Humidity Sensing Properties of Different Atomic Layers of Graphene on SiO2/Si Substrate
该研究制备并比较SiO2/Si衬底上1至3层石墨烯湿度传感器，揭示层数和传感面积对响应度及响应/恢复时间的影响，并将双层器件用于呼吸与非接触手指监测。
2024-10-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Dispersive sensing of charge states in a bilayer graphene quantum dot
我们展示了在双层石墨烯中的栅极限定的少电子量子点中的单个电荷态的色散读出。我们采用射频反射电路，其中具有接近280 MHz的谐振频率的LC谐振器直接耦合到量子点器件的欧姆接触。基于量子电容变化的检测方案在宽的栅极电压范围内操作，并且允许探测激发态到单电子状态。至关重要的是，所提出的感测技术避免了使用额外的电容耦合量子器件，例如量子点接触或单电子晶体管，使得色散感测对于栅极限定的石墨烯量子点特别有趣。
2021-02-13 cond-mat.mes-hall
Sensing ion channels in neuronal networks with graphene transistors
石墨烯是一种原子级薄的蜂窝状碳晶格，是一种高度导电的2D材料，其暴露的电子结构为传感提供了理想的平台。它的生物相容性，灵活性和化学惰性的性质与悬空键的缺乏，提供了新的视角与生物元素直接接口。结合其卓越的电子和光学特性，石墨烯成为一种非常有前途的生物电子材料。在石墨烯的成功生物整合中，通过人工膜通道和产电细胞中的细胞外动作电位检测离子电流为神经元活动的高空间分辨率和宽场成像铺平了道路。然而，各种问题，包括低信号幅度，限制和随机性的神经元信号相关联的复杂的结构和神经网络的互连性仍然需要克服。最近，在CVD石墨烯中发现的晶界被证明可以大大增加石墨烯晶体管的灵敏度，从而提供纳米级的传感位置。在这里，我们证明了液体门控石墨烯场效应晶体管（G-FET）的能力，海马神经元生长的单离子通道活性的实时检测。依赖于药物和参考电位门控，并发现兼容的纳米级耦合的几个离子通道石墨烯晶界。
2019-06-17 cond-mat.mes-hall
DNA-decorated graphene chemical sensors
石墨烯是一种真正的二维材料，具有优异的电子特性和巨大的实际应用潜力。石墨烯作为化学传感器材料的前景已经被注意到，但是关于使用石墨烯的实际化学传感的工作相对较少，特别是如何使用化学官能化来使石墨烯对化学蒸气敏感。在这里，我们展示了一种通过使用单链DNA作为敏化剂来提高石墨烯作为化学传感器的能力的途径。由此产生的广泛的响应设备显示快速的响应时间，在室温下完全和快速恢复到基线，和几个类似的蒸汽分析物之间的歧视。
2010-08-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Plasmonic-based gas sensing with graphene nanoribbons
利用等离子体激元进行气体振动模式传感的主要挑战是气体物质的极弱红外吸收。在这项工作中，我们探讨了通过表面吸附，光学，或静电场捕获自由气体分子，以增强气体等离子体相互作用，提高等离子体传感能力的可能性。我们讨论了这些捕获力的相对强度，并发现在典型的纳米阵列等离子体设置中的气体吸附对于约千分之几水平的气体浓度产生0.1%量级的光学消光的可测量的下降。
2019-10-02 cond-mat.mes-hall
Chemical Potential and Quantum Hall Ferromagnetism in Bilayer Graphene
双层石墨烯具有受各种自由度之间的复杂相互作用影响的独特电子结构。我们使用双层石墨烯异质结构探测其化学势，由六方氮化硼电介质隔开。化学势具有非线性的载流子密度依赖性，并且具有电子-电子相互作用的特征。这些数据允许直接测量零磁场下的电场诱导带隙、轨道朗道能级（LLs）能量和高磁场下的对称性破缺量子霍尔态带隙。我们观察到自旋到谷极化跃迁的所有半填充的LL，以及新兴的阶段，填充因子ν= 0和ν= +-2。此外，数据显示相互作用驱动的负压缩性和电子空穴的不对称性在N = 0，1的LL。
2014-07-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Large-Area Nanopatterned Graphene For Ultrasensitive Gas Sensing
通过球形嵌段共聚物蚀刻掩模对化学气相沉积的石墨烯进行纳米图案化。球形而不是圆柱形嵌段共聚物的使用允许厘米级区域的均匀图案化，而无需任何基底表面处理。拉曼光谱用于研究随着蚀刻时间增加石墨烯晶格中点缺陷的受控产生，证实了除了纳米网图案化之外，纳米图案化的CVD石墨烯在网孔之间呈现高缺陷密度。纳米图案化的样品显示出比非图案化的石墨烯高一个数量级以上的NO2的灵敏度。NO2浓度低至300 ppt的检测与几十个ppt的最终检测限。这是迄今为止报道的非UV照射的石墨烯化学电阻NO2气体传感器的最小值。气体灵敏度的急剧改善被认为是由于高的吸附位密度，由于边缘位和点缺陷位的组合。这项工作开辟了大面积制造纳米图案化石墨烯的可能性，其具有用于传感应用的极端密度的吸附位点。
2014-03-19 cond-mat.mes-hall
