Substrate-Independent Growth of Atomically Precise Chiral Graphene Nanoribbons

在原子有序衬底上同质外延SrTiO3薄膜初始生长的原子尺度可视化

Atomic-scale visualization of initial growth of homoepitaxial SrTiO3 thin film on an atomically ordered substrate

在氧化物生长条件下制备的（\surd 13 \times \surd 13）- R33.7° SrTiO 3（001）衬底表面上SrTiO 3的初始同质外延生长通过扫描隧道显微镜进行原子分辨。在沉积的SrTiO 3膜表面上以及在衬底上清楚地看到相同的（\surd 13 \times \surd 13）原子结构。该结果表明，最上面的富Ti（\surd 13 \times \surd 13）结构转移到膜表面和在膜/衬底界面处的原子尺度相干外延。这种原子有序的SrTiO 3衬底可以应用于原子控制的氧化物外延膜和异质结构的制造。

原子级平坦的单端氧化物衬底表面

Atomically flat single terminated oxide substrate surfaces

为了获得具有原子控制界面的过渡金属氧化物的高质量外延薄膜和异质结构，一个关键的要求是使用原子级平坦的单端氧化物衬底，因为衬底的最顶表面层的原子排列和反应化学决定了上覆膜的生长和随后的性质。然而，实现市售基材的原子级平坦和化学单封端的表面状态需要明智的努力，因为所接收的基材的表面具有化学混合性质并且通常也是极性的。在这篇综述中，我们总结了表面处理程序，以实现原子级平坦的表面与单一终止层的各种金属氧化物基板。我们特别关注晶格常数在4.00到3.70埃范围内的衬底，因为大多数钙钛矿材料的晶格常数都在这个范围内。对于该范围之外的材料，可以利用衬底在膜上诱导压缩或拉伸应变，并探索在体中不可用的新状态。在这篇评论中所涵盖的基板，这已被选择与商业可用性，最重要的是，实验的实用性作为一个标准，是KTaO 3，REScO 3（RE =稀土元素），SrTiO 3，La0.18Sr0.82Al0.59Ta0.41O3（LSAT），NdGaO 3，LaAlO 3，SrLaAlO 4，和YAlO 3。分析所有已建立的程序，我们得出结论，原子级平坦的表面与选择性的A-或B-网站单终止将获得大多数市售的氧化物衬底。我们还注意到，这种最顶层的表面层的选择性将提供一个额外的自由度，在外延氧化物薄膜和异质结构与原子控制界面的不可预见的新兴现象和功能应用的搜索。

打破高性能原子级薄二维纳米带晶体管的宽度缩放极限

Breaking the width-scaling limit in high-performance atomically thin 2D nanoribbon transistors

本文通过超缩放的二维半导体纳米带晶体管（窄至15 nm）打破了宽度缩放限制，实现了电流密度增强（单层达230%，双层达170%），并保持了高开关比和稳定性。

原子级精确石墨烯纳米带的自底向上制造

Bottom-up fabrication of atomically precise graphene nanoribbons

石墨烯纳米带（GNRs）是一类非常有趣的材料。一方面，GNR具有石墨烯的许多最高级特性，而另一方面，它们显示出其光电特性的特殊程度的可调谐性。相关的低维磁性，或广泛可调的带隙的存在或不存在，是由纳米带的宽度，晶体对称性和边缘结构所施加的边界条件来确定的。结合额外的可控参数，如杂原子的存在，定制的应变，或异质结构的形成，根据我们的需要塑造GNR的电子特性的可能性是梦幻般的。然而，为了真正受益于这种可调性并利用GNR提供的机会，在其合成中严格要求原子精度。这可以通过表面合成方法来实现，其中一种方法是让适当设计的前体分子以选择性的方式反应，最终形成GNR。在本章中，我们回顾了GNR固有的结构-性能关系，合成方法和方法，其中所产生的带的各种性能进行了探讨，最后选定的例子，展示GNR的应用。

Quantized exciton-exciton annihilation in monolayer WS2 on SrTiO3 substrates with atomically flat terraces

Monolayer materials are strongly affected by their potential fluctuations, which are induced by an intrinsic corrugation or the surface roughness of the substrate. We compare the effective exciton-exciton annihilation (EEA) rate constants of monolayer WS2 on substrates with different surface topographies. We show that monolayer WS2 on the substrate with atomically flat terraces displays small effective EEA rate constant deviating from the overall tendency and multiple exciton decay components, which cannot be accounted for by a conventional EEA model. To obtain a correct description, we use a …

石墨烯纳米带拉曼光谱的优化基底和测量方法

Optimized substrates and measurement approaches for Raman spectroscopy of graphene nanoribbons

石墨烯纳米带（GNR）的表面合成允许制造原子级精确的窄GNR。尽管它们的特殊性能可以通过带宽度和边缘结构进行调整，但GNR的加工和表征仍然存在重大挑战。在这方面的贡献，我们使用拉曼光谱来表征不同类型的GNRs在其生长基板上，并跟踪其质量基板转移。我们提出了一个拉曼优化（RO）的设备基板和优化的映射方法，允许采集高分辨率的拉曼光谱，实现增强因子高达120相对于标准SiO2/Si基板上测量的信号。我们表明，这种方法是非常适合常规监测几何形状相关的低频模式GNRs。特别是，我们跟踪径向呼吸模式（RBLM）和类剪切模式（SLM）的5-，7-和9-原子宽扶手椅GNRs（AGNRs）和比较他们的频率与第一性原理计算。

