Armchair nanoribbons of silicon and germanium honeycomb structures
我们提出了第一性原理研究的裸露和氢钝化的扶手椅纳米带的起皱的单层蜂窝结构的硅和锗。我们的研究包括原子结构的优化、基于声子色散计算的稳定性分析、电子结构以及带隙随带宽的变化。硅和锗纳米带的带隙表现出与石墨烯纳米带相似的族行为。裸纳米带的边缘被尖锐地重构，这可以通过在边缘处的悬挂键的氢终止来消除。纳米晶宽度的周期性调制导致可以充当多量子阱的超晶格结构。特定的电子态被限制在这些阱中。约束的趋势定性解释包括界面的影响。为了研究宽和长的超晶格结构，我们还进行了经验紧束缚计算与\textit{ab initio}计算确定的参数。
2010-12-18 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
Ferromagnetism in armchair graphene nanoribbon heterostructures
我们研究了由不同宽度的石墨烯扶手椅纳米带组成的异质结构中出现的平带的性质。其中一个平带让人想起出现在原始扶手椅纳米带中的平带，并且其起源于量子力学相消干涉效应，Lin等人在Phys.Rev.B79，035405（2009）中称之为“Wannier轨道态”。在这些异质结中发现的额外的平带，有些相当接近费米能级，似乎是由类似的干涉过程产生的。在对各种异质结构的能带结构进行了深入的紧束缚分析之后，着重于平带的性质，利用密度泛函理论研究了通过掺杂使费米能级靠近不同的平带而形成磁性基态的可能性。我们的DFT结果证实了预期，这些异质结构，适当的空穴掺杂后，开发铁磁基态，似乎需要，在原始扶手椅纳米带的情况下，存在一个分散带交叉的平带。此外，我们发现一个显着的协议之间的紧束缚和DFT结果的电荷密度分布的所谓的Wannier轨道状态。
2022-02-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quantum conductance of MoS_2 armchair nanoribbons
二硫化钼（MoS2）是层状过渡金属二硫属化物（TMDC），其单层形式具有1.8 eV的直接带隙。我们研究了宽度和应变对MoS2扶手椅型纳米带量子输运的影响。这表明MoS2扶手椅型纳米带即使在应变的情况下也是晶体管的良好候选者。
2017-08-22 cond-mat.mtrl-sci
The Effects of vertical electric field and charged impurities on the spin-polarized transport of $β$-antimonene armchair nanoribbons
锑烯（单层Sb）的电子性质引起了人们的极大关注。本文研究了扶手椅型锑烯纳米晶体（ASbNR）中的自旋输运。紧束缚模型，我们计算的传输概率和电导的非平衡格林函数（NEGF）的方法。探讨了垂直于带平面的外部电场的影响。我们的结果表明，自旋翻转率增加的垂直电场。无序自旋输运的影响，考虑带电杂质的存在下解决。结果发现，带电杂质也提高自旋翻转率，但在较小程度上比平面外电场。
2020-10-20 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
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
Tunable electronic properties of partially edge-hydrogenated armchair boron-nitrogen-carbon nanoribbons
采用基于密度泛函理论（DFT）的第一性原理计算方法，研究了部分和完全边缘氢化的扶手椅型硼氮碳（BNC）纳米带（ABNCNRs）的电子性质.由于边缘的部分钝化，不参与成键的电子形成位于费米能级附近的新的能态。由于这些额外的能带，一些ABNCNR表现出金属行为，这在扶手椅型纳米带中是非常罕见的。我们的计算表明，金属行为观察到以下钝化模式：（i）当从一个边缘的B原子，从另一个边缘的N原子，未钝化。(ii)当来自两个边缘的N原子未钝化时。(iii)当来自一个边缘的C原子和来自另一个边缘的N原子未钝化时。此外，自旋极化也观察到某些钝化方案，这也是非常罕见的扶手椅纳米带。因此，我们的研究结果表明，ABNCNRs表现出广泛的电子和{磁}属性的完全边缘氢化的ABNCNRs是直接带隙半导体，而部分边缘氢化的是半导体，或金属，同时表现出自旋极化，基于钝化的性质。我们还发现，与较窄的相比，具有较大宽度的条带更稳定。
2018-03-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Width-Dependent Band Gap in Armchair Graphene Nanoribbons Reveals Fermi Level Pinning on Au(111)
我们报道了扶手椅型石墨烯纳米带（aGNR）的价带和导带的能级排列随带隙宽度的增加而减小。我们使用4，4-二溴-对-三联苯作为Au（111）上的分子前体来形成延伸的聚对-亚苯基纳米线，其可以侧向熔融以形成不同宽度的原子精确的aGNR。我们通过扫描隧道光谱测量前沿带，证实了纳米带的带隙与它们的宽度成反比。有趣的是，发现价带显示费米能级钉扎的带隙降低到低于约1.7 eV的阈值。这种行为对于理解石墨烯纳米带基器件中潜在接触的性质至关重要。我们的测量进一步揭示了一个特别有趣的系统，用于研究费米能级钉扎通过修改吸附物的带隙，同时保持几乎不变的界面化学定义的基板和吸附物。