Quantum Hall effect on centimeter scale chemical vapor deposited graphene films
我们报告了在7 mm \times 7 mm的单层石墨烯膜上观察到的良好的半整数量子霍尔效应（QHE）。采用化学气相沉积（CVD）法在铜衬底上生长石墨烯薄膜，然后转移到SiO_{2} /Si衬底上，典型载流子迁移率为\approx 4000 cm^{2} /Vs。并且还可以促进关于石墨烯的量子霍尔物理学的广泛实验和利用石墨烯的特殊性质的实际应用。
2011-09-30 cond-mat.mes-hall
Transition metal ad-atoms on graphene: Influence of local Coulomb interactions on chemical bonding and magnetic moments
利用第一性原理计算研究了石墨烯与三维过渡金属吸附原子的相互作用以及局域磁矩的形成。通过比较广义梯度近似（GGA）和GGA+U的计算结果，我们发现电子构型和吸附几何对过渡金属d轨道中的局部库仑相互作用U的影响非常敏感。我们发现高自旋的配置是有利的Cr和Mn吸附原子独立的功能。对于Fe、Co和Ni，根据局域库仑相互作用强度U的值实现不同的电子组态。通过氢化对吸附原子自旋的化学控制被证明：吸附到石墨烯上的NiH和CoH分别表现出自旋S=1/2和S=1。
2011-07-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Plasmonics in the visible domain for a one-dimensional truncated photonic crystal terminated by graphene: sensing beyond Dirac point's approximation
在Kretschmann构型下，在涂覆石墨烯层的一维光子晶体中，TE波的偏振可以激发出可见的表面等离子体共振（SPR）.在这项工作中，等离子体激元布洛赫波的狄拉克点以外的一维石墨烯基的光子传感结构的性质进行了数值研究。我们表明，在可见光区的建议的光子器件的反射光谱中的出射等离子体下降表现出可调的化学势和跳跃参数调制后的特性。传感器在可见光区的灵敏度进行了数值评估，并与那些考虑在太赫兹制度的表面等离子体共振进行了比较。
2021-05-08 cond-mat.mes-hall physics.optics
Molecular Sensing with Tunable Graphene Plasmons
我们研究了基于表面增强红外吸收和拉曼散射的石墨烯等离子体激元用于无光谱仪传感的潜力。这些激发的大的电可调谐性使得能够通过记录宽带吸收或非弹性散射来准确识别红外分子共振，通过作为石墨烯掺杂水平的函数的光子能量上积分的信号来代替波长分辨的光收集。石墨烯等离子体的高品质因数在所提出的检测技术中起着核心作用，我们证明该技术能够提供分子振动指纹的无标记识别。我们发现，在目前可行的条件下，靠近掺杂石墨烯纳米盘的分子的吸收和非弹性散射截面增强了3-4个数量级。我们的研究结果为开发新型的具有成本效益的传感器铺平了道路，这些传感器能够在不使用光谱仪和激光源的情况下识别分子的光谱特征。
2018-05-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Vapour sensing properties of graphene-covered gold nanoparticles
我们研究了不同石墨烯-金杂化纳米结构的气敏特性。通过改变分析物（乙醇、2-丙醇和甲苯）的浓度和性质，我们观察到金纳米颗粒的局部表面等离子体共振附近的光谱中的位移。较小的圆顶状金纳米颗粒被证明对这些蒸气比稍大的扁平纳米颗粒更敏感。我们研究了金纳米颗粒的光学响应如何可以用波纹状石墨烯覆盖层进行调谐。我们表明，石墨烯的存在增加了对乙醇和2-丙醇的敏感性，而它降低了对甲苯暴露的敏感性（浓度高于30%）。在毛细管凝聚的框架下，光学响应曲线上观察到的斜率变化进行了讨论。这些结果可能对基于石墨烯-金混合物的新型传感器的开发产生潜在影响。
2019-05-20 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Influence of chemical potential on the Casimir-Polder interaction between an atom and gapped graphene or graphene-coated substrate
我们提出了一种基于量子电动力学第一原理的形式主义，在非零温度下，允许计算原子和石墨烯片之间的Casimir-Polder相互作用，具有任意的质量间隙和化学势，包括石墨烯涂层基板。在Dirac模型的框架下，通过（2+1）维时空中石墨烯的极化张量来表示Casimir-Polder相互作用的自由能和力.得到的表达式被用来调查的化学势的石墨烯的Casimir-Polder相互作用的影响。计算进行亚稳态氦原子与独立的石墨烯片或石墨烯涂层的无定形二氧化硅制成的基板相互作用。结果表明，非零化学势和质量间隙对Casimir-Polder相互作用的影响方向相反，分别通过增大和减小自由能和力的大小来实现.然而，事实证明，Casimir-Polder相互作用的温度依赖部分被非零化学势降低，而与未掺杂的无间隙石墨烯相比，质量间隙增加了它。这些影响的物理解释提供。在不同的温度和原子-石墨烯间距下进行Casimir-Polder相互作用的数值计算。
