Broken sublattice symmetry states in Bernal stacked multilayer graphene
我们分析了Bernal堆叠多层石墨烯在存在相互作用诱导的带隙时的有序相，由于亚晶格对称性破缺势，其解可以用具有相同Chern数但相反电荷极化方向的轻质量和重质量赝自旋二重态来分析。一个垂直的外部电场的应用程序揭示了一个有效的洪德规则的亚晶格赝自旋二重态在tetralayer的排序，而一个类似的，但更复杂的相图开发与层数的增加。
2017-04-16 cond-mat.mes-hall
Gate control of lattice-pseudospin currents in graphene on WS2: Effect of sublattice symmetry breaking and spin-orbit interaction
最近在二硫化钨（WS 2）上生长的石墨烯中观察到了强的自旋轨道相互作用（SOI），导致SOI的能隙打开。石墨烯中的能隙也可以由亚晶格对称性破缺（SSB）引起，其中A亚晶格中的能级不等于B亚晶格中的能级。SSB间隙可以通过在六方氮化硼或碳化硅上生长石墨烯来产生。本文研究了SOI/SSB/SOI带隙石墨烯结的输运特性，重点研究了SOI和SSB相互作用对结的输运特性的影响。我们发现，晶格赝自旋极化（L-PSP）可以通过栅极电压从+100%到-100%进行完美的控制。这是由于在WS 2上生长的石墨烯中，载流子携带“上下”的晶格-伪自旋自由度。单边带隙石墨烯表现出赝铁磁性，起到晶格赝自旋过滤势垒的作用。研究还发现，利用结中的L-PSP特性可以测量石墨烯中的SOI和SSB带隙。所提出的晶格赝自旋电流可能适用于石墨烯基赝自旋电子学。
2016-02-12 cond-mat.mes-hall
Sublattice imbalance of substitutionally doped nitrogen in graphene
出于最近观察到的亚晶格不对称性的替代氮杂质在CVD生长的石墨烯，我们表明，在数学上透明的方式，在本地的状态密度的振荡驱动的存在下的替代杂质是负责打破亚晶格对称性。虽然这些振荡通常在随机分散的杂质的情况下被平均，但在石墨烯中，它们具有与晶格相同或非常接近的周期性。因此，嵌入在导电电子填充介质中的随机分布的杂质的总相互作用能不会消失，并且当它们的配置是亚晶格不对称时会降低。我们还确定了氮的临界浓度的存在下，超过该浓度，人们应该期望的亚晶格不对称消失。这一特征并不是氮掺杂剂所特有的，而是应该存在于其他杂质中。
2014-05-20 cond-mat.mes-hall
The low-lying states of graphene contain exciting topological properties that depend on the interplay of different symmetry breaking terms. The corresponding energy gaps remained unexplored until recently, owing to the low energy scale of the terms involved (few tens of ueV). These low energy terms include sublattice splitting, the Rashba and the intrinsic spin-orbit coupling, whose balance determines the topological properties. In this work, we unravel the contributions arising from the sublattice and the intrinsic spin orbit splitting in graphene on hexagonal boron-nitride. Employing resisti…
2020-06-07 cond-mat.mes-hall
Local sublattice symmetry breaking for graphene with a centro-symmetric deformation
为了研究石墨烯上可测量的应变特征，我们计算了具有单个中心对称面外变形的无限大石墨烯片的局域态密度（LDOS）。我们专注于小变形的制度，并表明，应变引起的伪磁场诱导的LDOS之间的两个三角形的石墨烯子晶格的变形区域的不平衡。真实空间成像揭示了一个特征性的六重对称模式，其中亚晶格对称性在每个折叠内被打破，与实验和紧束缚观测一致。我们研究的开放几何使我们能够利用通常的连续模型的石墨烯，并获得独立的边界条件的结果。我们提供了一个解析微扰表达式的LDOS的每个子晶格之间的对比度，显示作为变形的幅度和宽度的函数的标度律。我们证实了我们的结果，数值精确的迭代散射矩阵方法。
2015-04-17 cond-mat.mes-hall
Electronic transport in graphene nanoribbons with sublattice-asymmetric doping
最近的实验结果和理论预测表明，氮掺杂的CVD生长的石墨烯可能会引起电子带隙由于杂质分布，有利于在一个单一的子晶格上的隔离。在这里，我们从理论上证明，这样的分布引起更复杂的行为，在存在的边缘，几何形状决定是否在样品中的电子查看杂质作为一个间隙开放的平均电位或散射体。锯齿形边缘引起后一种情况，并消除了扩展的石墨烯样品中预测的电子带隙。我们预测，这样的行为将引起泄漏附近的晶界具有类似的几何形状或边缘蚀刻设备。此外，我们研究了在不同的亚晶格域，这应该是可观察到的实验和提供有趣的波导可能性之间的界面处的一维金属通道的形成。
2016-02-08 cond-mat.mes-hall
Topological phase and chiral edge states of bilayer graphene with staggered sublattice potentials and Hubbard interaction