2017-12-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Indirect RKKY interaction in armchair graphene nanoribbons
从理论上研究了扶手椅型石墨烯纳米带中磁性在位杂质之间的间接Ruderman-Kittel-Kasuya-Yosida（RKKY）耦合形式。计算是基于一个紧束缚模型与周期性边界条件的有限nanorigin系统。一个显着的Friedel振荡的依赖性的耦合幅度上的杂质的位置内的纳米尺度的量子尺寸效应所造成的被发现和调查。特别是，耦合的距离依赖性进行了分析。对于半导体纳米带，这种依赖性是指数状的，类似于Bloembergen-Rowland相互作用。特别是，对于金属纳米带，有趣的行为被发现为有限长度的系统，其中零能态作出重要贡献的相互作用。在这种情况下，耦合随距离的衰减可以明显更慢。
2012-11-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
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
Orientation Dependent Thermal Conductance in Single-Layer MoS2
采用非平衡格林函数方法和第一性原理方法研究了扶手椅型和锯齿型MoS $_{2}$纳米带的热导率。在热导率中观察到强烈的取向依赖性。特别地，室温下扶手椅型MoS $_{2}$纳米颗粒的热导率在扶手椅型纳米颗粒中为约673.6 Wm $^{-1}$ K $^{-1}$，在Z字形纳米颗粒中为约841.1 Wm $^{-1}$ K $^{-1}$。通过计算Caroli传输，我们揭示了这种强取向依赖性的基本机制是在[150，200] {cm $^{-1}$ }的频率范围内扶手椅型MoS $_{2}$纳米取向器中的声子输运通道较少。通过声子色散的标度，我们进一步说明了计算的MoS $_{2}$纳米颗粒的热导率本质上与石墨烯的优异热导率一致。
2013-07-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Energy gaps of atomically precise armchair graphene nanoribbons
石墨烯纳米带（GNR）是一维（1D）结构，具有丰富的电子特性1 -17。因此，它们被预测为下一代纳米电子器件的构建模块。理论上，已经证明扶手椅GNR可以分为三个家族，即，Na = 3 p、Na = 3 p + 1和Na = 3 p + 2（这里Na是横跨带宽度的二聚体线的数量，p是整数），根据它们的电子结构，并且即使具有相同的p1，3-6，三个家族的能隙也是相当不同的。然而，这一基本预测的系统实验验证仍然缺乏，由于非常有限的扶手椅GNRs的宽度原子级控制调查7，9，10，13，17。本文利用扫描隧道显微镜（STM）研究了原子宽度为Na = 6 ~ Na = 26的扶手椅型GNR的电子结构。我们的结果明确表明，所有研究的扶手椅GNRs表现出半导体间隙由于量子限制，更重要的是，观察到的间隙作为Na的函数很好地分为三类，如密度泛函理论计算预测3。这样的结果表明，我们可以通过简单地沿带宽添加或切割一条碳二聚体线来显著地调节扶手椅型GNR的电子性质。
2016-01-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
A many-body overview of low-energy optical excitations in armchair graphene nanoribbons
利用多体精确对角化的哈伯德模型计算了扶手椅型石墨烯纳米带（AGNR）的纵向和横向极化光子的激子谱，从而对这些系统中的低能May-body光激发进行了全面的研究.由此产生的单光子允许本征态在能量上彼此分离，但都耦合到同一组双光子允许态。计算的垂直偏振的光学振子强度的大小表明，这些光学特性确实可以在偏振吸收测量中观察到。
2012-07-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Electronic properties of graphene nanoribbons under gate electric fields
采用密度泛函理论，考虑栅电极电场的影响，计算了石墨烯纳米带（GNR）中的量子点态.场平行于GNR平面，并且由放置在带顶上的不均匀电荷片产生。改变电场可以观察到GNR态的发展和带隙中局部量子点状态的形成。计算已进行扶手椅GNR和扶手椅带锯齿形截面。对于扶手椅GNR，静态介电常数ε约为。四是可以确定。
2012-09-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Theoretical investigation on electronic properties and carrier mobilities of armchair graphyne nanoribbons