2018-02-21 cond-mat.mes-hall
Graphene oxide dielectric permittivity at GHz and its applications for wireless humidity sensing
氧化石墨烯的相对介电常数，其实部和虚部，已被测量在各种湿度条件下在GHz。它表明，相对介电常数随着湿度的增加而增加，由于水分的吸收。氧化石墨烯的这种电特性被用于通过用氧化石墨烯层涂覆印刷的石墨烯天线来创建无电池无线射频识别（RFID）湿度传感器。这种氧化石墨烯/石墨烯天线的谐振频率以及反向散射相位变得对周围湿度敏感，并且可以由RFID读取器检测到。这使得无电池无线监测本地湿度与数字识别附加到任何位置或项目，并铺平了道路，为物联网应用的低成本高效传感器。
2017-11-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Interface of graphene nanopore and hexagonal boron nitride as a sensing device
嵌入六方氮化硼中的石墨烯条的原子精确控制合成为构建具有传感应用的纳米器件开辟了新的可能性。在这里，我们探索的电子结构和量子输运的石墨烯纳米颗粒嵌入六方氮化硼的性质，使用密度泛函理论和非平衡格林函数方法相结合，计算电导。我们发现，石墨烯纳米粒子的签名被保存在透射光谱和本地电流主要局限于石墨烯域。当在系统的石墨烯部分中产生适当尺寸的纳米孔时，电子电流被限制在沿着六方氮化硼边界运行的碳链上。这种情况可以使假设的纳米器件对通过纳米孔的分子的电子性质变得高度敏感，从而开辟了基于石墨烯纳米管中实时电导调制测量的气体分子，氨基酸甚至DNA序列检测的方法。
2016-02-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Graphene spin capacitor for magnetic field sensing
分析了一种基于石墨烯自旋电容的新型磁场传感器。所提出的器件由连接到铁磁源极/漏极的绝缘体材料顶部的石墨烯纳米带组成。注入电容器的自旋极化电子的时间演化可以用于在室温下精确确定外部磁场。假设自旋弛豫时间为100 ns，在室温下可以检测到$\sim 10$ MoE量级的磁场。该装置的观测精度取决于磁缺陷的密度和可以实现的自旋弛豫时间。
2010-05-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Dielectrophoresis-Enhanced Graphene Field-Effect Transistors for Nano-Analyte Sensing
University of Minnesota（明尼苏达大学）
本研究提出利用石墨烯场效应晶体管实现纳米颗粒和生物分子的高效电传感，通过工程化纳米位点提升捕获效率并实现快速检测。
2024-12-16 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Room-temperature Tunable Fano Resonance by Chemical Doping in Few-layer Graphene Synthesized by Chemical Vapor Deposition
利用红外傅里叶变换光谱在室温下观察到了少层（~3）石墨烯中的类Fano声子共振。这种Fano共振是石墨烯中的离散面内晶格振动模式和连续电子激发之间的强电子-声子相互作用的表现。通过氨水化学掺杂，我们得到了不同的Fano线形状，从空穴掺杂的石墨烯中的反共振到n型石墨烯中的声子主导。当费米能级位于狄拉克点附近时，Fano共振表现出最强的干涉特征。带电声子表现出大大增强的振子强度，并随着电子密度的增加经历连续的频率红移。研究表明，随着费米能级的变化，声子耦合到不同的电子跃迁。
2010-04-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Single- and few-layer graphene growth on stainless steel substrates by direct thermal chemical vapor deposition
石墨烯在基础科学和应用研究的浓厚兴趣，强调需要一个经济的手段合成it. We报告的方法，用于在市售的不锈钢箔使用直接热化学气相沉积石墨烯的合成。我们的合成方法和使用相对便宜的前体，如乙醇（CH 3CH 2 OH）作为碳源和SS 304作为底物，被证明是经济可行的。使用共焦拉曼显微镜/光谱确认单层和少层石墨烯的存在。进一步使用X射线光电子能谱测量来确定不锈钢中存在的各种元素物质对石墨烯生长的影响。探讨了冷却速率对促进或阻碍石墨烯生长的某些化学物种（Fe、Cr和Mn的氧化物）表面迁移的作用。对表面上存在的化学物质的这种分析对于基于石墨烯的催化研究可能是有希望的。
2011-09-21 cond-mat.mes-hall
Transport Properties of Graphene Nanoribbon Transistors on Transport Properties of Graphene Nanoribbon Transistors on Chemical-Vapor-Deposition Grown Wafer-Scale Graphene
