An expression for estimating the number of atoms displaced during the irradiation of monolayer graphene with neutrons
现有的数学表达式，用于评估材料的粒子辐射所取代的原子数量，不适用于石墨烯等2D结构。在以前的工作（J. Radioanal。Nucl.Chem，2011，289，1，167- 172），开发了用于在用重离子和用轻带电粒子辐照的石墨烯的情况下进行这种评估的模型。在本论文中，我们报告的推广模型的石墨烯辐照中子的能量范围为0- 2 MeV。
2012-10-15 cond-mat.mtrl-sci
Magnetism in Disordered Graphene and Irradiated Graphite
采用平均场哈伯德模型和第一性原理计算相结合的方法，系统地研究了无序石墨烯和辐照石墨的磁性.通过考虑石墨烯的大尺度无序模型，我得出结论，只有单原子缺陷可以在石墨烯基材料中诱导铁磁性。石墨烯层的保留的堆叠顺序被示出为实现有限的净磁矩的辐照石墨的另一个必要条件。氢的结合和扩散的从头计算和电子-空位复合进一步证实了堆积顺序在质子轰击石墨的$π$ -电子铁磁性中的关键作用。
2008-07-17 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast electron dynamics of electron-irradiated graphene
University of Illinois at Urbana-Champaign（伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校）
研究电子辐照下石墨的电子动力学，通过第一性原理模拟比较经典和量子力学描述下的电子相互作用，揭示量子效应在特定能量范围内的关键作用，为纳米制造和高分辨电子束技术提供指导。
2026-05-13 cond-mat.mtrl-sci
Valley-Selective Topological Ordered States in Irradiated Bilayer Graphene
无间隙双层石墨烯易受各种自发带隙状态的影响。然而，正如理论预测和实验观察到的那样，基态在拓扑上是微不足道的，因为与谷无关的能隙在能量上是有利的。在这里，我们表明，在层间电场和圆偏振光的应用下，一个谷可以选择表现出原来的相互作用不稳定性，而另一个被冻结。调整这个Floquet系统稳定多个竞争的拓扑有序状态，区分边缘运输和圆二色性。值得注意的是，量子化的电荷，自旋和谷霍尔电导率共存于一个稳定的状态。
2017-11-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Correlation between structure and electrical transport in ion-irradiated graphene grown on Cu foils
石墨烯生长的化学气相沉积和支持在SiO2和蓝宝石衬底上进行了研究后，控制引入35 keV的碳离子辐照引起的缺陷。在能量密度范围为10^12 cm^-2至10^15 cm^-2时，拉曼光谱的变化表明，石墨烯的结构从高度有序的层演变为无序区域的拼凑，最后演变为基本上无定形的薄膜。这些结构变化导致霍尔迁移率急剧下降几个数量级，而霍尔浓度却几乎保持不变，这表明费米能级被钉扎在接近1 × 10^13 cm^-2的空穴浓度上。共振散射体的散射模型与迁移率测量结果非常吻合，离子注量高达1 × 10^14 cm^-2。
2010-12-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Substrate surface effects on electron-irradiated graphene
可以通过引入结构缺陷以形成新的功能来设计块体或低维材料的化学、机械、热和/或电子性质。当使用粒子辐照时，这些缺陷可以在空间上排列以创建复杂的结构，如传感电路，其中缺陷区域的空间分辨率起着重要作用。在这里，我们表明，结构缺陷可以图案化的低能量电子在单层石墨烯片与空间分辨率强烈定义的表面的支撑基板。事实上，二维显微拉曼映射显示，照射区域的周围含有石墨烯晶格的无意缺陷，其密度取决于用于清洁支撑表面的方法。通过结合蒙特卡罗模拟与石墨烯拉曼模式的分析，我们认为这些结构的变化主要是由于背散射电子和背散射电子产生的二次电子的作用。后者在石墨烯和支撑表面之间的界面处产生反应性自由基，其影响缺陷区域的空间分辨率。因此，可以通过从支撑表面去除任何有机污染物并通过减小衬底的厚度来产生具有高空间分辨率的缺陷图案，以便使背散射电子和次级电子的数量最小化。
