Strain superlattices and macroscale suspension of Graphene induced by corrugated substrates
我们研究了宏观CVD制备的石墨烯片转移到由有序阵列的可变几何形状的二氧化硅柱制成的波纹状衬底上的应变，波纹和悬浮特征的有组织形成。根据波纹状阵列的纵横比和锐度，石墨烯可以保形地涂覆表面，部分塌陷，或者像fakir一样完全悬浮在数十微米的柱之间。当柱密度增加时，塌陷膜中的波纹显示出从柱中出现的随机取向的褶皱到连接在给定取向的域中组织的最近相邻柱的波纹的过渡。空间分辨拉曼光谱，原子力显微镜和电子显微镜揭示了单轴应变域的转移石墨烯，这是诱导和控制的几何形状。我们提出了一个简单的理论模型来解释悬浮和塌陷石墨烯之间的过渡。对于具有高纵横比柱的阵列，石墨烯膜保持悬浮在宏观距离上，与柱尖端顶点的相互作用最小。它提供了一个平台来定制石墨烯层中的应力，并为电子输运和纳米机械应用开辟了前景。
2014-04-24 cond-mat.mes-hall
Tuneable molecular doping of corrugated graphene
采用密度泛函理论（DFT）模拟了四种不同类型的分子（甲苯、溴二聚体、水和二氧化氮）在石墨烯波纹上的物理吸附。对于所有类型的分子，均发现了平面石墨烯的电荷转移能和结合能的变化，并提出了波纹石墨烯电子结构和碳原子π轨道转角的变化以及吸附分子化学结构的变化是导致完美石墨烯情况和不同类型分子吸附性质差异的原因.计算结果表明，波纹的顶部对大分子更有吸引力，波纹之间的谷对小分子更有吸引力。讨论了分子在波纹上的稳定性以及在平坦和波纹状石墨烯上迁移的能垒。
2010-09-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin-polarized currents in corrugated graphene nanoribbons
我们研究了波纹状石墨烯纳米带中自旋极化电流的产生。这样的波纹被建模为多个区域与Rashba自旋轨道相互作用，其中凹和凸曲率被视为Rashba区域与相反的符号。不同的分离Rashba区的几何形状内的紧束缚近似计算的数值例子。值得注意的是，在一个系统中的自旋极化电流与几个Rashba地区可以增强的情况下，与一个单一的Rashba部分相同的总面积。对于具有相同Rashba符号的多个区域的配置，增强更大。这表明，自旋极化的增加是由于散射的电子穿越区域有和没有Rashba相互作用。此外，我们涉及的外观的自旋极化电流的自旋依赖电导之间的新的对称关系。这些对称性被证明是实空间和自旋空间中不同对称性操作的组合，就像那些发生在碳纳米管等非平面系统中的对称性操作一样。我们的研究结果表明，具有Rashba自旋轨道相互作用的二维器件可以作为优良的自旋电子器件在全电或机械设置。
2020-07-07 cond-mat.mes-hall
Complete light absorption in graphene-metamaterial corrugated structures
我们表明，表面等离子激元激发的负介电常数超材料具有浅的周期性的表面极化曲线可以探索推动单层和连续片的石墨烯的吸收高达100%。在弛豫机制中，混合系统的等离子体共振的位置由超材料的等离子体频率确定，从而允许在不需要工程石墨烯的情况下设置用于增强吸收的频率范围。
2012-11-09 cond-mat.mes-hall physics.optics
Evidence for Superlattice Dirac Points and Space-dependent Fermi Velocity in Corrugated Graphene Monolayer
最近的研究表明，周期势可以在石墨烯中产生能量为（是石墨烯的费米速度，G是倒易超晶格矢量）的超晶格狄拉克点。在这里，我们进行扫描隧道显微镜和光谱研究的波纹石墨烯单层铑箔。我们发现，纳米波长的准周期波纹的波纹石墨烯引起弱的一维（1D）电子势，从而导致超晶格狄拉克点的出现。超晶格的狄拉克点的位置是空间依赖的，并显示出广泛的分布值。我们证明了超晶格空间相关的狄拉克点与空间相关的费米速度密切相关，这可能是由于波纹石墨烯中的局域应变和强电子-电子相互作用的影响。
2012-11-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Electromagnetic radiation by electrons in corrugated graphene
研究了在弹道机制下，有传输电流存在时，波纹石墨烯中电子的电磁辐射。在波荡器和摇摆器中可以观察到类似性质的辐射。我们在这里考虑了单层石墨烯中的波纹对其电磁特性的影响。电磁辐射实际上是使用标准电磁理论计算的。两种情况下，规则和随机结构进行了分析。随机高度函数h（x，y）与规范场之间的非线性关系导致辐射频率分布中心峰的产生。单层石墨烯中波纹形成的机制很少被考虑。波纹被认为是二维晶体中的无公度超结构，是面内光学声子子系统周期解形成的结果。可能的不稳定性的弯曲子系统进行了讨论。
2015-12-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Midgap states and charge inhomogeneities in corrugated graphene
我们研究了有效规范场对石墨烯低能电子结构的影响。我们表明，零能量朗道能级将形成，与石墨烯层的平滑变形相关联，当高度ε，$h$，和波纹的长度，$l$，是这样的$h^2 / (l a) \gtrsim 1$，其中$a$是晶格常数。局域能级的存在导致零能量下的大的可压缩性，并增强了电子-电子相互作用（包括电子相分离）引起的不稳定性。波纹和外部磁场的组合效应打破了石墨烯的谷对称性，导致谷选择的可能性。