石墨烯纳米晶体管（GNR）场效应晶体管（FET）的宽度低至12 nm，已经通过电子束光刻使用晶圆级化学气相沉积（CVD）工艺来形成石墨烯。GNR FET的漏极电流调制在300 K时约为10，在4 K时增加到近106。最小电流的强温度依赖性表明CVD生长的GNR-FET的带隙开放。通过微分电导法估计提取的带隙为约0.1 eV。这项工作突出了CVD生长的大面积石墨烯的发展，并展示了纳米晶体管中带隙的开放。
2012-04-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Synthetic Graphene Grown by Chemical Vapor Deposition on Copper Foils
石墨烯是一种单层共价键合的碳原子，它的发现引起了人们的强烈兴趣。使用机械剥离的石墨烯的初步研究揭示了其显着的电子，机械和热性能。大面积制备石墨烯薄膜及其应用的需求日益增长，发展迅速。在铜上的化学气相沉积已经成为获得质量与剥离的石墨烯相当的大规模石墨烯膜的最有前途的方法之一。在本章中，我们回顾了常压化学气相沉积法在铜箔衬底上生长石墨烯的合成和表征。我们还讨论了这种大规模合成石墨烯的潜在应用。
2013-07-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Multi-dimensional microwave sensing using graphene waveguides
本文提出了一种电解选通宽带微波传感器，原子级薄的石墨烯层集成到共面波导中，并与微流体通道耦合。测试溶液与石墨烯表面之间的相互作用导致石墨烯的DC和AC电导率的材料和浓度特异性改变。此外，在波导中的波传播被修改的介电性质的材料在其附近通过边缘场，导致在一个组合的传感机制，导致增强的S参数响应相比，金属微波传感器。通过电解门进一步控制石墨烯导电性的可能性使得一种新的多维方法能够合并化学场效应传感和微波测量方法。通过控制和同步频率扫描，电化学门控和微流体通道中的液体流动，我们生成多维数据集，从而能够对所研究的溶液进行彻底的调查。作为概念的证明，我们功能化石墨烯表面，以识别分散在磷酸盐缓冲盐水溶液中的特定单链DNA序列。我们实现了一个完美匹配的DNA链的检测限~1阿托摩尔每升和一个3分贝/十年的亚pM浓度的灵敏度。这些结果表明，我们的设备代表了一种新的和准确的化学和生物传感器。
2022-09-02 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Light emission, light detection and strain sensing with nanocrystalline graphene
石墨烯对于利用光检测、光发射和光调制的光电应用越来越感兴趣。石墨烯内部的光物质相互作用是宽带型的。然而，通过将石墨烯集成到光学微腔中，也已经证明了窄带光发射器和检测器。这些器件受益于原子级薄材料的透明度、导电性和可加工性。为此，我们在这项工作中探索的可行性，取代石墨烯纳米晶石墨烯，一种材料，可以生长在介电表面上没有催化剂的聚合物薄膜的石墨化。我们研究了纳米石墨烯在不同衬底上和不同石墨化条件下的形成。通过电阻、光学透射率、拉曼光谱、X射线光电子能谱学、原子力显微镜和电子显微镜对样品进行了表征。具有纳米晶粒尺寸的导电和透明晶片级材料也被图案化并集成到用于研究光-物质相互作用的设备中。测量结果表明，纳米晶石墨烯可以被开发作为白炽灯发射器和热辐射探测器类似于结晶石墨烯。此外，该材料表现出压阻行为，这使得纳米晶石墨烯对于透明应变传感器感兴趣。
2016-10-18 cond-mat.mes-hall
Capacitive Sensing of Intercalated H2O Molecules Using Graphene
了解周围分子与石墨烯和相邻石墨烯的相互作用对于一系列基于石墨烯的设备（特别是传感器）具有根本重要性，其中这种相互作用可能影响设备的操作。众所周知，水可以被捕获在石墨烯及其主体衬底下面，然而，石墨烯下面的水的电效应及其如何随不同环境条件变化的动力学尚未被量化。在这里，使用金属氧化物-石墨烯可变电容器（变容二极管）结构，我们表明，石墨烯可用于电容感测石墨烯和HfO 2之间的水的嵌入，这个过程是可逆的，在一个快速的时间尺度。原子力显微镜用于确认嵌入和量化石墨烯的位移作为湿度的函数。使用密度泛函理论模拟来量化由插层水引起的石墨烯的位移，并且还将观察到的狄拉克点位移解释为是由于水和氧对石墨烯中的载流子浓度的组合效应。最后，分子动力学模拟表明，一个可能的机制，为嵌入涉及吸附和横向扩散的水分子下方的石墨烯。
2015-08-20 cond-mat.mes-hall
Electronic inhomogeneities in graphene: the role of the substrate interaction and chemical doping
我们使用扫描探针显微镜技术探测石墨烯在纳米尺度上的电子性质的局部不均匀性。首先，我们重点研究了氧化硅上剥离的石墨烯样品中石墨烯-基底相互作用引起的电子不均匀性。我们发现，带电杂质，存在于石墨烯基板界面，扰动载流子密度显着改变石墨烯的电子性质。这一发现有助于理解通常在石墨烯基电子器件中观察到的器件间变化。其次，我们探讨了化学改性对石墨烯电子性质的影响，石墨烯是通过化学气相沉积在镍上生长的。我们发现，氢的化学吸附和卟啉分子的物理吸附都强烈地抑制了低偏压下的电导，表明石墨烯中的带隙的开放，为石墨烯的电子性质的化学工程铺平了道路。