用HSE 06功能化方法研究了七种扶手椅型石墨炔纳米带。石墨烯纳米带中的量子限制打开或增加了相应二维石墨烯的带隙，这对电子器件操作中的高开/关比至关重要。具有高比例sp杂化碳原子的石墨烯纳米带的主要载流子迁移率非常大。稀疏的连接模式导致少量的前线晶体轨道和小的变形势常数，这是负责大的载流子迁移率。一些石墨炔纳米带具有大于0.4eV的带隙。同时，它们具有高的空穴和电子迁移率。这有利于电流互补电路的低功耗设计。特别是14，14，18-石墨炔纳米带的空穴和电子迁移率比扶手椅型石墨烯纳米带大一个数量级以上，表明它们在高速电子器件中具有潜在的应用前景。
2014-10-17 cond-mat.mtrl-sci
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
Scaling and Statistics of Bottom-Up Synthesized Armchair Graphene Nanoribbon Transistors
自下而上组装的纳米材料和纳米结构允许研究丰富和前所未有的量子相关和介观输运现象。然而，当它们被制成宏观器件时，很难量化从先进显微镜获得的几何或结构参数与测量的电特性之间的相关性。在这里，我们提出了一种策略，通过Monte Carlo器件模型连接纳米材料的形态和器件性能，并将其应用于了解自下而上合成的扶手椅型石墨烯纳米晶体管（GNR）晶体管的缩放趋势。开发了一种新的沟道长度为7 nm的GNR晶体管纳米工艺。通过实验数据与模型的比较，系统地研究了GNR空间分布和器件几何结构对器件性能的影响。通过这项研究，挑战和机遇的晶体管技术的基础上自下而上的合成GNR的精确定位，铺平了道路，GNR器件性能的进一步改善，为未来的晶体管技术节点。
2022-01-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Theoretical investigation on armchair graphene nanoribbons with oxygen-terminated edges
采用基于密度泛函理论的晶体轨道方法研究了不同边缘氧原子比例的扶手椅型石墨烯纳米带。所有的纳米带是积极有利的，虽然弯曲的边缘存在。孤立的边缘氧原子通过引入边缘态而引起电子-金属跃迁，而相邻的边缘氧原子则不能。对于在边缘上具有所有氧原子的石墨烯纳米带，带隙和载流子迁移率两者相对于带宽度交替。载流子迁移率为18%-65%大的石墨烯纳米带与氢终止的边缘。这些值高达103 cm 2 V-1 s-1，对于电子设备来说仍然相当高。晶体轨道分析给出了这一现象的图形解释。
2014-11-06 cond-mat.mtrl-sci
MoS2 nanoribbons as promising thermoelectric materials
采用第一性原理计算和Boltzmann输运理论研究了不同宽度的MoS2扶手椅型纳米带的热电性能，其中弛豫时间由形变势理论预测.由于扶手椅边缘的悬挂键，纳米带具有明显的结构重构，这对控制电子和输运性质起着重要作用。所研究的扶手椅型纳米带被发现是半导体的间接间隙，表现出有趣的宽度依赖的振荡行为。具有宽度N = 4的纳米晶的较小间隙导致在300 K下大得多的电导率，当与N = 5、6的纳米晶相比时，其超过相对较大的电子热导率。结果，室温ZT值可以优化为2.7（p型）和2.0（n型），这显著超过了文献中报道的大多数实验室结果的性能。
2014-05-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
I-V characteristics of in-plane and out-of-plane strained edge-hydrogenated armchair graphene nanoribbons
利用密度泛函理论研究了拉伸应变对氢化边扶手椅型石墨烯纳米带（HAGNR）电流-电压特性的影响。应变以两种不同的方式引入，与本工作中研究的两种类型的系统相关：面内应变系统（A）和由于弯曲引起的面外应变系统（B）。这两种应变导致在三种情况之间进行区分：具有应变电极（A1）和具有非应变电极（A2）的面内应变系统，以及具有非应变固定电极（B）的面外均匀应变系统。计算两个电极之间的电子传输的系统模拟集中在宽度为8和11个二聚体的系统上。结果表明，A2和B两种情况下的应变机制不同，但两者之间的差异可以忽略不计：在平面情况下，应变沿长度方向是单轴的，而在弯曲情况下，应变是由弧形变形引起的。在此基础上，提出了一种新型的NEMS-固态开关器件。
2015-06-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Understanding the optical properties of doped and undoped 9-armchair graphene nanoribbons in dispersion
本文结合光谱分级、单纳米带测量与DFT计算，识别溶液合成9-aGNRs中的本征与边缘缺陷物种，并证明F4TCNQ空穴掺杂产生极化子而非三离子。
2023-09-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Family behavior and Dirac bands in armchair nanoribbons with 4-8 defect lines