采用Rashba自旋轨道耦合和Hubbard相互作用的紧束缚模型研究了具有交错亚晶格势的双层石墨烯门控异质结构。拓扑相图依赖于衬底的组合和Hubbard相互作用。交错亚晶格势的存在有利于拓扑相变与小的Rashba自旋轨道耦合强度。哈伯德相互作用的存在修改了拓扑相边界，增加了拓扑相变的最小自旋-轨道耦合强度。在非相互作用系统中，确定了具有间接带隙的拓扑半金属相空间。对于两层具有不同交错亚晶格势的双层石墨烯，讨论了锯齿形纳米带具有边缘极化手征边缘态的条件。这些条件要求Rashba自旋轨道耦合强度适中或为零，以及适当的栅极电压范围。比较了有无Hubbard相互作用系统的条件。边缘极化可以由栅极电压控制。
2018-09-04 cond-mat.mes-hall
Impurity resonance effects in graphene $vs$ impurity location, concentration and sublattice occupation
石墨烯独特的电子能带结构及其在电中性点附近的半金属特性对杂质效应非常敏感。利用Lifshitz和Anderson杂质模型，详细研究了石墨烯电子能带结构中的无序诱导光谱现象，即共振态、准能隙、束缚态、杂质子带的形成，以及它们对电子能带重构和相关的Mott类金属-绝缘体跃迁的整体影响.我们进行了系统的分析和数值研究现实的杂质，替代和吸附，专注于那些效果，从杂质吸附原子的位置（顶部，桥，和空心位置），浓度，主机子晶格占领，扰动强度等可能的实验和实际意义进行了讨论。
2020-05-26 cond-mat.mes-hall
Spin Manipulation in Graphene by Chemically-Induced Sublattice Pseudospin Polarization
自旋操纵是实现自旋逻辑器件和自旋电子电路的关键挑战之一。石墨烯被认为是实现自旋操纵的理想材料，但到目前为止，新的范例和示范者有限。在这里，我们表明，某些杂质，如氟原子，局部打破亚晶格对称性，而不形成强磁矩，可能会导致自旋输运特性的显着变化。杂质共振能级被发现与长程亚晶格赝自旋极化相关，通过局部解耦自旋和赝自旋动力学，激发了巨大的自旋寿命电子空穴不对称性。在稀杂质的限制下，自旋寿命可以从几百皮秒静电调谐到几纳秒，提供了一个化学工程前所未有的自旋器件功能的协议。
2016-03-02 cond-mat.mes-hall
Universal geometric classification of armchair graphene nanoribbons by their properties in a staggered sublattice potential
我们证明了扶手椅型石墨烯纳米带在空间变化的交错亚晶格势中的带隙的拓扑性质。几个一般的标度律量化的带隙变化。结果发现，所有扶手椅型纳米带的描述取决于它们的宽度，其中之一是众所周知的无质量狄拉克条件，和其他两个我们称之为潜在的无间隙，和无间隙超晶格的三个不同的类之一。我们构建了一个有效的理论，忠实地再现这些结果，并明确的性质的竞争质量和重叠积分在一个特定的样本。最后，我们提出了几个系统，这些结果应该有相当大的光，这一切都已经在实验中实现。
2011-06-09 cond-mat.mes-hall
Current flow in biased bilayer graphene: the role of sublattices
我们在这里调查如何在双层石墨烯在外部电场垂直施加（偏置双层）的存在下，电流流过。已知这些系统中的层之间的电荷密度极化产生层赝自旋，其可以由电场操纵。我们的研究结果表明，电流不一定流过系统的区域具有较高的电荷密度。电荷可以主要集中在一层上，而电流流过另一层。我们发现，这种现象发生时的电荷密度变得高度集中在只有一个的子晶格，作为电场打破层和子晶格对称性的Bernal堆叠双层。对于双层纳米带来说，情况更加复杂，边缘效应和体效应之间存在对电流定义的竞争。我们表明，尽管没有流过电荷被极化的层，在这些系统中的电流也定义了一个可控的层赝自旋。
2014-08-21 cond-mat.mes-hall
Interplay between sublattice and spin symmetry breaking in graphene
我们研究了亚晶格对称性破缺对二维石墨烯以及锯齿形终止的一维和零维石墨烯纳米结构的电子、磁性和输运性质的影响。在共线平均场近似下，用哈伯德模型描述了系统。我们证明了对于非相互作用的二分晶格，当存在交错的在位势$\pm Δ/2$时，每个子晶格中原子数不等的中能隙态仍然存在。我们计算具有锯齿形边缘的2D和1D石墨烯的相图，在半填充时，由归一化相互作用强度$U/t$和$Δ/t$定义，其中$t$是第一邻居跳跃。在2D的情况下，我们发现系统总是绝缘的，我们发现$U_c(Δ)$曲线，在该曲线之上系统变成反铁磁的。在一维情况下，我们发现系统经历了从$U<U_C(Δ)$的非磁性绝缘体到具有铁磁边序和反铁磁边间耦合的相变。磁相的导电性质取决于$Δ$，可以是绝缘的、导电的，甚至是半金属的，但系统中的总磁矩为零。我们计算了两个非磁性石墨烯带电极连接到一个有限长度的扶手椅带的异质结的输运性质，我们发现了很强的自旋过滤器效应。
2012-01-17 cond-mat.mes-hall
Dirac carriers in graphene are commonly characterized by a pseudospin degree of freedom, arising from the degeneracy of the two inequivalent sublattices. The inherent chirality of the quasiparticles leads to a topologically non-trivial band structure, where the in-plane component of sublattice spin and momentum are intertwined. Equivalently, sublattice imbalance is intimately connected with angular momentum, inducing a torque of opposite sign at each Dirac point. In this work we develop an intuitive picture that associates sublattice spin and winding number with angular momentum. We develop a …
