Spin-polarized current induced by a local exchange field in a silicene nanoribbon
预测了在两端锯齿形硅烯纳米管中产生自旋极化电流的机制。当在硅烯纳米粒子的一个边缘上施加一个平行于硅烯表面的弱局域交换场时，在相应的无带隙边缘态中打开了一个能隙，但另一对自旋相反的无带隙边缘态仍然受到时间反演对称性的保护。因此，在这个双端系统中，在由局部交换场打开的间隙中可以感生自旋极化电流。重要的是，即使在没有Rashba自旋轨道耦合和交换场很弱的情况下，也可以获得自旋极化电流。也就是说，产生自旋极化电流的机制在实验上很容易实现，而且自旋极化电流对弱无序不敏感。
2012-06-07 cond-mat.mes-hall
Effects of random vacancies on the spin-dependent thermoelectric properties of silicene nanoribbon
Universidad Técnica Federico Santa María（费德里科·圣玛丽亚技术大学）；Universidad de Antofagasta（安托法加斯塔大学）
本研究通过引入随机空位，提升了硅烯纳米带的热电效率，突破了经典热电定律限制，为高效热电和自旋热电器件开发提供了新思路。
2026-01-12 cond-mat.mes-hall
Influence of edge magnetization and electric fields on zigzag silicene, germanene and stanene nanoribbons
利用多轨道紧束缚模型，研究了在库仑相互作用和垂直电场作用下，锯齿形硅烯、锗烯和锡烯纳米带（分别为ZSiNRs、ZGeNRs和SnNRs）的边缘态.由于多轨道效应，所得到的边缘态具有非线性能量色散，并且纳米带在边缘处显示出感生磁化。由于这种非线性色散，ZSiNR、ZGeNR和ZGeNNR可能无法在场效应晶体管中提供优异的性能，如已经从单轨道紧束缚模型计算中提出的那样。我们提出了一个有效的低能量模型，描述了ZSiNRs，ZGeNRs，和ZGeNRs的边缘状态。我们表明，边缘状态的ZGeNR和ZGeNNR显示反交叉的带与相反的自旋，即使只有面外的边缘磁化存在。通过施加电场来调节边缘态的自旋极化的能力指出了未来制造硅烯、锗烯和锡烯纳米带作为自旋电子器件的机会。
2018-10-01 cond-mat.mes-hall
Topological and magnetic phase transition in silicene-like zigzag nanoribbons
硅烯中的自旋-轨道相互作用（SOI）导致量子自旋霍尔效应，而锯齿形纳米带中的Hubbard诱导库仑相互作用经常产生带隙，其两个边缘具有反铁磁（AF）自旋序。在本文中，我们系统地研究了这两个共同的锯齿状硅纳米带（zSiNR）的贡献。研究了不同材料参数和外场条件下的一些拓扑和磁相变。我们发现当带宽或SOI值超过某个临界值时，SOI可以克服库仑相互作用，系统从能带绝缘体转变为拓扑绝缘体：量子自旋霍尔态或自旋量子反常霍尔态。我们还发现当交换场或电场超过某一临界值时，Hubbard主导的zSiNR系统中存在磁相变。最后，我们在Hubbard-SOI-zSiNR系统中观察到了在强电场破坏磁相和拓扑相之前的拓扑/磁相变。
2018-03-08 cond-mat.mes-hall
Silicene nanosheet to discriminate the quality of pear fruit based on volatiles adsorption --- a DFT application
采用密度泛函理论（DFT）研究了硅烯纳米片（Si-NS）与梨果实成熟和过成熟过程中挥发性有机物（VOCs）的相互作用.从声子能带结构的角度研究了Si NS的几何稳定性。进一步从能带结构研究了Si-NS的电子性质，发现其能隙为0.46 eV，具有半导体性质。结果表明，梨果实挥发物在硅烯纳米片上的吸附顺序为：成熟期乙酸己酯$\rightarrow$乙酸丁酯$\rightarrow$丁酸丁酯，过熟期为乙酸$\rightarrow$乙酸乙酯$\rightarrow$ 1-丁醇。通过吸附能、平均能隙变化和Bader电荷转移等表征了梨果实挥发物在硅烯纳米片上的吸附特性。此外，还利用能带结构、电子密度、吸附位和态密度（DOS）谱研究了VOCs在硅烯纳米片上的吸附。此外，研究结果表明，硅烯纳米片可以用于鉴别梨果实的品质。
2019-10-02 cond-mat.mes-hall
Role of line defect in the bandgap and transport properties of silicene nanoribbons
利用紧束缚模型和非平衡格林函数方法（NEGF），研究了硅烯纳米晶体的能带结构和输运性质.由于线缺陷的影响，平坦子带向下或向上弯曲。自旋轨道耦合诱导量子自旋霍尔态。特别地，能带依赖于线缺陷与纳米晶边缘之间的距离。在位能量对两种缺陷组态能带谱的影响是不同的。对于情况1的缺陷组态，对于不同的在位能量，总是存在一个带隙。然而，可以通过改变情况2的缺陷配置的在位能量、亚晶格势和自旋轨道耦合来调制无带隙状态和带隙。因此，从亚晶格势、在位能和自旋轨道耦合对能带结构的综合影响可以很好地理解电导（包括零电导）的变化趋势.因此，利用亚晶格势、在位能量和自旋轨道耦合，可以简单有效地调节具有第二种缺陷结构的硅烯纳米晶体的输运性质.本研究对硅基器件的制备和输运特性的调控具有重要意义。
2021-06-26 cond-mat.mes-hall