本文利用密度泛函理论和紧束缚模型研究含4-8缺陷线的扶手椅型石墨烯纳米带，发现其电子结构可分为三个半导体族，且每第三条为零带隙狄拉克型半导体，并揭示族行为源于缺陷线两侧纳米带半边的电子性质及半间耦合。
2023-10-26 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
Peculiar Band Gap Structure of Graphene Nanoribbons
石墨烯纳米带是具有有限宽度的准一维材料。通过对一类纳米带的边缘形状和宽度的表征，系统地分析了它们的电子性质。纳米带的带隙结构显示出具有金属或几乎金属纳米带的流状序列的谷结构。其中，所有锯齿形纳米带都是金属的，扶手椅型纳米带是周期为3的金属。我们发现，这些流状序列对应于等宽曲线，手性和扶手椅型纳米带的带隙振荡作为宽度的函数。最后讨论了纳米带在纳米电子学中的可能应用。
2007-05-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Controlled Smooth Edge Formation of Graphene Nanoribbons
我们使用第一性原理计算报告了估计解离石墨烯片的C-C键以形成扶手椅和锯齿形配置的纳米带的能量。对于基态能量的计算，考虑的配置有自旋，和没有自旋极化。观察到，对于自旋极化状态以及非自旋极化状态，解离石墨烯片的C-C键以形成锯齿形构型所需的能量高于扶手椅构型所需的能量。因此，可以通过控制能量来设计沿着结晶方向的光滑边缘的石墨烯纳米带的形成。
2014-02-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tuning the electronic structure and magnetic coupling in armchair B$_2$S nanoribbons using strain and staggered sublattice potential
单层B $_2$ S最近已作为具有各向异性狄拉克锥的理想蜂窝状单层被公开。研究了在应变和交错亚晶格势作用下，扶手椅型B $_2$ S纳米带中两个磁性杂质磁矩之间的Ruderman-Kittel-Kasuya-Yoshida（RKKY）相互作用.利用精确的紧束缚模型，我们首先研究了具有不同边缘的无限长扶手椅型B $_2$ S纳米带（ABSNRs）在应变和交错势作用下的电子性质.由于不同的边缘形貌，ABSNRs表现出不同的电子和磁性行为。ABSNRs的带隙能量强烈依赖于所施加的交错电位，因此可以通过调节外部交错电位来设计ABSNRs的电子性质。通过调节外交错电位，可以观察到完全可逆的半导体（或绝缘体）到金属的转变，这可以很容易地在实验上实现。一个突出的特征是存在准平坦边缘模式，该模式与ABSNR中的体模隔离，属于$M=6p$族，其中$M$是ABSNR的宽度，而$p$是整数。准平带（QFB）在ABSNRs能量图中的位置可以通过施加面内应变来移动。在临界交错电位下，对于任意宽度的纳米带，QFB变为完美的平带。的RKKY相互作用具有振荡行为方面的应用交错电位和宽度的带，这样的两个磁性吸附原子随机分布在表面上的ABSNR的交错电位可以反转的RKKY从反铁磁性到铁磁性，反之亦然。我们的研究结果为基于ABSNRs的自旋电子学和赝自旋电子学器件的应用铺平了道路。
2019-06-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quantum Size Effects in the Atomistic Structure of Armchair-Nanoribbons
采用密度泛函理论（DFT）在Kohn-Sham公式下研究了氢封端的扶手椅型石墨烯纳米带（AGNR）的量子尺寸效应.将制定“选择规则”，其允许从四个石墨烯分散片开始提取（近似地）AGNR带的电子结构。与碳纳米管的情况类似，三倍的周期性的激发间隙与带状宽度（N，每碳片的碳原子数）的预测是由从头计算结果证实。虽然传统上这种周期性会在电子响应实验中观察到，但本文提出的DFT分析表明，它也可以在带状几何形状中看到：具有L个切片的带状物的长度接近非常大的宽度1 << N的极限值（保持纵横比小N << L），具有显示电子选择规则的1/N振荡。振荡幅度如此之强，以至于渐近行为是非单调的，即，较宽的带比较窄的带具有更强的伸长。
2011-11-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Intrinsic Half-metallicity in Edge Fluorinated Armchair Boron Nitride Nanoribbons
我们预测扶手椅型氮化硼纳米带（ABNRs）通过边缘的半金属性。在局域自旋密度近似（LSDA）下，采用第一性原理计算，系统地研究了裸和边缘氟化ABNNRs的稳定性、电子和磁性.只有边缘B原子被F原子钝化的带（即，边缘-N原子未钝化），无论宽度如何，都被发现是半金属的，具有0.3eV的半金属间隙。由于自旋极化态比自旋非极化态稳定$\sim$ 0.4 eV，并且由于巨大的自旋分裂，在费米能级上只存在单自旋导电沟道，因此，这种带的费米能级上的自旋极化电荷输运率预计为100%. Bloch态和投影态密度（PDOS）分析表明，半金属态的存在是由于裸边N原子上的电荷局域化所致，半金属态具有足够大的能隙（0.3 eV），自旋极化态和自旋补偿态的能量相差很大（$\sim$ 0.4 eV），这表明半金属态是自旋电子学的潜在候选材料.