2021-03-23 cond-mat.mes-hall
Interaction between single vacancies in graphene sheet: An ab initio calculation
为了研究石墨烯中单空位之间的相互作用，我们采用了自旋极化的密度泛函理论（DFT）。两种不同的配置被认为是，无论是与位于同一个子晶格或在不同的子晶格中的两个空位，并改变空位之间的间距的效果进行了研究。结果表明，系统的基态确实是磁性的，但空位的存在和可能的拓扑构型会导致$π$和$σ$轨道对磁性的不同贡献.另一方面，我们的研究结果表明，随着空位间距的增加，在同一亚晶格中含有两个空位的系统的净磁矩向单个空位的磁矩方向移动，这归因于$π$电子对系统磁矩的不同贡献.此外，还发现同一子晶格中空位的局域磁矩是平行的，而不同子晶格中空位的局域磁矩具有不同的取向。因此，我们的研究结果清楚地证明了在含有随机产生的原子空位的石墨烯系统中实验观察磁序的出现是多么困难，因为反铁磁和铁磁序之间的能量差随着每个空位对之间距离的增加而迅速减小。
2015-10-14 cond-mat.mes-hall
Ferromagnetic order induced on graphene by Ni/Co proximity effects
我们建立了一个紧束缚哈密顿描述钴/镍在石墨烯，考虑ATOP（一个钴/镍原子上的每个碳原子的一个石墨烯子晶格）和HCP（一个钴/镍原子每个石墨烯plaquette）配置。对于ATOP构型，对于Co/Ni，所涉及的轨道是最强地耦合到一个石墨烯子晶格的$d_{z^2-r^2}$和直接耦合到第二子晶格位点的$d_{xz}$、$d_{yz}$轨道。这种配置是对角的伪自旋和自旋空间，产生电子掺杂的石墨烯和反铁磁有序的原始细胞与DFT计算一致。第二，HCP构型在石墨烯亚晶格中是对称的，并且仅涉及与$d_{xz}$、$d_{yz}$轨道的耦合。在这种情况下，晶格的寄存器允许最近的相邻位置之间的新耦合，在伪自旋空间中产生非对角项，以及模仿由磁耦合产生的自旋-轨道耦合的新型自旋-动力学耦合。在这种情况下，所产生的邻近效应在石墨烯衬底中产生铁磁有序。我们导出了这两种组态在K点附近的能带结构、布洛赫波函数和自旋极化。
2016-11-16 cond-mat.mes-hall
Magnetic and electronic phase crossovers in graphene nanoflakes
石墨烯纳米片的内在磁性和电子结构的操纵具有技术重要性。在这里，我们进行了系统的研究的磁性和电子相，并在石墨烯纳米片采用第一性原理计算操纵。我们说明了复杂的形状和大小依赖于磁性和电子性质，并进一步研究载流子掺杂的影响，这可以通过栅极电压进行调谐。观察到的过渡从磁相的临界薄片尺寸的薄片没有亚晶格的不平衡，我们确定起源于扶手椅缺陷的交界处的两个亚晶格的边缘。电子或空穴掺杂同时影响磁性和电子结构，并引发相变。除了临界掺杂，从反铁磁到铁磁相的交叉没有亚晶格不平衡的薄片观察，而磁性的抑制，和一个可能的交叉从磁性到磁相的观察与亚晶格不平衡的薄片。同时磁相变，半导体（半）金属过渡观察到，载流子掺杂。
2017-10-04 cond-mat.mes-hall
Impact of Valley Degeneracy on Thermoelectric Properties of Zigzag Graphene Nanoribbons with Staggered Sublattice Potentials and Transverse Electric Fields
该研究通过紧束缚模型和格林函数技术，探究谷简并度对锯齿形石墨烯纳米带热电性能的影响，发现能级简并度通过不同机制增强电功率因子。
2025-04-28 cond-mat.mes-hall
Mobility gap and quantum transport in functionalized graphene bilayer
在Bernal石墨烯双层中，碳原子属于两个不等价的子晶格A和B，其中通过$p_σ$键耦合到另一层的原子属于子晶格A，而其他原子属于子晶格B。我们分析了Bernal石墨烯双层膜的态密度和导电性，当子晶格A或B的原子被随机官能化时。我们发现，对于一个选择性的功能化的子晶格B只有，一个迁移率的差距的顺序为0.5 eV的形成接近狄拉克能量在浓度的吸附原子c > 0.01。此外，在其他一些能量下，电导率呈现出反常行为。我们表明，这些属性是有关的二分结构的石墨烯层。
2018-03-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
The effect of sublattice symmetry breaking on the electronic properties of a doped graphene
受最近大量实验研究的启发，我们对掺杂石墨烯中亚晶格对称破缺时的准粒子自能和光谱函数进行了微观计算.我们的系统研究是基于多体G $_0$ W方法，建立在无规相位近似和石墨烯的大量狄拉克方程连续模型。我们报告广泛的计算的实部和虚部的准粒子自能在存在的间隙开口。我们也给出了在很宽的电子密度范围内的重狄拉克费米子的谱函数、重正化费米速度和带隙重正化的结果。我们进一步表明，石墨烯中产生的质量在光谱权重中洗掉了等离子体峰。
2009-11-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Band structure asymmetry of bilayer graphene revealed by infrared spectroscopy
我们报告的红外光谱双层石墨烯集成在门控结构。我们观察到一个显着的不对称性的光学电导率静电掺杂的电子和空穴。我们表明，这一发现产生于显着的不对称性之间的价带和导带，这主要是由于两个子晶格内的石墨烯层的不等价性。从电导率数据，两个子晶格的能量差是确定的。
2008-07-24 cond-mat.mes-hall
Broken Symmetries, Zero-Energy Modes, and Quantum Transport in Disordered Graphene: From Supermetallic to Insulating Regimes