Topological phase and edge states dependence of the RKKY interaction in zigzag silicene nanoribbon
我们提出了多功能材料的基础上的Ruderman-Kittel-Kasuya-Yosida（RKKY）的相互作用在锯齿形硅烯纳米管（ZSNR）的半填充在面外电场的存在下。我们发现，拓扑相变中的带色散的ZSNR可以探测使用RKKY相互作用。我们发现，由于ZSNR的零能边缘态，当杂质位于Z字形边缘时，交换耦合显著增强，并且发现在拓扑绝缘体相中的相互作用强度远大于在能带绝缘体区时的相互作用强度.我们提出了一个模型来研究位于ZSNR的边缘上的两个磁性杂质的系统的相位，并发现对于不同的电场值，可能存在三种不同的磁性相位，螺旋，铁磁和反铁磁。硅烯中磁相的这种电可调谐性可以通过使用当前的实验技术来探索，并且可以在自旋电子学领域中感兴趣。
2016-08-03 cond-mat.mes-hall
Physisorption of DNA bases on finite-size nanoribbons from graphene, phosphorene, and silicene: Insights from density functional theory
通过使用简单且具有成本效益的方法直接读取DNA碱基来检测和区分DNA碱基的能力是一个重要的问题，其解决方案可以为癌症和人类遗传疾病等领域产生重大价值。二维（2D）材料已经成为用于电子DNA测序的革命性材料，具有快速、单核苷酸直接读取DNA测序的强大潜力，消耗量最少。在2D材料中，石墨烯是DNA测序中探索最多的材料。这是因为它的商业价值。石墨烯的主要障碍是其疏水性，这导致DNA碱基粘附在其表面，减慢易位速度，并使单碱基识别变得困难，因为多个碱基在任何给定时间与石墨烯相互作用。因此，必须研究石墨烯以外的其他元素2D材料。利用密度泛函理论研究了石墨烯、磷烯和硅烯纳米带表面物理吸附的DNA碱基之间的电子相互作用。通过比较能带隙、结合能和态密度（DOS）的变化，我们观察到磷烯在使用物理吸附模态进行DNA测序时比石墨烯和硅烯表现得更好。
2021-11-30 cond-mat.mes-hall
Quantized Conductance and Field-Effect Topological Quantum Transistor in Silicene Nanoribbons
硅烯是一种量子自旋霍尔绝缘体，在外加电场（如电场、光辐射和反铁磁序）的作用下，硅烯会发生拓扑相变。我们研究了硅烯纳米带的电子和输运性质的基础上的Landauer形式。我们建议通过测量态密度和电导来确定拓扑相变。电导是量子化的，当系统转换到不同的相位时，电导的值会发生变化。我们表明，硅烯纳米粒子附近的零能量作为场效应晶体管。该晶体管是鲁棒的，但它利用了最小的量化电导，因为零能量的边缘状态的拓扑保护。我们的发现为未来的拓扑量子器件开辟了一条新的途径。
2013-03-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin-Polarized Majorana Zero Modes in Proximitized Superconducting Penta-Silicene Nanoribbons
本文理论研究了在外磁场和Rashba自旋轨道耦合作用下，具有诱导p波超导的五边形硅烯纳米带中自旋极化马约拉纳零能模的出现条件，揭示了自旋极化拓扑相变和两端局域零能态，为硅烯基容错量子计算与马约拉纳自旋电子学器件提供了新途径。
2023-07-06 cond-mat.mes-hall
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
Half-Metallic Silicene and Germanene Nanoribbons: towards High-Performance Spintronics Device
通过第一性原理计算，我们预测了面内均匀电场可以在氢封端的锯齿形硅烯和锗烯纳米带（ZSiNRs和ZGeNRs）中诱导半金属性.双栅有限ZSiNR器件显示出高达99%的近乎完美的自旋过滤器效率，而四栅有限ZSiNR器件作为有效的自旋场效应晶体管（FET），从从头算量子输运模拟的开/关电流比超过100。这一发现为硅烯和锗烯在自旋电子学中的应用开辟了新的前景。
2013-04-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Effect of SW defect on structural and transport properties of silicene nanoribbons
利用密度泛函理论和非平衡格林函数方法，对具有Stone-Wales缺陷的锯齿形硅烯纳米带的结构和输运性质进行了理论研究.计算的形成能明显低于石墨烯和硅烯，这意味着这种缺陷在SiNR中的高稳定性。在一定的偏置电压范围内，完整和SW缺陷的SiNR都可以观察到负微分电阻。为了阐明负折射现象的机理，我们详细讨论了透射谱和分子投影自洽哈密顿态。
2016-01-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin-filtered and Spatially Distinguishable Crossed Andreev Reflection in a Silicene-Superconductor Junction