2012-10-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Dynamic Spin Injection into Chemical Vapor Deposited Graphene
我们展示了动态自旋注入到化学气相沉积（CVD）生长的石墨烯通过自旋泵从坡莫合金（Py）层。在室温下的铁磁共振测量揭示了在Py/石墨烯界面处的吉尔伯特阻尼的强烈增强，甚至超过在Py/铂界面中观察到的。在Co/石墨烯层上也示出了类似的结果。吉尔伯特阻尼的这种增强被理解为在界面处由磁化动力学驱动的自旋泵浦的结果。我们的观察表明，CVD石墨烯中的自旋轨道耦合的强烈增强，与早期的自旋阀测量结果一致。
2012-11-02 cond-mat.mes-hall
Strained graphene structures: from valleytronics to pressure sensing
由于其强键，石墨烯可以拉伸到其原始尺寸的25%而不会断裂。此外，机械变形导致产生可超过300 T的伪磁场（PMF）。所产生的PMF对于来自不同谷的电子具有相反的方向。我们表明，谷极化电流可以产生多终端石墨烯设备的局部应变。由类高斯变形产生的伪磁场允许来自仅一个谷的电子传输，并且在局部应变区域的相对侧处产生来自单个谷的电子流。此外，在石墨烯膜的两侧之间施加压力差会导致其弯曲/凸起，从而导致电阻变化。我们发现，小半径的气泡的电阻随压力线性变化，而响应成为非线性的气泡几乎拉伸到样品的边缘。这被解释为由于气泡内传播的电子模式的强干扰。我们的计算表明，可以通过这种方式获得高的规范因子，这使得石墨烯成为压力传感的良好候选者。
2017-11-21 cond-mat.mes-hall
Electromechanical Piezoresistive Sensing in Suspended Graphene Membranes
单层石墨烯具有优异的电子和机械性能，使其成为非常有前途的纳米机电（NEMS）器件材料。在这里，我们最终证明了在石墨烯的压阻效应的纳米机电膜的配置，提供直接的电读出的压力应变转导。这使得它与一类重要的纳米机电系统（NEMS）传感器高度相关。这一演示与我们的模拟和以前报道的规范因子和模拟值是一致的。在我们的实验中的膜作为一个应变计独立的结晶取向，并允许积极的大小可扩展性。与传统的压力传感器相比，该传感器具有每单位面积高几个数量级的灵敏度。
2013-06-25 cond-mat.mes-hall
Chemical Doping and Electron-Hole Conduction Asymmetry in Graphene Devices
我们调查聚乙烯亚胺和重氮盐作为稳定的，互补的掺杂剂在石墨烯上。掺杂有这些分子的石墨烯器件中的传输表现出电子和空穴电导的不对称性。一个载流子的电导保持不变，而另一个载流子的电导减小。基于非平衡格林函数形式主义的模拟表明，这种不对称性的起源是由电极和沟道中性点的未对准引起的来自石墨烯电极的不平衡载流子注入。
2008-12-09 cond-mat.mes-hall
Hierarchy of Electronic Properties of Chemically Derived and Pristine Graphene Probed by Microwave Imaging
使用微波阻抗显微镜进行局部电成像石墨烯在不同的模态，产生丰富的层次结构的局部电导率。低电导率氧化石墨及其衍生物显示出显著的电子不均匀性。对于导电化学石墨烯，残余缺陷导致微波信号的系统性降低。相比之下，原始石墨烯上的信号与集总元件电路模型吻合得很好。局部阻抗信息还可以用于验证重叠的石墨烯片之间的电接触。
2009-08-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Boron Nitride Substrates for High Mobility Chemical Vapor Deposited Graphene
化学气相沉积（CVD）石墨烯通常作为石墨烯器件制造的可扩展解决方案呈现，但迄今为止，这种石墨烯表现出比通过剥离产生的石墨烯更低的迁移率。使用氮化硼底层，我们实现了高达37，000 cm^2/Vs的迁移率，比通常报道的CVD石墨烯高一个数量级，并且优于大多数剥离的石墨烯。该结果表明，可扩展的高迁移率CVD石墨烯的障碍不是生长技术，而是选择使载流子散射最小化的衬底。
2011-05-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Reduced graphene oxide as ultra fast temperature sensor
我们证明了化学合成的还原氧化石墨烯（rGO）的优异的温度传感性能。研究发现，在80 ~ 375 K温度范围内，还原氧化石墨烯的电阻率随温度的升高而单调降低。通过在rGO传感器下保持和移除一块冰来展示超快速温度传感特性，其显示rGO的电阻在592毫秒内增加15%，并在8.92秒内恢复。将rGO的温度传感与标准铂热传感器（Pt 111）进行比较，发现rGO的灵敏度更好。
2012-09-05 cond-mat.mes-hall
Reducing disorder in graphene nanoribbons by chemical edge modification
