Orientationally Misaligned Zipping of Lateral Graphene and Boron Nitride Nanoribbons with Minimized Strain Energy and Enhanced Half-Metallicity
二维材料的横向异质结构可以表现出各种有趣的涌现特性。然而，当指定到锯齿形石墨烯和六方氮化硼（hBN）纳米带的取向对齐的异质结时，对它们的性能的高期望的实现遇到了两个障碍。首先，应变能的快速积累阻碍了大规模制造.其次，预测的独立石墨烯纳米带的明显半金属性被严重抑制。通过适当调整锯齿形石墨烯和手性hBN纳米带之间的取向错位，在这里，我们提出了一种简单的方法来克服这两个障碍。我们的第一性原理计算表明，在这样的异质结的应变能积累显着减少了一系列的错位。更引人注目的是，半金属性从取向对齐的情况下大大增强，回到与独立的情况下在幅度上相当。恢复的半金属性在很大程度上归因于相对的异质结界面之间恢复的超交换相互作用。目前的研究结果可能对最终实现石墨烯基自旋电子学具有重要意义。
2015-09-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
I-V Characteristics of Graphene Nanoribbon/h-BN Heterojunctions and Resonant Tunneling
采用密度泛函理论（DFT）和非平衡格林函数（NEGF）方法，对石墨烯片/h-BN异质结（GS/h-BN）和11-扶手椅型石墨烯纳米晶异质结（11-AGNR/h-BN）的电学性质进行了第一性原理计算.由于11-AGNR属于AGNR的导电（3 n-1）族，因此两者都是具有两个横向排列的h-BN的金属纳米材料，h-BN是一种宽禁带半导体。两个h-BN阵列充当双屏障。用密度泛函理论和NEGF方法计算了GS/h-BN和11-AGNR/h-BN的透射函数和I-V特性，结果表明它们发生了量子双势垒隧穿。TF在两种材料中变得非常尖锐，并且它导致阶梯式I-V特性而不是负电阻，这是半导体中双势垒的典型行为。
2018-02-14 cond-mat.mes-hall
Band gap engineering in finite elongated graphene nanoribbon heterojunctions: Tight-binding model
采用基于分治规则和紧束缚（TB）近似的简单模型，研究了有限尺寸效应对细长石墨烯纳米晶（GNR）异质结电子性质的影响.在我们的模型中，GNR异质结分为三个部分：左（L）部分，中间（M）部分和右（R）部分。左边部分是宽度为$W_{L}$的GNR，中间部分是宽度为$W_{M}$的GNR，右边部分是宽度为$W_{R}$的GNR。我们假设GNR异质结的左右部分仅与中间部分相互作用。在这种近似下，系统的哈密顿量可以表示为一个块三对角矩阵。利用实空间最近邻正交TB近似计算三对角矩阵的矩阵元素。通过计算态密度分析了GNR异质结的电子结构。我们证明，对于异质结的$W_{L} = W_{R}$，系统的带隙可以通过改变中间部分的长度连续调谐，从而提供了一种新的方法，在GNRs带隙工程。我们的TB结果进行了比较，采用分治规则结合密度泛函理论（DFT）的计算，并发现同意很好。
2015-08-06 cond-mat.mes-hall
Large enhancement of nonlinear optical response of graphene nanoribbon heterojunctions with multiple topological interface states
本文采用DNQM方法研究GNR异质结，发现增加拓扑界面态数量可显著增强其三阶非线性光学响应并导致量子等离激元频率红移。
2024-11-26 cond-mat.mes-hall quant-ph
Magnetically tuned topological phase in graphene nanoribbon heterojunctions
本文提出通过石墨烯纳米带异质结中的本征磁性构建稳健的 $\mathbb{Z}_{2}$ 拓扑相，发现自旋极化形成依赖磁构型的 SSH 机制，且磁性状态使体能带隙增加一个数量级，为未来一维拓扑器件和分子尺度自旋电子学提供了新平台。
2024-12-01 cond-mat.mes-hall
Charge transport through the multiple end zigzag edge states of armchair graphene nanoribbons and heterojunctions
本文研究纵向电场下 n-AGNR/w-BNNR 异质结中端部锯齿边缘态的电荷输运，揭示 Stark 位移、子带辅助隧穿与能级调制，并展示其室温单电子晶体管应用潜力。
2024-06-15 cond-mat.mes-hall
High rectifying performance of heterojunctions with interface between armchair C$_3$N nanoribbons with and without edge H-passivation