本文从理论上研究了在交换磁场作用下，超导体与硅烯纳米粒子之间的量子输运。我们发现，对于一个狭窄的纳米尺度的硅烯，显着的交叉Andreev反射（与一个分数$>50\%$）可以诱导的弹性共隧穿的能量窗口，通过破坏系统的一些对称性。由于电子对交换场的能量响应对于相反的自旋是相反的，因此这些传输通道可以很好地自旋极化。此外，由于拓扑边缘状态的螺旋度守恒，这三个传输通道在设备的三个不同位置空间上分离，使它们在实验上是可区分的。这种交叉Andreev反射是通过消逝模式在相对边缘之间的非局域量子干涉。如果将两个不同相位的超导引线连接到硅烯纳米管的两个边缘，交叉Andreev反射可以呈现Josephson型振荡，具有最大分数$\sim 100\%$。
2016-10-25 cond-mat.mes-hall
Switching modulation of spin transport in ferromagnetic tetragonal silicene
利用非平衡格林函数方法研究了铁磁四硅烯纳米带的能带结构和输运性质。讨论了在外加电场、势能、交换场和自旋轨道耦合共同作用下的能带结构和自旋相关电导。通过改变纳米晶的横向宽度，可以容易地实现从半金属态到半导体态的相变。自旋相关电导的分离是由于交换场和自旋轨道耦合的影响，而零电导行为则表现为由电场诱导的自旋相关带隙.我们提出了一种具有两个中心通道的四端四方硅烯纳米带的器件结构。研究发现，利用两个开关可以控制自旋电流。具有高势垒的开关可以阻挡电子从中心散射区流入其他端子。有趣的是，仅应用一个开关就可以实现自旋相关的零电导和大的自旋极化。两个开关可以提供用于控制自旋相关输运性质的多种操作。双通道铁磁四硅烯纳米粒子可以实现自旋电流的有效分离，有望成为自旋电子学器件的候选材料。
2022-07-28 cond-mat.mes-hall
Structure and Quantum Well States in Silicene Nanoribbons on Ag(110)
利用扫描隧道显微镜/光谱（STM/STS）和第一性原理计算研究了Ag（110）衬底上生长的硅纳米带的原子结构和电子性质。尽管在过去的几十年中对SiNRs进行了广泛的研究，但迄今为止，其原子结构仍然没有完全了解。在本报告中，我们确定了SiNRs/Ag（110）的结构是具有重构边缘的扶手椅型硅烯纳米颗粒。同时，观察到明显的量子阱态（QWS），并系统地测量了它们的能谱。量子阱结构是由于准粒子垂直于纳米尺度的限制而产生的，可以用量子力学中的一维“盒子中的粒子”模型理论来解释。
2015-06-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
A theoretical investigation on the carrier mobilities of armchair silicene nanoribbons
采用基于密度泛函理论的自洽场晶体轨道方法，研究了硅原子宽度为9-39的扶手椅型硅烯纳米带.从变形势理论获得的载流子迁移率相对于宽度振荡，并且值是石墨烯纳米带所具有的值的一小部分。屈曲结构、氢饱和、边缘重构以及边缘粗糙度降低了载流子迁移率，并借助晶体轨道解释了这一现象。
2012-09-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Enhanced thermoelectric efficiency in ferromagnetic silicene nanoribbons asymmetrically terminated with hydrogen atoms
利用从头算方法，我们计算了硅烯纳米带的热电和自旋热电性质的裸，单氢化和双氢化的边缘。非对称结构，其中一个边缘是裸露的或二氢化的，而另一个边缘是单氢化的（0 H-1H和2 H-1H纳米带）具有铁磁基态，并显示出显着的常规和自旋热电性能。热电效率的强烈增强（常规的和自旋的热电效率）是由这种纳米带的非常特定的能带结构引起的，其中一个自旋通道由于能隙而被阻挡，而另一个自旋通道是高度导电的。反过来，0 H-2 H和2 H-2 H纳米带（其中一个边缘是裸露的或二氢化的，另一个边缘是二氢化的）在基态是反铁磁性的。因此，相应的自旋通道是等效的，并且在这些纳米带中仅可以发生常规的热电效应。
2014-03-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Is silicene stable in air? -- First principles study of oxygen adsorption and dissociation on silicene
本文用第一性原理研究了氧在硅烯表面的吸附和解离。本文用第一性原理研究了氧在硅烯表面的吸附和解离。研究发现，在空气中，氧分子很容易吸附和解离成两个氧原子，而不需要克服任何能垒，因此硅烯在空气中是不稳定的。此外，解离的氧原子相对难以在原始硅烯表面上迁移或从原始硅烯表面解吸，导致氧原子的流动性差。结果表明，硅烯在空气中会发生Si-O化合物的转化。这将有助于揭示氧分子与硅烯表面相互作用的细节，特别是有助于理解硅烯在空气中的稳定性。
2013-10-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Highly Sensitive Gas Sensors Based on Silicene Nanoribbons