利用Kubo和Landauer输运计算研究了石墨烯中缺陷诱导的零能模式对电荷输运的影响。通过调整单空位的随机分布的密度，均匀地填充两个子晶格或仅位于单个子晶格上，所有的传导机制都被覆盖，从直接隧穿通过倏逝模到体无序石墨烯中的介观输运。取决于运输测量几何形状，缺陷密度，和打破亚晶格对称性，狄拉克点导电性是非常强大的对无序（超金属态）或抑制通过间隙开口或代数本地化的零能量模式，而弱本地化和安德森绝缘制度获得更高的能量。这些发现澄清了零能量模式在狄拉克点传输的贡献，迄今为止有争议。
2013-04-30 cond-mat.mes-hall
Sublattice symmetry breaking and Kondo-effect enhancement in strained graphene
掺杂单层石墨烯中的近藤物理被预测会表现出不寻常的特征，这是由于原始材料的态密度在狄拉克点处线性消失。尽管进行了几次尝试，但对这一现象的结论性实验观察仍然难以捉摸。一个可能的障碍，以识别是一个非常小的近藤温标$T_K$的情况下，化学势位于附近的狄拉克点。我们提出了定制的单层石墨烯的机械变形作为揭示独特的指纹的近藤效应的手段。已知非均匀应变在远离狄拉克点的局域态密度（LDOS）中产生特定的交替变化，这是亚晶格对称性破缺效应的信号。对于附着在不同位置的磁性杂质，小的LDOS变化可以在$T_K$的指数增加或减少中放大。我们说明了这种行为在两个变形几何形状：一个圆形的“气泡”和一个长的折叠，都描述了高斯位移分布。我们计算的LDOS的变化，适度的应变和分析相关的安德森杂质模型描述的磁性原子吸附在一个“顶位”或“空位”的配置。数值重整化组的解决方案的杂质模型表明，较高的预期$T_K$值，结合不同的空间模式下的石墨烯附着点的变化，使顶位配置更有希望的实验观察签名的近藤效应。$T_K$的强应变灵敏度可能会将近藤顶位物理提升到使用局部探针（如扫描隧道显微镜）实验可达到的范围内。
2019-03-26 cond-mat.mes-hall
Potential and spin-exchange interaction between Anderson impurities in graphene
研究了石墨烯中由传导电子介导的共振磁性安德森杂质之间的有效相互作用，该相互作用是杂质的现场能级强度和与传导电子耦合的幅度的函数。相互作用的符号和性质取决于杂质是否位于相同或相反的子晶格上。对于相同的（相反的）子晶格，潜在的相互作用是吸引（排斥）在弱耦合限制与$1/R^3$依赖于距离;相互作用反转的符号，并成为排斥（吸引）在强耦合限制，并显示$1/R$行为。自旋交换耦合在大距离和小距离都是铁磁（反铁磁）的，但在中等距离时会反转符号并变成反铁磁（铁磁）。对于相反的亚晶格，有效的自旋交换耦合共振增强的距离处的能级交叉的狄拉克点。
2018-02-17 cond-mat.mes-hall
Graphene in the Quantum Hall Regime: Effects of Vacancies, Sublattice Polarization and Disorder
我们研究了量子霍尔机制中空位、无序和亚晶格极化对单层石墨烯电子性质的影响。通过紧束缚模型计算了石墨烯朗道能级的能谱随磁场的变化以及能级的局域化性质。我们首先讨论我们的结果，考虑在晶格中的空缺，在那里我们表明，空缺引入额外的水平（或定义明确的频带）之间的连续的LLS。这里一个引人注目的后果是，额外的霍尔电阻平台时，预计会出现一个有组织的空位超晶格被认为是。其次，我们讨论了异常的本地化特性，我们已经发现了最低的LL，其中一个日益增加的混乱，以提高波函数离域（而不是诱导本地化）。这种意想不到的效果被证明是直接相关的方式无序越来越多地破坏亚晶格（谷）极化的状态在最低的LL。这种反常无序效应只发生在零能LL上的原因是，在没有无序的情况下，只有对于这个能级，所有的态都是亚晶格极化的，即，它们的波函数仅在一个子晶格中具有振幅。
2008-11-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Local moment formation in bilayer graphene
双层石墨烯（BLG）由于其子晶格的空间不均匀性的局部性质是感兴趣的。我们应用安德森杂质模型来研究磁性杂质吸附在BLG不同子晶格上的局域磁矩形成。我们发现杂质吸附在A和B亚晶格上的磁化强度有不同的特征。吸附在A亚晶格上的杂质即使在费米能级以上，在位库仑能很小的情况下也能磁化。但当杂质吸附在B亚晶格上时，在杂质能级和在位库仑能有限的情况下，磁化是可能的。这是由于在A和B亚晶格的低能态的不同的局域密度，这源于它们的空间不均匀性。此外，我们还表明，电控制吸附原子的磁化强度，除了它的不均匀性在BLG允许的可能性，使用BLG在自旋电子器件具有更高的电位比石墨烯。
2014-06-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Attraction-repulsion transition in the interaction of adatoms and vacancies in graphene
石墨烯中两个共振杂质的相互作用具有长程特性，当两个吸附原子位于同一子晶格上时，它们之间的排斥作用较弱，而当两个吸附原子位于不同子晶格上时，它们之间的吸引作用较强。我们揭示了这种吸引力来自于一个单一的能级。这开辟了通过调整化学势来控制杂质相互作用的符号的可能性。对于许多随机分布的杂质（吸附原子或空位），这可能提供一种方法来实现从聚集到分散的受控过渡。
2015-07-11 cond-mat.mes-hall
The properties of semiconductors can be crucially impacted by midgap states induced by dopants, which can be native or intentionally incorporated in the crystal lattice. For Bernal-stacked bilayer graphene (BLG), which has a tunable bandgap, the existence of midgap states induced by dopants has been conjectured, but never confirmed experimentally. Here, we report scanning tunneling microscopy and spectroscopy results, supported by tight-binding calculations, that demonstrate the existence of midgap states in BLG. We show that the midgap state in BLG -- for which we demonstrate gate-tunability …
