Role of substrate on interaction of water molecules with graphene oxide and reduced graphene oxide
研究了在可控湿度环境下金属（Pt）和绝缘（Si3N4）衬底上氧化石墨烯（GO）和还原氧化石墨烯（RGO）的局域电子性质。我们证明，支持基板起着至关重要的作用，这些材料与水的相互作用，与铂使GO和RGO不敏感的湿度变化和环境的变化。另一方面，在Si3N4基材的情况下，证明了GO和RGO之间相对于湿度变化的显著差异，表明RGO在约60%R.H和约30%R.H下完全覆盖水。对于GO。无论衬底如何，GO和RGO都表现出它们的电子性质对材料厚度的相对独立性，当经受湿度变化时，对于1层、2层和3层观察到类似的趋势。这表明材料厚度在基于GO的湿度传感器中的作用相对较小。
2018-04-26 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Humidity Sensing Properties of Different Atomic Layers of Graphene on SiO2/Si Substrate
该研究制备并比较SiO2/Si衬底上1至3层石墨烯湿度传感器，揭示层数和传感面积对响应度及响应/恢复时间的影响，并将双层器件用于呼吸与非接触手指监测。
2024-10-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Interlayer interaction and electronic screening in multilayer graphene
石墨烯不寻常的输运性质是狄拉克点附近特殊能带结构的直接结果。我们确定的π带的形状和他们的特征分裂，并从一个纯的2D到准2D的行为1至4层的石墨烯角分辨光电发射的过渡。通过利用π能带对电子势的敏感性，我们通过与紧束缚计算的比较，推导出层间相互作用的层依赖载流子浓度、屏蔽长度和强度，从而全面描述多层石墨烯的电子结构。
2006-12-07 cond-mat.mtrl-sci
Highly Conductive 3D Nano-Carbon: Stacked Multilayer Graphene System with Interlayer Decoupling
研究了具有完全层间解耦的三维纳米碳堆叠多层石墨烯（s-MLG）体系的导电和击穿行为。通过转移和堆叠大面积CVD生长的石墨烯单层，然后进行线图案化和等离子体蚀刻来制备s-MLG。拉曼光谱用于确认层数。D-带峰指示样品中的低缺陷水平。进行电流应力诱导的掺杂以使电荷中性狄拉克点移位并降低石墨烯/金属接触电阻，从而改善整体导电性。击穿实验表明，s-MLG的载流能力比单层石墨烯有很大提高。
2011-05-24 cond-mat.mtrl-sci
Graphene-hBN interlayer interactions from quantum Monte Carlo
本研究针对石墨烯与hBN层间相互作用问题，采用QMC方法生成堆垛构型能量数据并拟合ILP模型，提供了更可靠的势函数，实现了异质结构特性高精度预测并开放势函数用于复杂系统模拟。
2025-08-25 cond-mat.mtrl-sci
Testing the influence of the temperature, RH and filler type and content on the Universal Power Law for new reduced graphene oxide TPU composites
采用改进的Hummers法制备了6种不同还原程度的氧化石墨烯（rGO），并采用热化学还原法对其进行了还原。在保持横向尺寸恒定的情况下，有意地制备rGO材料以获得不同的BET和厚度以及氧含量，以比较其在热塑性聚氨酯（TPU）基质上的性能。研究了rGO的加入对TPU的微观结构、硬度和电性能的影响。研究了电导率的温度和湿度依赖性，并测定了对湿度变化的灵敏度和响应时间。测定了填料含量、温度和湿度对交流电导率随频率变化的Jonschers普适幂律的影响及其拟合参数A和n。已经观察到异常行为（根据UPL）和log A与n之间的线性相关性，其独立于填料含量、湿度和温度，然而存在用于制备复合材料的rGO的影响。为了研究传输机制，将实验结果调整到方程，并且像其他碳纳米复合材料一样进行最大调整，但是没有明确的行为。
2018-04-25 cond-mat.mtrl-sci
Graphene under direct compression: stress effects and interlayer coupling
在这项工作中，我们探讨了不同厚度的石墨烯样品的机械性能。为此，我们将高压蓝宝石砧室耦合到显微拉曼光谱仪。从G带频率随应力的演变，我们记录了衬底对石墨烯的机械响应的重要性。另一方面，作为应力处理的结果的无序的出现对石墨烯的高应力行为具有可忽略的影响。
2018-04-25 cond-mat.mtrl-sci
An In-situ Annealing effect of Graphene-Graphene Interlayer Conduction
报道了扭曲双层石墨烯的层间距调制。这是通过原位退火技术实现的。基于实验结果，报道了SiO2表面扭曲双层CVD石墨烯系统真空和氢气退火效应的转变。在扭曲双层器件中观察到非相干层间导电。原位退火有效地去除了石墨烯-石墨烯界面中的残留物并增强了层间导电性。我们证明了石墨烯-石墨烯层间电阻在5 K下由磁铁矿的顺序调制。我们还报道了在大气压下，使用栅压依赖电阻作为温度的函数，分子氢在石墨烯夹层上的行为。据观察，在氢气/氩气环境中的层间传导降低。结果表明，石墨烯-石墨烯结的层间距离的调制，如通过输运测量研究所确定的。总的来说，这一结果导致了使用扭曲双层石墨烯制造电可调器件的可能性。
2019-03-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electronic properties of bilayer graphenes strongly coupled to interlayer stacking and an external electric field