受近年来二维单分子气体传感器发展的成功启发，我们采用密度泛函理论和非平衡格林函数方法研究了N2、NO、NO2、NH3、CO、CO2、CH4、SO2和H2S等气体分子在硅烯纳米带上的吸附.最稳定的吸附构型，吸附位，吸附能，电荷转移，量子电导调制，和电子能带结构的所有研究的气体分子在SiNR的研究。我们的研究结果表明，NO，NO2和SO2的化学吸附SiNR通过强共价键，表明其潜在的应用一次性气体传感器。此外，CO和NH3化学吸附在SiNR上，具有中等的吸附能，暗示其适合作为高灵敏度的气体传感器。通过气体分子的化学吸附可检测地调制量子电导，这可归因于从气体分子到SiNR的电荷转移。其他研究的气体通过范德华相互作用物理吸附在SiNR上。研究还发现，B或N原子的掺杂均能提高SiNR的吸附能。我们的研究结果表明，SiNR在气体分子传感应用中显示出希望。
2016-08-26 cond-mat.mes-hall
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
Thermoelectric effects in silicene nanoribbons
用{ \it ab-initio}方法研究了锯齿形边缘硅烯纳米带的输运系数和热电系数（包括自旋热电势）。这种纳米带的局部自旋密度揭示了边缘磁性。像在石墨烯中一样，人们发现反铁磁和铁磁有序，其中一边的自旋极化分别与另一边的自旋极化反平行或平行。热电性能，特别是塞贝克系数，显着地依赖于电子能带结构，并增强费米能级时，在能隙。然而，这些热电性能显着降低时，声子贡献的热导包括在内。这种声子贡献已通过两种不同的方法进行了数值计算。从反铁磁态到铁磁态的转变导致大的磁阻和相当大的磁热电势。反平行配置的热电参数，当自旋极化在纳米晶体的左部分是相反的，在右部分，也进行了分析。
2013-07-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Size, vacancy and temperature effects on Young's modulus of silicene nanoribbons
我们报告的杨氏模量（YM）的无缺陷和有缺陷的硅烯纳米带（SNRs）的长度和温度的函数的结果。在这项研究中，我们进行分子动力学模拟使用环境依赖的原子间相互作用势（EDIP）来描述硅原子的相互作用。我们发现，原始的和有缺陷的信噪比的杨氏模量的增加，在两个手性方向的带状长度。结果表明，有缺陷的SNR的杨氏模量表现出复杂的依赖于空位的组合。对于温度，我们发现YM的SNRs与空位缺陷和没有表现出非线性行为，它可以定制为一个给定的长度和手性。
2016-01-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Elastic and plastic deformation of graphene, silicene, and boron nitride honeycomb nanoribbons under uniaxial tension: A first-principles density-functional theory study
本研究的弹性和塑性形变的石墨烯，硅烯，氮化硼（BN）蜂窝纳米带在单轴拉伸下确定其弹性常数，并揭示有趣的功能。在弹性范围内的拉伸过程中，电子和磁性可以强烈地改变。特别是，它示出的带隙的一个特定的扶手椅nanoriginates在应变和最高价和最低的导带被线性化下被关闭。这样，即使在半导体纳米晶体中也可以获得无质量的狄拉克费米子行为。在塑性形变下，蜂窝结构不可逆地改变，并提供许多新的结构和功能。笼状结构，甚至悬浮的原子链可以在两个蜂窝状薄片之间衍生。本工作阐述了最近的实验[C. Jin，H.兰湖，澳-地彭，K. Suenaga和S. Iijima，Phys. Rev. Lett. 102，205501（2009）]，从石墨烯衍生碳链。此外，从BN和Si纳米带的原子链的类似的形成进行了预测。
2010-01-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Edge states of hydrogen terminated monolayer materials: silicene, germanene and stanene ribbons
基于多轨道紧束缚模型，研究了锯齿形硅烯、锗烯和锡烯纳米带在有和没有氢终止时边缘态的能量色散。由于低屈曲结构对于这些材料是至关重要的，因此$π$和$σ$轨道对边缘状态具有强烈的影响，这与石墨烯纳米带的情况不同。螺旋边缘态的色散是非线性的，类似于第一性原理计算。另一方面，从单轨道紧束缚模型导出的色散总是线性的。因此，我们发现非线性来自于多轨道效应，单轨道模型不能得到精确的结果，而多轨道紧束缚模型可以得到精确的结果。我们发现，多轨道模型是必要的正确理解的边缘状态的分散在一个低屈曲几何形状的四元纳米带。
2016-12-30 cond-mat.mes-hall
Band bending and zero-conductance resonances controlled by edge electric fields in zigzag silicene nanoribbons
该研究探究边缘电场对锯齿形硅烯纳米带能带与输运的调控，揭示非对称场诱导能带弯曲、对称场产生谷极化量子自旋霍尔态等规律，发现零电导共振且其对Hubbard相互作用具鲁棒性。
2025-09-04 cond-mat.mes-hall
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
Large Enhancement and Tunable Band Gap in Silicene by Small Organic Molecule Adsorption