2022-02-04 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Effect of Topological Non-hexagonal Rings and Stone Wale Defects on the Vibrational Response of Single and Multi-Layer Ion Irradiated Graphene
本研究探讨了观察拓扑非六边形环（NHR）和石纹（SW）缺陷的拉曼实验后，单层（SLG）和多层石墨烯（MLG）与100- 300 eV的Ar离子辐照。虽然通过理论研究预测，但实验首次表明石墨烯SW/NHR缺陷在拉曼光谱中具有特征。相关拉曼特征的宽带宽表明存在不止一种SW/NHR缺陷模式，这与DFT研究一致。SW/NHR相关的拉曼模式强度的变化表明，这些拓扑缺陷在较高的能量湮灭。拉曼允许的G和2D激发的行为，以及无序激活的D，D'和G* 线，也已经在SLG和MLG中进行了研究。这些表明，石墨烯中的缺陷与离子辐照的演变，以及存在的过渡态，超过该过渡态，拉曼模式由sp3含量的上升所主导。这些方面与SW/NHR拉曼光谱的相关性为离子诱导石墨烯的演化提供了重要的见解。通过拉曼光谱直接观察SW/NHR缺陷对于促进在各个领域探索石墨烯的丰富拓扑方面非常重要。
2021-12-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Mobility of single vacancies and adatoms in graphene at room temperature
本研究通过keV离子辐照实验发现，室温下石墨烯中单空位可长程迁移约100纳米，晶格应变降低迁移势垒，且表面污染物通过自修复机制维持晶格完整性。
2025-03-26 cond-mat.mtrl-sci
Spectroscopic Characterization of Gapped Graphene in the Presence of Circularly Polarized Light
我们提出了一个带电粒子平行于石墨烯层和石墨烯双层移动的能量损失的描述。具体来说，我们比较了这两种配置的等离子体振荡的阻止功率的情况下，以及存在的圆偏振光的频率和强度可以变化，以产生一个几百个$\texttt{meV}$的价带和导带之间的能隙。光子对狄拉克电子的修饰态产生集体等离子体激发，其特征在定性和定量上与无隙石墨烯中的狄拉克费米子产生的特征不同，部分原因是修饰电子的有限有效质量。例如，无阻尼自持等离子体激元的波数范围随着间隙的增加而增加，从而当石墨烯被圆偏振光辐射时，对于带电粒子速度的某个范围增加了石墨烯的阻止能力。
2011-06-24 cond-mat.mtrl-sci
Floquet-Engineered Topological Flat Bands in Irradiated Twisted Bilayer Graphene
我们提出了一种可调谐的光学装置，在圆偏振光下在扭曲双层石墨烯中设计拓扑非平凡的平坦带。使用分析和数值计算，我们表明，近平带可以在小扭转角附近的静态系统的魔角工程。这些带之间的平坦度和间隙可以通过改变激光频率和振幅进行光学调谐。我们研究了层间跳跃变化对Floquet平带的影响，发现晶格弛豫有利于它们的形成。此外，我们发现，一旦形成，平坦带进行非零陈数。我们表明，在目前已知的参数值，这样的拓扑平坦带可以实现使用圆偏振紫外激光。因此，我们的工作开辟了在莫尔超晶格中创建光学可调的、强相关的电子拓扑相位的道路。
2020-12-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Non-equilibrium dynamics of electron emission from cold and hot graphene under proton irradiation
本研究结合第一性原理实时电子动力学与实验，揭示质子辐照冷、热石墨烯的二次电子非平衡发射机制，验证约1.5飞秒脉冲时长及动能谱预测方法，并区分晶格与电子温度的作用。
2024-01-22 cond-mat.mtrl-sci
Thermolectricity in irradiated bilayer graphene flakes
该研究通过任意偏振光辐照提升双层石墨烯热电性能，结合紧束缚与密度泛函理论分析发现光辐照改变电子跃迁参数并提升优值，为热电转换与废热回收应用提供关键见解。
2024-09-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Defect Sizing, Separation and Substrate Effects in Ion-Irradiated Monolayer 2D Materials