具有可调带隙的双层石墨烯（BLG）作为石墨烯的替代品在实际应用中显得很有趣，因此其输运性质正受到积极追求。利用密度泛函理论和微扰分析，我们研究了在外加电场作用下，与最近观察到的复杂结构相关的各种堆叠结构的BLG的电子性质。我们建立了第一个相图总结了堆叠依赖的BLG的间隙开口为一个给定的字段。我们进一步确定了高密度的midgap状态，本地化的晶界上，即使在强电场下，这可以大大减少整体的运输间隙。
2015-05-08 cond-mat.mtrl-sci
Exploring interlayer Dirac cone coupling in commensurately rotated few-layer graphene on SiC(000-1)
研究了SiC（000-1）衬底上外延生长的少层石墨烯的倒易空间电子能带结构图像。除了观察石墨烯层的相称旋转角度之外，在费米边缘附近记录的k空间图像突出显示了由于相邻层的相对旋转而源自狄拉克锥的衍射的结构。两个石墨烯片之间的21.9°和27°旋转角负责可以用超晶格晶胞描述的周期性图案。由于布里渊区折叠，超晶格产生具有较小波矢量的狄拉克锥的复制品。
2018-06-18 cond-mat.mtrl-sci
Raman spectroscopic characterization of stacking configuration and interlayer coupling of twisted multilayer graphene grown by chemical vapor deposition
采用化学气相沉积法（CVD）制备的多层石墨烯（MLG）是一种很有前途的电子和光电子器件材料。了解MLG的堆叠配置和层间耦合对于器件应用具有技术相关性和重要性。在这里，我们报道了一种扭曲的MLG（tMLG），这是由一个单层石墨烯堆叠在AB堆叠MLG的顶部，通过旋转一定的角度之间形成。tMLG的扭转角由扭转相关模式R和R '识别。随着N总层数的增加，tMLG薄片中观察到的层间剪切模式总是跟随AB堆叠的（N-1）LG的模式，而观察到的层间呼吸模式总是跟随AB堆叠的NLG的模式，与其扭转角无关。tMLG的层呼吸耦合与机械剥离的tMLG的层呼吸耦合几乎相同，这证明了通过CVD生长的MLG的高质量。本研究提供了一个可行的方法来探测堆叠配置和层间耦合的MLG的CVD或相关方法生长。这项工作也证明了通过CVD方法生长具有固定堆叠构型$e.g.$，t（1+ $n$）LG的MLG薄片的可能性。
2016-09-04 cond-mat.mtrl-sci
Quasicrystalline 30° Twisted Bilayer Graphene as an Incommensurate Superlattice with Strong Interlayer Coupling
层间耦合可用于设计范德华异质结构（超晶格）的电子结构，以获得单一材料中不可能的特性。到目前为止，异质结构的研究一直集中在具有长程莫尔周期的公度超晶格上。具有旋转对称性但不具有平移对称性的无公度异质结构（类似于准晶）不仅在自然界中罕见，而且由于缺乏相位相干性，层间相互作用通常被认为是可以忽略的。本文报道了在Pt（111）衬底上成功生长的准晶态30°扭曲双层石墨烯（30°-tBLG），并揭示了其电子结构。低能电子衍射和1383 cm $^{-1}$处的谷间双共振喇曼模式证实了30°-tBLG。此外，每个石墨烯层的布里渊区内部镜像狄拉克锥的出现以及区边界处的间隙开口表明这两个石墨烯层经由广义Umklapp散射机制耦合，即一个石墨烯层中的狄拉克锥通过另一个石墨烯层的倒易晶格矢量的散射。我们的工作突出了层间耦合在无公度准晶超晶格中的重要作用，从而将能带结构工程扩展到无公度超结构。
2018-06-19 cond-mat.mtrl-sci
Dihedral-angle-corrected registry-dependent interlayer potential for multilayer graphene structures
多层石墨烯的结构弛豫在描述由连续层的故意未对准引起的有趣的电子性质中是必不可少的，包括最近报道的扭曲双层石墨烯中的超导性。如果没有精确的原子间相互作用势，这是很难做到的。在这里，我们提出了一个新的，依赖于注册表的Kolmogorov-Crespi型原子间相互作用的潜力模型在多层石墨烯结构的层间相互作用。它由两部分组成，分别代表由于色散引起的吸引相互作用和由于电子轨道各向异性重叠引起的排斥相互作用。一个重要的新功能是一个二面角依赖项，被添加到排斥部分，以正确地描述几个不同的堆叠状态，原来的Kolmogorov-Crespi潜在的无法区分。我们将新模型称为二面角校正的寄存器相关层间势（DRIP）。几个测试问题的计算表明，DRIP正确地再现结合，滑动和扭曲的能量和力从从头算总能量计算的基础上密度泛函理论。我们使用新的潜力来研究扭曲的石墨烯双层的结构特性和石墨烯从石墨的剥离。我们的潜力可以通过OpenKIM原子间潜力库https://openkim.org获得。
2018-11-11 cond-mat.mtrl-sci
Interlayer Transport through a Graphene / Rotated-Boron-Nitride / Graphene Heterostructure
通过石墨烯/六方氮化硼（h-BN）/石墨烯异质结构的层间电子输运强烈地受到h-BN相对于石墨烯层的取向差角$θ$的影响，其中不同的物理机制在不同的角度、费米能级和偏置状态下控制输运。使用两种不同的模型，紧束缚，非平衡格林函数模型和有效的连续介质模型，分析了不同的机制和它们产生的签名的电阻和电流，从两个不同的模型产生的定性特征比较好。在大角度范围（$θ> 4^\circ$）中，在石墨烯的$K$点处由电子看到的有效h-BN带隙的变化导致电阻随着角度单调增加几个数量级，在$θ= 30^\circ$处达到最大值。它不会影响呈现负微分电阻的器件的峰谷电流比。在小角区（$θ< 4^\circ$），Umklapp过程开辟了新的电导通道，在电阻与费米能级的关系图中表现为非单调特征，可以作为这种效应的实验特征。对于小角度和高偏压，Umklapp过程引起的两个新的电流峰的直接隧穿峰的两侧。