我们目前的电子输运测量蚀刻的石墨烯纳米带在二氧化硅之前和之后的短氢尿酸（HF）处理。我们报告的运输性能的变化，特别是在减少运输间隙和减少掺杂水平HF浸渍后。有趣的是，有效能隙几乎不受HF处理的影响。对具有横向石墨烯栅极的石墨烯纳米管的额外测量支持强有力的指示，即HF显著地修改了所研究的纳米带的边缘，导致这些石墨烯纳米结构中的无序势显著降低。
2013-11-21 cond-mat.mes-hall
Nucleobase-functionalized graphene nanoribbons for accurate high-speed DNA sequencing
我们提出了一种水浸核碱基功能化的悬浮石墨烯纳米粒子作为一种固有的选择性的核苷酸检测装置。所提出的传感方法将沃森-克里克选择性碱基配对与石墨烯将各向异性晶格应变转换为纳米级电流变化的能力相结合。使用详细的原子分子动力学模拟，我们研究了传感器在环境条件下的操作。我们将模拟数据与理论参数相结合，以估计应变引起的可测量电信号变化水平，并确定所提出的传感机制显示出现实的DNA传感设备的重大承诺，而不需要先进的数据处理或高度限制性的操作条件。
2015-12-24 cond-mat.mes-hall
The uniqueness of physical and chemical natures of graphene: their coherence and conflicts
石墨烯的分子-晶体二元性确保了其物理和化学性质的紧密联盟，每一种性质都以自己的方式独特。本文从石墨烯的分子理论出发，探讨了石墨烯的物理化学和谐和/或对抗。与石墨烯物理学预期一致的化学涉及：小质量的碳原子，这提供了轻质材料;原子价电子的sp2构型，确保了缩合苯型单元的平坦2D结构;高强度的C-C价键负责独特的机械强度。与石墨烯物理学预期相冲突的化学包括：石墨烯材料的自由基性质;石墨烯电子系统的集体性质，防止其对任何外部冲击的响应局部化;石墨烯力学的分子性质和拓扑化学性质;石墨烯磁性的分子性质。这些特性中的每一个一方面都是奇电子相关性的直接结果，另一方面确保了石墨烯材料的高度不稳定性。通过在基底上沉积石墨烯单层来抑制电子相关被认为是解决该问题的一种有前途的方法。
2013-12-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
High yield fabrication of chemically reduced graphene oxide field effect transistors by dielectrophoresis
我们展示了高产量的制造场效应晶体管（FET）使用化学还原的氧化石墨烯（RGO）片悬浮在水中组装通过介电泳。在Ar/H_2气氛中200 ℃退火1h后，器件的两端电阻提高了一个数量级。随着背栅电压的施加，所有的器件都显示出FET行为，最大空穴和电子迁移率分别为4.0和1.5 cm 2/Vs。这项研究显示了基于石墨烯的纳米电子器件的规模化制造的希望。
2010-02-02 cond-mat.mes-hall
Manipulation of Spin Transport in Graphene by Surface Chemical Doping
通过在真空中沉积金吸附物的非局域测量，研究了表面化学掺杂对石墨烯自旋输运的影响。我们证明了操纵的栅极依赖的非本地自旋信号作为金覆盖的函数。我们发现，带电杂质散射是不是在石墨烯自旋弛豫的主导机制，尽管它的重要性动量散射。最后，自旋寿命的意外增强说明了石墨烯中自旋弛豫的复杂性质。
2010-03-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Molecular theory of graphene chemical modification
本章致力于石墨烯的化学独特性。从分子理论的观点来看，后者是碳原子的苯型堆积的结果，基于每个碳原子的三个邻居留下原子的第四个价电子（奇数个）。由于相当大的C-C距离，石墨烯分子的奇电子相关，因此分子被自由基化，并且石墨烯的分子化学是悬挂键的化学。本章介绍了石墨烯分子氢化和氧化的分子理论悬键观点。石墨烯分子化学与尺寸相关的拓扑化学特征的具体特点进行了讨论，以及
2014-12-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ballistic transport in graphene grown by chemical vapor deposition
在这封信中，我们报告的观察弹道输运微米尺度上的石墨烯化学气相沉积（CVD）合成。在液氦低温恒温器中对霍尔棒的几何形状进行了输运测量。利用非局域测量，我们表明，电子可以弹道导向的磁场（横向磁聚焦）的长度尺度~μm。与原子力显微镜测量的比较表明，在CVD石墨烯中不存在褶皱和存在弹道输运之间存在相关性。
2014-01-27 cond-mat.mes-hall
Towards electron transport measurements in chemically modified graphene: The effect of a solvent
石墨烯的化学官能化改变了碳原子的局部电子密度，从而改变了电子输运。测量这些变化可以更深入地了解化学相互作用和功能化对石墨烯晶格的影响。然而，不仅化学，在这种情况下重氮化学，对电子输运有影响。后者还受到由不同处理步骤产生的缺陷和掺杂剂的影响。在这里，我们表明，在化学反应过程中使用的溶剂改变的传输特性。更详细地，所研究的异丙醇和加热处理的组合降低了掺杂浓度并显著增加了石墨烯的迁移率。此外，单独的异丙醇处理增加了掺杂剂的浓度，并引入了电子和空穴传输之间的不对称性，这可能难以与官能化的效果区分开。在这项工作中显示的结果需要仔细研究用于化学改性的溶剂的影响，以了解它们的影响。