2016-02-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Strain manipulation of Majorana fermions in graphene armchair nanoribbons
研究了具有扶手椅边缘的石墨烯纳米带的外部增强，但现实的参数值：由于接近过渡金属二硫属化物如WS $_{2}$而增强的Rashba自旋轨道耦合，以及由于在施加的磁场下与磁性绝缘体如EuS交换耦合而增强的塞曼场。s-波超导性的存在下，诱导的接近或装饰与碱金属原子，如Ca或Li，导致拓扑超导相与马约拉纳端模式。拓扑相位对单轴应变的应用高度敏感，在远低于$0.1\%$的临界应变之上过渡到平凡状态。这种灵敏度允许通过应用非均匀应变分布来对马约拉纳费米子进行真实空间操纵。通过应用非均匀塞曼场或化学势也可以进行类似的操作。
2017-08-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Interfacial Coupling and Sparse Intercalation of 7-Atom-Wide Armchair Graphene Nanoribbons by N-Heterocyclic Carbene Monolayers
Empa - Swiss Federal Laboratories for Materials Science and Technology（瑞士联邦材料科学与技术研究院）；Max Planck Institute of Microstructure Physics（马克斯·普朗克微观结构物理研究所）；Technische Universität Dresden（德累斯顿工业大学）；University of Chinese Academy of Science（中国科学院大学）
研究N-杂环卡宾在Au(111)上对7原子宽扶手椅型石墨烯纳米带的插层，发现吸附几何显著影响插层效率，甲基取代NHC形成平躺二聚体实现局部解耦，而异丙基取代NHC形成直立单体阻止插层。
2026-08-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Centered honeycomb NiSe2 nanoribbons, structure and electronic properties
准一维纳米带是纳米电子学的理想候选材料，本文利用密度泛函理论研究了一种新型的一维纳米带，即：中心蜂窝状NiSe 2纳米带的结构和电子性质.根据晶体学和边缘的原子组成，这些带状物可以属于六（两）个锯齿形（扶手椅）家族之一。在锯齿族中，经过边缘重构，所有裸带都是金属的。边缘氢钝化的影响产生的六个家庭中的两个带隙。对于扶手椅型纳米带，几何重构导致具有小带隙的半导体，并且边缘的氢钝化将带隙增加至约0.6 eV。
2013-07-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Energy Gaps in Graphene Nanoribbons
基于第一性原理方法，我们提出了石墨烯纳米带（GNRs）的带隙作为其宽度的函数的缩放规则。所考虑的GNR在两侧具有氢钝化的扶手椅或锯齿形边缘。这两个品种的丝带示出具有带隙。这不同于简单的紧束缚计算或基于它们的狄拉克方程的解的结果。我们的{ \it ab initio}计算表明，扶手椅形边缘GNRs的能隙起源于量子限制和边缘的关键效应。对于具有锯齿形边缘的GNRs，由于边缘磁化导致的六方晶格上的交错子晶格势而出现间隙。考虑边缘效应，进一步解析地得到了扶手椅形边缘带的富能隙结构。这些结果很好地再现了我们的{ \it ab initio}计算结果。
2006-11-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Excess energy and deformation along free edges of graphene nanoribbons
在石墨烯单层的自由边缘处的键合环境的改变导致过量的边缘能量和边缘力，这取决于边缘形态（锯齿形或扶手椅形）。通过使用一个反应的经验键序势和原子模拟，我们表明，多余的边缘能量在独立的石墨烯纳米带可以部分放松的面内和面外变形。计算了具有平行锯齿形和扶手椅形边缘的石墨烯纳米带的过剩边缘能和边缘力。取决于纵向约束，压缩边缘力导致带的面内伸长或面外屈曲变形。在前一种情况下，纵向应变与带宽度成反比。在后一种情况下，能量最小化预测的边缘屈曲的固有波长为6.2 nm沿锯齿形边缘和8.0 nm沿扶手椅边缘。对于宽度小于本征波长的石墨烯纳米带，两个自由边缘之间的相互作用变得显著，导致屈曲波的反相位相关。
2009-10-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Band-gap engineering, magnetic behavior and Dirac-semimetal character in the MoSi2N4 nanoribbon with armchair and zigzag edges