采用vanderWaals密度泛函理论（DFT-D）研究了丙酮、乙腈、氨、苯、甲烷、甲醇、乙醇和甲苯等8种有机分子在硅烯表面的吸附行为.吸附能的计算值在$-0.11$ eV至$-0.95$ eV之间变化。定量地，这些值高于吸附在石墨烯上的分子的相应吸附能。此外，电子结构的计算已经进行。得到的值的带隙范围从0.006 eV到0.35 eV的乙腈丙酮，分别。此外，电子的有效质量的估计和发现是比较小的，这是预期的结果在高电子迁移率。此外，我们还研究了锂原子掺杂对纯硅和丙酮吸附硅的影响。特别是，我们专注于相对于系统中的Li原子的数目的吸附能的变化。我们的研究结果提出了新的方法，使用硅烯分子为基础的能量存储和转换以及电子器件。
2014-09-19 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
Tunable Band Gap and Doping Type in Silicene by Surface Adsorption: towards Tunneling Transistors
采用第一性原理计算系统地研究了硅烯在5种过渡金属（Cu，Ag，Au，Pt，Ir）原子上的吸附结构和电子性质.我们发现这种吸附可以在掺杂硅烯的狄拉克点处产生带隙。掺杂的硅烯可以达到0.23 eV的带隙，同时保持一个相对较小的有效质量约0.1 me，从而具有高的载流子迁移率估计为50000 cm 2/Vs。P型掺杂和中性状态是实现在硅烯中的Ir和Pt吸附，分别，而n型掺杂是由Cu，Ag和Au吸附。在此基础上，本文提出了硅烯p-i-n隧穿场效应晶体管（TFET），并用第一性原理和半经验方法进行了模拟。硅烯TFET的开关比为10^3，亚阈值摆幅为90 mV/dec，通态电流为1 mA/μm。这种通态电流甚至大于大多数其他现有TFFET的通态电流。
2013-12-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Effects of Oxygen Adsorption on the Surface State of Epitaxial Silicene on Ag(111)
外延硅烯是以蜂窝状结构填充的一层硅原子，其表现出与衬底的强相互作用，这显著地影响其电子结构。迄今为止，电子耦合在硅烯与基底之间的化学反应中的作用尚不清楚，这对于硅烯层的功能化非常重要。本文报道了用扫描隧道显微镜和角分辨光电子能谱研究的4x 4硅烯在Ag（111）衬底上外延生长的重构和杂化电子结构。Si和Ag之间的杂化导致金属表面状态，其可以由于氧吸附而逐渐衰减。X射线光电子能谱证实了氧处理后Si-Ag键的去耦以及Ag（111）表面的相对耐氧性，与4x 4硅烯[相对于Ag（111）]相反。第一性原理计算证实了硅烯在氧化过程中电子结构的演变。从实验和理论上证实了4 × 4硅烯的高化学活性是由于Si的pz态，而Ag（111）衬底表现出相对惰性的化学行为。
2014-12-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Modeling of gas adsorption on graphene nanoribbons
我们提出了一个理论来研究气体分子在扶手椅型石墨烯纳米带（AGNR）上的吸附，通过应用\emph{ab} \emph{initio}计算结果的单带紧束缚近似。此外，计算中还考虑了边缘态对AGNR电子性质的影响。在假定气体分子以均匀概率分布吸附在带状位上的条件下，考察了该方法对几种简单气体分子（CO，NO，CO $_2$，NH $_3$）在10-AGNR上有限浓度吸附的适用性.结果表明，CO和NO分子的吸附贡献态主要集中在带隙中心附近，说明CO $_2$和NH $_3$分子的吸附分别作为受体和供体，不能显著增强体系的电荷输运.在低气体浓度下，该理论的计算结果与密度泛函理论的计算结果符合得很好。
2010-02-20 cond-mat.mes-hall
The magnetic and transport properties of edge passivated silicene nanoribbon by Mn atoms
采用第一性原理计算研究了Mn作为钝化元素取代一边的H原子对ZSiNR的化学掺杂效应.在典型的铁磁和反铁磁耦合下优化的结构表明，该系统导致了AFM态，实现了半金属性质.此外，我们基于Keldysh非平衡格林函数方法的第一原理方法给出了器件的自旋相关输运性质。当系统从平行配置变为反平行配置时。上自旋电流快速增加，而下自旋电流仍然被抑制。此外，还发现该系统是一个相当好的自旋过滤器件，在较宽的偏置电压范围内，自旋过滤效率接近80%，因此适合于应用。详细地提出了这些现象的机理。
2016-01-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Adsorption of Group-IV Elements on Graphene, Silicene, Germanene, Stanene: Dumbbell Formation
由周期性哑铃单元构成的硅烯和锗烯衍生物在这些蜂窝结构的多层膜中起着至关重要的作用。采用基于密度泛函理论的第一性原理计算，研究了IV族原子在石墨烯、硅烯、锗烯和锡烯单层蜂窝结构上的哑铃状吸附形成机制和能量学.的结合结构的稳定性进一步证实，通过在高温下进行从头计算分子动力学计算，除了锡烯，这是受吸附原子的吸附后的结构不稳定。根据吸附原子和基底的行数，我们发现了三种类型的结合结构，这些结构导致基底的电子、磁性和光学性质发生显着变化。特别地，Si、Ge和Sn吸附原子吸附在硅烯和锗烯上形成哑铃结构。此外，哑铃结构不仅出现在单层、单原子蜂窝结构上，而且出现在它们的化合物如SiC和SiGe上。我们表明，哑铃结构的迁移的能量势垒是低的，由于原子的协同作用。这使得哑铃在衬底上相当移动，以构建新的单层和多层Si和Ge相。