2010-12-16 cond-mat.mes-hall
Revealing the grain structure of graphene grown by chemical vapor deposition
在存在无序的情况下发生的物理过程：点缺陷、晶界等可能对石墨烯的电子性质具有不利影响。在这里，我们提出了一种方法来揭示石墨烯的颗粒结构的缺陷的选择性氧化和随后的原子力显微镜分析。这种技术提供了一种快速简便的替代不同的电子显微镜和衍射方法，并可用于快速反馈化学气相沉积生长的石墨烯样品的质量。
2011-07-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Carbon Impurities on Graphene Synthesized by Chemical Vapor Deposition on Platinum
我们报告了纳米晶碳杂质与通过化学气相沉积（CVD）在铂上合成的石墨烯共存。我们观察到微米尺寸的岛状杂质层，其在光学显微镜或次级电子显微镜（SEM）中容易被误认为第二石墨烯层。岛的取向取决于Pt的结晶取向，如电子背散射衍射（EBSD）所示，表明石墨烯下方的无定形碳的生长。暗场TEM表明，除了均匀的单晶石墨烯之外，我们的样品还装饰有空间不均匀分布的纳米晶碳杂质。拉曼光谱显示出大的D峰，然而电特性显示出高迁移率（~ 6，000 cm 2/Vs），表明拉曼光谱在表征石墨烯的电子质量方面的局限性。
2013-04-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quantum interference effects in chemical vapor deposited graphene
该研究报道了化学气相沉积石墨烯中的多种量子干涉效应，观测到栅压调控的弱局域化-弱反局域化转变，对比了相位相干长度与普适电导涨落估算值，测量了谷间/谷内散射长度，为石墨烯量子器件宏观应用提供参考。
2015-10-31 cond-mat.mes-hall
Harnessing vacuum forces for quantum sensing of graphene motion
量子水平的位置测量对于许多应用至关重要，但也具有挑战性。通常，使用基于光学相移的方法，但这些方法通常很弱，难以应用于许多材料。一个重要的例子是石墨烯，由于其质量小和纳米技术的杰出平台，它是一种优秀的机械谐振器，但在很大程度上是透明的。在这里，我们提出了一种新的检测方案的基础上强大的，分散的真空之间的相互作用的石墨烯片和量子发射器。特别地，机械位移引起发射器的跃迁频率的真空诱导的偏移的强烈变化，其可以经由光场读出。我们表明，这使得强量子压缩的石墨烯位置的时间尺度短的机械周期相比。
2014-05-26 cond-mat.mes-hall quant-ph
Plasma-enhanced chemical vapor deposition of amorphous Si on graphene
研究了等离子体增强化学气相沉积法在转移的大面积石墨烯上制备a-Si：H薄膜。比较了射频（RF，13.56 MHz）和甚高频（VHF，140 MHz）等离子体工艺。这两种方法都提供了具有薄至20 nm的Si层的石墨烯的保形涂层，而没有任何额外的晶种层。RF等离子体工艺导致石墨烯层的非晶化。相比之下，VHF工艺保持石墨烯层的高结晶质量几乎完好无损。拉曼2D和G带位置的相关性分析表明，Si沉积诱导石墨烯中的初始掺杂的减少和压缩应变的增加。在快速热退火时，非晶Si层经历脱氢并转变成多晶膜，由此保持石墨烯的高结晶质量。
2016-05-17 cond-mat.mes-hall
Two-Photon Absorption in Gapped Bilayer Graphene with a Tunable Chemical Potential
尽管现在有大量的二维材料正在研究中，双层石墨烯在两个方面仍然是独一无二的：它拥有可同时调节的带隙和电子密度;并且源于简单的制造方法。这两个优点强调了为什么双层石墨烯作为光电应用的材料至关重要。在接下来的工作中，我们计算了石墨烯双层中简并带间吸收的单光子和双光子吸收系数，该石墨烯双层具有不对称间隙和可调化学势-所有这些都在有限温度下。我们的分析是全面的，表征单光子和双光子吸收行为在宽范围的光子能量，间隙，化学势，和热加宽。双层石墨烯的双光子吸收系数显示出丰富的结构作为光子能量和带隙的函数，由于存在多个吸收路径和非平凡的分散的低能量带。这一系统的工作将证明不可或缺的双层石墨烯基非线性光学器件的设计。
2016-07-15 cond-mat.mes-hall
Large low-frequency resistance noise in chemical vapor deposited graphene
我们报告了一个详细的调查，在Si/SiO $_2$衬底上的单层石墨烯薄膜的电阻噪声通过化学气相沉积（CVD）铜箔。我们发现这些系统中的噪声相当大，当用唯象的Hooge方程表示时，它对应的Hooge参数大到$0.1 - 0.5$。我们还发现噪声幅度随栅极电压（或载流子密度）和温度的变化是令人惊讶的弱，这也不同于其他形式的石墨烯中的噪声行为，特别是来自剥离的那些。
2010-10-05 cond-mat.mes-hall