自下而上石墨烯纳米管场效应晶体管

Bottom-up Graphene Nanoribbon Field-Effect Transistors

最近开发的工艺使得能够自下而上化学合成具有精确原子结构的石墨烯纳米带（GNR）。这些GNR是电子器件的理想候选者，因为它们的均匀性、小于1 nm的极窄宽度、原子级完美的边缘结构和期望的电子特性。在这里，我们展示了纳米级化学合成GNR场效应晶体管，通过开发一种新的层转移工艺成为可能。我们观察到强烈的环境敏感性和独特的输运行为特征的亚1nm宽度的GNRs。

原子级精确扶手椅型石墨烯纳米带的能隙

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。

原子级精确分段石墨烯纳米带中相对论和非相对论输运的相互作用

Interplay of relativistic and nonrelativistic transport in atomically precise segmented graphene nanoribbons

石墨烯的分离引发了对起源于碳原子平面蜂窝晶格排列的基本相对论物理学的探索，以及对纳米级电子学中潜在技术应用的探索。自下而上制造的原子精确分段石墨烯纳米带，SGNR，为金属，半导体和混合GNRs中的电传输，相干性和干涉效应的研究开辟了道路，具有不同的边缘终端。通过SGNR的电输运的概念和实践的理解是通过非平衡格林函数（NEGF）电导计算和狄拉克连续模型，吸收的价电导能隙的位置依赖的质量，包括拓扑在原产地的质量障碍在段之间的接触。连续介质模型再现NEGF的结果，包括光学狄拉克法布里-珀罗（FP）等距振荡的无质量相对论载体在金属扶手椅SGNR，和一个不等间距FP模式的混合扶手椅锯齿形SGNR载体从相对论（扶手椅）过渡到非相对论（锯齿形）制度。这为分析相干输运现象和解释SGNR中即将进行的实验提供了一个统一的框架。

非对称石墨烯纳米带中稳定的铁磁性和掺杂诱导的半金属性

Stable ferromagnetism and doping induced half-metallicity in asymmetric graphene nanoribbons

我们提出了一类石墨烯纳米带，由于它们的不对称性，显示出强的内禀铁磁行为。这种带状物是基于锯齿形边缘的主干，其上覆盖有周期性的、可变尺寸的三角形切口区域。的电子性质作为拓扑结构的函数进行了研究。有趣的是，硼或氮的替代掺杂诱导半金属性。从能带结构可以推断出最有效的掺杂位置。鉴于目前快速发展的自下而上的策略，用于合成原子级精确的碳纳米结构，所提出的纳米带类出现作为一个真正的候选人在环境温度下的自旋电子应用。

弱相互作用表面支撑的石墨烯纳米带的巨准粒子带隙调制

Giant Quasiparticle Bandgap Modulation in Graphene Nanoribbons Supported on Weakly Interacting Surfaces

一般来说，有两个主要因素影响纳米结构中的带隙：（i）由于限制而增强的电子-电子相互作用和（ii）由于电介质屏蔽而改变的电子自能。虽然最近对石墨烯纳米带（GNR）的理论研究报道了第一种效应，但是来自周围材料（例如衬底）的介电屏蔽的效应尚未被彻底研究。使用大规模的电子结构计算的基础上的GW的方法，我们表明，当GNRs沉积在基板上，带隙得到强烈的抑制（高达1 eV），即使GNR-基板相互作用是弱的。

表面合成石墨烯纳米带的基片转移及非原位表征

Substrate transfer and ex situ characterization of on-surface synthesized graphene nanoribbons

石墨烯纳米带（GNRs）的表面合成的最新进展已经获得了具有可调电子带隙的原子级精确的窄GNRs，这使得它们成为室温开关器件（例如场效应晶体管（FET））的优秀候选者。然而，尽管它们具有特殊的性能，但GNR的加工和表征仍然面临重大挑战。这一贡献解决了一些最重要的挑战，包括GNR制造的可扩展性，基板转移，在环境条件下的长期稳定性和非原位表征。我们专注于使用高通量系统在200 nm Au（111）/云母衬底上生长7和9原子宽扶手椅型石墨烯纳米带（即7-AGNR和9-AGNR）。转移的两个，7-和9-AGNRs从他们的金生长基板上的各种目标基板上的额外的表征是利用无聚合物的方法，避免残留的污染。这导致均匀的GNR膜形态，具有非常少的撕裂和褶皱，如通过原子力显微镜检查的。拉曼光谱表明，在基板转移GNR质量没有显着的退化，并揭示了GNR具有显着的稳定性，在环境条件下超过24个月的时间。使用多波长拉曼光谱，它提供了详细的洞察波长依赖性的宽度特定的振动模式的转移GNRs进行分析。最后，我们通过紫外-可见（UV-Vis）光谱表征了7-和9-AGNR的光学性质