2007-12-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Pedestrian index theorem a la Aharonov-Casher for bulk threshold modes in corrugated multilayer graphene
在单层和双层石墨烯的研究中，零模及其拓扑简并性和与指数定理的关系引起了人们的注意。对于可忽略的标量势，指数定理解释了为什么狄拉克哈密顿量的零能朗道能级的简并不被规范场无序所提升，例如由于波纹，而其他朗道能级被非均匀有效磁场加宽。Katsnelson和Prokhorova利用Atiyah-Singer指标定理正式证明了双层哈密顿量支持这种受保护的体零模。在这里，我们补充和推广这一结果在一个行人的方式指出，简单的参数Aharonov和Casher退化零模式的狄拉克哈密顿在无限平面自然延伸到多层的情况下。简并度仍然存在，虽然在非零能量，也在存在的间隙。这些阈值模式使得光谱不对称。然而，谱的其余部分即使在任意规范场中也保持对称，这是一个与超对称性有关的事实。这种连接的可能的好处进行了讨论。
2009-05-20 cond-mat.mes-hall
Tuning Gap in Corrugated Graphene with Spin Dependence
我们研究了一个系统中的传输，该系统由弯曲的石墨烯表面作为连接到左右两侧的两个平坦石墨烯片的圆弧（波纹）组成。我们在曲线部分引入了质量项，并研究了谱中产生的带隙对自旋上/下输运性质的影响。隧道分析使我们能够找到所有的传输和反射通道的带隙建模。这后来通过减少自旋向上/向下的传输，但增加自旋相反，表现出一些行为看起来像钟形曲线。我们发现共振出现在反射具有相同的自旋，因此反向散射与自旋向上/向下是不为零的波纹。在我们的模型中，我们观察到总传导的巨大空间位移，这些位移的大小可以通过调整带隙来有效地控制。隧道效应的这种高阶可调谐性可以用于设计基于石墨烯的高精度器件。
2022-08-11 cond-mat.mes-hall quant-ph
Zero-magnetic-field Hall effects in artificially corrugated bilayer graphene
设计电子能带结构的能力，以及更引人注目的是，获得物质的新奇异相的能力，一直是科学和技术进步的基石。扭曲范德华材料以形成莫尔超晶格是一种强大的范例，可以将石墨烯从正常的金属状态驱动到绝缘，超导或铁磁状态。在这里，我们提出了一种新的路线，以创建非平凡的能带结构，从而通过光刻图案化的应变（晶格变形）的物质的异国情调的阶段。该方法用于实现人工波纹双层石墨烯，其中实空间和动量空间伪磁场（Berry曲率）共存并且具有非平凡性质，即Berry曲率偶极子。这类新的凝聚态系统使我们能够观察到所谓的非线性反常霍尔效应和一种新型的霍尔效应，而不破坏时间反演对称性。这样的人工材料系统和我们的方法，非常规的电子状态可能会打开一条途径的几何和/或拓扑量子现象，以及在范德瓦尔斯晶体能带工程。
2021-03-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Interaction of Flexural Phonons with Electrons in Graphene: A Generalized Dirac Equation in Corrugated Surfaces
为了描述载流子在波纹状石墨烯中的运动，导出了广义狄拉克方程，由于弯曲声子的存在，这是温度高于10°K的情况。这种相互作用是通过考虑诱导度规来考虑的，其精神与广义相对论描述费米子粒子在弯曲时空中运动的方法相同。由此产生的方程允许以自然的方式包括其他声子分支以及外部电磁场的存在。它还预测了非线性效应，这是不存在于通常的矢量势近似中使用的大多数出版物的主题，以及使用纯正弦应变场控制电子电导率的可能性。非线性项在高温下是重要的，并且还可以导致有趣的效应，例如弯曲声子和外部电磁场之间的共振。
2011-02-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci gr-qc
Strain Induced One-Dimensional Landau-Level Quantization in Corrugated Graphene
理论研究预测，石墨烯的波纹在其低能电子结构上产生有效规范场，并可能导致零能平带，这是真实磁场中朗道能级的模拟。在这里，我们证明，使用扫描隧道显微镜和紧束缚近似的组合，零能量朗道能级与消失的费米速度将形成时，每波纹的有效赝磁通量大于通量量子。我们的分析表明，波纹的有效规范场导致在一个方向上的零能量平带，而不是在另一个方向上。在波纹的垂直方向上的费米速度根本没有重整化。根据经典的薄膜弹性理论讨论了波纹产生的条件。
2013-04-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin Relaxation at Graphene Nanoribbons in the presence of Substrate Surface Roughness
本文研究了褶皱扶手椅型石墨烯纳米带（AGNR）中的自旋输运。我们采用非平衡格林函数方法和四轨道紧束缚模型研究了自旋轨道相互作用和表面粗糙度的综合效应。我们修改跳跃参数的弯曲和波纹碳原子的距离。研究了表面粗糙度参数，如粗糙度振幅和相关长度，对石墨烯纳米带自旋输运的影响。我们发现，增加表面粗糙度幅度打破AGNR对称性和杂化$\mathitσ$和$\mathitπ$轨道，导致更多的自旋翻转，因此减少极化。与粗糙度振幅不同，较长的相关长度使AGNR表面更光滑，并增加极化。此外，提取载流子的自旋扩散长度，并研究其对粗糙度参数的依赖性。我们发现自旋扩散长度为1至80微米的顺序为各种表面的振幅。