2014-12-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Effective Landé factors for an electrostatically defined quantum point contact in silicene
研究了在分裂栅电场作用下硅烯中量子点接触的等效Landé $g^*$因子。屈曲硅烯中的强自旋-轨道耦合将面内磁场的$g^*$因子从标称值2降低到第一传导子带的约1.2-第三传导子带的0.45。然而，对于垂直磁场，我们观察到的增强$g^*$因子的第一个子带中的纳米取向与锯齿形和扶手椅边缘为5.8和2.5。塞曼分裂的主要贡献来自于由凯恩-梅勒相互作用形式定义的内禀自旋-轨道耦合。
2021-05-07 cond-mat.mes-hall
Quantum spin Hall effect induced by electric field in silicene
研究了锯齿形硅烯纳米管在外加电场作用下的输运性质。由于硅烯的屈曲结构，外加电场可以诱导出交错的亚晶格势和两种Rashba自旋轨道耦合。通过适当调节两种Rashba自旋轨道耦合，利用交错势打开了体能隙，在能隙中出现了无带隙的边缘态。此外，无带隙边缘态是自旋过滤的，并且对非磁性无序不敏感。这些结果证明了硅烯在外加电场作用下可以产生量子自旋霍尔效应，这对未来自旋电子学器件的应用具有一定的实际意义。
2012-12-19 cond-mat.mes-hall
First-principles study of the stability of free-standing germanene in oxygen
本文采用第一性原理计算研究了氧原子在自由基锗烯上的吸附和解离。与空气中氧分子在自支撑硅烯上的自发解离相比，从动力学角度看锗烯比硅烯更稳定，能克服约0.55eV的能垒。特别地，与O2解离诱导的氧原子在硅烯上的独特化学吸附相反，氧分子在锗烯表面可以表现出相应的稳定吸附。此外，单氧原子在锗烯表面的吸附也不同于硅烯，导致锗烯表面存在两条相反的迁移路径。此外，氧分子在锗烯表面解离成氧原子后，由于锗烯表面存在较强的Ge-O键，在室温下氧原子的迁移和脱附相对困难，有利于锗氧化物的形成。结果表明，自支撑的锗烷烯在氧气中是相对稳定的，这与硅烯有本质的不同。
2014-12-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
One-Dimensional Potassium Chains on Silicon Nanoribbons
本研究通过STM和理论计算揭示了钾原子在硅纳米带上的吸附机制，发现其可形成一维链并调节狄拉克锥位置。
2025-04-01 cond-mat.mes-hall
Lithium Mediated Benzene Adsorption on Graphene and Graphene Nanoribbons
研究了苯分子在石墨烯及其纳米带表面锂吸附位点上的锚定。揭示了吸附质密度、特定吸附位置和自旋态对底层石墨烯衍生物的结构稳定性和电子性质的影响。在足够高的密度下，由于电荷从吸附原子转移到π电子系统，裸锂吸附使扶手椅型石墨烯纳米带变成金属，而它们的锯齿形对应物变成半金属。在苯吸附时，锂阳离子遇到两个π系统，从而将电荷拉回到苯分子。这又导致可测量的带隙的开放，其尺寸和特性对吸附物密度敏感，从而表明可以设计基于锂吸附石墨烯的化学检测器。因此，我们的研究结果有望支持新型石墨烯基传感和开关器件的设计。
2013-06-10 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
Dissociative Adsorption of Molecules on Graphene and Silicene
研究了H $_2$、O $_2$、CO、H $_2$ O和OH分子与石墨烯和硅烯空位缺陷的相互作用。裸露空位周围的原子重新构造，并产生特定的化学活性位点。虽然H $_2$、O $_2$和CO在原始石墨烯和硅烯上都保持完整，但当这些分子被置于这些化学活性位点和成核中心附近时，它们可以解离用于氢化和氧化。由解离分子的组成原子在缺陷位点处的悬挂键的饱和引起电子和磁性的显著修改。我们分析了解离的机制，揭示了周围的主机原子与解离分子的协同作用，以降低解离所需的能量障碍。H $_2$ O和OH的解离受到高能势垒的阻碍。我们的研究表明，石墨烯和硅烯可以通过创建单空位的网格来功能化，其中特定的分子可以解离，而其他一些分子可以被钉扎。
2014-10-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Plasmonic-based gas sensing with graphene nanoribbons
利用等离子体激元进行气体振动模式传感的主要挑战是气体物质的极弱红外吸收。在这项工作中，我们探讨了通过表面吸附，光学，或静电场捕获自由气体分子，以增强气体等离子体相互作用，提高等离子体传感能力的可能性。我们讨论了这些捕获力的相对强度，并发现在典型的纳米阵列等离子体设置中的气体吸附对于约千分之几水平的气体浓度产生0.1%量级的光学消光的可测量的下降。
2019-10-02 cond-mat.mes-hall
Valley polarization in graphene-silicene-graphene heterojunction