Topologically localized excitons in single graphene nanoribbons

Excitonic emission from atomically precise graphene nanoribbons (GNRs) synthesised on a metal surface is probed with atomic-scale spatial resolution using a scanning tunneling microscopy (STM) approach. A STM-based strategy to transfer the GNRs to a partially insulating surface is used to prevent light emission quenching of the ribbons by the metal substrate. Sub-nanometer resolved STM-induced fluorescence spectra reveal emission from localized dark excitons build upon the topological end states of the GNRs. A low frequency vibronic emission comb whose characteristics change with the GNR lengt…

具有块状金属-绝缘体转变的原子级光滑单晶VO $_2$薄膜

Atomically-Smooth Single-Crystalline VO$_2$ thin films with Bulk-like Metal-Insulator Transitions

过渡金属氧化物（TMO）异质结构中的原子突变界面可以容纳各种奇异的凝聚态相，这些相可能在平衡状态下的体材料中找不到。发展这种原子级尖锐界面的关键步骤是沉积原子级光滑的TMO薄膜。存在用于钙钛矿氧化物的生长的优化的沉积条件。然而，具有原子层精度的金红石氧化物（例如VO $_2$）的沉积一直具有挑战性。本工作采用脉冲激光沉积（PLD）技术在金红石型TiO $_2$（101）衬底上生长原子级光滑的VO $_2$薄膜。我们表明，最佳的衬底制备程序，其次是VO $_2$膜的沉积温度有利于步进流生长模式是必不可少的，实现原子级光滑VO $_2$膜。在最佳衬底温度下沉积的薄膜显示出底层TiO $_2$衬底的台阶和平台结构。在较低的沉积温度下，存在向包括岛状生长和逐层生长模式的混合生长模式的转变。在最佳衬底温度下沉积的VO $_2$膜在$\sim$ 325 K的转变温度下经历金属到绝缘体的转变，其中$\sim$的电阻增加$\sim$ 10倍，类似于体VO $_2$中的MIT。

Switching From Reactant to Substrate Engineering in the Selective Synthesis of Graphene Nanoribbons

The challenge of synthesizing graphene nanoribbons (GNRs) with atomic precision is currently being pursued along a one-way road, based on the synthesis of adequate molecular precursors that react in predefined ways through self-assembly processes. The synthetic options for GNR generation would multiply by adding a new direction to this readily successful approach, especially if both of them can be combined. We show here how GNR synthesis can be guided by an adequately nanotemplated substrate instead of by the traditionally designed reactants. The structural atomic precision, unachievable to da…

使用去离子水蚀刻和热退火程序制备原子级平坦的SrTiO3表面

Preparation of atomically-flat SrTiO3 surfaces using a deionized-water etching and thermal annealing procedure

我们报告说，一个去离子水蚀刻和热退火技术可以有效地制备原子级平坦和单终止表面的单晶钛酸锶衬底。经过两步热退火和去离子水蚀刻过程，形貌测量原子力显微镜显示从粗糙的阶梯状表面结构的衬底的演变。横向力显微镜证实，原子级平坦的表面是单端的。此外，该技术可用于去除分离在SrTiO 3表面上的过量锶氧化物或氢氧化物复合物。这种无酸蚀刻剂的技术有利于制备原子取向的SrTiO 3衬底，这促进了复杂氧化物界面的二维物理研究。

在c面蓝宝石衬底上原子级薄Ga2Se2薄膜的外延生长

Epitaxial growth of atomically thin Ga2Se2 films on c-plane sapphire substrates

本研究通过分子束外延在c面蓝宝石上优化生长条件，实现了原子级薄Ga2Se2单晶薄膜的制备，表面粗糙度低至0.61 nm，并揭示了Se:Ga通量比对形貌的影响，推进了vdW外延机制的理解。

九原子宽度的armchair石墨烯纳米带晶体管对伽马辐射的电学和结构响应

Electrical and Structural Response of Nine-Atom-Wide Armchair Graphene Nanoribbon Transistors to Gamma Irradiation

研究九原子宽度的armchair石墨烯纳米带在伽马辐射下的电学和结构响应，发现其电子性能显著退化，可能归因于载流子安德森局域化。

前驱体覆盖度在石墨烯纳米带的合成与基底转移中的作用

The role of precursor coverage in the synthesis and substrate transfer of graphene nanoribbons

研究了Au(788)基底上9-AGNRs的生长与转移，发现前驱体剂量决定GNR生长位置、长度和排列，且较高覆盖度能提升基底转移成功率和排列保持。

采用原子级薄衬底的自立式双碱光电阴极

Free-standing bialkali photocathodes using atomically thin substrates

我们报道了高量子效率（QE）双碱金属锑化物K2 CsSb光电阴极在石墨烯薄膜上的成功沉积。这些结果为最终目标铺平了道路，即用原子级薄的保护层封装加速器技术的技术相关光电阴极，以提高寿命，同时最大限度地减少QE损失。在~3.1 eV（405 nm）处17%的QE是迄今为止在石墨烯衬底上报道的最高值，并且与在不锈钢和镍参考衬底上获得的QE相当。石墨烯上的光电阴极的光谱响应表现出K2 CsSb的特征，包括在~2.5 eV处的特征吸收。基于X射线荧光（XRF）和X射线衍射（XRD）的材料表征表明，沉积在石墨烯上的这些光电阴极的组成和晶体质量与沉积在参考衬底上的光电阴极相当。在自由悬浮的石墨烯和石墨烯涂覆的金属衬底上的K2 CsSb的光学计算和QE测量之间的定量一致性进一步证实了光电阴极和石墨烯之间的高质量界面。最后，通过拉曼光谱表征的QE和石墨烯质量之间的相关性表明，石墨烯膜中原子缺陷的密度较低导致沉积的K2 CsSb光电阴极的QE较高。