具有C $_3$ N化学计量比的二维聚苯胺是一种新型的层状材料，具有优异的电学、热学、力学和化学性能。然而，由于独特的量子限制和边缘效应，其对应的纳米带/结构的性质提供了更多的可调谐性。在这里，使用基于密度泛函理论和非平衡格林函数技术的第一性原理计算，我们首先执行的扶手椅型C $_3$ N纳米带（AC $_3$ NNR）的电子能带结构的H-钝化和无。计算结果表明，AC $_3$ NNR是金属的，而H钝化的NNR是直接带隙半导体或间接带隙半导体，这取决于详细的边缘原子构型.然后，我们提出了一个横向平面均匀结的原始和H-钝化的AC $_3$ NNR之间的接口，在其中形成肖特基势垒。有趣的是，我们进一步的输运计算表明，这种AC $_3$ NNRs基异质结表现出良好的整流行为。在0.2 ~ 0.4 V的偏压范围内，平均整流比（RR）可达$10^3$。特别是，延长异质结半导体部分的长度会导致通过结的电流减小，但RR会明显增大。在0.25 ~ 0.40 V的偏压范围内，平均RR增加到$10^4$的量级，在0.35 V时达到最大值$10^5$。这项工作的结果可为将来基于AC $_3$ NNR的功能纳米器件的设计提供参考。
2022-04-22 cond-mat.mes-hall
Synthesis of Metal-Semiconductor Heterojunctions in Single Graphene Nanoribbons
University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）；Lawrence Berkeley National Laboratory（劳伦斯伯克利国家实验室）；Kavli Energy NanoSciences Institute at the University of California Berkeley and the Lawrence Berkeley National Laboratory（加州大学伯克利分校与劳伦斯伯克利国家实验室卡弗里能源纳米科学研究所）；Department of Chemistry, Columbia University（哥伦比亚大学化学系）；Department of Physics, University of Illinois Urbana-Champaign（伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校物理系）；Department of Physics, Cornell University（康奈尔大学物理系）；Department of Materials Science and Nanoengineering, Rice University（莱斯大学材料科学与纳米工程系）
通过顺序表面合成与STM诱导脱氢，在半导体石墨烯纳米带中直接写入金属片段，形成原子级精确的金属-半导体异质结，为低势垒p型接触提供新途径。
2026-10-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Edge states in dichalcogenide nanoribbons and triangular quantum dots
采用有效的$\mathbf{k}\cdot \mathbf{p}$双带模型研究了单层MoS $_2$纳米带和量子点的电子结构.这两个系统的边界表现出的状态空间定位在边缘和能量位于带隙中。我们发现，导带和价带曲率确定存在/不存在的这些状态，其起源已被有关的边缘拓扑性质的MoS $_2$单谷哈密顿量。
2015-11-03 cond-mat.mes-hall
Signatures of single quantum dots in graphene nanoribbons within the quantum Hall regime
我们报告的观察周期性电导振荡附近的量子霍尔平台悬浮石墨烯纳米带。它们是由单量子点形成的，这些单量子点形成于带的最西端，在无序势的山谷和山丘中。在具有两个门的宽薄片中，已经观察到双点系统的签名。由于朗道能级之间形成的间隙，在单层石墨烯中实现了静电限制，这表明了一种创建可以用量子霍尔边缘态访问的栅极定义的量子点的方法。
2016-01-07 cond-mat.mes-hall
Quantum dot behavior in graphene nanoconstrictions
石墨烯纳米带显示不完全理解的传输间隙。我们通过几种长度的纳米粒子装置测量传输。在长度大于或等于250 nm的纳米带中，我们观察到通过串联的多个量子点的传输，而长度小于或等于60 nm的较短收缩显示单量子点和双量子点的行为特征。网点大小与收缩宽度成比例。我们提出了一个模型，其中运输发生通过量子点，在存在的限制间隙的背景无序势成核。
2009-01-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Improved Performance of Tunneling FET Based on Hetero Graphene Nanoribbons
提出了一种基于扶手椅型石墨烯纳米带的异质结隧穿场效应晶体管，并采用基于三维实空间非平衡格林函数的弹道量子输运模拟方法对其进行了研究。通过使用低带隙纳米带作为源极/漏极材料，异质结构显示出更好的性能，包括与同质结构相比更高的导通电流、更低的截止电流和改善的陡峭亚阈值摆动。器件性能与源漏掺杂浓度有很大关系。高掺杂密度导致源极中的密度态减少，并降低器件性能。
2013-12-12 cond-mat.mes-hall
Superlattice Structures of Graphene based Nanoribbons
基于第一性原理计算，我们预测不同宽度的扶手椅型石墨烯纳米带周期性重复的结形成超晶格结构。在这些超晶格异质结构中，宽度和能隙在实空间中被调制，并且特定的状态被限制在某些段中。组成纳米带的取向、它们的宽度和长度、结的对称性是设计这些量子结构的电子性质的结构参数。不仅尺寸调制，而且组成调制，例如周期性重复的BN和石墨烯蜂窝纳米带的相称异质结导致多量子阱结构。我们表明，这些基于石墨烯的量子结构可以引入新的概念来设计纳米器件。