Ballistic graphene array for ultra-high pressure sensing
针对石墨烯压阻效应限制压力灵敏度的问题，本研究通过薄膜理论证实微型化可提升性能，提出的弹道石墨烯传感器阵列可测10^9Pa超高压，单位面积灵敏度更高，可用于下一代NEMS压力传感器。
2022-01-19 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Structural and optical properties of cobalt slanted columnar thin films conformally coated with graphene by chemical vapor deposition
采用掠射角沉积法制备了倾斜的钴雕刻柱状薄膜，随后采用低温化学气相沉积工艺涂覆石墨烯。石墨烯沉积过程保留了雕刻薄膜的形状和几何形状，这通过扫描电子显微镜证实。根据拉曼光谱结果，石墨烯涂层为两到三个单层厚，并且具有高缺陷浓度。在雕刻的薄膜内的石墨烯覆盖率由使用广义各向异性Bruggeman有效介质近似的广义光谱椭圆偏振法确定。石墨烯覆盖率以及薄膜的结构参数与电子显微镜和拉曼观察结果非常一致，并表明石墨烯涂层是保形的。
2013-12-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Raman and optical characterization of multilayer turbostratic graphene grown via chemical vapor deposition
我们通过大气压（AP）化学气相沉积（CVD）在铜上合成大面积石墨烯，并转移到二氧化硅晶片上。与铜上的低压（LP）CVD相反，光学对比度和原子力显微镜测量显示AP-CVD石墨烯包含显著的多层区域。拉曼光谱总是显示出一个单一的洛伦兹二维峰，但系统的差异，观察到的2D峰的能量，宽度和强度的单层和多层区域。我们得出结论，石墨烯多层膜生长的AP-CVD铜旋转无序。
2011-05-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Impact of chemical potential on the reflectance of graphene in the infrared and microwave domains
在狄拉克模型的框架下，考虑到石墨烯的实际性质，如非零的化学势和带隙，在任何温度下，石墨烯的反射率进行了研究。为此目的，已经使用了石墨烯片上的电磁波的精确反射系数，该反射系数通过极化张量并且最终通过石墨烯的电导率来表示。石墨烯的反射率被计算为在不同温度和带隙参数值下的频率和化学势的函数。在红外区域，石墨烯的电导率虚部消失的点处，反射率达到最小值。对于带间隙的石墨烯，在电导率的虚部发散的点处达到等于1的最大反射率。计算结果表明，带隙和化学势之间的一个有趣的相互作用，在它们的反射率的组合效果。具体地，存在宽的频率间隔，其中石墨烯的反射率随着化学势的增加和带隙的减小而增加。数值计算发现，在其适用范围内的解析渐近表达式是在很好的协议。列出了几个技术领域，其中所获得的结果可以使用。
2018-08-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Multifunctional graphene-based and amorphous magnetic materials: synthesis, characterization, and applications in electromagnetic shielding and advanced gas sensing
本论文研究石墨烯基材料与非晶磁性材料的合成、表征及其在电磁屏蔽和气体传感中的应用，提出可规模化制备方法，并验证了材料在屏蔽和传感中的协同效应与性能提升。
2024-04-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Optimizing the photothermoelectric effect in graphene
在其众多用途中，石墨烯在光学和光电应用方面显示出巨大的潜力。特别地，基于石墨烯中的光热电效应（PTE）的器件可以提供具有高信噪比的强且快速的光响应，同时消耗最小的功率。在这项工作中，我们讨论了如何通过调整光限制，器件几何形状和材料质量来优化石墨烯PTE光电探测器的性能。这项研究应该被证明是有用的设计设备使用的PTE在石墨烯，应用包括光学传感，数据通信，多气体传感等。
2021-06-03 cond-mat.mes-hall
Chemical-potential flow equations for graphene with Coulomb interactions
在有限温度下，我们非微扰地计算了石墨烯中Dirac准粒子的重整化费米速度和静态介电函数对化学势的依赖关系。通过重新解释的功能重整化群（fRG）的精神作为一个流动参数的化学势，我们得到了一组流动方程，它描述了这些功能的变化时，改变化学势。与fRG相反，流的初始条件是非平凡的，必须单独计算。我们的结果证实了载流子密度对费米速度的依赖性是可以忽略的，验证了Bauer等人在零密度下的fRG计算的比较，Phys.Rev.B92，121409（2015）与Elias等人的实验，7，701（2011）。
2017-07-12 cond-mat.mes-hall