量化石墨烯纳米带的排列与质量：一种偏振拉曼光谱方法

Quantifying Alignment and Quality of Graphene Nanoribbons: A Polarized Raman Spectroscopy Approach

提出基于偏振拉曼光谱和角度高斯分布扩展模型的方法，定量表征不同衬底上9-AGNR的排列与表面无序，揭示覆盖率及转移过程的影响。

Si（001）衬底上石墨烯纳米粒子的电子性质

Electronic Properties of Graphene Nanoribbon on Si(001) Substrate

通过第一性原理计算发现，吸附在Si（001）衬底上的锯齿形石墨烯纳米带（Z-GNRs）的电子性质强烈依赖于带宽和吸附取向.只有窄的Z-GNRs与甚至行的锯齿形链横跨其宽度垂直吸附的Si二聚体行拥有能隙，而较宽的Z-GNRs是金属由于宽度依赖性的界面杂化。的Z-GNRs可以亚稳态吸附平行的Si二聚体行，但显示出均匀的金属性质独立的带状宽度，由于吸附诱导的悬挂键态的Si表面上。

原子级薄的氮化硼：独特的性能和应用

Atomically Thin Boron Nitride: Unique Properties and Applications

原子薄的氮化硼（BN）是一种重要的二维（2D）纳米材料，具有许多不同于石墨烯的性质。在这篇专题文章中，概述了石墨烯通常无法实现的这些独特特性和相关应用。本文从原子级薄BN的表征和鉴定开始。随后展示了它们在高温下的强抗氧化性以及在保护金属免受氧化和腐蚀方面的应用。作为平面绝缘体，BN纳米片是表面增强拉曼光谱（SERS）和基于二维异质结构的电子器件的理想介质基底。BN纳米片在深紫外（DUV）和紫外（UV）区域的光发射也包括其科学和技术重要性。最后一部分是致力于BN纳米带，一种特殊形式的纳米片的合成，表征和光学性能。

单端接的LaAlO3衬底和SrTiO3薄膜之间的原子平坦界面是绝缘的

Atomically flat interface between a single-terminated LaAlO3 substrate and SrTiO3 thin film is insulating

用原子力显微镜研究了（100）取向的LaAlO 3（LAO）单晶的表面终止，并通过退火优化得到单终止原子级平坦表面。然后在单端LAO衬底上实现原子级平坦的STO膜，预期其类似于二维电子气（2DEG）的n型界面，即，（LaO）-（TiO 2）。特别地，其可以作为典型的2DEG异质结构的镜像结构，以进一步阐明2DEG的起源。这种新开发的界面被确定为高度绝缘。此外，这项研究表明了一种方法，以实现原子级平坦的薄膜生长的LAO基板的基础上。

Si（111）衬底上拓扑绝缘体Bi2Se3薄膜的外延生长

Epitaxial growth of topological insulator Bi2Se3 film on Si(111) with atomically sharp interface

利用分子束外延技术在Si（111）衬底上实现了Bi_2Se_3薄膜的原子尖外延生长。两步生长工艺被认为是在Si衬底上获得无界面层Bi2Se3外延薄膜的关键。采用单步高温生长，在早期阶段形成第二相团簇。另一方面，在低温生长的情况下，即使在不存在第二相的情况下，膜也倾向于无序。通过反射高能电子衍射（RHEED）、透射电子显微镜（TEM）和X射线衍射（XRD）分析表明，采用低温生长和高温生长相结合的方法，在Bi2Se3和Si衬底之间获得了原子级的无第二相界面。根据RHEED分析，观察到Bi2Se3的晶格常数在第一个五重层期间松弛到其体值，这意味着没有来自衬底的应变。TEM显示了Bi_2Se_3薄膜的完全外延结构，直到第一个五重层，没有任何第二相或非晶层。

原子级薄过渡金属二硫属化合物中的双轴应变

Biaxial strain in atomically thin transition metal dichalcogenides

在单层半导体过渡金属二硫属化物中的应变工程旨在通过施加外部应变来调节它们的带隙能量并修改它们的光电性质。在本文中，我们研究了过渡金属dichalcogenides单分子膜沉积在聚合物基底的双轴应变下的应用，拉伸和压缩。我们可以通过改变衬底温度来控制施加的双轴应变的量，使衬底热膨胀或压缩。在用有限元模拟模拟了衬底应变传递过程后，我们对四种过渡金属二硫属化合物单层膜（MoS 2，MoSe 2，WS 2，WSe 2）在双轴应变下进行了微差光谱分析，并测量了它们的光学性质。对于拉伸应变，我们观察到红移的带隙，达到高达94毫电子伏/%的单层WS 2沉积在聚丙烯的情况下的值。所观察到的带隙位移作为衬底延伸/压缩的函数遵循顺序WS 2> WSe 2> MoS 2> MoSe 2。