2008-03-25 cond-mat.mes-hall
Modulating the electronic properties of graphdiyne nanoribbons
通过从头计算，提出Au、Cu、Fe、Ni和Pt吸附原子对石墨二炔纳米带（GDNRs）电子性质的调控作用。在室温下，宽为1~4 nm的GDNR是稳定的，即使在900 K下，Au、Cu、Fe、Ni和Pt等吸附原子从GDNR中逃逸的热速率也小于0.003原子/小时。根据计算，Au和Cu修饰的GDNRs是金属的，其载流子浓度在室温下接近石墨烯的载流子浓度，而Fe、Ni和Pt修饰的GDNRs是n型半导体，其杂质态低于费米能。在GDNR一侧掺杂Au、Cu或Fe原子构成的异质结可作为金属-半导体整流器，在1.0V时整流比分别为2.8、1.5或2.5。
2013-11-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Which is conducive to high responsivity in a hybrid graphene-quantum dot transistor: Bulk- or layer- heterojunction
异质结作为光电转换中心，在光电探测中起着至关重要的作用。比较研究了两种典型的基于石墨烯和PbSe量子点的异质结场效应光电晶体管（FEpT）：层异质结（LH）和体异质结（BH）。LH-FEpT具有较高的迁移率（μn）（677 cm ~ 2 V ~（-1）s ~（-1）），而BH-FEpT的μn低至314 cm ~ 2 V ~（-1）s ~（-1），但前者具有较高的响应度（106 A/W）。因为R与迁移率和转移率的乘积成正比，并且LH-FEpT的高转移率过度补偿了低迁移率的不足。虽然大面积异质结和高迁移率有利于高浓度的光生载流子，但输运机制的缺乏成为BH-FEpT的主要限制因素。因此，LH-FEpT是近红外（NIR）光电探测器的较好候选者。
2015-04-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Non-Destructive Low-Temperature Contacts to MoS2 Nanoribbon and Nanotube Quantum Dots
二硫化钼纳米带和纳米管是具有强自旋轨道相互作用的准一维半导体，是一种在量子电子学应用中极具前景的纳米材料。在这里，它表明，铋半金属层之间的接触金属和这种纳米材料大大提高了接触的性能。在室温下观察到100 k $Ω$量级的两点电阻。在低温下，库仑阻塞是可见的。由此产生的稳定性图表明，与之前使用低功函金属作为接触点的设备相比，接触点处明显不存在陷阱态以及相应的无序。在低于100 mK的温度下观察到单能级量子输运。
2023-03-10 cond-mat.mes-hall
Dirac fermions in armchair graphene nanoribbons trapped by electric quantum dots
利用量子点型静电势研究了狄拉克费米子在扶手椅型石墨烯纳米带中的禁闭。使用特定的投影算子，我们找到了一些满足适当边界条件的束缚态的精确解。我们表明，这些束缚态的能量属于价带和导电带的间隙，或者他们代表BIC的（在连续的束缚态），其能量嵌入在连续谱。
2021-11-21 cond-mat.mes-hall hep-th quant-ph
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
Electron Spin Relaxation in Graphene Nanoribbon Quantum Dots
石墨烯作为电子自旋量子比特的主体材料是有希望的，因为它具有长相干时间的预测潜力。在扶手椅型石墨烯纳米带（aGNR）中，小的带隙被打开，允许电选通量子点，并且此外谷简并被提升。自旋寿命T_1受自旋弛豫的限制，其中塞曼能量被晶格振动吸收，通过自旋-轨道和电子-声子耦合介导。我们用解析的方法计算了T_1，发现T_1可以在秒的范围内是由于几个原因：（i）远离Van Hove奇异点的低声子态密度，（ii）两种弛豫机制之间的相消干涉，（iii）低磁场下的Van Vleck相消，（iv）低磁场下的Van Vleck相消，（v）低磁场下的Van Vleck相消，（v）低磁场下的Van Vleck相消，（v）低磁场下的Van Vleck相消。（iv）由于aGNR的电子结构，在最低阶中与面外模式的耦合消失。由于~（12）C核自旋的消失，T_1可以作为整体相干性的一个很好的度量。这些结果和石墨烯纳米带的控制生产的最新进展，使该系统有趣的自旋电子学应用。
2013-06-14 cond-mat.mes-hall
Graphene nanoribbons for quantum electronics
石墨烯纳米带（GNR）是一类由石墨烯晶格雕刻而成的一维（1D）材料。GNR具有高迁移率和载流能力，相当大的带隙，以及由取向和开边结构定制的多功能电子特性。这些独特的性质使得GNRs成为有前景的电子应用的候选者，包括纳米尺寸的场效应晶体管（FET）、自旋电子器件和量子信息处理。要充分发挥GNR的潜力，对结构-性质关系的基本理解、原子结构的精确控制和规模化生产是主要挑战。在过去的几年中，已经取得了显着的进展，原子精确的自下而上的GNR和异质结的合成，提供了一个理想的平台，功能分子器件，以及成功的生产半导体GNR阵列的绝缘基板上潜在的大规模数字电路有用。随着研究的不断深入，GNRs有望成为未来量子信息科学中极具竞争力的候选材料。在这方面，我们回顾了GNR研究的最新进展，并确定了在不久的将来可能发展的关键挑战和新方向。