2021-09-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Sublattice asymmetry and spin-orbit interaction induced out-of-plane spin polarization of photoelectrons
从理论上研究了石墨烯中自旋轨道耦合和亚晶格不对称性对光电子自旋极化的影响。我们发现，亚晶格的不对称性不仅在石墨烯的能带结构中打开了一个间隙，但在有限的自旋轨道相互作用的情况下，它也引起了一个面外的自旋极化的电子接近狄拉克点的布里渊区。这可以通过测量光电子的自旋极化来检测，因此自旋分辨光电子能谱可以揭示带隙的存在，即使带隙太小而不能通过角度分辨光电子能谱直接观察到，因为测量的有限分辨率或因为样品是$p$掺杂的。我们提出的光电子强度分布和自旋极化的能量和线宽依赖的解析和数值计算。
2011-04-25 cond-mat.mes-hall
RKKY interaction in carbon nanotubes and graphene nanoribbons
研究了自旋轨道相互作用和磁场作用下碳纳米管和石墨烯纳米带中的Rudermann-Kittel-Kasuya-Yosida（RKKY）相互作用.为此，我们评估的静态自旋磁化率张量在真实空间中的各种制度在零温度。在金属碳纳米管的RKKY相互作用强烈地依赖于子晶格，并在狄拉克点，是纯粹的铁磁（反铁磁）的本地化自旋相同（不同）的子晶格，而在半导体碳纳米管的自旋磁化率仅弱依赖于子晶格，是占主导地位的铁磁。自旋轨道相互作用破坏了系统的SU（2）自旋对称性，除了通常的各向同性海森堡相互作用外，还产生了Ising和Moryia-Dzyaloshinsky形式的各向异性RKKY相互作用.所有这些RKKY项都可以通过将费米能级调整到接近自旋轨道相互作用引起的能隙的位置而具有相当的量级。我们进一步计算自旋磁化率也在有限的频率，从而获得自旋噪声在真实空间中通过波动耗散定理。
2012-11-13 cond-mat.mes-hall
Spatial Ordering of Defects and Conductivity of Functionalized Graphene
最近，据预测，石墨烯中吸附原子之间的RKKY型相互作用可以驱动有序转变到亚晶格对称性破缺的状态（arXiv：1004.3678）。在这种状态下，由于电子波在亚晶格调制上的布拉格散射，在狄拉克点（DP）处打开了一个间隙。在这里，我们调查的顺序上的输运性质的影响，发现从无序状态到有序状态的过渡后，电导率增加（减少）的能量远离（附近）DP。这种行为可以理解为有序状态下相干布拉格散射的结果。电导率的变化可以作为吸附原子有序化的直接标志。
2010-08-08 cond-mat.mes-hall
Energy-gap Opening and Quenching in Graphene under Periodic External Potentials
本文采用基于密度泛函理论的第一性原理方法和基于广义有效旋量哈密顿量的理论方法研究了周期性外势对石墨烯中载流子性质的影响. DFT计算是在一个修改的Kohn-Sham程序，包括周期性的外部电位的影响。预测了两个对称子晶格和两个不对称子晶格的石墨烯超晶格的能带隙开放和猝灭。基于旋量哈密顿量的理论分析表明，石墨烯中Dirac费米子的赝自旋与外加势之间的关联以及势诱导的谷间散射在能隙打开和猝灭中起着重要作用.
2013-11-22 cond-mat.mes-hall
Hybrid superlattices of graphene and hexagonal boron nitride: A ferromagnetic semiconductor at room temperature
碳（C）掺杂的六方氮化硼（hBN）在室温下具有铁磁性。还报道了在hBN中被C取代形成石墨烯岛。本文从第一性原理和平均场哈伯德模型出发，对hBN中石墨烯岛的铁磁性进行了机理上的理解。我们发现一个一般的属性，在二分晶格中的子晶格不同的现场能量，如在hBN，本地磁矩之间的顺序可以是实质性的，主要是反铁磁（AFM），如果它们被嵌入在相同的子晶格，除非由莫特像子晶格间的自旋分离，由于强本地化为主。主要的AFM顺序是植根于自旋分辨的空间分离的孤对氮（N）和背转移的电子在硼（B）由于库仑排斥，因此基本上意味着一个超交换路径。随后，我们提出了一类亚铁磁有序的互穿超晶格的磁性石墨烯岛在hBN中，它可以被选择为铁磁半导体或半金属，并保持在室温下的净非零磁矩。
2019-02-27 cond-mat.mes-hall
Existence of nontrivial topologically protected states at grain boundaries in bilayer graphene: signatures and electrical switching
最近的实验[L. Ju等人，Nature，2015，520，650]证实了当亚晶格堆叠从AB变为BA时，在门控双层石墨烯中产生的畴壁处存在无隙态。这些状态是重要的，因为它们是拓扑保护，谷极化，并引起沿畴壁的电导。目前的理论模型预测，这种状态的外观只在畴壁，保持亚晶格秩序。在这里，我们表明，堆叠畴壁中的拓扑保护态的出现在双层石墨烯中可能更为常见，因为它们也可以以意想不到的几何形状出现，例如，原子级拓扑缺陷的晶界。我们专注于一个双层系统，其中一层包含一行八角形双五边形缺陷，混合石墨烯亚晶格。我们证明，即使有五边形缺陷的间隙状态被保存。值得注意的是，与以前的预测不同，通过反转栅极极化来改变间隙态的数量，从而在栅极反转下沿着晶界产生不对称的电导。这种效应，与缺陷状态，应该是可检测的运输测量，并可以利用在电气开关。
2016-03-14 cond-mat.mes-hall
Long-Range Interaction Between Adatoms in Graphene