2016-09-06 cond-mat.mtrl-sci
Film structure of epitaxial graphene oxide on SiC: Insight on the relationship between interlayer spacing, water content, and intralayer structure
在碳化硅上生长的多层石墨烯的化学氧化产生的膜表现出可再现的特性，横向均匀性，大面积的光滑度和可管理的化学复杂性，从而打开机会，以加速这种形式的氧化石墨烯膜的基本理解和技术应用。在这里，我们调查这些超薄氧化膜的垂直层间结构。X射线衍射、原子力显微镜和IR实验表明，多层膜表现出优异的层间配准，少量（<10%）的插层水，以及约9.35 μ m的出乎意料的大的层间分离。密度泛函理论计算表明，“氧化石墨烯膜中水少但层间距大”的明显矛盾可以通过考虑由碳层形成的多层膜来解释，该多层膜在纳米级上呈现非均匀氧化，其中非氧化和高度氧化的纳米-畴共存，并且其中在堆叠层的氧化区域之间捕获的少量水分子足以解释所观察到的大的层间分离。这项工作揭示了在碳化硅上生长的氧化石墨烯薄膜的垂直和层内结构，更一般地说，它提供了关于石墨烯/氧化石墨材料的层间间距，水含量和结构之间关系的新见解。
2014-03-18 cond-mat.mtrl-sci
Water on graphene: Review of recent progress
石墨烯对周围环境的敏感性由其π电子给出，这些π电子直接暴露于环境中的分子。石墨烯对局部环境的高灵敏度对于石墨烯基器件（例如晶体管和传感器）既有利又有问题，其中石墨烯载流子浓度和迁移率由于环境湿度变化而改变。在这篇综述中，最近的进展，了解水对不同类型的石墨烯的影响，外延生长和准自由站立在SiC上，通过化学气相沉积在SiO2上，以及剥离的薄片，提出。结果表明，水从石墨烯中提取电子，但石墨烯-水相互作用高度依赖于厚度，层堆叠，底层衬底和衬底诱导掺杂。此外，我们强调的重要性，清晰和明确的描述的环境条件（即相对湿度），每当一个常规表征载流子浓度和迁移率的报告（通常作为一个简单的数字的优点），因为这些电气特性是高度依赖于吸附的分子和周围环境。
2018-04-26 cond-mat.mtrl-sci
Controlling the Interlayer Coupling of Twisted Bilayer Graphene
扭曲双层石墨烯的层间耦合会显著影响其电子能带结构。目前在实验中需要克服的挑战是如何精确控制耦合，从而调整双层石墨烯的电子特性。在这里，我们描述了一种简便的方法来调制的局部层间耦合的单分子磁铁吸附到扭曲的双层石墨烯和报告的表征其电子能带结构使用扫描隧道显微镜和光谱。在隧穿谱中观察到了低能范霍夫奇异性和超晶格狄拉克锥，分别由层间耦合和石墨烯-石墨烯叠栅引起。我们的实验表明，两个VHS的能量差，这反映了层间耦合的大小，可以通过调整的局部覆盖密度的吸附。
2012-08-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tunable mechanical properties of the graphene/MoS2 tubal van der Waals heterostructure
我们提出了一种管状的范德华异质结构，通过卷起的石墨烯和二硫化钼原子层成管状的形式。我们说明，层间空间的管状范德华异质结构可以在一个特定的范围内变化，这是由层间范德华力和原子层的机械性能之间的竞争。可以利用层间空间的可变性来有效地调节管状范德华异质结构的机械性能。更具体地说，我们证明了管范德华异质结构的泊松比可以通过改变层间距从1.44到4.44的两个因素来操纵。我们的工作促进了一个新的成员与可调泊松比的范德华异质结构家庭。
2018-04-28 cond-mat.mtrl-sci
Effect of Layer-Stacking on the Electronic Structure of Graphene Nanoribbons
采用包含层间范德华相互作用的\textit{ab initio}密度泛函理论（DFT）研究了石墨烯纳米带（GNR）的电子结构随堆叠层数的变化.多层扶手椅型GNRs（AGNRs），类似于单层AGNRs，根据其宽度表现出三类带隙。在锯齿形GNRs（ZGNRs）中，由层间相互作用引起的几何弛豫在决定磁极化和能带结构方面起着至关重要的作用。与铁磁层间耦合相比，反铁磁层间耦合更加稳定。具有AF层内和AF层间耦合的ZGNR具有有限的带隙，而具有FM层内和AF层间耦合的ZGNR不具有带隙。双层ZGNR的基态是非磁性的，具有小但有限的带隙。与单层ZGNRs相比，多层ZGNRs中的磁有序不太稳定。双层GNR的准粒子GW校正小于单层GNR，因为双层GNR中的库仑效应比单层GNR中的库仑效应小。
2011-07-16 cond-mat.mtrl-sci
Breakdown of the interlayer coherence in twisted bilayer graphene
电子在布洛赫态的相干运动是固体物理中电荷传导的基本概念之一。然而，在层状材料中，当层间耦合由于例如大的层间间隔而显著降低时，这种条件常常对于层间导电而失效。我们报告说，完全抑制相干导电实现，即使在原子长度尺度的层分离在扭曲的双层石墨烯。扭曲双层石墨烯的层间电阻率远高于Bernal堆叠石墨的c轴电阻率，并且表现出对温度以及外部电场的强烈依赖性。这些结果表明，石墨烯层显着解耦的旋转和非相干传导是扭曲的双层石墨烯层之间的主要传输通道。
2012-06-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Why twisting angles are diverse in graphene Moire patterns?