2021-10-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nanoserpents: Graphene Nanoribbons Motion on Two-Dimensional Hexagonal Materials
我们使用全原子非平衡分子动力学模拟演示了石墨烯和六方氮化硼（h-BN）衬底上石墨烯纳米带的蛇形运动。发现边拉纳米带的滑动动力学由面内带弹性和界面晶格失配之间的相互作用决定。这导致摩擦力对带的长度的不寻常的依赖性，表现出初始线性上升，该初始线性上升在由滑动器内的预滑动应力分布决定的结相关阈值之上变平。作为这封信的一部分，我们提出了LAMMPS实现的注册表依赖的层间电位的石墨烯，h-BN，和他们的异质结，在这里使用，这提供了增强的性能和准确性。
2018-06-25 cond-mat.mes-hall
Coulomb Gap in Graphene Nanoribbons
我们研究了具有不同纵横比的石墨烯纳米带的密度和温度依赖性电导。输运由由于无序而自发形成的量子点链主导。取决于带的长度、电子密度和温度，单个或多个量子点主导电导。在电导共振之间，在最低温度下的共隧穿输运在较高温度下转变为活化输运。密度依赖的激活能类似于库仑能隙的定量方式。个别共振在某些区域显示出多能级输运的特征，而在其他区域则显示出随机库仑阻塞的特征。
2011-10-08 cond-mat.mes-hall
Graphene Nanoribbons with Smooth Edges Behave as Quantum Wires
具有完美边缘的石墨烯纳米带被预测表现出有趣的电子和自旋电子学性质，特别是量子限制带隙和磁性边缘状态。然而，到目前为止，通过光刻法生产的石墨烯纳米带表现出粗糙的边缘和由缺陷主导的低温传输特性，主要是狄拉克点附近的传输间隙中的局域态之间的可变范围跳跃。在这里，我们报道了通过解链碳纳米管10制成的单层和双层纳米带量子点表现出定义明确的量子输运现象，包括库仑阻塞、近藤效应、高达~ 20 meV的清晰激发态和非弹性共隧穿。随着本征量子限制带隙和高电导率的签名，我们的数据表明，纳米带在低温下表现为干净的量子线，并且不受缺陷的支配。
2011-08-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
The effect of doping layers position on the heterojunction sharpness in (In,Al)As/AlAs quantum dots
本文研究了掺杂层位置对间接带隙(In,Al)As/AlAs量子点异质界面锐度的影响，发现掺杂层在量子点下方会改变激子复合动力学并影响界面模糊或锐化，而掺杂层在上方则无影响。
2025-07-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Tunable quantum dots from atomically precise graphene nanoribbons using a multi-gate architecture
原子精确的石墨烯纳米带（GNRs）由于其在很大程度上可改变的电子性质而越来越引起人们的兴趣，这可以通过在化学合成期间控制其宽度和边缘结构来定制。近年来，用于电子器件的GNR性质的开发集中在GNR集成到场效应晶体管（FET）几何结构中。然而，这种FET器件由于存在单个栅极而具有有限的静电可调谐性。在这里，我们报告了9原子宽扶手椅型石墨烯纳米带（9-AGNRs）到多栅极FET几何形状的器件集成，包括一个超窄的指状栅极和两个侧栅极。我们使用高分辨率的电子束光刻（EBL）来定义窄至12 nm的指状栅极，并将它们与石墨烯电极相结合以接触GNR。低温输运光谱测量揭示了量子点（QD）的行为与丰富的库仑金刚石图案，这表明GNR形成的量子点是串联和并联连接。此外，我们表明，额外的门使差分调谐的量子点在纳米结，提供了第一步，对GNR为基础的多点系统的多门控制。
2022-10-27 cond-mat.mes-hall
Quantum computation with graphene nanoribbon
我们提出了一个可扩展的方案来实现量子计算的石墨烯纳米。结果表明，电子或空穴可以自然地定位在每个锯齿形区域的石墨烯纳米管与一系列的Z形结构，而不利用任何限制的栅极。一维石墨烯量子点链在这种石墨烯纳米颗粒中形成，其中电子或空穴自旋可以编码为量子位。相邻石墨烯量子点之间的耦合作用被发现是永远在线的海森堡类型。应用bang-bang控制策略和消相干自由子空间编码方法，证明了利用现有技术可以实现普适量子计算。
2008-08-12 cond-mat.mes-hall quant-ph
From Coulomb Blockade to Resonant Transmission in a MoS2 Nanoribbon
我们已经在低温下测量了二硫化钼的纳米粒子，并观察到系统从多个小量子点串联的制度演变为整个纳米粒子作为单个量子点的制度。在较高的费米能量，通过无序诱导势阱的共振传输是显而易见的。我们的研究结果揭示了准弹道输运在材料中的长度尺度。
2013-12-13 cond-mat.mes-hall
Charging graphene nanoribbon quantum dots