2019-10-26 cond-mat.mes-hall
Strain engineered graphene using a nanostructured substrate: I Deformations
使用原子模拟，我们研究了沉积在纳米结构衬底上的石墨烯的形态学特性。正弦波纹表面、台阶、细长沟槽、一维和立方势垒、球形气泡、高斯凸起和高斯凹陷被认为是石墨烯的支撑结构。石墨烯-基底相互作用由范德华力控制，并且石墨烯层的轮廓通过使用分子动力学模拟使能量最小化来确定。基于所获得的最佳配置，我们发现：（i）对于放置在具有长于2nm的正弦波的波纹状基底上的石墨烯，石墨烯片遵循基底图案，而对于支撑的石墨烯，其总是悬置在基底的峰上，（ii）当增加范德华模型中的能量参数时，石墨烯对衬底形貌的构象增强，（iii）石墨烯在沟槽中的粘附取决于沟槽的宽度和石墨烯的取向，即与具有扶手椅边缘的小宽度（3 nm）纳米取向相反，具有锯齿形边缘的纳米取向遵循衬底轮廓，（iv）原子级石墨烯遵循高斯凸块衬底，但不遵循具有高斯凹陷的衬底，以及（v）范德华相互作用引起的粘附能在[0.1-0.4] J/m^2范围内变化。
2012-04-28 cond-mat.mes-hall
Spectral gap induced by structural corrugation in armchair graphene nanoribbons
本文研究了未掺杂扶手椅型石墨烯纳米带（AGNR）的结构涨落对电子性质的影响。首先，重新分析单个波纹石墨烯层，我们发现两个不等价的狄拉克点（DP）彼此远离。另外，随着波纹的增加，费米速度减小。关于AGNR，其金属行为取决于它们的宽度，我们特别分析的情况下，零间隙带结构的AGNR。通过求解狄拉克方程与适当的边界条件，我们表明，由于位移的DP的间隙打开的光谱。该间隙与变形的高和波长之间的比率的平方成比例。我们证实了这一预测的精确数值解的有限宽度波纹AGNR。此外，我们发现，量子电导，由非平衡格林函数技术计算的间隙打开时消失。我们的研究结果的主要结论是，电导间隙应该出现所有未掺杂的波纹AGNR的宽度无关。
2010-01-07 cond-mat.mes-hall
Electronic properties of corrugated graphene, the Heisenberg principle and wormhole geometry in solid state
对石墨烯的载流子采用纯二维相对论方程与海森堡不确定原理相矛盾，因为它需要将三维波函数的离面坐标设置为零。在这里，我们提出了一个理论框架，用于描述石墨烯的无质量相对论载流子根据这个最基本的所有量子原理。一个逐渐限制的过程是用来限制到一个表面上的动态和正常的表面部分，并在这个过程中嵌入到三维世界的表面占。结果，在表面部分中产生不变的几何势，其与平均曲率成线性比例，并使材料的费米能与弯曲成比例地移动。电子性质的应变诱导改性或“应变电子学”显然是石墨烯研究的一个重要领域。这为生产电子器件，MEMS和NEMS开辟了一个场所，其中电子特性通过几何方法控制，并且不需要石墨烯的额外改变。这种几何势的出现也为我们提供了一些线索，让我们知道在广义相对论的弯曲时空中，量子动力学是什么样子的。在这种情况下，我们探讨了一个二维截面的虫洞几何实现与石墨烯作为固态思想实验。
2011-01-27 cond-mat.mes-hall math-ph math.MP
Propagating edge and interfacial states in corrugated graphene: Robustness and configurability
University of Science and Technology Houari Boumediene（哈乌阿里·布麦迪内科技大学）；Ecole Supérieure des Sciences des Aliments et des Industries Agroalimentaires（食品科学与食品工业高等学院）；The University of Hong Kong（香港大学）；Ohio University（俄亥俄大学）
本文通过应变工程在石墨烯中实现赝磁场与位移场标量势的协同作用，形成窄带和能隙，并揭示零能隙和高能隙中边缘态的不同机制，提出通过外部势垒电开关零能隙及边缘通道，以及分裂栅极产生可空间重构的拓扑保护界面态。
2026-10-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Metal adatoms on graphene and hexagonal boron nitride: Towards the rational design of self-assembly templates
金属衬底上周期性波纹状外延石墨烯和六方氮化硼（h-BN）被认为是纳米颗粒阵列自组装的前景模板。通过第一性原理计算，我们确定了金属原子在石墨烯和六方氮化硼表面的结合能和扩散激活势垒。所观察到的化学趋势可以理解的电荷转移和共价键之间的相互作用，涉及吸附原子d电子。我们进一步研究了金属基底的电子效应，发现基于石墨烯的周期性波纹模板与金属/石墨烯界面处的强相互作用相结合最适合于高度规则的纳米颗粒阵列的自组装。
2010-07-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Properties of Two-Dimensional Silicon grown on Graphene Substrate