用分子力学方法研究了扭曲双层石墨烯的层间能量，采用了配准势和Lennard-Jones势。两种电位都表明，除了在两个边界区域$θ\approx 0$或$60^{\circ}$中，层间能量与扭转弧长的平方成比例外，层间能量与扭转角$θ$无关。用单原子模型成功地解释了计算结果。从我们的研究结果中得到的一个重要信息是，从能量的角度来看，在实验双层石墨烯样品中没有对扭曲角度的偏好，这实际上解释了实验中多样化的扭曲角度。
2013-07-11 cond-mat.mtrl-sci
Conductive Atomic Force Microscopy of Chemically Synthesized Graphene Oxide and Interlayer Conduction
氧化石墨烯（GO）是一种化学改性石墨烯，在世界范围内得到了广泛的研究。GO的单层片可以在溶液中化学产生，并且预期其适用于各种各样的应用。大部分的工作集中在GO的制备和还原过程，而其内在性质尚未得到详细的探讨。我们已经成功地可重复地制造大规模GO纳米片。在目前的工作中，我们观察到的GO纳米片的导电原子力显微镜。当前图像可用于以高对比度监测GO厚度以及纳米片中的褶皱和折叠。除了电流图像之外，用导电悬臂测量GO片的局部I-V特性。基于所施加的电场依赖性，可以根据Poole Frenkel发射机制来描述垂直于GO片的传导，并且GO的相对介电常数被评估为4.8。
2011-02-10 cond-mat.mtrl-sci
Interlayer hybridization in graphene quasicrystal and other bilayer graphene systems
无公度30 $^{\circ}$扭曲双层石墨烯（BG）具有相对论性狄拉克费米子和由层间相互作用产生的具有12重旋转对称性的准周期性[ \href{https://science.sciencemag.org/content/361/6404/782}{Ahn et al., Science \textbf{361}, 782 (2018)}和\href{https://www.pnas.org/content/115/27/6928}{Yao et al., Proc. Natl. Acad. Sci. \textbf{115}, 6928 (2018)} ]。了解层间态如何相互作用对于识别和随后设计层状结构中的准晶有序性至关重要。在这里，通过对称性和群表示理论，我们解开了层间杂化选择规则，在两个扭曲和扭曲BG系统的层间耦合。与$D_{6h}$非扭曲BG中仅允许的等效杂化相比，$D_6$扭曲BG允许等效和混合杂化，并且$D_{6d}$石墨烯准晶允许等效和非等效杂化。石墨烯准晶和$D_6$扭曲BG中的能量依赖性杂交强度显示出两个显着特征：（i）在费米能级附近，由于来自顶层和底层的狄拉克带之间的相对大的能量差，导致弱杂化;（ii）在高能区，电子-空穴杂化强度的不对称性与空穴的较强层间耦合，这是由非最近邻层间跳跃和配对态之间的波函数相位差引起的。这些杂化产生的能带结构和它们的杂化强度特性…
2021-11-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
The Interlayer Shear Modes in Twisted Multi-layer Graphenes: Interlayer coupling, Davydov Splitting and Intensity Resonance
石墨烯和其他二维晶体可以组合形成各种混合物和异质结构，根据需要制造材料，其中界面处的层间耦合导致与其成分相比改变的物理性质。在这里，通过测量剪切模式的拉曼光谱，我们探测两个人工堆叠的少层石墨烯之间的界面处的耦合相对于彼此旋转。两个界面层之间的层间耦合强度仅为Bernal层间耦合强度的20%。然而，这种弱耦合表现在由两个等效石墨烯多层组成的系统中的剪切模式频率的Davydov分裂中，以及由于在能带结构中的导带和价带之间具有若干光学允许的电子跃迁的光学共振而导致的剪切模式的强度增强中。这项研究为深入理解二维杂化和异质结构的界面耦合奠定了基础。
2014-08-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Plasmon modes of double-layer graphene at finite temperature
我们计算了掺杂双层石墨烯（DLG）的动态介电函数，DLG由两个载流子密度分别为n1，n2，层间间距为d的平行石墨烯单层构成.结果被用来寻找等离子体激元模式的色散和损失函数的DLG几个层间分离和层密度。我们表明，在n2 =0的情况下，温度等离子体激元模式是显着不同的零温度。
2011-01-14 cond-mat.mtrl-sci
Graphene Oxide and Polymer Humidity Micro-Sensors Prepared by Carbon Beam Writing
本研究利用5 MeV碳离子束直写技术在氧化石墨烯和聚酰亚胺中直接制备了无需修饰的柔性微尺度湿度传感器，测试表明其在5%-60%相对湿度下具有高灵敏度和长期稳定性，展示了广泛应用的潜力。
2024-02-12 cond-mat.mtrl-sci physics.acc-ph physics.app-ph
Detection of Interlayer Interaction in Few-layer Graphene through Landau Level Spectroscopy
我们证明，表面弛豫，这是微不足道的三层石墨烯，开始体现在伯纳尔堆叠的四层石墨烯。利用量子电容测量方法研究了多层石墨烯的朗道能级谱。我们发现，在三层石墨烯中，层间相互作用参数与石墨相似。然而，在四层石墨烯中，体和表面双层之间的跳跃参数是相当不同的。这是表面弛豫现象的直接证据。尽管碳层之间的范德华相互作用被认为是微不足道的，我们认为，层间相互作用是一个重要的因素，在解释观察到的结果和石墨烯亚晶格的破缺效应是不可忽略的。
2014-11-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