我们描述了通过电子或空穴对半导体石墨烯纳米颗粒内静电诱导的量子点充电。所应用的模型是基于紧束缚的方法与电子-电子相互作用的平均场局域自旋密度近似。数值方法考虑了所有$p_z$电子的电荷和电荷中性点附近的状态对外部电势的屏蔽。讨论了均质带和嵌入带内的石墨烯薄片。作为外部限制电位（顶栅电位）和费米能量（背栅电位）的函数的传输带隙的形成描述在良好的定性与实验数据一致。对于固定数量的过量电子，我们发现添加到系统的过量电荷是，-取决于定义器件工作点的电压：- 在由于顶栅电势$(i)$而位于量子点内部的传输间隙中，- 在传输间隙中，由于背栅电势或$(iii)$在量子点区域和带连接上延伸，讨论了用冻结价带近似来描述量子点的过剩电子充电的适用性。
2015-08-27 cond-mat.mes-hall
Conductance recovery and spin polarization in boron and nitrogen codoped graphene nanoribbons
我们提出了一个从头算研究的结构，电子和量子输运性质的B-N复合边缘掺杂的石墨烯纳米带（GNRs）。我们发现B-N边共掺杂在能量上是一个非常有利的过程，而且可以获得单一的B或N掺杂所没有的新的掺杂效应。预计B和N之间的补偿效应通常会恢复原始GNR的优异电子输运性质。然而，对于锯齿形GNR，空间局域B-N缺陷态选择性地破坏掺杂侧自旋极化GNR的价带和导带边缘的边缘电流。我们表明，即使在完全铁磁金属态和异质结配置中，能量和空间自旋极化电流也存在。这表明了一种简单而有效的方案来实现有效平滑的GNR边缘和石墨烯基自旋电子器件。
2014-07-08 cond-mat.mes-hall
Graphene nanoribbon based spaser
提出了一种新型的掺杂石墨烯纳米粒子表面等离子体激元净放大的spaser。在掺杂的石墨烯纳米管中，由于沿石墨烯纳米管分布的二能级量子点等发射体的非辐射激发，可以产生THz区的等离子体激元。获得了掺杂石墨烯纳米颗粒中SP净放大所需的每单位面积的最小粒子数反转。研究了扶手椅型石墨烯纳米结构中表面等离子体激元放大所需的表面等离子体激元波矢量、石墨烯纳米结构宽度、掺杂和阻尼参数对最小粒子数反转的依赖关系。
2013-10-01 cond-mat.mes-hall
Disorder-induced gap behavior in graphene nanoribbons
我们研究了标准化的30 nm宽度和不同长度的石墨烯纳米带的输运性质。我们发现，在运输中观察到的间隙的范围作为费米能量的函数在这些带（“运输间隙”）没有强烈的依赖于带的长度，而作为源漏电压的函数的间隙的范围（“源漏间隙”）随着带的长度增加。我们退火的带，以减少无序势的振幅，并发现，运输的差距都收缩，并移动到接近零栅电压。相反，退火不会系统地影响源极-漏极间隙。我们的结论是，运输间隙反映了整体实力的背景无序势，而源漏间隙是敏感地依赖于它的细节。我们的研究结果支持的模型，在石墨烯纳米带中的传输发生通过量子点形成沿带由于带电杂质诱导的无序势。
2010-01-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Coulomb blockade in graphene nanoribbons
我们建议，最近的运输实验揭示了石墨烯纳米带中存在的能隙可以理解的库仑阻塞。电子相互作用在量子点中起决定性作用，量子点是由于石墨烯边缘的粗糙度引起的颈部的存在而形成的。以平均透过率作为唯一的拟合参数，我们的理论与实验数据吻合得很好。
2007-10-22 cond-mat.mes-hall
Assessment of the notions of band offsets, wells and barriers at nanoscale semiconductor heterojunctions
外延生长的半导体异质结构提供了以非常受控的方式定制载流子的潜在景观的可能性。在平面晶格匹配的异质结构中，电势确实具有非常简单且容易预测的行为：除了在界面处存在台阶（不连续性）之外，它在任何地方都是恒定的，而台阶（不连续性）仅取决于接触的半导体的组成。在本文中，我们证明了这种普遍接受的图像在纳米异质结构中可能是无效的（例如，量子点、棒、纳米线），其目前可以以多种形式制造。应用于包含多达75000个原子的系统的自洽紧束缚计算确实表明，在轴向异质纳米结构中，势可能具有更复杂的行为：如果纳米结构没有被均匀的壳覆盖，则带边可以显示出远离界面的显著变化。这些结果提出了新的策略，以工程师的纳米级物体的电子特性，例如传感器和photopolics。
2011-07-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Mechanical Manipulations on Electronic Transport of Graphene Nanoribbons
利用传输矩阵方法研究了单轴应变对异质结中两金属引线连接的石墨烯纳米带输运性质的影响。两个典型的GNRs与锯齿形和扶手椅的边界被认为是，和张力施加平行或垂直于带轴。结果表明，扶手椅型GNRs的电导数据的栅电压依赖性中缺少电子-空穴对称性，而在任何应变下，Z字形带都存在电子-空穴对称性。对于一个扶手椅GNR与垂直张力施加，电导的急剧下降附近的应变诱导量子相变，这使得可以确定临界应变准确地通过测量电导。在锯齿形带中，存在着一个范围内的栅极电压为零，电导是不敏感的小水平应变。计算了GNR的能带结构和低能性质，阐明了GNR的应变效应机制。我们希望我们的研究结果可以在开发石墨烯为基础的应变传感器。
2015-05-12 cond-mat.mes-hall