我们提出了一个理论的电子介导的吸附原子之间的相互作用在石墨烯。在共振散射的情况下，与氢化石墨烯相关，发现了长程1/r相互作用。这种相互作用可以被视为卡西米尔相互作用的费米模拟，其中无质量的费米子扮演光子的角色。这种相互作用是吸引还是排斥取决于吸附原子是否位于同一子晶格或不同的子晶格上，其中吸引力对随机分布在两个子晶格上的吸附原子占主导地位。这些力的吸引性质产生了一种不稳定性，在这种不稳定性下，吸附原子倾向于聚集。
2009-06-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Valley properties of doped graphene in a magnetic field
本工作的目的是通过求解Soven方程自洽地描述石墨烯在长波长近似下在恒定磁场中的电子性质。在不同的磁场强度下，得到了各亚晶格中不同谷的态密度贡献，表明K谷和K'谷之间存在显著差异。通过不对称的杂质浓度获得了带隙，石墨烯电子获得了反常的磁矩，在不同的谷值中，磁矩是相反的，这与杂质带、带边和朗道能级展宽之间的相互作用密切相关。反过来，磁化强度作为不同的现场随机杂质的B的函数计算表明，通过降低现场杂质的能量值，最大磁化强度被移向更高的值B，可用于创建和操纵极化谷电流。最后，电导率和局部顶点函数作为能量的函数，显示从A和B子晶格的散射贡献显着不同。计算了有效介质局域两个不可约顶点，表明子格A和B的散射贡献不相等，这可能与弱反局域化有关。从这些结果，它可以是可能的，以探索如何谷赝自旋可以用来创建极化电流，通过不对称的人口的亚晶格网站，其中人口可以调整与所施加的磁场强度。
2015-02-13 cond-mat.mes-hall
Peierls-type Instability and Tunable Band Gap in Functionalized Graphene
功能化的石墨烯最近被证明对这种材料的电子特性有显着的影响。在这里，我们调查的空间有序的吸附原子驱动的RKKY型相互作用。在通过Peierls不稳定性类型机制产生的有序状态中，吸附原子主要驻留在两个石墨烯子晶格之一上。次晶格对称破缺引起的电子波的布拉格散射导致带隙开放，从而狄拉克费米子获得有限的质量。带隙被发现是免疫吸附原子的位置无序，只有一个指数小数目的局域态驻留在间隙。带隙态在宽范围的电子掺杂中是稳定的。我们的研究结果表明，控制吸附原子或分子的吸附提供了一种途径，工程石墨烯的可调带隙。
2010-08-10 cond-mat.mes-hall
We present a theory of superconductivity in twisted bilayer graphene in which attraction is generated between electrons on the same honeycomb sublattice when the system is close to a sublattice polarization instability. The resulting Cooper pairs are spin-polarized valley-singlets. Because the sublattice polarizability is mainly contributed by interband fluctuations, superconductivity occurs over a wide range of filling fraction. It is suppressed by i) applying a sublattice polarizing field (generated by an aligned BN substrate) or ii) changing moiré band filling to favor valley polarization. …
2021-10-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Electronic, thermal, and optical properties of graphene like SiC$_x$ structures: Significant effects of Si atom configurations
我们采用基于密度泛函理论的模型计算研究了类石墨烯SiC $_x$结构的电子、热学和光学特性。能带隙的变化可以通过Si原子配置而不是掺杂剂比率来调谐。在保持Si原子浓度和超晶胞形状不变的情况下，通过改变两个Si原子的位置，只研究了它们之间的相互作用。如果Si原子处于相同的亚晶格位置，则获得最大带隙，导致增加的塞贝克系数和品质因数。还发现了Wiedemann-Franz比的偏差，从而发现了Lorenz数的最大值。此外，观察到介电函数的虚部的第一峰朝向电磁辐射的可见光范围的显著红移。另一方面，如果Si原子位于不同的亚晶格位置，则可以看到小的带隙，因为亚晶格的对称性几乎保持不变。因此，与原始石墨烯相比，塞贝克系数和介电函数仅略微改变。此外，在Si掺杂的石墨烯中，电子能量损失函数被抑制。Si掺杂石墨烯的热和光学性质的这些独特变化对于理解与光电应用相关的实验具有重要意义。
2020-04-02 cond-mat.mes-hall
Massive Dirac Fermions Signal in Raman Spectrum of Graphene
石墨烯中的无质量狄拉克费米子可以通过不同类型的亚晶格对称性破缺微扰获得质量，并且越来越需要使用常规方法来确定此质量。我们描述了如何使用拉曼光谱确定的交错的亚晶格势所造成的质量和解释的机制方面的大规模狄拉克费米子的赝自旋极化。
2018-01-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Impurity invisibility in graphene: Symmetry guidelines for the design of efficient sensors
石墨烯以其检测多种物质存在的灵敏度而闻名，是一种优秀的化学传感器。不幸的是，为了进入石墨烯可检测的物质列表，掺杂剂必须具有哪些一般特征并不确切。在这里，我们证明了一个简单的模型计算实现了三种不同的方式，这样的功能之一是杂质结合到石墨烯的对称性。特别是，我们表明，电子散射被抑制时，掺杂剂对称绑定到两个石墨烯子晶格，从而引起杂质不可见。相比之下，不对称地影响两个亚晶格的掺杂剂更强烈地散射，因此最有可能被石墨烯化学感测。此外，我们证明，杂质不可见性解除了引入的破坏性的微扰，如单轴应变。在这种情况下，具有亚晶格对称掺杂剂的石墨烯将用作有效的应变传感器。我们认为，通过分类掺杂剂通过其键合对称性导致一个更有效的方式来识别合适的组件石墨烯为基础的传感器。