扶手椅型石墨烯纳米结中长程界面耦合的大磁电阻效应

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。

巨边态在原子级精确锯齿边的分裂

Giant edge state splitting at atomically precise zigzag edges

石墨烯纳米结构的锯齿形边缘托管被预测为自旋极化的局部电子状态。然而，这些边缘状态非常容易受到边缘粗糙度和与支撑衬底的相互作用的影响，使其内在电子和磁性结构的研究变得复杂。在这里，我们专注于原子级精确的石墨烯纳米带，其两个短锯齿形边缘正好各有一个局部电子。使用扫描隧道显微镜的尖端，将石墨烯纳米带从金属生长衬底转移到NaCl的绝缘岛上，以使其电子结构与金属解耦。通过扫描隧道光谱（STS），这揭示了一对占用/未占用的边缘状态的情况下的电荷转移和杂交与基板被证实。它们的大能量分裂为1.9 eV是根据从头计算多体微扰理论计算，并反映了在这些本地化状态的电子-电子相互作用的主导作用。

Quantum Electronic Transport Across "Bite" Defects in Graphene Nanoribbons

On-surface synthesis has recently emerged as an effective route towards the atomically precise fabrication of graphene nanoribbons of controlled topologies and widths. However, whether and to which degree structural disorder occurs in the resulting samples is a crucial issue for prospective applications that remains to be explored. Here, we experimentally identify missing benzene rings at the edges, which we name "bite" defects, as the most abundant type of disorder in armchair nanoribbons synthesized by the bottom-up approach. First, we address their density and spatial distribution on the ba…

用去离子水制备原子级平面衬底上的导电LaAlO3/SrTiO3异质界面

Conducting LaAlO3/SrTiO3 heterointerfaces on atomically flat substrates prepared by deionized-water

我们研究了最近开发的原子级平坦SrTiO 3（STO）衬底的水浸出方法如何影响LaAlO 3（LAO）和STO异质界面的输运性质。在相同的生长条件下，采用脉冲激光沉积法在两种不同的STO衬底上制备了LAO外延薄膜，这两种衬底分别采用水浸法和缓冲氢氟酸（BHF）腐蚀法制备。的结构，运输，和光学性质的LAO/STO异质结构上生长的水浸衬底上生长的样品BHF蚀刻基板上显示出相同的高品质。这些结果表明，水浸法可以用来生长复杂的氧化物异质结构与原子定义良好的异质界面没有安全问题。

石墨烯纳米带中普遍的长度依赖振动模

A Universal Length-Dependent Vibrational Mode in Graphene Nanoribbons

石墨烯纳米带（GNR）由于其原子可调结构而引起了人们的极大兴趣，这使得它们成为未来电子器件的有希望的候选者。然而，获得有关GNR长度的详细信息具有挑战性，通常依赖于低温扫描隧道显微镜。这样的方法不适合于实际的器件应用和表征。相比之下，拉曼光谱是用于表征GNR的灵敏方法，特别是用于研究它们的宽度和结构。在这里，我们报告了一个依赖于长度的，拉曼活性低能量振动模式，存在于原子精确，自下而上合成扶手椅型石墨烯纳米带（AGNRs）。我们的拉曼研究表明，这种模式是存在于所有家庭的AGNRs，并提供了有关其长度的信息。我们的光谱研究结果证实了扫描隧道显微镜图像和支持的第一性原理计算，使我们能够将这种模式的纵向声学声子。最后，我们表明，这种模式是一个敏感的探针的整体结构完整性的带和他们的相互作用与技术相关的基板。

原子级薄云母片及其作为石墨烯的绝缘衬底的应用

Atomically thin mica flakes and their application as ultrathin insulating substrates for graphene

我们表明，它是可能的沉积，通过机械剥离SiO2/Si晶片，原子级薄的云母片下降到一个单一的单层厚度。这些云母片在SiO2/Si衬底上的光学对比度取决于它们的厚度、照明波长和SiO2衬底厚度，可以通过基于菲涅耳定律的模型来定量地解释。原子级薄的绝缘晶体片的制备将使得能够制造无缺陷的绝缘衬底、电介质势垒或平面电子隧穿结。此外，我们表明，几层石墨烯片可以沉积在上面的先前转移的云母片。我们的转移方法依赖于粘弹性邮票，因为那些用于软光刻。拉曼光谱研究表明，这种全干沉积技术产生更清洁和更高质量的薄片比传统的湿转移程序的基础上光刻抗蚀剂。

五臂椅型石墨烯纳米带拓扑端态的磁性研究

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。

原子级薄过渡金属二硫属化物半导体中激子的频率依赖衬底屏蔽

Frequency-dependent substrate screening of excitons in atomically thin transition metal dichalcogenide semiconductors

过渡金属二硫属化物（TMDC）的原子薄层由于与弱介电屏蔽有关的二维载流子限制而在载流子之间表现出异常强的库仑相互作用。层间耦合的范德华性质使得容易将TMDC层集成到具有不同电介质或金属衬底的异质结构中。这允许定制这些材料的电子和光学性质，因为原子薄层内的库仑相互作用非常容易受到环境的屏蔽。在这里，我们从理论上研究动态屏蔽效应在TMDC由于体衬底掺杂载流子在一个大的密度范围内，从而提供三维等离子体激元作为可调的自由度。我们报告了一个广泛的补偿重整化效应导致光谱更稳定的激子比预测的静态基板屏蔽，即使等离子体激元和激子共振。我们还发现了一个非平凡的依赖于衬底掺杂密度的单粒子带隙由于动态屏蔽。我们的调查提供了微观的洞察机制，允许操纵TMDC激子通过任意的等离子体环境在纳米尺度上。