Catenary-like rippled biphenylene/graphene lateral heterojunction
本文通过第一性原理研究弯曲联苯烯/石墨烯横向异质结的结构与电子性质，发现氢化可形成类悬链线波纹半导体，并揭示其带隙随石墨烯宽度变化及强各向异性输运和负微分电阻，为二维纳米器件设计提供依据。
2025-03-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Graphene nanoribbons with wings
我们已经研究了石墨烯纳米器件中的电子输运，该器件在器件的每一侧具有额外的条形延伸（“翼”）。我们发现，库仑阻塞占主导地位的运输发现在传统的丝带强烈修改的存在下的扩展。远离中心地带的州对运输贡献很大。我们讨论了多个耦合量子点的图片内的这些发现。最后，我们比较了实验结果与紧束缚模拟再现实验定性和定量。
2015-06-19 cond-mat.mes-hall
Transport in Nanoribbon Interconnects Obtained from Graphene Grown by Chemical Vapor Deposition
我们研究了石墨烯纳米管（GNR）的互连从石墨烯化学气相沉积（CVD）生长。我们报告低场和高场的电气测量在很宽的温度范围内，从1.7到900 K。室温迁移率在100至500 cm 2/V/s的范围内，与来自剥离的石墨烯的GNR相当，这表明体缺陷或晶界在小于CVD石墨烯微晶尺寸的器件中几乎不起作用。在高电场下，峰值电流密度受到焦耳加热的限制，但少量的热工程使我们能够达到约2 x 10^9 A/cm 2，这是纳米级CVD石墨烯互连的最高报告。在低于~5 K的温度下，短GNR充当量子点，其尺寸与其长度相当，突出了金属接触在限制传输中的作用。我们的研究说明了CVD生长GNRs的机会，同时揭示了可变性和接触作为未来的挑战。
2012-09-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin-active devices based on graphene / WSe$_2$ heterostructure
我们考虑单层WSe $_2$上的石墨烯和由过渡金属二硫属化物衬底诱导的自旋轨道耦合，以应用于自旋有源器件。我们研究量子点和石墨烯量子环作为可调谐自旋滤波器和逆变器。我们使用原子紧束缚模型以及狄拉克方程来确定量子点和量子环中的定态。接下来，我们解决了点和环连接到nanoorientalleads的自旋输运问题。在低磁场下连接到锯齿形纳米带的系统充当自旋过滤器并且提供强自旋极化电流。
2018-06-19 cond-mat.mes-hall
Charge Detection in Graphene Quantum Dots
我们报告了一个石墨烯量子点与集成的石墨烯电荷检测器的测量。该量子点器件由石墨烯岛（直径约为100 nm）组成。200 nm）通过两个窄的石墨烯收缩连接到源极和漏极接触。从库仑金刚石测量的充电能量为4.3毫电子伏提取。电荷检测器是基于放置在约45 nm宽的石墨烯纳米颗粒。离岛60海里。我们表明，纳米粒子中的共振可以用来检测量子点上的单个充电事件。量子点上的充电感应电势变化引起电荷检测器中的电流的阶跃式变化。电流的相对变化范围从10%到60%，用于检测各个充电事件。
2008-09-23 cond-mat.mes-hall
Effects of localized trap-states and corrugation on charge transport in graphene nanoribbons
我们研究了在声诱导纵向表面声波（SAW）势作用下，电子陷阱对石墨烯纳米带绝热电荷输运的影响。由于弱的纵向SAW感应电势以及强的横向约束的纳米取向，形成了滑动隧道耦合量子点的minibandsof，使得通过改变化学势以通过minigaps，可以获得量子化的绝热电荷输运。我们分析的方式，可能是封闭的微型间隙，从而破坏了电流量子化的可能性，在纳米。我们提出的数值计算显示的影响，由于电子陷阱，导致本地化的陷阱能级内的minigaps。此外，为了进行比较，我们给出了在没有SAW的情况下波纹纳米带的迷你带的结果。
2012-12-20 cond-mat.mes-hall
Theoretical Studies of Graphene Nanoribbon Quantum Dot Qubits
石墨烯纳米氧化物量子点量子比特已经被提出作为量子计算应用的有希望的候选者，以克服与典型半导体（例如GaAs）量子点量子比特相关联的自旋退相干问题。我们通过求解具有适当边界条件的Dirac方程，对石墨烯纳米颗粒量子点的电子结构进行了理论研究。然后，我们评估交换分裂的基础上的一个非限制性的Hartree-Fock方法的狄拉克粒子。计算了各种栅结构下的电子波函数和由于Klein隧穿和库仑相互作用引起的长程交换耦合。研究发现，量子比特之间的交换耦合可以通过克莱因隧穿效应得到显著增强。我们的结果的实际量子比特的建设和操作的影响进行了讨论。
2015-11-20 cond-mat.mes-hall
Graphene armchair nanoribbon single-electron transistors: The peculiar influence of end states
我们提出了一个相互作用的石墨烯扶手椅型纳米量子点的微观理论。长程相互作用过程是造成库仑阻塞和自旋-电荷分离的原因。短程的，从底层的蜂窝状晶格的石墨烯，涂抹自旋-电荷分离和诱导之间的交换相关性散装电子-离域的带-和单电子本地化在两端。结果，出现了体自旋不再是守恒量的纠缠端体态。纠缠的特征是在一个完全对称的设置中由于量子禁戒跃迁而发生的负微分电导效应。