2016-06-21 cond-mat.mes-hall
Probing the zero energy shell wave functions of triangular graphene quantum dots with broken sublattice symmetry using a localized impurity
本文提出利用局域替位杂质探测三角形石墨烯量子点简并壳层波函数的方法，以全碳triangulene解析解为基预测含氮杂质时的零能壳层结构，并通过计算与实验对比验证了预测。
2024-06-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Sublattice Segregation of Hydrogen Adsorbates in Carbon Nanotubes
最近的实验观察已经报道，氮原子可能更倾向于位于石墨烯的两个子晶格之一上，而不是随机分布。已经提出，这种偏好可以提供一种可能的途径来定制石墨烯的带隙，同时保持其优异的电子传输特性。在所提出的解释这种效应的机制中，有人认为石墨烯的传导电子介导的长程杂质间相互作用可能会导致亚晶格占据之间的不对称性。已知电子介导的相互作用不仅在N原子之间普遍存在，而且在吸附到六方结构内的特定位置（即碳原子的顶部）的杂质之间普遍存在。此外，这种相互作用是已知的，以成为更长的范围作为系统的维数降低。因此，在本文中，我们研究了在掺杂氢原子的金属碳纳米管的情况下是否出现类似的亚晶格不对称性。我们的研究结果表明，类似的亚晶格不对称性是可观察到的，甚至更明显的小直径碳纳米管与稀释浓度的吸附物，随着直径或杂质浓度的增加而减少。
2015-08-24 cond-mat.mes-hall
Vacancy induced magnetism in graphene and graphene ribbons
我们解决的电子结构和磁性的空位和空隙在石墨烯和石墨烯带。利用平均场哈伯德模型，我们研究了去除单个原子（空位）和多个相邻原子（空洞）所产生的磁织构以及它们之间的磁相互作用。基于Lieb定理的一组简单规则将缺陷的原子结构和空间排列与出现的磁序联系起来。给定缺陷的总自旋$S$取决于它的亚晶格不平衡，但是具有S=0的一些缺陷仍然可以具有局部磁矩。亚晶格的不平衡性也决定了缺陷之间是铁磁相互作用还是反铁磁相互作用，并在一些简单的情况下研究了这些磁相互作用的范围。我们发现，在半导体扶手椅带和二维石墨烯没有全球的亚晶格不平衡有最大的缺陷密度以上，局部磁化消失。有趣的是，具有非耦合局域矩的半导体石墨烯带的电子性质与稀磁半导体的电子性质非常相似，呈现出巨大的塞曼分裂。
2008-02-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tuning the pseudospin polarization of graphene by a pseudo-magnetic field
蜂窝晶格的一个有趣的特性是由于机械变形而出现的伪磁场。在石墨烯的情况下，从这个伪磁场产生的朗道量子化已经使用扫描隧道显微镜测量。在这里，我们表明，一个签名的伪磁场是一个局部的亚晶格对称性破缺观察到的局部状态密度的重新分布。这可以被解释为由于应变诱导的伪磁场引起的石墨烯的伪自旋的极化，类似于真实自旋在磁场中的对准。我们揭示了这种亚晶格对称性破缺的可调应变石墨烯使用的扫描隧道显微镜的提示。尖端局部地从SiO $_2$支撑物提升石墨烯膜，如通过$I(z)$曲线的增加的斜率可见的。提升的量与分子动力学计算一致，其揭示了尖端下的高斯形状的变形石墨烯区域。由变形引起的伪磁场作为亚晶格对称性破缺变得可见，其与应变变形的提升高度成比例，并且因此与伪磁场强度成比例。它的大小是定量再现的分析和紧束缚模型，揭示了1000 T的领域。这些结果可能是一个有效的太赫兹谷滤波器的起点，作为谷电子学的基本元素。
2017-03-06 cond-mat.mes-hall
Revisiting the Impact of Single-Vacancy Defects on Electronic Properties of Graphene
本文用紧束缚方法研究石墨烯周期性单空位缺陷，揭示缺陷所处子晶格及相对位置会调控能带结构与各向异性，为缺陷工程提供新思路。
2025-07-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
RKKY interaction in bilayer graphene
通过直接计算本征值和本征矢量表示下的格林函数，在四带模型下研究了未掺杂双层石墨烯中位于同一层（层内情况）和不同层（层间情况）的两个磁性杂质之间的RKKY相互作用.我们的研究结果表明，无论是内部和层间的RKKY相互作用的两个磁性杂质位于同一（相对）的子晶格总是铁磁（反铁磁）。此外，我们还发现了BLG中RKKY相互作用不寻常的长距离衰减。位于同一子晶格上的两个磁性杂质（$J^{A_{n}A_{n}}(\mathbf{R})$和$J^{B_{n}B_{n}}(\mathbf{R)}$）之间的层内RKKY相互作用在较大的杂质距离下分别衰减为$1/R^{6}$和$1/R^{2}$，但当它们位于相反的子晶格上时，RKKY相互作用表现出$1/R^{4}$近似衰减。在层间情况下，位于同一子晶格上的两个磁性杂质之间的RKKY相互作用在大的杂质距离下表现出接近于$1/R^{4}$的衰减，但如果两个磁性杂质位于相反的子晶格上，则RKKY相互作用$J^{A_{1}B_{2}}(\mathbf{R})$和$J^{B_{1}A_{2}}(\mathbf{R)}$分别以接近于$1/R^{6}$和$1/R^{2}$的形式衰减。层内和层间RKKY相互作用具有各向异性振荡因子，其对于层内情况等于对于单层石墨烯的各向异性振荡因子。在弱层间耦合和强层间耦合极限下，我们的结果分别简化为SLG和BLG的RKKY相互作用。