A Gaussian Treatment for the Friction Issue of Lennard-Jones Potential in Layered Materials: Application to Friction between Graphene, MoS2 and Black Phosphorus
Lennard-Jones势被广泛用于描述石墨烯等层状材料中的层间相互作用。然而，众所周知，这种潜力大大低估了层状材料的摩擦性能。在这里，我们建议补充的Lennard-Jones潜在的高斯型的潜力，这使得更准确的计算二维层状材料的摩擦性能。此外，高斯势在计算上是简单的，因为它只引入了一个附加的势参数，该参数由层状结构中的层间剪切模式确定。将所得的Lennard-Jones-Gaussian势应用于计算石墨烯、MoS 2、黑磷及其异质结构的层间结合能和摩擦能。
2015-01-09 cond-mat.mtrl-sci
Link between interlayer hybridization and ultrafast charge transfer in WS$_2$-graphene heterostructures
光激发后的超快电荷分离是各种范德华（vdW）异质结构中的一种常见现象，与光捕获和检测的未来应用有很大关系。对这种现象的理论理解通过伴随着能量耗散的电荷转移态向强耦合声子的相干机制收敛。详细的微观路径是材料特异性的，因为它们敏感地取决于各个层的能带结构、异质结构中的相对能带对准、层之间的扭转角以及导致杂化的层间相互作用。我们使用时间和角度分辨的光电子能谱结合紧密结合和密度泛函理论的电子结构计算研究WS $_2$ -graphene vdW异质结构中的超快电荷分离和复合。我们确定了几个避免交叉的能带结构，并讨论其相关性的超快电荷转移。我们将我们自己的观察现有的理论模型，并提出了一个统一的图片超快电荷转移的vdW异质结中出现的能带对准和扭曲角作为最重要的控制参数。
2023-03-21 cond-mat.mtrl-sci
Registry Effect on the Thermal Conductivity of Few-Layer Graphene
我们进行分子动力学模拟来研究配准效应对少层石墨烯热导率的影响。层间相互作用可以用Lennard-Jones势或依赖于寄存器的势来描述。我们的计算表明，在少层石墨烯的热导率从两个潜在的是彼此接近，即注册效应本质上是不重要的。这是因为少层石墨烯的热输运主要受层间呼吸模式的限制，而层间呼吸模式对配准不敏感。
2015-04-13 cond-mat.mtrl-sci
Highly Efficient Ion Rejection by Graphene Oxide Membranes via Ion-controlling Interlayer Spacing
由于GO膜（部分氧化的石墨烯堆叠片）可以提供高通量、高能量效率的膜以用于水溶液中的精确离子和分子筛分，因此GO膜（部分氧化的石墨烯堆叠片）在水脱盐和净化、气体和离子分离、生物传感器、质子导体、锂基电池和超级电容器中显示出巨大潜力。与其中纳米管孔具有固定尺寸的碳纳米管（CNT）膜不同，GO膜的孔（GO片之间的层间间距）具有可变尺寸。这对使用GO膜进行过滤提出了挑战。尽管在调节和固定层间距方面做出了巨大努力，但仍然难以充分减小层间距以排除小离子，同时保持这种分离恒定，以对抗GO膜在浸入水溶液中时溶胀的趋势，这极大地影响了GO膜的应用。在这里，我们通过实验证明，通过使用阳离子（K+、Na+、Ca 2+、Li+和Mg 2+）本身控制GO膜的层间距，可以容易地实现GO膜的高效和选择性离子排斥。可以以小至1 A的精度控制间距，并且由一种阳离子控制的GO膜可以排除具有较大水合体积的其它阳离子，其只能以较大的层间距容纳。第一性原理计算揭示了溶液中的水合阳离子与GO中的芳环结构之间的强非共价阳离子-π相互作用是这种意外行为的原因。这些发现为使用GO膜进行水脱盐和净化、锂基电池和超级电容器、用于分离离子或分子的分子筛以及许多其他应用开辟了新的途径。
2016-10-20 cond-mat.mtrl-sci
Screening and interlayer coupling in multilayer graphene field-effect transistors
为了提高纳米石墨烯场效应晶体管的性能和可靠性，首次对多层石墨烯场效应晶体管中的电荷和电流分布进行了系统的实验研究。我们发现一个非常特殊的厚度依赖性离子，Ioff，和离子/Ioff比，并提出了一个电阻网络模型，包括筛选和层间耦合来解释实验结果。特别是，我们的模型不调用多层情况下的石墨烯的线性能带能带结构的修改。实验证明了纳米级少层石墨烯晶体管中的噪声降低，并且也可以在该模型中理解。
2009-09-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Mechanical Properties of Atomically Thin Boron Nitride and the Role of Interlayer Interactions
原子级薄的氮化硼（BN）纳米片是一种重要的二维纳米材料，具有许多不同于石墨烯的独特性质，但对其力学性能的研究还很缺乏。在这里，我们报告说，高质量的单晶单层和少层BN纳米片是最强的电绝缘材料之一。更有趣的是，在压痕下，少层BN显示出与少层石墨烯完全不同的力学行为。与石墨烯形成鲜明对比的是，当层数从1增加到8时，石墨烯的强度降低超过30%，BN纳米片的机械强度对厚度的增加不敏感。我们将这种差异归因于不同的层间相互作用，因此在这两种材料压痕下的滑动趋势。BN纳米片的显著更好的机械完整性使它们成为比石墨烯更有吸引力的候选物，用于几种应用，例如作为机械增强。
2020-08-02 cond-mat.mtrl-sci
Negative Fermi-level Pinning Effect of Metal/n-GaAs(001) Junction with Graphene Interlayer