2009-10-26 cond-mat.mes-hall
Phosphorene Junctions as a Platform for Spin-Selective Quantum Dots in Next-Generation Devices
该研究数值探究空位对磷烯基结量子点自旋电子性质的影响，发现含单空位磷烯纳米带存在带隙内拓扑准平带，可通过结构调控和电场调节量子点性质，且其在铁磁场下的自旋选择性为新型自旋电子器件应用提供了可能。
2024-11-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Width-dependent Photoluminescence and Anisotropic Raman Spectroscopy from Monolayer MoS$_2$ Nanoribbons
过渡金属二硫属化物的单层例如MoS $_2$是直接带隙半导体，由于强垂直限制，其光学和电子性质不同于多层。尽管单层的厚度有基本的限制，但隔离层的电子结构可以进一步调整，具有纳米结构（如量子点或纳米带）的横向自由度。虽然一维限制的单层半导体被预测有有趣的大小和边缘依赖性的自旋电子学应用有用的属性，单层过渡金属二硫属化物纳米带的光电功能的实验是有限的。我们使用纳米光刻技术来创建单层的MoS $_2$纳米带，其横向尺寸低至20 nm。拉曼光谱显示出偏振各向异性和强度的尺寸依赖性。用这种技术制备的纳米带显示出对边缘缺陷的敏感性降低，并发射光致发光，其具有可以从现象学模型理解的尺寸依赖性能量。制备具有强激子发射的单层纳米带有助于开发具有可控特性的低维光电器件。
2017-09-12 cond-mat.mes-hall
Exceptional ballistic transport in epitaxial graphene nanoribbons
在过去的十年里，石墨烯电子学推动了石墨烯科学的发展。主要目标是开发具有足够大的带隙的高迁移率半导体石墨烯以用于高性能应用。石墨烯带被认为是具有这些特性的半导体，然而，生产具有有用的带隙和高迁移率的带的努力取得了有限的成功。我们在这里表明，高质量的外延石墨烯纳米带40纳米宽，退火的边缘，侧壁SiC上生长的不是半导体，但单通道室温弹道导体的长度高达至少16微米。已经观察到对应于低于1欧姆的薄层电阻的超过一百万的迁移率，从而超过二维石墨烯3个数量级，并且超过完美石墨烯的理论预测10倍以上。石墨烯带表现为电子波导或量子点。我们发现，在这些带中的运输是由两个组件的基态横向波导模式，一个是弹道和温度无关，和第二热激活组件，似乎是弹道在室温下和绝缘在低温下。在室温下，两种组分的电阻随着长度的增加而突然增加，一种在160 nm的长度处，另一种在16微米处。这些性质似乎与电荷中性带中的最低能量量子态有关。由于外延石墨烯纳米带易于以数千计生产，因此它们的室温弹道输运性质也可用于先进的纳米电子学中。
2013-08-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin relaxation in strained graphene nanoribbons: armchair vs zigzag edges
我们研究了扶手椅型和锯齿型石墨烯纳米带（GNRs）中机电效应产生的波纹波对电磁场引起的自旋弛豫的影响。通过利用数值模拟支持的解析表达式，我们表明，它是可能的调谐自旋翻转行为ON和OFF由于在GNRs的潜在应用在应变器件的波纹波。这一发现类似于最近对III-V族半导体量子点中自旋电子器件的设计所做的观察，其中有效的Land $\mathrm{\acute{e}}$ $g$因子的符号变化可以通过施加栅极控制的电场来设计。特别是，我们表明，调谐的自旋延伸到更大的宽度扶手椅GNRs比锯齿形GNRs。在这里，我们还报告说，弛豫率消失一样，$L^5$。
2014-11-02 cond-mat.mes-hall
Transport properties of graphene quantum dots
在这项工作中，我们提出了一个双交叉杆结的输运性质的理论研究所组成的石墨烯带段具有不同的宽度形成的石墨烯量子点结构。该系统描述了一个单带紧束缚哈密顿量和格林函数形式主义使用实空间重整化技术。我们计算了局域态密度、线性电导和I-V特性。我们的研究结果描述了量子点结构中电导的共振行为，这种行为可以通过改变纳米颗粒段的宽度和它们之间的相对距离等几何参数来控制。通过在结构的确定区域上施加栅极电压，可以调制系统的传输响应。我们表明，可以获得低的栅极和偏置电压值的负微分电阻。
2011-04-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quantum dot defined in two-dimensional electron gas at n-AlGaAs/GaAs heterojunction: simulation of electrostatic potential and charging properties
本文提出了一个自洽的Schroedinger-Poisson方法，用于模拟n-AlGaAs/GaAs异质结中二维电子气中的静电量子点。计算方法应用于定量描述的传输特性的实验研究Elzermann等人。{ \bf 84}，4617（2004）]。三维模型描述了整个器件的静电学，其中量子点在施加电压变化时改变形状并在门控区域内浮动。我们的方法考虑了任意几何形状和配置的金属电极，包括垂直于生长方向施加的磁场，在受限电子系统中的电子-电子关联及其与量子点周围的电子库的相互作用。计算了束缚电子的电场、空间电荷分布、能量和波函数，描述了束缚电荷池和电荷池之间两条输运通道的打开。我们确定的电压充电点多达4个电子。计算结果与实验数据在定性和定量上一致。