采用第一性原理计算研究了石墨烯衬底上二维硅片的结构和电学性质。提出了一种新的波纹矩形硅结构是能量最有利的结构。费米能级的移动表明自掺杂。电子密度的计算显示硅层和石墨烯衬底之间的弱耦合。2D硅片变成金属的，并且具有比下面的石墨烯衬底高得多的传输效率（TE）值。
2013-04-05 cond-mat.mes-hall
Exchange induced charge inhomogeneities in rippled neutral graphene
提出了一种新的机制，诱导的电荷密度变化的波纹石墨烯。这里显示了晶格变形和交换相互作用之间的相互作用如何引起电荷分离，即，电子和空穴的水坑，用于石墨烯片的真实变形值。感应电荷密度在$10^{11}-10^{12}$ cm $^{-2}$范围内，这与最近的测量结果一致。
2007-07-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Two distinct methods to evaluate graphene relaxation time and mobility in Boltzmann diffusive transport, considering ionized impurity scattering and Thomas-Fermi screening
研究了受电离杂质散射限制的石墨烯中的玻尔兹曼扩散输运，包括弛豫时间和迁移率。弛豫时间的计算有两种不同的方法，一种是通过散射矩阵直接利用玻尔兹曼输运方程，另一种是基于散射截面。对于石墨烯，两种方法产生相同的弛豫时间结果。假设线性的超导费米屏蔽和合理的电子载流子密度，弛豫时间和迁移率可以计算和绘制，这表明石墨烯是一种非常有前途的高迁移率材料，用于超快电子器件应用。
2017-12-30 cond-mat.mes-hall
Theory of spin-orbit induced spin relaxation in functionalized graphene
我们进行了比较研究的自旋弛豫自旋轨道耦合诱导吸附原子（氢和氟）在石墨烯。应用两种方法，给出一致的结果：一个完整的量子输运模拟的石墨烯纳米粒子，和一个T-矩阵计算使用格林函数的一个单一的吸附原子在石墨烯。对于氢化石墨烯，自旋弛豫的主导自旋轨道项是PIA，由于赝自旋反转不对称性，迄今为止被忽视的相互作用。相反，在氟化石墨烯中，PIA和Rashba耦合破坏性地干扰，降低总自旋弛豫速率。在这种情况下，我们还预测了一个强烈的偏离预期的2：1自旋弛豫各向异性面外和面内自旋取向。我们的研究结果将有助于功能化石墨烯的自旋弛豫和弱局域化实验的基准。
2015-05-29 cond-mat.mes-hall
Modeling charge relaxation in graphene quantum dots induced by electron-phonon interaction
研究和比较了两种计算石墨烯量子点电子-声子相互作用电荷弛豫时间的解析模型。最近，石墨烯量子点中的电荷弛豫过程已被实验探测，在这里，我们提供了弛豫时间的理论估计。通过比较一个模型与纯边缘约束与静电约束，我们发现，后者具有更大的弛豫时间。有趣的是，在静电定义的量子点的弛豫时间预计将超过实验观察到的下限~100 ns。
2016-06-21 cond-mat.mes-hall
Spin relaxation times in disordered graphene
我们考虑两种机制的自旋弛豫无序石墨烯。i）由于波纹引起的曲率自旋轨道耦合的自旋弛豫。ii）由于电子自旋与边缘处的局部磁矩的相互作用而引起的自旋弛豫。我们得到的自旋弛豫时间，τ_SO和τ_J由于这两种机制的解析表达式，并估计其值的石墨烯样品的现实参数。我们得到的自旋弛豫起源于这些机制是非常弱的，自旋相干预期在无序石墨烯长度L ~ 1微米的样品。
2007-07-30 cond-mat.mes-hall
Gauge field induced by ripples in graphene
我们研究了淬灭的高度波动（波纹）在石墨烯上的态密度（DOS）的影响。我们表明，在强纹波无序的分歧，在DOS可以导致一个有序的基态。我们还讨论了在波纹系统中位错的形成，在悬浮样品中的屈曲效应，以及由于真实磁场和波纹引起的规范势之间的相互作用而导致的朗道能级的变化。
2008-03-13 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall
Electron energy and temperature relaxation in graphene on a piezoelectric substrate
我们研究了压电衬底上石墨烯中电子的能量和温度弛豫。在狄拉克费米子的（非）简并气体中，考虑了基底的非本征压电表面声学（PA）声子和石墨烯的本征变形声学（DA）声子的组合势的散射。结果表明，在低能量或低温度下，PA声子占主导地位的弛豫和定性改变其性质。这一预测与使用石墨烯器件的量子精密测量和电子应用相关，并提出了一种用于探测石墨烯中电子-声子耦合的新实验装置。
2014-05-12 cond-mat.mes-hall
Bias-dependent D'yakonov-Perel' spin relaxation in bilayer graphene
本文用解析和数值方法计算了双层石墨烯中杂质随机散射（D 'yakonov-Perel'机制）引起的自旋进动对电子自旋弛豫时间的影响。由于带结构的三角形翘曲，自旋弛豫时间表现出一个有趣的非单调行为的费米能量和层间偏置电位的函数。我们的研究结果与最近的四探针测量的双层石墨烯的自旋弛豫时间是一致的，并表明电开关自旋器件的可能性。
2012-02-09 cond-mat.mes-hall