考虑到石墨烯和硅烯能带结构的差异，提出了一种新的石墨烯-硅烯-石墨烯（GSG）异质结模型。在GSG中，我们研究了锯齿形纳米管在外加电场作用下的谷极化特性。我们发现与硅烯体带隙相关的能量范围具有大于95%的谷极化。在硅烯拓扑边缘态的保护下，即使引入很小的非磁无序，谷极化仍然存在。这些结果对今后谷阀的应用具有一定的实际意义。
2014-02-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Phonon Thermal Transport between Two in-Plane, Two-Dimensional Nanoribbons in the Extreme Near-Field Regime
本研究采用原子格林函数方法分析二维材料面内纳米带亚纳米间隙的声子热输运，发现三种指数衰减区间及相关规律，为极端近场热传递研究提供依据。
2024-09-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quasi-Topological Insulator and Trigonal Warping in Gated Bilayer Silicene
双层硅烯由于其屈曲结构和三角对称结构而具有比双层石墨烯更丰富的物理性质。屈曲结构源于硅的大离子半径，三角对称性源于两个硅烯之间的特殊跳跃方式。它是拓扑平凡绝缘体，因为它带有平凡的$\mathbb{Z}_{2}$拓扑电荷。然而，它的物理性质更类似于拓扑绝缘体而不是带状绝缘体。实际上，双层硅烯纳米载体具有几乎无间隙和螺旋的边缘模式。我们可以称之为准拓扑绝缘体。一个重要的观察结果是能带结构可通过向双层硅烯片施加电场来控制。研究了电场作用下双层硅烯的能谱。正如单层硅烯在一定的电场下经历从拓扑绝缘体到能带绝缘体的相变一样，双层硅烯在超过一定的临界电场时也会从准拓扑绝缘体到能带绝缘体的相变。在临界电场下，双层硅烯是金属，而单层硅烯是半金属。此外，我们还发现在双层硅烯中存在几个临界电场，在这些临界电场处，由于三角弯曲效应，能隙关闭。
2012-09-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Structure- and adatom-enriched essential properties of graphene nanoribbons
采用第一性原理计算对一维石墨烯纳米带的几何、电学和磁学性质进行了系统的研究。这些特征丰富的基本性质来自于化学键中的各种轨道杂化以及边缘碳原子和原子诱导的自旋态。原始的纳米带，具有蜂窝晶格，可以表现出平面，弯曲，滚动，折叠和堆叠配置。吸附在表面和边缘，分别创建屈曲结构和非六边形/非平面边缘。存在六种自旋相关的电子和磁性：非磁性、铁磁和反铁磁金属、非磁性半导体和有/无自旋分裂的反铁磁半导体。它们可以通过能隙、电子/空穴密度、净磁矩、原子主导的能带、空间电荷分布、自旋排列以及轨道和自旋投影态密度来清楚地说明。不同的基本性质是由有限尺寸限制、边缘结构、曲率效应、层间原子相互作用、自旋组态和化学吸附之间的复杂关系决定的。理论预测可以提供潜在应用中的全部信息，其中部分与最近的实验测量一致。
2018-12-19 cond-mat.mes-hall
Topological Insulator and Helical Zero Mode in Silicene under Inhomogeneous Electric Field
硅烯是形成二维蜂窝晶格的硅原子单层，其与石墨烯几乎具有所有显着的性质。硅烯的低能结构由具有相对大的自旋轨道相互作用的狄拉克电子描述，这是由于其屈曲结构。关键的观察结果是，通过将电场施加到硅烯片上，能带结构是可控的。特别地，间隙在某一临界电场处闭合。通过对硅烯纳米晶体能带结构的研究，我们发现随着电场的增加，硅烯纳米晶体发生了从拓扑绝缘体到能带绝缘体的拓扑相变。我们还表明，它是可能的，以产生螺旋零模式的任何地方在硅烯片通过调整局部的电场到这个临界值。该区域可以充当由拓扑绝缘体和/或带绝缘体包围的量子线或量子点。基于低能有效狄拉克理论，我们明确地构造了一些简单几何的波函数。这些结果也适用于锗烯，这是一个二维的蜂窝结构的锗。
2012-03-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Adatom-induced dislocation annihilation in epitaxial silicene
通过吸附单层硅的一部分，将自发形成的外延硅烯在ZrB $_2$薄膜上的条纹畴结构转变为单畴结构，研究了位错如何在二维蜂窝结构中反应并最终湮灭。原位实时STM监测的域结构的演变后，Si沉积揭示的机制，导致成一个单一的域结构的成核通过逐步反应的部分位错。在形核之后，单畴通过刃位错在其边界处的传播而延伸。无位错硅烯片的这种特定成核-传播形成的识别提供了对如何在二维材料中修复晶体缺陷的见解。
2020-10-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electrically Induced Dirac Fermions in Graphene Nanoribbons
石墨烯纳米带被广泛认为是下一代碳基器件的有前途的构建块。其应用前景的一个关键问题是其电子结构是否以及在多大程度上可以外部控制。在这里，我们结合简单的模型哈密顿量与广泛的第一性原理计算调查扶手椅型石墨烯纳米带的横向电场的响应。这样的场可以在横向选通纳米取向物或沿着边缘掺入双极化学共掺杂剂时实现。我们发现，该领域引起的超导体到半金属过渡，具有零能量狄拉克费米子沿扶手椅边缘传播的半金属相。该转变发生在临界场，该临界场与纳米带的宽度成反比。这些发现是普遍的IV组蜂窝晶格，包括硅烯和锗烯纳米带，无论边缘终止的类型。总的来说，我们的研究结果创造了新的机会，以电气工程狄拉克费米子在其他半导体石墨烯类纳米带。