受最近成功形成MoSi2N4单层的启发[Hong等人，Sci. 369，670（2020）]首次研究了MoSi2N4纳米带（NR）的结构、电子和磁性。能带结构的计算表明，在锯齿形边缘和扶手椅边缘的非磁性半导体字符的自旋极化。对于扶手椅边缘，我们确定了一个间接的直接带隙位移相比，MoSi2N4单层，其能隙随着NR宽度的增加而增加。通过能带结构计算观察到各向异性的电磁行为在锯齿形和扶手椅边缘，其中，令人惊讶的是，对于一种类型的锯齿形边缘配置，我们确定一个Dirac半金属字符。MoSi_2N_4薄带中磁性和Dirac半金属的出现可以产生新的物理性质，这可能在下一代电子器件的应用中是有用的。
2021-05-21 cond-mat.mtrl-sci
Tuning the electronic structures of armchair graphene nanoribbons through chemical edge modification: A theoretical study
我们报告相结合的第一性原理和紧束缚（TB）计算模拟化学边缘修改的结构和电子性质的影响。当GNR边缘碳原子与不同的原子结合时，GNR边缘附近的C-C键长和键角会发生较大的变化。通过引入最近邻跃迁的唯象跃迁参数$t_{1}$来表征不同的化学边缘修饰，基于紧束缚模型研究了不同宽度纳米带的电子结构变化.理论计算结果表明，掺杂可以改变扶手椅型GNRs的能带结构，甚至导致金属-绝缘体相变。
2007-03-30 cond-mat.mtrl-sci
An Ab Initio Study on Energy Gap of Bilayer Graphene Nanoribbons with Armchair Edges
采用局域密度近似方法研究了双层扶手椅型石墨烯纳米带（AGNRB）的能带宽度、层间距（D）和边缘掺杂浓度对能带宽度的影响，并与单层石墨烯纳米带（AGNRM）的结果进行了比较.虽然一般来说，AGNRB的Eg小于AGNRM，但AGNRB表现出两种不同的基团，金属和半导体，而AGNRM表现出纯粹的半导体行为。此外，AGNRB的Eg对D高度敏感，表明通过改变D来调谐Eg的可能应用。最后，两种AGNR系统的边缘掺杂分别使AGNRM/AGNRB的Eg降低11-17%/4-10%。
2008-06-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
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
Band Structure and Optical Absorption in Multilayer Armchair Graphene Nanoribbons: A Pariser-Parr-Pople Model Study
利用紧束缚和Pariser-Parr-Pople（PPP）模型哈密顿量，研究了多层扶手椅型石墨烯纳米带（AGNRs）在有和没有栅偏压时的电子结构和光学响应.特别是，层的数量（$n$）的影响，和垂直于层施加的电场的强度，对于不同类型的边缘对齐，探索其电光特性。作为增加$n$的函数，能隙最初减小，最终对于大的$n$饱和。这些系统中的线性光学吸收的强度也随着$n$的增加而增加，并且关键地取决于入射光的偏振方向和边缘对准的类型。这提供了在实验中确定边缘对准和$n$的性质的有效方式。在存在栅极偏置的情况下，光吸收的强度以非平凡的方式表现。随着场强的增加，窄带的带隙发生红移，而宽带的带隙发生蓝移，对大场强的吸收变弱。然而，对于较小的电场，吸收强度相对于场强表现出更复杂的行为。因此，在多层AGNR中，栅极偏压对光吸收强度的影响与双层石墨烯形成鲜明对比，双层石墨烯仅表现出吸收强度随着电场的增加而增强。
2011-08-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Strain Effect on Energy Gaps of Armchair Graphene Nanoribbons
我们报告了第一性原理研究的电子结构的变形扶手椅型石墨烯纳米带（AGNRs）。AGNR的能隙随单轴应变的变化呈现锯齿形，表明AGNR的能隙可以有效地调节。在不同的应变下，费米能级附近的两个占据子带和两个空子带的空间分布发生了交换。随着AGNR宽度的增加，能隙的可调宽度变窄。在紧束缚近似下，我们的模拟包括了碳原子$π$ -轨道间的最近邻跳跃积分，通过第一性原理计算再现了这些结果.得到了描述能隙最大值随AGNR宽度变化的简单经验公式。
2007-03-30 cond-mat.mtrl-sci
Large magnetoresistance from long-range interface coupling in armchair graphene nanoribbon junctions
近年来，自下而上的合成方法在原子控制生长具有扶手椅形边缘的几个纳米长的石墨烯纳米带（AGNRs）方面取得了重大进展。这极大地鼓励我们探索这种定义明确的AGNR在电子学和自旋电子学中的潜力。在这里，我们提出了一个基于AGNR的自旋阀架构，诱导高达900%的大磁阻。我们发现，当一个AGNR是垂直连接到dag-shaped边缘，AGNR允许远程扩展，否则本地化的边缘状态。这种巨大的磁电阻效应是两个扩展态从AGNR两端耦合的直接结果，形成了一个完美的传输通道。通过用磁场调节这两个自旋极化态之间的耦合，可以破坏沟道，导致电子传输的突然下降。
2014-10-14 cond-mat.mtrl-sci
Edge Effects on the Electronic Structures of Chemically Modified Armchair Graphene Nanoribbons