结果表明，在金属/石墨烯/n-GaAs（001）结中，由于金属/石墨烯接触处电子波函数的重叠而形成的电偶极层，在GaAs表面低界面陷阱密度区域产生了负费米能级钉扎效应。石墨烯中间层起到扩散阻挡层的作用，防止界面处的原子混合并保持低界面陷阱密度区域。随着金属功函数的增加，肖特基势垒降低，从而支持了负费米能级钉扎效应。我们的工作表明，石墨烯中间层可以反转$high$和$low$之间的金属的有效功函数，使得可以在具有低表面态密度的半导体衬底上形成具有相同（特别是$high$功函数）金属电极的肖特基和欧姆接触。
2019-07-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
First-principles investigation of graphene/MoS2 bilayer heterostructures using Tkatchenko-Scheffler van der Waals method
石墨烯/MoS $_2$ van der Waals（vdW）异质结构由于其独特的性质和功能而具有很好的技术应用前景。全球许多实验和理论研究小组对石墨烯/MoS $_2$异质结构的性能进行了基准测试，做出了杰出的贡献。尽管一些研究小组已经尝试使用{ \it第一性原理}计算来模拟石墨烯/MoS $_2$异质结构，但是来自不同理论研究小组的结果与实验结果存在一些差异。在目前的工作中，我们重新审视这个问题的第一性原理的方法和解决现有的石墨烯/MoS $_2$异质结构中的石墨烯和MoS $_2$单层之间的层间距的差异，以及费米能级附近的狄拉克点的位置。我们发现，Tkatchenko-Scheffler方法有效地评估了长程vdW相互作用，并准确地预测石墨烯和MoS $_2$片之间的层间距。我们进一步研究了优化的石墨烯/MoS $_2$异质结构的电子，机械和振动特性，所述异质结构使用具有不同晶格失配幅度的5 $\times$ 5/4 $\times$ 4和4 $\times$ 4/3 $\times$ 3超晶胞几何形状产生。讨论了不同层间距对异质结电子性质的影响。我们的声子计算表明，层间剪切和呼吸声子模式，这是非常敏感的弱vdW相互作用，在描述所研究的系统的热性质起着至关重要的作用。进一步讨论了异质结构的热力学和弹性性质。我们的结果和其他研究小组的结果报告之间的比较。
2018-09-21 cond-mat.mtrl-sci
In-plane electric polarization of bilayer graphene nanoribbons by interlayer bias voltage
我们从理论上表明，在AB堆叠的双层石墨烯纳米带扶手椅边缘的层间偏置电压诱导沿带的电极化的强度。紧束缚和从头计算一致表明，当偏置电压是弱的，极化显示相反的迹象取决于带宽度模三。这种非平凡的依赖性解释使用两个波段的有效模型。紧束缚模型中偏置电压的一个强极限为三分之一极化或零极化，这与拓扑论证一致。
2015-09-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tunable Interlayer Excitons in Bilayer Graphene Nanoribbons
本研究通过激发态密度泛函计算，证明扶手椅型双层石墨烯纳米带中存在强层间激子耦合，发现其具有室温长寿命辐射特性，并指出通过堆叠顺序工程可调控激子响应与寿命。
2025-07-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Interlayer coupling enhancement in graphene/hexagonal boron nitride heterostructures by intercalated defects and vacancies
在二维原子晶体中，六方氮化硼（hBN）是制备异质结构的最引人注目的材料之一，具有独特的性质。我们进行第一性原理计算，以确定插入的金属原子和空位是否可以介导界面耦合和影响石墨烯/hBN异质结构的结构和电子性质。金属杂质原子（Li、K、Cr、Mn、Co和Cu）作为石墨烯和hBN片之间的非本征缺陷产生掺杂$n$的石墨烯。我们还考虑了本征空位缺陷，并发现hBN中的硼单空位作为石墨烯的磁性掺杂剂，而hBN中的氮单空位作为石墨烯的磁性掺杂剂。相比之下，hBN中最小的三角形空位缺陷不太可能导致石墨烯的电子输运发生显著变化。我们的研究结果表明，hBN层与一些空位或金属杂质增强层间耦合的石墨烯/hBN异质结构相对于电荷掺杂和电子散射。
2014-04-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
A non-dispersive Raman D-band activated by well-ordered interlayer interactions in rotationally stacked bi-layer Graphene
对单层石墨烯的拉曼测量作为有序但倾斜堆叠的双层（即，具有层间旋转）折叠在其自身上，提出了sp2碳中拉曼散射的新机制，其出现在缺乏相干AB层间堆叠的系统中。虽然母单层不表现出D-带，内部的歪斜双层产生一个强大的双峰拉曼功能附近1350 cm-1，这些峰之一是非色散，不像所有以前观察到的D-带功能的sp2碳。在拉曼散射的双共振模型中，这些不寻常的特征与偏斜的双层耦合一致，其中一层对另一层施加了弱但有序的扰动。旋转层间相互作用势的离散傅立叶结构解释了在1350 cm-1附近的不寻常的非色散峰。
2010-05-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Pb-intercalated epitaxial graphene on SiC: Full insight into band structure and orbital character of interlayer Pb, and charge transfer into graphene
本研究结合同步辐射 ARPES 与 DFT，表征 SiC 上单层外延石墨烯下方 (1×1) Pb 插层的金属能带、面外轨道特征及电荷转移来源。