Effects of Mismatch Strain and Substrate Surface Corrugation on Morphology of Supported Monolayer Graphene
氧化物衬底上的石墨烯单层已经被证明具有优异的电荷迁移率和热传输，用于潜在的器件应用。形貌的改变对石墨烯的输运性质有很大的影响。在本文中，我们从理论上分析了氧化物衬底上的石墨烯单层的形态稳定性，受到范德华相互作用和面内失配应变。首先，我们定义的平衡分离和界面粘附能作为两个关键参数，表征一个平坦的单层和一个平坦的基板表面之间的范德华相互作用。通过微扰分析，预测了临界压缩失配应变，超过该临界压缩失配应变，石墨烯单层经历应变诱导的不稳定性，在完全平坦的表面上形成具有增加的振幅和减小的波长的波纹。当衬底表面不完全平坦时，石墨烯的形态取决于表面反射的振幅和波长。预测从共形（波纹状）到非共形（平坦）形态的过渡。分析了衬底表面粗糙度对石墨烯平衡平均厚度和界面结合能的影响。此外，通过考虑衬底表面的应变和失配应变，人们发现，而拉伸失配应变降低石墨烯的应变幅度，波纹衬底表面促进应变诱导的不稳定性下的压缩应变。这些理论结果表明，通过表面图案化和应变工程来控制氧化物衬底上的石墨烯单层的形态的可能手段。
2010-03-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Limits of stability in supported graphene nanoribbons subject to bending
石墨烯纳米带即使在支撑在平坦衬底上时也易于发生面内弯曲。然而，带可以稳定地承受的弯曲量仍然知之甚少。在这里，通过使用分子动力学模拟，我们研究了0.5-1.9 nm宽的扶手椅型和锯齿型石墨烯纳米带弯曲的稳定极限。我们观察到，最大稳定曲率的极限低于~10度/纳米，在弯曲的情况下，是外力和屈曲不稳定性引起的限制。此外，事实证明，最大稳定曲率的极限也低于~10度/nm，如果弯曲不是强制的，并且极限仅由基板引起的波纹势能景观引起。这两个稳定性极限都在带状物变宽时迅速降低。这些结果符合最近的实验，并可以理解的透明弹性模型。
2016-06-15 cond-mat.mes-hall
Temperature and electric field dependence of spin relaxation in graphene on SrTiO$_3$
理论上预测的石墨烯中高达1 $μs$的本征自旋弛豫时间以及极高的迁移率使其成为自旋电子学中有前途的材料。尽管对自旋弛豫进行了广泛的实验研究并对其精确机制进行了理解，但仍然不清楚为什么石墨烯中的自旋寿命比理论预测低三个数量级。这种差异的核心是当地环境的作用，包括底层基质的作用。在这项工作中，我们使用电子丰富的平台SrTiO $_3$，并研究其在支持石墨烯中的自旋输运的适用性。我们发现自旋弛豫时间和长度分别为1.2 $\pm$ 0.1 ns和5.6 $\pm$ 0.5 $μm$在290 K的SrTiO $_3$上的石墨烯使用非局域测量方案。我们分析了石墨烯中自旋输运参数的温度变化，并将石墨烯中自旋输运参数的温度依赖性归因于SrTiO $_3$中的自旋轨道耦合或结构相变。此外，从自旋输运参数的门依赖性，自旋弛豫时间和动量弛豫时间之间的关系被提取; Elliot-Yaffet和D 'Yakonov-Perel'自旋弛豫速率被发现是相似的顺序。
2018-11-29 cond-mat.mes-hall
Spin Dynamics and Relaxation in Graphene Dictated by Electron-hole Puddles
了解清洁石墨烯中的自旋动力学和弛豫机制以及自旋器件可以操作的上时间和长度尺度是实现石墨烯自旋电子技术的先决条件。在这里，我们从理论上揭示了不同衬底上的清洁石墨烯的基本自旋弛豫机制的性质，自旋轨道Rashba场低至几十微米eV。自旋寿命范围从50皮秒到几纳秒被发现是由衬底诱导的电子-空穴特性。描述了从SiO2衬底的Dyakonov-Perel型到hBN衬底的加宽诱导的失相的自旋弛豫机制中的交叉。自旋寿命的能量依赖性，它们的比例为自旋指向面外和面内，和与无序的缩放提供了一个全球性的图片自旋动力学和弛豫在超净石墨烯中存在的电子空穴水坑。
2015-09-26 cond-mat.mes-hall
Polarized photoluminescence clocks ultrafast pseudospin relaxation in graphene
二维材料中的电子态可以表现出赝自旋自由度，这允许独特的载流子场相互作用场景。在这里，我们研究超快亚晶格赝自旋弛豫石墨烯的偏振分辨光致发光光谱。与微观玻尔兹曼模拟的比较允许确定$12\pm 2\,\text{fs}$的光学对准的赝自旋分布的寿命。这种实验方法扩展了石墨烯赝自旋电子学的工具箱，为研究有源器件或外场下的赝自旋动力学提供了新的手段。
2017-02-03 cond-mat.mes-hall
Long spin relaxation times in wafer scale epitaxial graphene on SiC(0001)
我们开发了一种简单的，可升级的过程，在SiC（0001）上外延生长的单层石墨烯上制备横向自旋阀器件，并进行非局域自旋输运测量。我们在单层石墨烯中观察到最长的自旋弛豫时间τ_S，而自旋扩散系数D_S与剥离石墨烯的典型结果相比大大降低。τ_S值的增加可能与底物的改变有关，而D_S值较小的原因尚不清楚。
2012-02-14 cond-mat.mes-hall
Observation of a Snap-Through Instability in Graphene