在本文中，我们应用第一性原理理论来探讨如何扶手椅型石墨烯纳米带（AGNRs）的电子结构的化学修饰的影响。边缘附着物包括H、F、N、NH $_{2}$和NO $_{2}$。我们的理论结果表明，通过控制AGNR和吸附层的宽度，可以实现对带隙的高度可调。最有趣的发现是，由于N-N键的独特电子特征，具有不同宽度的N-钝化的AGNR是金属的。AGNR的这种性质变化（从半导体到金属）在开发石墨烯基器件中是重要的。
2007-11-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Spintronics at Nanoscale: Flat-Band Ferromagnetism in Armchair Nanoribbons and Nanotubes
利用弱耦合方法和非阿贝尔密度矩阵重整化群方法研究了扶手椅型纳米晶体和纳米管中的电子关联效应。我们发现，适当的掺杂后，该系统表现出一种新的类型的平带铁磁性，不同于著名的牛奶田崎之一。强关联基态由平带态的本征磁矩和色散带的巡游载流子组成，它们之间的交换耦合产生铁磁性。这种具有金属导电性的铁磁态在纳米尺度的自旋电子学中具有潜在的应用价值。
2006-07-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Unveiling and Manipulating Hidden Symmetries in Graphene Nanoribbons
扶手椅型石墨烯纳米带是一类非常有前途的全碳纳米电路半导体。在这里，我们提出了一个新的观点，他们的电子结构从简单的模型哈密顿量和$\textit{ab initio}$计算。我们专注于一组特定的宽度为$n = 3p+2$的纳米带，其中$n$是跨纳米晶轴的碳原子数，$p$是正整数。我们表明，在这些纳米带中的能隙开放起源于打破了以前未识别的隐藏对称性的长程跳跃的$π$ -电子和结构发生在边缘的扭曲。这种隐藏的对称性可以通过应用面内晶格应变来恢复或操纵，这使得连续的能隙调谐、费米能级处的狄拉克点的出现和拓扑量子相变成为可能。我们的工作建立了扶手椅型石墨烯纳米带的半导体特性的原始解释，并为合理设计其电子结构提供了指导。
2022-11-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Strain modulated band gap of edge passivated armchair graphene nanoribbons
采用第一性原理计算研究了不同边缘钝化（包括H、O和OH基团）的扶手椅型石墨烯纳米带（AGNR）的应变效应.氢钝化的AGNR的带隙在应变下呈现出近周期性的锯齿形变化。对于O和OH钝化，锯齿形图案由于边缘而被修改的量子限制显著移位。此外，O钝化的AGNR的带隙经历了直接到间接的转变，并具有足够的张应变（~5%）。随着应变的进一步增加，间接间隙减小到零。
2011-02-01 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph quant-ph
Graphane Nanoribbons: A Theoretical Study
在这项研究中，我们调查的电子和磁性的石墨烷纳米带。我们发现，锯齿形和扶手椅型石墨烷纳米带与H-钝化的边缘是半导体。虽然裸露的扶手椅带也是非对称的，但裸露的锯齿形带的相邻悬挂键在同一边缘具有反铁磁有序。H-钝化锯齿形和扶手椅型纳米带的带隙指数依赖于它们的宽度。详细分析了C、O、Si、Pt、Ti、V和Fe原子在石墨烯带表面上的吸附，揭示了通过这些吸附原子使石墨烯带功能化是可能的。发现C、O、V和Pt原子有取代石墨烷中H原子的趋势。我们发现，显着的自旋极化在石墨烷可以通过创建域的H-空位和CH-双空位。
2010-04-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Probing the magnetism of topological end-states in 5-armchair graphene nanoribbons
我们广泛地表征了在Au（111）上合成的具有扶手椅边缘和锯齿形末端的超窄石墨烯纳米带（GNRs）的电子结构，所述超窄石墨烯纳米带在其宽度上具有5个碳原子（5-AGNRs）。记录在金属衬底和去耦NaCl层上的带状物上的扫描隧道光谱测量显示出定义明确的色散带和间隙状态。结合理论计算，我们展示了这些间隙状态的拓扑性质和本地化的锯齿形终端的纳米带。除了合理化背后的5-AGNRs的拓扑类选择的驱动力，我们还揭示了这些末端状态的长度依赖的行为，从单占据自旋分裂状态过渡到一个封闭的壳层形式的丝带变得更短。最后，我们证明了通过传输实验在一个模型的两端器件结构，其中的色带之间的扫描探针和基板，都作为铅悬浮的最终状态的磁特性。
2020-01-07 cond-mat.mtrl-sci
Probing optical excitations in chevron-like armchair graphene nanoribbons
自下而上的石墨烯纳米带（GNR）的制备为通过精确控制其原子结构来具体控制其电子和光学性质提供了新的机会。在这里，我们解决的GNRs与周期性的结构摆动，所谓的雪佛龙GNRs的激励。基于反射率差和高分辨率电子能量损失谱以及从头算模拟，我们证明了它们的激发态性质由强束缚激子主导。对应于不同的反应阶段，在其自下而上的制造光谱指纹也明确确定，使我们能够遵循激子建立从起始单体前体到最终的带状结构。