单层MoS2粗糙度和与原子级平坦基底相互作用的滑动摩擦淬火

Single-layer MoS2 roughness and sliding friction quenching by interaction with atomically flat substrates

实验研究了沉积在SiO2、云母和六方氮化硼（h-BN）衬底上的单层MoS 2晶体的表面粗糙度和横向摩擦力。粗糙度和滑动摩擦测量通过原子力显微镜（AFM）进行。我们发现一个很强的依赖性的MoS 2粗糙度的底层衬底材料，是h-BN的衬底，更好地保持了平整度的MoS 2晶体。横向摩擦力也随着粗糙度的降低而降低，并且对于h-BN衬底上的MoS 2薄片达到其最低值。然而，它仍然高于块状MoS 2晶体的表面，我们将其归因于由于竞争的尖端与薄片和薄片与衬底的相互作用而导致的薄片的变形。

从粘合剂基底上剥离石墨烯片产生锥形纳米带

Tearing Graphene Sheets From Adhesive Substrates Produces Tapered Nanoribbons

石墨烯是一种真正的二维原子晶体，具有特殊的电子和机械性能。虽然传统的块状和薄膜材料已经被广泛研究，但石墨烯的关键机械性能，如撕裂和开裂，仍然未知，部分原因是其二维性质和最终的单原子层厚度，这导致传统材料模型的崩溃。通过结合第一性原理ReaxFF分子动力学和实验研究，自下而上的研究从粘合剂衬底的石墨烯片撕裂，包括锥形石墨烯纳米带的形成的观察。通过仔细分析的潜在的分子断裂机制，它表明，所得到的纳米取向的几何形状是由石墨烯基板的粘附能和撕裂的石墨烯层的数量控制。通过将石墨烯作为更广泛的二维原子晶体的模型材料，这些结果为高度受限的纳米材料的撕裂和开裂机制提供了基本的见解。

锯齿形石墨烯纳米带的工程增强热电性能

Engineering Enhanced Thermoelectric Properties in Zigzag Graphene Nanoribbons

我们从理论上研究了锯齿形石墨烯纳米带在存在外延线缺陷、衬底杂质和沿纳米带长度方向的边缘粗糙度的情况下的热电性能。电子结构采用最近邻紧束缚模型，声子带结构采用第四近邻力常数模型。对于运输，我们采用量子力学非平衡格林函数模拟。从原始的锯齿形纳米结构，表现出非常差的热电性能，我们演示了如何经过一系列的工程设计步骤的性能可以大大提高。我们的研究结果可能是有用的，在设计高效的纳米结构的石墨烯纳米陶瓷基热电器件。

二氧化硅上石墨烷中的自旋不对称石墨烯纳米带

Spin-asymmetric graphene nanoribbons in graphane on silicon dioxide

采用从头计算方法研究了氧化硅衬底上氢化石墨烯（graphane）的结构。发现仅在石墨烯层的一侧上具有氢化的结构是稳定的，并且给出了其氢构型。此外，我们通过从外延石墨烷层选择性地去除氢来形成锯齿形石墨烯纳米带。在这些带中，独立的反铁磁锯齿形带的自旋简并被打破，不同大小的带隙出现相反的自旋物种。这种简并断裂是由于带下方的衬底中的电荷不平衡，其通过衬底原子相对于石墨烯带的边缘的不对称对准而引入。

用于氧化膜生长的原子平坦重构金红石TiO2（001）表面

Atomically flat reconstructed rutile TiO2(001) surfaces for oxide film growth

具有原子级平坦表面的低折射率金红石TiO2单晶衬底的可用性对于实现金红石过渡金属氧化物膜的外延生长至关重要。金红石（001）表面的高表面能通常导致表面刻面，这排除了通常用于制备干净且原子级平坦的TiO 2（110）基材表面的溅射和退火处理。在这项工作中，我们发现，稳定和原子级平坦的金红石型TiO 2（001）表面可以制备原子级有序的重建表面已经在炉中退火处理在空气中。我们尝试性地将此结果归因于与表面重建相关的表面能的降低，这去除了小面的驱动力。尽管狭窄的温度窗口，这种形态最初可以形成，我们证明，它坚持在同质外延生长的TiO 2（001）薄膜。防止高表面能晶面的小面化的表面重建的稳定化可以提供朝向实现更宽范围的高质量外延过渡金属氧化物异质结构的有希望的途径。

悬浮高迁移率石墨烯纳米带本征带隙的研究

Approaching the Intrinsic Bandgap in Suspended High-Mobility Graphene Nanoribbons

我们报告的电传输测量悬浮超低无序石墨烯纳米颗粒（GNR）与近原子级光滑的边缘，揭示了超过3000厘米2 V-1 s-1的高迁移率和固有的带隙。考虑到电子-电子相互作用，实验推导出的带隙与我们对具有可比宽度的手性GNR的电子结构计算结果定量一致，这表明非扶手椅GNR中带隙的起源部分是由于磁性锯齿边缘。