在当代材料科学中，二维纳米材料的精确和可扩展的缺陷工程是非常受欢迎的。在这里，我们提出了缺陷工程单层石墨烯和二硫化钼（MoS $_2$）的照射与惰性气体离子在30千电子伏。在气体场离子源显微镜中使用两种不同质量的离子种类：氦（He $^+$）和氖（Ne $^+$）。使用拉曼光谱进行了详细的研究，所引入的缺陷尺寸和所产生的缺陷间的距离与逐步上升的离子剂量。扩展现有的模型，我们发现，平均缺陷尺寸是相当小的支持比独立的石墨烯和缺陷的生产率更大。我们的结论是，从基板的二次原子在缺陷产生中发挥了重要作用，相对于由初级离子束所产生的缺陷，产生更小的缺陷。此外，一个类似的模型也适用于支持的MoS $_2$，另一个有前途的成员的二维材料家族。两种离子的缺陷产率获得的MoS $_2$，证明它们与材料的不同的相互作用，并促进与文献中的其他照射条件的比较。
2018-04-17 cond-mat.mtrl-sci
Core electrons in the electronic stopping of heavy ions
\(\mathrm{keV/Å}\)范围内的电子阻止本领是根据第一原理精确计算的。利用实时含时密度泛函理论研究了典型过渡金属镍自辐照过程中电子的能量损失。不同的核心状态明确包括在模拟中，以了解他们参与的耗散机制。在\(1.0 - 12.0~\mathrm{atomic~units}\)的弹丸速度范围内，实验数据得到了很好的再现。随着弹丸速度的增加，弹丸的核心电子会打开额外的耗散通道。几乎所有的能量损失占，即使是高弹丸速度时，核心电子深\(2s\)明确处理。除了他们预期的激发在高速下，在中间的弹丸速度观察到的核心电子的扑动动力学响应。
2018-09-11 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Graphene defect formation by extreme ultraviolet generated photoelectrons
我们研究了极紫外光（EUV）照射下光电子对石墨烯缺陷形成的影响。假设这些低能量电子的主要作用，我们已经模拟了使用低能量初级电子的过程。石墨烯被能量低于80 eV的电子束照射。在电子束照射后，发现拉曼光谱中出现D峰I（D），表明石墨烯中形成缺陷。I（D）/I（G）的演变遵循非晶化轨迹，随着辐照剂量的增加，表明石墨烯经历了从微晶到纳米晶，然后进一步到非晶碳的转变。此外，用增加的水分压照射石墨烯不会显著改变拉曼光谱，这表明，在极低的能量范围内，电子束诱导的残留水和石墨烯之间的化学反应不是驱动石墨烯中缺陷形成的主要机制。用EUV辐射照射部分悬浮在孔上的单层石墨烯。通过与电子束辐照的拉曼光谱结果的比较，得出了辐照过程中光电子，特别是来自价带的光电子对石墨烯中缺陷的形成有贡献的结论。
2014-08-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Kondo and charge fluctuation resistivity due to Anderson impurities in graphene
受离子辐照石墨烯实验的启发，我们计算了稀杂质石墨烯的电阻率。在本地的时刻制度，我们采用微扰理论的三阶交换耦合，以确定在高温下的行为内的近藤模型。由于电荷波动的电阻率内获得的平均场方法的安德森杂质模型。由于石墨烯的线性光谱，近藤行为被示出取决于所施加的栅极电压。杂质在石墨烯片上的位置是决定其对近藤尺度和电阻率的影响的重要变量。我们的结果表明，在节点附近的化学势的电荷涨落是负责所观察到的电阻率的温度依赖性，而远离节点的自旋涨落接管。如果杂质能级的能量随化学势线性变化，则与实验数据定量一致。
2011-09-08 cond-mat.mtrl-sci
Friction force on slow charges moving over supported graphene
我们提供了一个理论模型，该模型描述了石墨烯的2D层的介电耦合，由随机相位近似中的极化函数表示，和半无限的3D衬底，由非局部制剂中的表面响应函数表示。我们专注于组合石墨烯-衬底系统的低频激发的衬底的动态响应的作用，这引起对石墨烯上方缓慢移动的电荷的阻止力。的介电损耗函数与实验HREELS数据的SiC衬底上的石墨烯的比较被用来估计在石墨烯的阻尼率，并揭示在绝缘衬底中的声子激发的重要性。石墨烯的π等离子体激元和基板的声子之间的杂交的签名中发现的阻止力。计算的摩擦系数，在金属衬底上的石墨烯上移动的慢电荷显示在两个系统中的低能量单粒子激发之间的相互作用。
2009-10-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
The electron elevator: excitations across the band gap via a dynamical gap state?
