在LV和不对称MV或DV时，可能出现单自旋负微分电阻。一个强大的自旋塞贝克效应，预计在室温下在ZSiNR与LV。
2014-08-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Twisted bilayer zigzag-graphene nanoribbon junctions with tunable edge states
堆叠二维层状材料，如石墨烯和过渡金属二硫属化物与非零层间扭转角最近已成为有吸引力的，因为新的物理性能的出现。一维纳米材料的堆叠提供了横向堆叠偏移作为用于调制所得材料性质的附加参数。在这里，我们报告的扭曲双层锯齿形石墨烯纳米带（TBZGNRs）的边缘状态可以调整与扭曲角和堆叠偏移。通过密度泛函理论（DFT）计算首次揭示了在堆积区的强边态变化。利用扫描隧道显微镜在Au（111）表面构建并表征了扭曲双层锯齿形石墨烯纳米颗粒（TBZGNR）体系。三个典型的正交TBZGNR结表现出不同的堆叠偏移通过扫描隧道光谱的详细分析揭示了新兴的近零能量状态。通过与密度泛函理论计算结果的比较，我们得出结论：边缘态的产生是由于平带的形成，平带的能量和自旋简并度随堆叠偏移量的变化是高度可调的。我们的工作突出了2D和1D twistronics之间的根本区别，并刺激进一步调查扭曲的一维系统。
2023-02-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Enhanced thermoelectric efficiency of zigzag bilayer phosphorene nanoribbon; edge states engineering
从理论上研究了锯齿型双层磷烯纳米带的热电性质。我们首先将SSH阶梯与ZBPNR边缘态类比，解析地得到了它们的能带结构和波函数。然后，通过应用能量过滤方法，我们表明，电功率和热电效率的ZBPNR可以显着提高中间隙边缘状态的存在。我们还讨论了如何通过在边界施加周期性点势来设计边缘模式，以进一步优化系统的热电功率和效率。
2022-03-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
First-principles predictions of tunable half metallicity in zigzag GaN nanoribbons with possible applications in CO detection and spintronics
基于系统的第一性原理密度泛函理论（DFT）模拟，我们预测锯齿形GAN纳米带（ZGaNNR）既可以用作高效CO探测器，也可以用作自旋过滤器。我们对无限长的纳米带和有限股进行的计算表明：（a）CO在ZGaNNRs的边缘强烈结合，以及（b）几种所得的配置表现出半金属行为。我们考虑了不同的边缘钝化位点，发现所有的结构都是稳定的。的金属，半金属，和半导体的配置被观察到作为一个功能的CO钝化覆盖。我们还计算了各种结构的电流-电压（I-V）特性，使用Landauer形式主义，并发现由半金属配置的设备作为高效的自旋过滤器。CO浓度的影响也进行了研究，这表明一个可行的方法，不仅调整ZGaNNRs的电子带隙，但它们的半金属。因此，我们的模拟提出了一个新的研究方向可能的器件应用的III-V族异质结构。
2022-09-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Probing the edge states in a zigzag phosphorene nanoribbon via RKKY exchange interaction
磷烯是磷原子的各向异性褶皱二维（$2$ D）六方晶格。锯齿形磷烯纳米颗粒（ZPNR）中的边缘模是准平坦的，与体相态完全隔离，这与其他六方晶格如石墨烯、硅烯等相比是独特的。我们从理论上研究了置于纳米颗粒上的两个磁性杂质之间的Ruderman-Kittel-Kasuya-Yosida（RKKY）交换相互作用，并通过其行为提取平坦边缘态的特征。由于边缘态与体相完全分离，我们可以通过调整外部栅极电势，将通过RKKY相互作用的边缘模式贡献与体的边缘模式贡献隔离，相同的边缘。体诱导RKKY相互作用表现出非常平滑的振荡与两个杂质之间的距离，而边缘模式，它波动非常迅速。我们还探讨了拉伸应变的影响，在没有和存在的栅极电压，并揭示了RKKY相互作用强度可以在适当的掺杂下，当两个杂质是在体。
2018-06-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Effects of transverse electric fields on Landau subbands in bilayer zigzag graphene nanoribbons
利用Peierls紧束缚模型研究了准一维锯齿形石墨烯纳米带的磁电性质。准朗道能级（QLL）是指在k空间某个区域内的无色散朗道子带，是磁约束效应和量子约束效应相互竞争的结果。在双层系统中，层间相互作用导致两组QLL，一组发生在费米能级，另一组发生在更高的能量。横向电场能使能谱发生畸变，使两组QLL发生倾斜，并引起超导体-金属的相变。从波函数的角度探索了电子的分布，清晰地讨论了朗道态在电场影响下的演化。更有趣的是，能谱中的能带混合现象与态混合有关，态混合在波函数中可以明显地看到。最后给出了可以通过表面检测和光学实验（如扫描隧道光谱和吸收光谱）验证的态密度。
2013-09-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Kondo effect of cobalt adatom on zigzag graphene nanoribbon