二维突变纳米接头融合sp-sp2键在原子级精确异质结构中

2D abrupt nano-junctions blending sp-sp2 bonds on atomically precise heterostructures

本文通过在Au(111)上合成石墨烯纳米带与graphdiyne网络的sp-sp2异质结构，揭示了表面化学对接头形成的影响，并展示了其在电子结构和输运中的调控潜力。

Catalytic growth of ultralong graphene nanoribbons on insulating substrates

Graphene nanoribbons (GNRs) with widths of a few nanometres are promising candidates for future nano-electronic applications due to their structurally tunable bandgaps, ultrahigh carrier mobilities, and exceptional stability. However, the direct growth of micrometre-long GNRs on insulating substrates, which is essential for the fabrication of nano-electronic devices, remains an immense challenge. Here, we report the epitaxial growth of GNRs on an insulating hexagonal boron nitride (h-BN) substrate through nanoparticle-catalysed chemical vapor deposition (CVD). Ultra-narrow GNRs with lengths of…

石墨烯纳米带阻隔甲烷选择性吸附混合蒸气中的Carbon Dioxide

Selective adsorption of Carbon Dioxide from Mixed Vapors by Blockage of Methane in Graphene Nanoribbons

我们数值研究了CO $_2$和CH $_4$的混合物在石墨烯纳米带（NR）覆盖的石墨衬底上的吸附。NR是平的，平行于石墨表面，距离从6微米到14微米不等。我们表明，NR的石墨基板作为一个有效的CO $_2$过滤器。我们的研究是基于分子动力学（MD）模拟。甲烷被认为是球形分子，二氧化碳被表示为线性刚体。石墨被建模为连续材料，而NR原子地接近。我们观察到，当NR被放置在石墨表面上方6度处时，甲烷被阻挡在外，而CO $_2$分子可以扩散并被收集在NR和石墨表面之间。因此，CO $_2$的选择性极高。我们还观察到CO $_2$的初始吸附速率远高于CH $_4$。总体而言，我们表明，过滤器可以通过控制NR和NR-石墨分离之间的间隙来优化。

悬垂锯齿状石墨烯纳米网格的非常规热导率

Unconventional thermal conductivity of suspended zigzag graphene nanomesh

本研究发现锯齿状石墨烯纳米网格的热导率随纳米带宽度变化呈现非经典行为，归因于网格结构及原子有序边缘的影响。

衬底上原子级薄层对双碱光电阴极量子效率的提高

Quantum efficiency enhancement of bialkali photocathodes by an atomically thin layer on substrates

我们报告量子效率（QE）的增强加速器技术相关的锑化物光电阴极（K2CsSb）的接口与原子级薄的二维（2D）晶体层。当2D晶体被放置在光电阴极和光学反射基板之间时，在反射模式中发生增强。具体而言，当光电阴极沉积到石墨烯涂覆的不锈钢上时，405 nm（3.1 eV）处的峰值QE增加相对10%，而633 nm（2.0 eV）处的长波长响应平均增加相对36%，并且在局部热点区域处增加高达80%。对于使用镍衬底沉积在六方氮化硼单层涂层上的光电阴极也有类似的效果。当用光学透明的蓝宝石代替反射衬底时，不发生增强。光学透射，X射线衍射（XRD）和X射线荧光（XRF）显示，厚度，晶体取向，质量和元素的化学计量的光电阴极不明显改变，由于2D晶体涂层。这些结果表明，光学相互作用是负责的QE增强时，2D晶体子层存在于反射基板上，并提供了一个简单的方法的QE增强半导体光电阴极的基板上的原子级薄的2D晶体的途径。

边缘粗糙度对石墨烯纳米沟道金属氧化物半导体场效应晶体管电子输运的影响

Effect of Edge Roughness on Electronic Transport in Graphene Nanoribbon Channel Metal Oxide Semiconductor Field-Effect Transistors

报道了量子力学模拟结果，研究了石墨烯纳米晶金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）中边缘无序对输运的影响。边缘无序的添加显著降低了导通状态电流并增加了截止状态电流，并且在器件之间引入了广泛的可变性。这些效果会随着色带宽度的增加和边缘的平滑而减小。然而，带隙随着宽度的增加而减小，从而增加了带间隧穿介导的亚阈值漏电流，即使是完美的纳米带。这些结果表明，如果在制造过程中没有原子级精确的边缘控制，通过使用石墨烯来实现MOSFET性能增益将是困难的。

Substrate Dependent Synergistic Many-Body Effects in Atomically Thin Two Dimensional WS$_2$

Mott transition has been realized in atomically thin monolayer (ML) of two dimensional semiconductors (WS$_2$) via optically excited carriers above a critical carrier density through many body interactions. The above nonlinear optical transition occurs when excited electron hole pairs in ML WS2 continuum heavily interact with each other followed by transformation into a collective electron hole plasma phase (EHP), by losing their identity as individual quasiparticles. This is manifested by the alluring red-shift-blue-shift crossover (RBC) phenomena of the excitonic peaks in the emission spectr…