我们用含时密度泛函理论研究了自辐照硅。我们计算的电子阻止功率的Si在Si中通过评估的能量转移到电子每单位路径长度由离子的动能从$1$ eV到$100 $ keV移动通过主机。电子停止被发现是显着低于阈值速度通常识别与直接跃迁的带隙。低速下的结构化交叉存在于硬阈值的位置。使用耦合的线性速率方程的跃迁速率的时间依赖性的分析，使激发机制之一，以清楚地确定：缺陷状态引起的间隙中的移动离子的行为就像一个电梯，并携带电子跨越带隙。
2015-09-29 cond-mat.mtrl-sci
Atomic mechanisms for the Si atom dynamics in graphene: chemical transformations at the edge and in the bulk
扫描透射电子显微镜（STEM）的最新进展允许在原子水平上观察由热刺激或电子束引起的材料中的固态转变和反应。然而，尽管可以产生大量数据的速度（有时在千兆字节到太字节范围内，每个单一的实验），方法提取材料的具体知识的动力学和热力学的这些过程仍然缺乏。关键问题之一在于能够映射各种原子结构的演化，并直接从以高水平的噪声和缺失的结构元素为特征的原始实验数据确定相关的跃迁概率。在这里，我们展示了一种基于多种机器学习技术相结合的方法，以研究STEM实验中电子束辐照的Si原子在体材料和单层石墨烯边缘的动态行为。首先，使用深度学习网络将实验STEM电影转换为单个Si和碳原子的坐标。然后，高斯混合模型被进一步用于建立基本的原子配置的Si原子，定义的键合几何形状和化学物种，并占主机晶格的离散旋转对称性。最后，确定这些状态之间的频率和马尔可夫转移概率。这种分析使我们能够从原子分辨的STEM数据中深入了解缺陷群和化学反应网络的热力学。在这里，我们观察到一个明确的趋势，形成一个一维硅晶体沿锯齿方向的石墨烯边缘和硅杂质耦合到体石墨烯的拓扑缺陷。
2019-01-27 cond-mat.mtrl-sci
Effects of Electron-Beam Irradiation on Graphene Oxide
氧化石墨烯（GO）是由石墨烯与各种氧官能团连接而成的纳米膜。GO由于其独特的机械增强特性、可调的电子特性以及其在石墨烯大规模生产中的潜在用途而受到关注。扫描电子显微镜（SEM）经常用于表征和研究GO膜。本项目的目的是研究扫描电镜成像对GO薄膜的影响。使用SEM，我们以10、20和30 keV的电子束能量（在约40微安的恒定发射电流下）照射GO样品15分钟至1小时。拉曼D-和G-带强度用于检查作为光束能量和暴露时间的函数的GO样品的结构修饰/损伤。结果表明，用30 keV电子束成像30分钟可能导致形成无定形碳，而用10 keV或20 keV电子束成像30分钟对GO样品没有显著影响。
2019-07-15 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Low-energy electron-irradiation effect on transport properties of graphene field effect transistor
我们研究了低能量电子束照射到10 keV的石墨烯基场效应晶体管的影响。我们制造金属双层电极以接触$_2$上的单层和双层石墨烯薄片，获得比接触电阻率$ρ_c \simeq 19 kΩμm^2$和高达4000 cm $^2$ V $^{-1}$ s $^{-1}$的载流子迁移率。通过使用高掺杂的p-Si/SiO $_2$衬底作为背栅，我们分析了器件的输运特性以及对压力和电子轰击的依赖性。我们表明，低能量照射是有害的晶体管电流能力，导致接触电阻的增加和载流子迁移率的减少，即使在电子剂量低至30 $e^-/nm^2$。我们还表明，经过几次重复的电气测量后，被照射的设备恢复到原始状态。
2016-08-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Dynamic polarization of graphene by moving external charges: random phase approximation
我们评估的停止和图像力的带电粒子平行移动到掺杂的石墨烯片通过使用石墨烯的$π$ -电子带的无规相位近似（RPA）的介电响应形式主义。力的函数的粒子的速度和粒子的距离为一个广泛的范围内的电荷载流子密度在石墨烯。与动力学方程模型的结果进行了详细的比较，揭示了RPA模型中带间单粒子激发对高粒子速度的重要性。我们还考虑了石墨烯和支撑衬底之间的有限间隙的影响，以及通过使用Mermin的程序包括的有限阻尼率的影响。阻尼率估计从一个试探性的比较Mermin损失函数与HREELS实验。在低颗粒速度的限制下，获得了几个分析结果的摩擦系数，显示电荷载流子密度，阻尼率和颗粒距离之间的复杂关系，这可能与涉及石墨烯的表面过程和电化学有关。
2009-11-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.quant-gas
First-principles investigation of electron-induced cross-linking of aromatic self-assembled monolayers on Au(111)
我们用密度泛函理论研究了吸附在Au（111）表面上的联苯硫醇分子（BPT）的自组装单分子层（SAM）脱氢后可能出现的层状几何结构，正如实验上观察到的吸附在Au（111）表面上的4 '-硝基-1，1'-联苯硫醇的低能电子辐照自组装单分子层。[Eck、W.例如，Advanced Materials 2000，12，805]已经使用具有不同复杂程度的不同模型分析了BPT分子之间的交联形成。我们首先分析线性二聚体中联苯（BP）分子之间的键合及其特征振动频率。接下来，我们考虑在完全脱氢的BP分子的扩展的独立单层中形成的最稳定的交联结构。最后，我们分析了一个更现实的模型，其中的Au（111）衬底和硫头基团的作用被明确考虑在内。在这个更复杂的模型中，发现脱氢的BPT分子共价相互作用，自发形成“石墨烯样”纳米片。我们建议，这些纳米石墨烯提供合理的积木的结构所形成的碳层的电子辐照的BPT-SAMs。特别是，将这些结构可视化为这种石墨烯纳米片的交联和缠结的结果是非常诱人的。
2010-09-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