2025-04-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Evidence for Interlayer Electronic Coupling in Multilayer Epitaxial Graphene from Polarization Dependent Coherently Controlled Photocurrent Generation
迄今为止，大多数在C面SiC上的多层外延石墨烯的实验研究表明，由于旋转堆叠，不同层的电子态是解耦的。我们测量了外延石墨烯中的三阶非线性张量，作为探测层间电子耦合的一种新方法，通过研究相干控制光电流的太赫兹发射作为光泵和太赫兹光束偏振的函数。我们发现，预期从完美的非耦合层，即一个单一的石墨烯片的相干控制太赫兹发射的偏振依赖性，没有观察到。我们假设，所观察到的角度依赖性来自层之间的弱耦合;角度依赖性的模型计算将多层结构作为具有可变层间耦合的独立双层的堆叠来处理，定性地再现了偏振依赖性，为耦合提供了证据。
2011-09-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Strong Electronic Correlation Originates from the Synergistic Effect of Large Moiré Cell and Strong Interlayer Coupling in Twisted Graphene Bilayer
采用基于密度泛函理论的第一性原理方法，研究了具有特定扭曲角和层间距的扭曲双层石墨烯的电子性质。随着扭转角的减小（晶胞变大），能带变窄，库仑排斥增大，导致电子关联增强;另一方面，随着层间距的减小，层间耦合变强，关联增强。通过调节层间耦合，我们可以在扭曲双层石墨烯的中等尺寸莫尔盒中实现带宽小于0.01 eV的强关联态。这些结果表明，扭曲双层石墨烯中的电子关联强度与两个因素密切相关：晶胞尺寸和层间距离。由此可以得出结论，扭曲双层石墨烯中的强电子关联源于大尺寸莫尔盒和强层间耦合对其电子结构的协同作用。
2019-04-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
A Scheme to fabricate magnetic graphene-like cobalt nitride CoN4monolayer proposed by first-principles calculations
我们提出了一个方案来制造氮化钴CoN4单层，磁性石墨烯类二维材料，其中所有的Co和N原子在一个平面。在40 GPa以上的压力下，体相CoN 4稳定在三斜相。随着压力的降低，CoN4的三斜相转变为斜方相，斜方相为层间距较大的层状化合物。在室温条件下，弱层间耦合很小，可以用机械方法剥离单层CoN4。
2022-11-27 cond-mat.mtrl-sci
Oscillations of van Hove singularities spacing induced by sub-Angstrom fluctuations of interlayer spacing in graphene superlattices
二维范德华（vdWs）结构的物理性质敏感地依赖于堆叠顺序和层间相互作用。然而，在迄今为止研究的大多数情况下，层间相互作用被认为是vdWs结构的静态特性。在这里，我们证明了在扭曲的双层石墨烯（TBG）上施加扫描隧道显微镜（STM）尖端脉冲可以诱导TBG中的层间分离的亚埃波动，这相当于TBG上约10 GPa的动态垂直外部压力。层间分离的亚埃波动导致TBG中两个van Hove奇点（VHS）之间的能量分离的大振荡。VHS间距的振荡周期非常长，约500-1000秒，归因于原子厚TBG中尖端诱导的局部应力。我们的研究结果提供了一种有效的方法来调整和测量的vdWs结构的物理特性的动态。
2021-11-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electronic transmission in Graphene suppressed by interlayer interference
我们研究了石墨烯纳米颗粒覆盖的石墨烯单层的电子输运性质。我们证明，电子传输的单层覆盖时，可以减少纳米。透射率降低发生在由纳米尺度的宽度确定的不同能量处。我们解释的传输减少，通过使用在单层和纳米的波函数之间的干扰。此外，我们发现单层的传输减少是可组合的，当被一个以上的纳米覆盖，并提出了一个概念的“组合控制”的纳米应用设计。
2013-10-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Evolution of Flat Band and Van Hove Singularities with Interlayer Coupling in Twisted Bilayer Graphene
该研究用含环境依赖层间跃迁的紧束缚模型拟合石墨烯与 TBG 实验数据，揭示平带在 Dirac 点附近并沿连接两层最近 Dirac 点的波矢方向形成。
2024-08-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Commensuration and Interlayer Coherence in Twisted Bilayer Graphene
采用适用于一般公度错角的长波理论研究了旋转错层石墨烯的低能电子能谱。晶格双折射需要低能量的电子相干性，并在中性点附近抢占无质量的狄拉克行为。子格交换对称性区分两个家庭的相称故障，具有不同的低能量谱，可以解释为能量重整化形式的频谱限制Bernal和AA堆叠结构。亚晶格对称故障一般是完全gapped系统，由于赝自旋轨道耦合出现在其有效的低能哈密顿量。
2010-01-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Helical networks in twisted bilayer graphene under interlayer bias