我们研究了放置在刚性，微尺度波纹基板上的几层石墨烯样品的粘合剂和弯曲能之间的竞争。使用原子力显微镜，我们表明，石墨烯经历了一个尖锐的“管理单元通过”的过渡作为层厚度的函数，其中的材料之间的过渡符合基板和平放在基板的顶部。通过利用FLG弯曲的弹性模型中的临界穿通厚度，我们提取了大于范德华力预期的石墨烯表面粘附能的值。
2011-09-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin relaxation in disordered graphene: Interplay between puddles and defect-induced magnetism
我们研究了缺陷引起的磁矩对石墨烯自旋弛豫的影响。我们提出并采用在我们的研究中的微观模型，描述磁杂质散射过程介导的电荷水坑。该模型结合了与缺陷诱导态相关的自旋织构。我们使用实验推断的值校准我们的模型参数。我们得到的自旋弛豫时间的结果与实验结果非常吻合。我们的研究导致了一个全面的解释短自旋弛豫时间在实验文献中报道。我们还提出了一个新的解释令人困惑的实验观察增强自旋弛豫时间在氢化石墨烯样品的组合效应，由于无序配置，导致增加耦合的磁矩和缺陷诱导的$π$ -类磁性的石墨烯的可调谐性。
2017-10-13 cond-mat.mes-hall
Relaxation of Optically Excited Carriers in Graphene
我们通过求解包含电子-声子（e-ph）和电子-电子（e-e）散射的瞬态玻尔兹曼输运方程来探索光激发石墨烯的弛豫。模拟结果表明，当激发载流子仅通过e-ph散射弛豫时，可以在由光子能量确定的能量下实现布居反转。然而，电子-电子散射迅速热化的载流子能量分布冲洗出负的光学电导率峰。弛豫速率和载流子倍增效应作为光子能量和介电常数的函数。
2011-03-29 cond-mat.mes-hall
Curvature-induced spin-orbit coupling and spin relaxation in a chemically clean single-layer graphene
研究材料中与自旋相关的现象需要了解固态系统中导电载流子的有效自旋轨道耦合的精确形式。我们从理论上证明了单层石墨烯中由波纹或周期性波纹引起的曲率产生两种类型的有效自旋轨道耦合。除了先前报道的与亚晶格赝自旋耦合并对应于波纹单层石墨烯中的Rashba型自旋轨道耦合的自旋轨道耦合外，还存在一个不与赝自旋耦合的额外自旋轨道耦合，这是不能从碳纳米管曲率诱导的自旋轨道耦合的延伸中获得的。通过数值计算，我们发现在化学清洁的单层石墨烯中，两种曲率诱导的自旋-轨道耦合对自旋弛豫的贡献是相同量级的.研究了自旋弛豫对薄膜粗糙度的依赖性。
2011-11-29 cond-mat.mes-hall
Resonant scattering by magnetic impurities as a model for spin relaxation in bilayer graphene
我们建议，所观察到的双层石墨烯的自旋弛豫是由于磁性杂质的共振散射。我们分析了二聚体和非二聚体上吸附原子的共振散射模型，发现只有前者在电荷中性点处产生窄共振。与单层石墨烯相反，石墨烯双层中测量的自旋弛豫速率随着载流子密度的增加而增加。虽然人们普遍认为，不同的机制必须在两种结构中发挥作用，我们的模型解释了这种行为，而自然的不同的加宽尺度相同的基础共振过程。不仅我们的结果-使用强大的和第一性原理的启发参数-同意与实验，他们还预测实验可测试的急剧下降的自旋弛豫率在高载流子密度。
2016-02-29 cond-mat.mes-hall
Spin Relaxation in Graphene with self-assembled Cobalt Porphyrin Molecules
在石墨烯自旋电子学中，局域磁矩与电子自旋的相互作用为探索潜在的自旋弛豫机制铺平了新的道路。石墨烯上的有机钴卟啉（CoPP）分子的自组装层通过卟啉结合的钴原子的磁矩为此类研究提供了所需的平台。在这项工作中，石墨烯自旋阀器件的自旋输运性质的研究功能化与这样的CoPP分子作为温度的函数，通过非本地自旋阀和Hanle自旋进动测量报告。对于功能化（分子）器件，我们观察到自旋弛豫时间（τs）的略微减小，这可能是在分子磁矩存在下石墨烯中电子自旋的增强的自旋翻转散射的指示。对于低质量样品（低迁移率），分子层的影响被掩盖，这可能是由于Elliot-Yafet（EY）型自旋弛豫机制的主导作用。
2015-06-18 cond-mat.mes-hall
Effect of in-situ deposition of Mg adatoms on spin relaxation in graphene
我们已经系统地引入了带电杂质散射体的形式的镁吸附剥离的单层石墨烯和观察的自旋弛豫时间的变化很小，尽管在电荷传输行为的显着变化。所有的测量都是在原位暴露于Mg吸附原子的非局域石墨烯隧穿自旋阀上进行的，从而系统地引入了原子尺度的带电杂质散射。虽然电荷传输特性表现出降低的迁移率和减少的动量散射时间，观察到的自旋寿命没有显着影响，表明带电杂质散射是无关紧要的，在本制度的自旋弛豫时间。
2013-02-23 cond-mat.mes-hall
Spin transport in graphene nanostructures
石墨烯是自旋电子学的一种有趣材料，即使在室温下也显示出长的自旋弛豫长度。对于未来的自旋电子器件，重要的是要了解自旋的行为和限制自旋输运的结构中的尺寸小于自旋弛豫长度。然而，石墨烯纳米结构中的自旋注入和输运的研究是高度未开发的。在这里，我们研究了尺寸小于自旋弛豫长度的纳米结构石墨烯中的自旋注入和弛豫。对于石墨烯纳米岛，其中的边缘长度与面积的比率是远远高于标准设备，我们表明，在边缘增强自旋翻转过程似乎并没有发挥主要作用的自旋弛豫。另一方面，接触诱导的自旋弛豫对这些低维结构具有更显著的影响。通过研究通过石墨烯量子点的非局域自旋输运，我们观察到所获得的自旋弛豫值由连接的石墨烯岛而不是由量子点本身决定。使用一个简单的模型，我们认为，未来的非本地汉勒进动测量可以获得一个更显着的值的自旋弛豫时间的量子点通过使用高自旋极化接触结合低隧穿率。