2007-12-11 cond-mat.mes-hall
Effects of zigzag edge states on the thermoelectric properties of finite graphene nanoribbons
在紧束缚模型和格林函数方法的框架下，研究了有限长石墨烯纳米带与金属电极耦合时的热电特性。当锯齿形边耦合到电极时，只有当电极之间的沟道长度小于这些局部锯齿形边缘态的衰减长度时，才能发生通过局部边缘态的电子输运。当扶手椅边缘耦合到电极时，当GNR处于半导体相时，存在与中间带隙状态相关联的有趣的热电行为。在这里，我们表明，锯齿形边缘态的扶手椅侧连接到电极的GNRs的热电行为类似于两个平行的量子点具有相似的轨道简并度。此外，它表明，由锯齿形边缘状态给出的电导和功率因数是相当强大的缺陷散射。
2022-07-09 cond-mat.mes-hall
Confinement-enhanced spin relaxation for electron ensembles in large quantum dots
本文用数值方法研究了大弹道量子点中半经典电子系综的自旋弛豫。该点被定义在GaAs/AlGaAs异质结系统与二维电子气，和弛豫发生由于Dresselhaus和Rashba自旋轨道相互作用。我们发现，限制在一个微米级的点可以导致强烈增强松弛相对于一个自由的二维电子系综，相反的既定结果，强约束或频繁的动量散射减少松弛。当系统的尺寸在自旋进动长度的数量级上，但小于平均自由程时，就会发生这种效应。
2008-04-18 cond-mat.mes-hall
Electron confinement in graphene with gate-defined quantum dots
我们从理论上分析了在圆形量子点阵列中静电限制电子的可能性，该量子点阵列通过顶栅施加在接触的石墨烯纳米带上。利用精确的数值技术，我们计算了一个单一的点的散射效率，并表明，对于小尺寸的散射体的横截面占主导地位的量子效应，共振散射导致一系列的准束缚点状态。通过计算量子点超晶格的电导和局域态密度，我们发现通过改变栅极电压可以很容易地调节这种石墨烯基纳米结构的共振载流子输运。
2016-04-20 cond-mat.mes-hall
Graphene nanodevices: bridging nanoelectronics and subwavelength optics
石墨烯的非常规性质，具有无质量的狄拉克带色散和大的相干性，引起了人们对纳米电子学应用的极大兴趣。在这项工作中，我们强调，石墨烯的二维字符结合目前的标准光刻工艺允许实现小于狄拉克电子波长的设备。在这一制度下，我们证明了电子性质与亚波长光学现象存在深刻的类比。我们通过光学类比描述了石墨烯基纳米器件中丰富的输运物理：从石墨烯狭缝电导中的Bethe和Kirchhoff衍射图案到纳米带电导的Fabry-Perot振荡。我们引入了{ \it电子衍射势垒}的概念，它的透射在狄拉克点处抵消。这提供了石墨烯亚波长器件（包括纳米电子标准系统，如量子点）特性的核心见解。作为应用，我们提出了一种新型的量子点，即功能化的亚波长量子点，它可以用作分子自旋阀。
2008-08-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quantum Dot Moiré from Crossed MoS2 Nanoribbons
Rice University（莱斯大学）；Nanyang Technological University（南洋理工大学）；CSIR-National Physical Laboratory（印度科学工业研究理事会国家物理实验室）；Academy of Scientific and Innovative Research (AcSIR)（科学与创新研究学院）
研究通过气相沉积生长二维二硫化钼的一维纳米带，经堆叠转移以不同角度叠加形成莫尔量子点，利用角度和尺寸相关研究揭示了激子物理的可调控性，为相关量子现象研究提供新平台。
2026-07-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Strong Edge Magnetism and Tunable Energy Gaps in Zigzag Graphene Quantum Dots with High Stability
石墨烯是一种半金属，不能直接用作电子或自旋电子器件。我们证明了石墨烯量子点（GQD）可以表现出很强的边缘磁性和可调的能隙，由于局域边缘状态的存在。通过大尺度第一性原理密度泛函理论（DFT）计算和基于模型哈密顿量的详细分析，我们可以发现随着系统尺寸的增加，GQD中的锯齿边缘态变得更强，更局域化。当量子点直径大于4.5 nm时，增强的边缘态沿量子点的边缘诱导强的电子-电子相互作用，最终导致从单畴到边内铁磁和边间反铁磁的磁相变.我们的分析表明，GQD中两个最近邻锯齿形边之间的反铁磁态的边间超交换相互作用比GQD和石墨烯纳米带中两个平行锯齿形边之间的强得多.此外，这种强的和局部的边缘状态也诱导GQD半导体与可调的能隙，主要通过调整系统的大小控制。我们的研究结果表明，量子限制效应，边间超交换（反铁磁），和边内直接交换（铁磁）的相互作用是至关重要的锯齿形GQD在纳米尺度上的电子和磁性。
2017-10-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