基于从头计算方法，讨论了Co原子在锯齿形石墨烯纳米颗粒上的近藤效应。位于空心位的Co原子表现为自旋S = 1/2的杂质，dxz和dyz轨道对磁矩有贡献。动力学关联分析使用互补近似：平均场从玻色子方法，非交叉近似和运动方程方法。自旋和轨道自由度之间的相互作用的影响，以及纳米粒子的电子和磁结构的特性对多体共振的影响进行了研究。
2013-07-22 cond-mat.mes-hall
Strain-induced modulation of exchange interaction in monolayer zigzag nanoribbons of B$_2$S
在这项工作中，电子结构和磁相互作用的单层纳米带的B $_2$ S，最近实现的单层系统的应变调制进行了研究。在第一部分的研究中，我们主要关注单轴应变下B $_2$ S单层纳米带的电子结构是如何被改变的，然后采用紧束缚的框架和传统的弹性理论，我们讨论了应变诱导的局部变形如何被用作一种手段来影响B $_2$ S锯齿形纳米带中的Ruderman-Kittel-Kasuya-Yosida（RKKY）相互作用。我们表明，打破反转对称性在锯齿形B $_2$ S纳米带（ZBSNR），例如，通过引入交错的亚晶格势，在其电子性质的调制中起着关键作用。更有趣的是，对于属于组$M=4p$的ZBSNR，其中$M$是ZBSNR的宽度，而$p$是整数，可以看到总是观察到带隙，其中一对近中间带与体带完全分离。作为一个关键特征，可以通过施加面内应变$\varepsilon_x$和$\varepsilon_y$来移动ZBSNR的能量图中的中间带的位置。此外，近中间带隙带宽单调减小的应变强度的增加和增加的ZBSNR的宽度。ZBSNRs的能隙随应变和带宽的增加而减小。的空间和应变依赖性的交换相互作用在各种配置的磁性杂质也进行了评估。B $_2$ S纳米带中吸附的磁性杂质之间的磁相互作用可以通过对这种系统进行仔细的应变工程来操纵。我们的研究结果表明，这些可调的电子和磁性的ZBSNRs意味着他们可能会发现应用在自旋电子学和赝…
2019-06-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electronic Structure and Topology in Gulf-edged Zigzag Graphene Nanoribbons
本文探索了海湾边缘之字形石墨烯纳米带的完整化学空间，发现其电子性质取决于四个结构参数，利用紧束缚计算和Hubbard模型证明该类材料均为半导体且多具反铁磁性，并给出了Z2拓扑不变量的经验规则，为纳米电子学应用提供设计指导。
2024-08-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin Splitting of Dopant Edge States in Magnetic Zigzag Graphene Nanoribbons
氢封端的锯齿形纳米石墨烯中的自旋有序电子态引起了磁量子现象，引发了对碳基自旋电子学的新兴趣。锯齿形石墨烯纳米带（ZGNRs），具有两个平行的锯齿形边缘沿带的主轴的石墨烯的准一维半导体条，被预测为主机沿带的边缘铁磁有序和反铁磁耦合在其宽度的本征电子边缘状态。尽管最近在自下而上合成原子精确的ZGNRs方面取得了进展，但它们独特的电子结构迄今为止一直被自旋有序边缘态的固有化学反应性所掩盖。在这里，我们提出了一个通用的技术，用于钝化的化学高度反应性的自旋极化的边缘状态，通过引入一个超晶格的替代氮掺杂剂沿边缘的ZGNR。第一性原理GW计算和扫描隧道光谱揭示了ZGNRs自旋极化铁磁有序边缘诱导的大交换场（~850特斯拉）对低位氮孤对平坦带的巨大自旋分裂。我们的研究结果直接证实了ZGNRs中预测的紧急磁序的性质，并为它们的探索和功能集成到纳米级传感和逻辑器件中提供了一个强大的平台。
2021-06-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Bistability of zigzag edge magnetism in graphene nanoribbons induced by electric field
在存在Hubbard相互作用的情况下，石墨烯锯齿形纳米带具有反平行结构的自发边缘磁性，其幅度可以通过横向电场调节。当电场在临界值上增大或减小时，边缘分别被去磁或重新磁化。每个边缘处的磁场确定再磁化的方向。因此，单层石墨烯锯齿形纳米结构中缓慢变化的横向电场和磁场的组合可以驱动量子系统进入双稳态回路。在没有磁场的双层/单层锯齿形纳米结构中也可以诱导出同样的现象，因为非对称超交换相互作用控制了再磁化的方向。通过这种方式，量子系统在基态和具有不同磁性、能带结构和电导的准稳态激发态之间进行了转换。这一特性可用于开发无磁场的石墨烯基自旋电子纳米器件。
2021-05-01 cond-mat.mes-hall
Optimal model of semi-infinite graphene for ab initio calculations of reactions at graphene edges by the example of zigzag edge reconstruction
我们调查的参数的半无限石墨烯的基础上的石墨烯纳米颗粒在周期性的边界条件下的影响的准确性的从头计算的反应在石墨烯边缘的例子的第一阶段的锯齿形石墨烯边缘的重建，形成一个五边形-七边形对。它示出，适当地收敛的结果，纳米线应包括至少6个之字形行和周期性的图像对沿纳米线轴应分开至少6个六边形。发现形成孤立的五边形-七边形对的会聚反应能和活化能垒分别为-0.15 eV和1.61 eV。它还揭示，这种缺陷减少石墨烯边缘的磁化仅在局部，但在相反的纳米线边缘的自旋顺序从反平行（反铁磁）切换到平行一个（铁磁）时，增加缺陷密度。
2022-11-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