分子束外延法在镍片上制备原子级六方氮化硼薄膜

Synthesis of atomically thin hexagonal boron nitride films on nickel foils by molecular beam epitaxy

六方氮化硼（h-BN）是一种层状二维材料，其特性使其在各种应用中有希望作为电介质。我们报道了用分子束外延法在Ni箔上从元素B和N生长h-BN薄膜。通过拉曼光谱证实了整个衬底上结晶h-BN的存在。原子力显微镜用于检查合成的薄膜的形貌和连续性。使用较短的沉积获得的薄膜的扫描电子显微镜研究提供了深入了解的成核和生长行为的h-BN在Ni基板上。随着生长温度的升高，h-BN的形貌从树枝状、星形岛演变为更大、更光滑的三角形。

苯基取代和催化底物在二溴二蒽衍生物表面辅助聚合中的关键作用

Critical role of phenyl substitution and catalytic substrate on the surface-assisted polymerization of dibromobianthracene derivatives

理解表面反应的性质和层次是通过多步合成路线设计配位和共价纳米结构的主要挑战。特别是，中间体和最终产物很难预测，因为反应路径和它们的活化窗口取决于分子前体设计和底物的选择。在这里，我们报告了催化金属表面的效果的系统研究，以揭示单一前体如何产生非常不同的聚合物，其范围从不同手性的配位和共价非平面聚合物链到原子精确的石墨烯纳米带和纳米多孔石墨烯。我们的前体包括将两个苯基取代基添加到10，10 '-二溴9，9'-联蒽，一种在石墨烯纳米带的表面合成中充分研究的前体。的反应路径上的单体设计的关键作用是推断的苯基取代导致非常不同的产品在每一个研究的金属基板的事实。

分子束外延在邻位SiC表面制备石墨烯纳米带

Graphene nanoribbons on vicinal SiC surfaces by molecular beam epitaxy

我们提出了一种新的方法生产的外延石墨烯纳米带（GNRs）的密集有序阵列使用相邻的SiC表面作为模板，其中包括有序对（0001）梯田和nanofacets。石墨烯在大约10 nm宽的（0001）平台上以10 nm的空间间隔受控选择性生长允许GNR形成。通过选择SiC衬底的邻位方向，[1-100]，获得了具有主要扶手椅边缘的有序GNR。这些结构，高密度GNRs，使我们能够观察到的电子结构在K点的角度分辨光电子能谱，显示清晰的带隙开口至少为0.14 eV。

石墨烯纳米带的自旋极化和谷螺旋边缘模

Spin Polarized and Valley Helical Edge Modes in Graphene Nanoribbons

受最近在精确制备边缘粗糙的石墨烯纳米带方面的进展以及边缘磁性观察的启发，我们发现具有明确定义的谷指数的自旋极化边缘模式可以存在于由交错的亚晶格势（例如由六方氮化硼衬底提供的亚晶格势）打开的体能隙中。我们的结果是通过紧束缚模型和第一性原理计算得到的。这些边缘模式是螺旋相对于谷自由度，并对散射是鲁棒的，只要无序势是平滑的原子尺度，从大动量分离的谷的保护。

由解链碳纳米管制备的定向石墨烯纳米带和交叉棒

Aligned Graphene Nanoribbons and Crossbars from Unzipped Carbon Nanotubes

通过将对齐的单壁和少壁碳纳米管（CNT）阵列解压缩来制备对齐的石墨烯纳米管（GNR）阵列。通过聚合物保护的Ar等离子体蚀刻方法实现了纳米管解链，并且将所得纳米管阵列转移到任何衬底上。原子力显微镜（AFM）成像和拉曼映射在相同的碳纳米管之前和之后unzipping证实，约80%的碳纳米管打开，形成单层亚10纳米GNRs。由GNR制成的电气器件（在高温下在H2中退火后）在室温下显示出高达103的开/关电流（Ion/Ioff）比，表明窄GNR的半导体性质。通过将GNR阵列分别转移到GNR和CNT阵列上，制备了新型GNR-GNR和GNR-CNT交叉杆。有序石墨烯纳米结构的生产可以允许GNR大规模集成到纳米电子或光电子中。

通过氯化物插层实现金属基底上石墨烯纳米带的电子解耦与空穴掺杂

Electronic decoupling and hole-doping of graphene nanoribbons on metal substrates by chloride intercalation

本文提出通过氯化金介电层插层到Au(111)表面石墨烯纳米带下方，实现GNRs与金属基底的电子解耦及显著空穴掺杂，为重空穴掺杂态下GNRs电子性质的原位研究提供了简便工具。

石墨烯的衬底敏感中红外光响应

Substrate Sensitive Mid-Infrared Photoresponse in Graphene

我们报告中红外光电流光谱的石墨烯纳米阵列上的二氧化硅显示双重签名的基板相互作用。首先，石墨烯等离子体激元和介电表面极性声子的混合极化激元模式在石墨烯中产生热光电流，其具有可通过栅极电压、纳米晶宽度和光偏振来调谐的光谱特征。其次，激发与衬底相关的声子极化激元，这间接加热石墨烯，导致具有固定光谱特征的石墨烯光电流。其他常用衬底的模型表明，石墨烯红外光电探测器的响应度可以通过选择衬底来定制特定的中红外频带。