2014-12-02 cond-mat.mes-hall
Relaxation of charge in monolayer graphene: fast non-linear diffusion vs Coulomb effects
原始单层石墨烯表现出非常差的屏蔽，因为态密度在狄拉克点处消失。因此，电荷弛豫在很宽的参数范围内受零点运动的影响（而不是库仑相互作用）控制。结合石墨烯具有有限的固有电导率的事实，这导致由具有在零电荷密度处发散的扩散系数的非线性扩散方程描述的弛豫状态。这种快速扩散的一些后果是自相似的超扩散制度的松弛，在电子和空穴丰富的区域之间的界面处的电荷耗尽区域的发展，和有限的消光时间为周期性的电荷分布。
2017-01-05 cond-mat.mes-hall
Revisiting the measurement of the spin relaxation time in graphene-based devices
长的自旋弛豫时间（tausf）是石墨烯应用于自旋电子学的关键，但tausf的实验值通常比预期的要短得多。我们表明，通常的测定由汉勒方法低估tausf，如果适当的帐户的自旋吸收接触是缺乏的。通过对一系列实验结果的回顾，我们发现修正后的tausf更长，分散性更小，从而使实验得到的tausf图像更加统一。我们还讨论了如何校正依赖于石墨烯和接触的参数。
2014-11-11 cond-mat.mes-hall
24 \textmu m length spin relaxation length in boron nitride encapsulated bilayer graphene
我们已经进行了自旋和电荷输运测量双栅高迁移率双层石墨烯封装在六方氮化硼。结果表明，室温下自旋弛豫长度$λ_s$可达13~ \textmu m，弛豫时间$τ_s$为2.5~ns.在4 K时，扩散系数上升到0.52 m $^2$ /s，比迄今为止石墨烯自旋阀所达到的最佳值高5倍。结果，$λ_s$上升到24 \textmu m，其中$τ_s$高达2.9 ns。我们表征了3种不同的样品，并观察到自旋弛豫时间随着器件长度的增加而增加。我们解释我们的结果使用一个模型，占非封装的外部区域引起的自旋弛豫。
2015-06-01 cond-mat.mes-hall
Nonequilibrium plasmon emission drives ultrafast carrier relaxation dynamics in photoexcited graphene
光激发石墨烯中载流子反转的快速衰减归因于光学声子发射和俄歇复合。等离子体激元发射提供了另一种途径，正如我们在这里所展示的，在超快时间尺度上驱动载流子弛豫动力学。在研究非平衡弛豫动力学时，我们发现等离子体激元发射有效地将反转转化为热载流子，然后通过光学声子发射提取其能量。这一机制不仅解释了所观察到的翻转的fs寿命，而且提供了原子薄的超快等离子体激元发射器的前景。
2015-09-30 cond-mat.mes-hall
Relaxation of optically excited carriers in graphene: Anomalous diffusion and Lévy flights
我们提出了一个理论分析的弛豫级联的光激发电子在石墨烯中存在RPA屏蔽的电子-电子相互作用。我们计算了高能量电子的弛豫速率和构成级联的无规行走的跳跃尺寸分布，该级联具有厚尾。我们发现，整个级联的统计描述的Lévy飞行常数漂移，而不是标准的漂移扩散的能量空间。Lévy飞行体现了级联时间中涨落的非平凡标度关系，这与Lévy过程的首次通过时间问题有关。此外，我们确定的瞬态差分传输的石墨烯的激光脉冲激发后，考虑到分数动力学的弛豫动力学。
2014-01-31 cond-mat.mes-hall
Spin Relaxation in Weak Localization Regime in Multilayer Graphene Spin Valves
采用非局域磁电阻（NLMR）测量方法，研究了多层石墨烯（MLG）自旋阀器件中自旋弛豫时间的温度依赖性。从低于70 K的磁阻（MR）测量中观察到弱局域化（WL），表明载流子的相干传输。在相同的温度范围内，我们观察到的自旋弛豫时间和自旋扩散长度的大的增加，即使扩散常数Ds被抑制的WL。这表明，在相干电荷输运机制中，当电荷经历量子干涉效应时，MLG中的自旋弛豫时间可以显著延长。
2013-03-08 cond-mat.mes-hall
Heterostructures of graphene and hBN: electronic, spin-orbit, and spin relaxation properties from first principles
我们进行了广泛的第一性原理计算的异质结构组成的单层石墨烯和六方氮化硼（hBN）。采用一个基于量子力学的最小紧束缚模型，我们提取了hBN上石墨烯的轨道和自旋轨道耦合（SOC）参数，以及hBN封装的石墨烯。我们的计算表明，这些参数取决于石墨烯在hBN上的特定堆叠构型。我们还对不同的石墨烯/hBN堆叠进行了层间距离研究，以找到相应的最低能量距离。对于非常大的层间距离，可以恢复原始的石墨烯性质，如我们从参数对层间距离的依赖性中发现的。此外，我们发现，轨道和SOC参数，特别是Rashba的，强烈依赖于所施加的横向电场，自旋物理提供了丰富的操场。有了模型参数，我们采用Dyakonov-Perel公式计算石墨烯/hBN异质结构中的自旋弛豫。我们发现自旋寿命在纳秒范围内，与最近的测量。自旋弛豫各向异性，是面外到面内自旋寿命的比率，被发现是巨大的接近电荷中性点，随着掺杂的增加而减少，并且通过外部横向电场高度可调。这与双层石墨烯相反，在双层石墨烯中，外场使自旋弛豫各向异性饱和。