2014-07-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Gap-modulated doping effects on indirect exchange interaction between magnetic impurities in graphene
磁性杂质的稀释分布被假定为存在于掺杂的石墨烯中。我们计算了两个磁性杂质之间的相互作用能，这两个磁性杂质通过掺杂的传导电子通过间接交换或Ruderman-Kittel-Kasuva-Yosida（RKKY）相互作用耦合。当前模型是半填充的$AB$晶格结构。我们的计算是基于延迟格点格林函数形式主义的动量-能量空间，这是采用线性响应理论，以确定在坐标空间中的磁化率。当磁性杂质被放置在该结构的$A$和$B$亚晶格位置上时，得到了带隙石墨烯的分析结果。已经发现，由于能隙的存在，这种在确定自旋排序中很重要的相互作用对于掺杂石墨烯中的$AA$和$BB$交换能是显著不同的，并且归因于局部场在$A$和$B$子晶格上不相等的结果。对于掺杂的石墨烯，从铁磁到反铁磁的所有三种RKKY相互作用的振荡随着费米能量的增加而被能隙在幅度和相位上显著修改。另外，$AB$交换能可以通过未掺杂石墨烯的带隙的存在而改变，但由于掺杂的传导电子的主导作用，掺杂的石墨烯不存在带隙。
2012-11-21 cond-mat.mes-hall
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
Molecular collapse in monolayer graphene
原子坍缩是相对论性量子力学固有的现象，其中电子态在高电荷核的正电子连续谱中俯冲。最近在石墨烯中观察到了这种现象。在这里，我们研究了一种新的崩溃现象时，多个子和超临界电荷的强度相等的放在一起，在一个分子。我们构建了一个由三个不同区域组成的相图：1）亚临界，2）受抑原子坍缩，和3）分子坍缩。我们发现，单个杂质原子的塌缩共振重新排列，形成分子的塌缩共振，表现出明显的准键，反键和非键的字符。在这里，我们仅限于由两个和三个电荷组成的系统。我们表明，通过调整电荷之间的距离和它们的强度，可以实现对分子塌陷共振的高度控制。
2019-09-02 cond-mat.mes-hall
Atomic collapse in graphene nanoribbons behaves in a fundamentally different way as compared to monolayer graphene, due to the presence of multiple energy bands and the effect of edges. For armchair nanoribbons we find that bound states gradually transform into atomic collapse states with increasing impurity charge. This is very different in zig-zag nanoribbons where multiple quasi-one-dimensional \emph{bound states} are found that originates from the zero energy zig-zag edge states. They are a consequence of the flat band and the electron distribution of these bound states exhibits two peaks.…
2021-01-19 cond-mat.mes-hall
Even denominator fractional quantum Hall states at an isospin transition in monolayer graphene
磁场抑制二维电子的动能，将它们限制在高度简并的朗道能级。在没有无序的情况下，部分朗道能级填充的基态仅由库仑相互作用决定，导致各种相关驱动的现象。在这里，我们实现了一个量子霍尔模拟的Neél到价键固体跃迁内的自旋和亚晶格简并单层石墨烯零能量朗道水平通过实验控制衬底诱导的亚晶格对称性破缺。过渡的特点是不寻常的同位旋跃迁在奇分母分数量子霍尔态填充因子$ν$附近的电荷中性，和不可压缩的偶数分母分数量子霍尔态在$ν=\pm1/2$和$\pm1/4$与不同的碳亚晶格上的复合费米子之间的配对的意外出现。
2017-12-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Atomic Collapse and Quasi-Rydberg States in Graphene
石墨烯中的电荷杂质可以容纳无限族的无质量狄拉克粒子的类里德堡共振态态。这些国家，出现超临界电荷，描述了玻尔-索末菲量子化的崩溃的经典轨迹下降的点电荷，类似于里德伯态与行星轨道的关系。我们认为，石墨烯中的二价和三价电荷杂质是实现这种原子塌缩制度的理想系统。这些态通过Klein隧穿与狄拉克连续谱的强耦合导致了显著的共振效应，在输运、局域性质和近藤效应的增强方面具有直接的特征。
2007-08-07 cond-mat.mes-hall
Uniquely identifying quantum Hall phases in charge neutral graphene
针对电荷中性石墨烯中部分叠加自旋与谷的量子霍尔相序参量难以观测、相性质难确定的问题，本研究提出结合输运能隙随外场的变化及集体模数量，唯一识别各理论量子霍尔相。
2024-12-24 cond-mat.mes-hall
Magnetic moments in the presence of topological defects in graphene
在Hartree-Fock平均场框架下研究了五角形、位错和其他破坏亚晶格对称性的拓扑缺陷对石墨烯晶格磁性的影响。根据Lieb定理，具有属于同一子晶格的多个空位或类似缺陷的系统的基态已知对于任何库仑排斥U值具有等于晶格中未配位原子的数目的总自旋。我们发现，在一个大的晶格中的一个单一的五边形环的存在是足以改变这种行为，并需要一个临界值的U得到极化的基态。由五边形-七边形对组成的滑移位错引起晶格上更剧烈的变化，并且使基态变小所需的U的临界值取决于缺陷的密度和相对位置。我们在参数空间中发现了一个极化和非极化基态共存的区域。
2008-06-21 cond-mat.mes-hall