扭曲的石墨烯双层在局部堆叠中表现出三角形莫尔图案，其在三种基本类型AA '、AB'和BA '之间平滑地交替。在层间偏置U下，后两种类型产生光谱间隙，其特征在于相反的谷陈数。我们表明，足够大的莫尔周期和偏见，这些地区成为电子耗尽，拓扑保护螺旋模式出现在它们的边界。这就产生了一个离域的拓扑网络的Chalker-Coddington型，由谷电流涡。该网络可以通过控制谷混合吸附物的沉积来定制，该吸附物阻止选定链接中的传输，从而打开定制拓扑纳米电子学的可能性。
2013-09-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spectroscopic Studies of the Physical Origin of Environmental Aging Effects on Doped Graphene
通过拉曼光谱、X-射线和紫外光电子能谱学、扫描电子显微镜、红外光谱和电输运测量研究了掺杂石墨烯的环境老化效应，并将其作为有机掺杂物质、湿度和与掺杂剂相邻的石墨烯层数的函数。研究发现，较高的湿度和结构缺陷会导致掺杂石墨烯的降解速度加快。光谱数据的详细分析表明，老化效应的物理起源与H2O分子与吸湿性有机掺杂剂的持续反应有关，这导致形成过量的化学键，掺杂的石墨烯载流子密度降低，以及石墨烯晶界损伤的扩散。这些环境老化效应进一步显示出通过添加石墨烯层显著减轻。
2016-05-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast lithium diffusion in bilayer buckled graphene: A comparative study of Li and Na
采用分子动力学模拟研究了双层石墨烯曲率对锂原子层间扩散的影响。平行于折叠轴方向的扩散系数显著增大，平行扩散系数与垂直扩散系数之比取决于折叠方向和堆叠类型，并随折叠程度的增加而增大。最强的各向异性是在固定的锯齿形边缘的情况下观察到的。与Na的层间扩散的比较表明，屈曲石墨烯的振动状态的强不对称性以及Li的较小质量可能有助于观察到的扩散增强。这一工作为开发可充电碱性电池的高效阳极开辟了一条新途径。
2019-07-18 cond-mat.mtrl-sci
Suppression of Spin Pumping Between Ni$_{80}$Fe$_{20}$ and Cu by a Graphene Interlayer
我们比较了坡莫合金Ni $_{80}$ Fe $_{20}$（Py）薄膜溅射到Cu（111）薄膜上的铁磁共振测量，在Py沉积之前通过化学气相沉积生长石墨烯（Gr）中间层。一个两个角度的溅射方法，确保既没有Gr也没有Py的样品制备过程中降解。我们发现预期的阻尼增强自旋泵的Py/Cu的情况下，没有检测到的增强Py/Gr/Cu的情况下。由于阻尼是敏感的自旋泵以外的影响，我们用磁力来验证，在Py的静磁性能的差异是不是负责的阻尼的差异。我们把Py/Gr/Cu中自旋抽运的抑制归因于Gr/Cu界面的大接触电阻。
2015-03-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Robust Interlayer-Coherent Quantum Hall States in Twisted Bilayer Graphene
我们介绍了一种新的具有超强层间相互作用的二维电子系统，即具有大扭曲角的扭曲双层石墨烯，作为实现层间相干激子凝聚的理想基础。在这些系统中，亚纳米原子层之间的分离允许显着的层间相互作用，而层间电子隧穿是几何抑制由于大的扭曲角。通过充分利用这两个特性，我们证明了在第二朗道能级（N = 1）处出现了一系列具有层间相干性的奇整数量子霍尔态。值得注意的是，这些状态的能隙为1 K量级，比GaAs中的能隙大几个数量级。此外，还在实验上观察到了多种量子霍尔相变。所有的实验观测结果与我们的唯象模型计算基本一致。因此，我们建立了一个大扭转角系统是一个很好的平台，高温激子凝聚。
2022-12-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Pressure-induced commensurate stacking of graphene on boron nitride
将原子级薄的范德华材料结合到异质结构中为设计电子器件的创建提供了强大的途径。相邻层之间的相互作用强度，最容易通过它们的层间分离控制，可以对这些复合材料的电子性质具有显着的影响。在这里，我们展示了前所未有的控制层间相互作用，通过局部修改石墨烯和氮化硼之间的层间分离，我们通过施加压力与扫描隧道显微镜尖端实现。对于氮化硼上的对齐或接近对齐的石墨烯的特殊情况，石墨烯晶格可以局部拉伸和压缩以补偿两种材料之间的轻微晶格失配。我们发现，修改层间分离直接调谐的晶格应变，并诱导相称的尖端下方的堆叠。我们的研究结果激励未来的研究定制的范德华异质结构的电子特性，通过控制整个设备的层间分离，使用静水压力。
2017-01-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Interlayer Water Regulates the Bio-nano Interface of a \b{eta}-sheet Protein stacking on Graphene
利用分子动力学模拟，我们研究了一个集成的生物纳米界面组成的\b{eta}-折叠蛋白质堆叠在石墨烯上。我们发现模型蛋白质在石墨烯上的堆积组装可以通过水分子来控制。填充在生物纳米界面间隙中的层间水可抑制蛋白质表面基团的分子振动，从而削弱蛋白质的CH_（12）。π相互作用驱动蛋白质和石墨烯的吸引力。由于水和蛋白质表面的相互作用，蛋白质在石墨烯上的相对运动会使层间水的分子间耦合松弛。这种作用降低了层间水对蛋白质在石墨烯上组装的阻碍作用，使蛋白质在石墨烯上处于合适的吸附状态，形成了较深的自由能陷阱。由此可见，蛋白质与石墨烯之间的相互作用、蛋白质与水的耦合以及石墨烯与水的相互作用都参与了水分子在生物-纳米界面内行为的调控，从而控制了层间水对蛋白质在疏水石墨烯上组装的阻碍作用。这些结果提供了一个深入了解蛋白质吸附到石墨烯表面在水中的基本机制。
2014-12-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