2018-09-06 cond-mat.mtrl-sci
Edge and Width Dependent Electronic Properties of Nanoribbons of Manganese Oxide
在本工作中，研究了最近合成的MnO的二维和一维蜂窝结构的结构、磁性和电子性质[Zhang et al.Nat.Commun.，20，1073-1078（2021）]通过使用第一性原理计算研究。计算结果表明，单层2D MnO晶体具有简并反铁磁（AFM）基态和相对不利的铁磁（FM）态。此外，磁各向异性的计算揭示了源于锰原子中未成对电子态的磁性的易磁化轴方向垂直于晶面。在电子学上，虽然FM-MnO是具有窄带隙的直接半导体，但AFM相显示出大的间接带隙半导体行为。此外，对MnO纳米带的计算表明，锯齿形边缘的纳米带显示金属钡，而扶手椅形边缘的纳米带是半导体。在磁性上，对于锯齿形或扶手椅边缘的纳米带，垂直于纳米晶生长方向的AFM顺序被发现是有利的其他AFM和FM订单。此外，取决于边缘对称性和带宽度，纳米带的禁带宽度值显示不同的家庭行为。
2022-01-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Lithium Adsorption on Zigzag Graphene Nanoribbons
我们通过密度泛函理论计算研究了锂原子在石墨烯纳米带（锯齿形和扶手椅形）、石墨烯和富勒烯中空位点的吸附。扶手椅型纳米带上的Li原子的结合能（对于LSDA为约1.70eV，对于PBE为约1.20eV）与石墨烯中的相应值（对于LSDA和PBE分别为1.55和1.04eV）相当。值得注意的是，Li和锯齿形纳米带之间的相互作用要强得多。在锯齿形纳米带的边缘处的Li的结合能比在石墨烯中的结合能强约50%。虽然锂吸附原子和锯齿形纳米晶之间的电荷转移显着影响后者的磁性能提供了一个额外的相互作用机制，是不存在于二维石墨烯或扶手椅纳米带，我们发现，边缘的形态，而不是磁性，是负责增强锂纳米晶相互作用。
2009-10-27 cond-mat.mtrl-sci
Preferential functionalization on zigzag graphene nanoribbons: First-principles calculations
我们利用第一性原理计算研究了石墨烯纳米带的功能化。我们发现，功能化的锯齿形边缘的官能团的配置的形成能是每个官能团低于扶手椅边缘的约0.2 eV。的形成能的差异产生于功能化的扶手椅边缘上的结构变形，而Z字形边缘上没有结构变形。在~25 ℃和10- 5atm的温度和压力条件下，在锯齿形边缘上发生选择性官能化。我们的研究结果表明，选择性功能化可以提供一种方法来分离锯齿形石墨烯纳米带的溶解度变化的机会。
2010-08-15 cond-mat.mtrl-sci
Environmental Breakdown of Topological Interface States in Armchair Graphene Nanoribbon Heterostructures
National Central University（中央大学）
研究了石墨烯纳米带异质结构中拓扑界面态的稳定性与输运性质，揭示了硼氮环境拓扑结构对界面态稳定性的影响。
2026-03-17 cond-mat.mtrl-sci
Electronic structure of oxygen-functionalized armchair graphene nanoribbons
采用第一性原理密度泛函理论（DFT）研究了不同宽度、氧功能化的扶手椅型石墨烯纳米带（AGNR）的电子和磁性.我们的研究表明，O-钝化的结果在一个丰富的几何环境，这反过来又决定了电子和磁性的AGNR。对于平面系统的简并磁基态，所产生的空O孤对电子，报告。DFT预测带与铁磁耦合是金属，而反铁磁耦合带目前有三个带隙的家庭：一个金属和两个半导体。与氢官能化的AGNR不同，氧官能化的带可以通过采用非平面几何形状来获得较低的能量配置。非平面结构是非磁性的，并显示三个半导体家庭的带隙行为。准粒子修正的DFT结果预测加宽的所有平面和非平面，半导体系统的带隙。这表明，氧功能化可以用来操纵AGNRs的电子结构。
2013-06-23 cond-mat.mtrl-sci
Effects of edge magnetism and external electric field on energy gaps in multilayer graphene nanoribbons
利用第一性原理密度泛函理论，我们研究了多层石墨烯纳米带的电子结构作为带宽度和外部电场的函数，施加垂直于带层。我们考虑两种类型的边缘（扶手椅和锯齿形），每一种都有两个边缘对齐（称为alpha和beta对齐）。我们发现，在单层和双层扶手椅型纳米带，多层扶手椅型纳米带表现出三个类的能隙随宽度的增加而减少。非磁性多层锯齿形纳米带具有对边缘对齐和层数敏感的能带结构，表明不同的磁性和由此产生的能隙。我们发现，在垂直于外电场的情况下，在ABC叠层带中可以产生能隙，而在其他叠层序列中，能隙随着外电场的增大而减小或保持闭合。
2010-09-22 cond-mat.mtrl-sci