2021-09-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Exchange interaction of magnetic impurities in biased bilayer phosphorene nanoribbon
研究了垂直电场作用下锯齿形双层磷烯纳米带（ZBLPNR）中的交换作用。我们评估的空间和电场依赖性的静态自旋磁化率在真实空间中的各种配置的磁性杂质在零温度。还得到了ZBLPNR在栅压作用下的电子性质。与其他二维材料如石墨烯和硅烯相比，ZBLPNR在费米能级处具有两个几乎简并的准平坦边缘模，与体态隔离。研究了带宽和垂直电场对ZBLPNR带隙的调制。由于费米能级上准平带的存在，在没有电场的情况下，可以看到RKKY相互作用的尖峰。如图所示，可以通过使用RKKY相互作用来探索ZBLPNR中这些准平坦边缘模式的特征。当两个杂质位于ZBLPNR内时，在大偏压下，RKKY振荡出现拍频模式。电调谐RKKY耦合的ZBLPNR预计将有重要的后果偏置ZBLPNR的自旋电子学应用。
2018-08-08 cond-mat.mes-hall
Valley-Polarized Metals and Quantum Anomalous Hall Effect in Silicene
硅烯是形成二维蜂窝晶格的硅原子单层，其与石墨烯几乎具有所有显着的性质。硅烯的低能结构由具有相对大的自旋轨道相互作用的狄拉克电子描述，这是由于其屈曲结构。关键的观察是，能带结构是可控的，通过施加电场硅烯片。我们探讨了硅烯的相图与交换场$M$和通过施加电场$E_{z}$。出现了量子反常霍尔绝缘体（QAH）、谷极化金属（VPM）、边缘谷极化金属（M-VPM）、量子自旋霍尔绝缘体（QSH）和能带绝缘体（BI）。它们的特征在于陈数和/或由纳米粒子的边缘模式。有趣的是，在VPM中，电子已经从K点处的导带移动到$E_{z}>0$的K'点处的价带。我们发现，在QAH阶段，平坦的无隙边缘模式出现，自旋形成一个动量空间skyrmion产生的陈数。值得注意的是，通过简单地改变单层硅烯中的电场，可以诱导拓扑量子相变。
2012-06-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Detection of adsorbed transition-metal porphyrins by spin-dependent conductance of graphene nanoribbon
采用密度泛函理论研究了锯齿形石墨烯纳米颗粒及其吸附过渡金属卟啉修饰后的电子输运性质。卟啉的金属中心的脱离反应的研究都在气相中，并为吸附在GNR的分子。由于大多数金属卟啉对该反应非常稳定，因此发现这些分子仅微弱地结合到完美的纳米颗粒上。然而，与GNR中的单原子空位的相互作用导致在卟啉环中的氮原子和GNR中的空位旁边的碳原子之间共享的过渡金属中心的化学键合。对于物理吸附和化学吸附的几何形状，包括范德华相互作用的结果在一个显着的结合能的放大和降低的吸附高度。使用非平衡格林函数的电子输运计算表明，GNR的导电性被改变的化学吸附卟啉分子。由于卟啉的金属中心具有元素特定的磁矩，因此不仅GNR的净电导会受到影响，而且GNR的自旋相关电导也会受到影响。特别地，Ru-卟啉在单原子空位上的吸附导致在小的施加源极-漏极电压下电流的88%的非常大的自旋极化。基于我们的研究结果，我们认为，自旋阀构造的GNR与铁磁接触，可以用作灵敏的检测器，可以区分各种金属卟啉。
2017-06-02 cond-mat.mes-hall
High-Efficiency spin-Seebeck Diode in an $α'$-Borophene FM/Normal/FM Nanoribbon Junction
Iran University of Science and Technology（伊朗科技大学）；Shiraz University（设拉子大学）
研究利用α'-硼烯纳米带在FM/普通/FM结中，通过施加温度梯度以低能耗产生纯自旋电流，结合TB与NEGF方法研究其自旋热电特性，发现可作自旋塞贝克二极管且有负微分效应，其功率因数高于石墨烯和硅烯。
2026-07-17 cond-mat.mes-hall
Local Reconstructions of Silicene Induced by Adatoms
研究了硅烯与Si，C，H，O，Ti原子以及H $_2$，H $_2$ O和O $_2$分子的相互作用，并利用第一性原理密度泛函理论分析了它们的诱导官能度. Si原子吸附在硅烯的顶位上，向下推压硅烯顶位下的Si原子，形成3+1配位的哑铃状结构。这一预测对于硅烯的研究具有重要意义，并揭示了与多层硅形成相关的新物理现象，这显然是硅缺失层状结构的前体状态。我们发现，哑铃结构属性覆盖依赖于电子和磁性的覆盖裸硅烯。更有趣的是，具有哑铃状结构的硅烯在能量上比原始硅烯更有利：哑铃状覆盖越密集，内聚越强。顺便说一句，这些结构似乎是硅烯和硅之间的中间体。碳吸附原子，这是最初吸附到桥位，取代一个硅原子，如果它克服了一个小的能量障碍。氧分子可以在硅烯表面解离，由此组成氧原子通过形成强键而氧化硅烯。通过改变碳、氢和氧原子的浓度和装饰，可以调节硅烯的带隙。硅烯通过吸附氢原子或钛原子而获得自旋极化态。在一定的均匀覆盖度下，可以获得半金属的铁磁行为，这可能是一个自旋阀。
2013-11-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