2019-03-28 cond-mat.mes-hall
Spin relaxation in a single-electron graphene quantum dot
单电子自旋的弛豫时间是固态自旋量子比特的一个重要参数，因为它直接限制了编码信息的寿命。由于低自旋轨道相互作用和低超精细耦合，石墨烯和双层石墨烯（BLG）长期以来被认为是有前途的自旋量子比特平台。直到最近，才有可能控制BLG量子点（QD）中的单电子并了解它们的自旋谷纹理，而弛豫动力学大多尚未探索。在这里，我们报告的自旋弛豫时间（$T_1$）的单电子态的BLG量子点。使用脉冲门光谱，我们提取的弛豫时间超过200 $μ$ s在磁场为1.9 T。$T_1$值显示出对自旋分裂的强烈依赖性，在较低的磁场下有望产生更长的$T_1$，其中我们的测量受到信噪比的限制。弛豫时间比先前报道的碳基量子点的弛豫时间大两个数量级以上，这表明石墨烯是一种潜在的有前途的可扩展自旋量子比特的主体材料。
2022-06-28 cond-mat.mes-hall
Hot carrier and hot phonon coupling during ultrafast relaxation of photoexcited electrons in graphene
我们研究，通过蒙特卡罗模拟器，热声子效应的光激发石墨烯的弛豫动力学和其定量的影响相比，考虑平衡声子分布。我们的多粒子方法表明，忽略热声子效应显着低估了光激发石墨烯的弛豫时间。热声子效应对于较高的激发脉冲能量和$1$与$3\times 10^{12} \mathrm{~cm}^{-2}$之间的光生载流子密度更为重要。声学谷间声子起着不可忽视的作用，发射的声子的波长限制了最大值（由载流子浓度决定）诱导较慢的载流子冷却速率。由于额外的冷却路径，在衬底上的石墨烯中固有声子加热被阻尼，热声子效应显示出与载流子密度的强烈的逆相关性。
2016-02-01 cond-mat.mes-hall
Strongly bound excitons dominate electronic relaxation in resonantly excited twisted bilayer graphene
当两片石墨烯堆叠成扭曲双层石墨烯（tBLG）构型时，所产生的面间2 p轨道之间的受限重叠产生角度可调的电子吸收共振。使用多光子瞬态吸收（TA）显微镜和TEM的一种新的组合，我们解决了共振电子结构，并确保电子弛豫内单tBLG域。引人注目的是，我们发现，在共振激发tBLG域的瞬态电子人口增强了许多倍，形成一个主要的电子弛豫瓶颈。2-光子TA显微镜显示，这种瓶颈效应源于位于1-光子吸收共振以下0.37eV的强束缚暗激子态。这种强束缚激子与自由电子连续态的稳定共存以前从未在金属二维材料中观察到。
2015-05-29 cond-mat.mes-hall
Valley relaxation in graphene due to charged impurities
单层石墨烯是具有多谷电子结构的材料的示例。在这样的材料中，谷指数被认为是信息载体。因此，弛豫机制导致谷信息的损失是感兴趣的。在这里，我们计算了石墨烯中带电杂质引起的谷弛豫速率。一个特殊的模型的石墨烯，其中的$p_z$轨道是二维高斯函数，其特征在于一个有效的玻尔半径$a_\textrm{eB}$的空间扩展。我们通过求解玻尔兹曼方程得到谷弛豫速率，对于非相互作用电子的情况，以及对于杂质势由于电子-电子相互作用而被屏蔽的情况。对于后者的情况下，我们考虑到本地场的影响，并评估在随机相位近似的介电矩阵。我们的主要发现是：（1）谷弛豫速率与费米能级处的电子态密度成正比。(ii)位于石墨烯平面附近，距离$d \lesssim 0.3\,\textrmÅ$的带电杂质在诱导谷弛豫方面比那些更远的杂质有效得多，后者的效果随着石墨烯-杂质距离$d$的增加而指数地抑制。(iii)无论是在存在和不存在电子-电子相互作用的情况下，谷弛豫速率显示出明显的依赖于有效玻尔半径$a_\textrm{eB}$。这两种情况下的趋势是不同的：在不存在（存在）屏蔽的情况下，随着有效玻尔半径的增加，谷弛豫速率减小（增加）。这最后一个结果强调，谷弛豫速率的定量计算应纳入电子-电子相互作用以及原子长度尺度上的电子波函数的准确知识。
2015-08-27 cond-mat.mes-hall
Relaxation of moiré patterns for slightly misaligned identical lattices: graphene on graphite
通过大尺度原子模拟研究了原子弛豫对扭曲石墨和双层石墨中莫尔条纹结构的影响。重建的结构可以被描述为一个超晶格的“热点”与旋涡状行为的平面内原子位移和增加的平面外位移与角度减小。这些晶格畸变影响标量势和矢量势以及由此产生的电子性质。在低取向差角（< $\sim$ 1 $^\circ$）下，优化的结构显著偏离在电子性质的计算中经常假设的正弦调制。所提出的结构可以通过扫描探针显微镜测量来验证。
2015-03-09 cond-mat.mes-hall
Galvanomagnetic effects in graphene
从理论上研究了中性和栅控石墨烯的磁电阻效应和空穴效应。结果表明，在中性石墨烯霍尔效应是完全不存在的。在门控，正是单极石墨烯效应的磁阻消失，这里霍尔常数不涉及任何弛豫特性，在弛豫时间近似的流行方法获得的结果相反。
2010-11-18 cond-mat.mes-hall
