The structural and electronic properties of Stone-Wales defective zigzag/armchair antimonene nanotubes: First-principles calculations
采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法，对Stone-Wales缺陷锑纳米管的几何优化和电子性质进行了计算。各种纳米管进行了研究，根据可能的方向锯齿形/扶手椅纳米结构时，斯通-威尔士缺陷形成。计算了锑纳米管的能带结构、分电子态密度和原子轨道，揭示了Stone-Wales缺陷对锑纳米管的影响机制。当锑烯的结构由单层转变为管状时，间接带隙半导体锑烯转变为直接带隙半导体锑烯。此外，Stone-Wales缺陷的形成保持了锑纳米管的直接带隙特性，但由于缺陷能级的介入，导带底的能量发生了变化.这些结果可为基于锑烯纳米管的新型纳米管的开发和设计提供有价值的参考。
2019-03-27 cond-mat.mtrl-sci
Selective Functionalization of Halogens on Zigzag Graphene Nanoribbons: A Route to the Separation of Zigzag Graphene Nanoribbons
采用从头算赝势密度泛函方法，研究了卤素分子在石墨烯基锯齿形和扶手椅形纳米结构中的功能化。我们发现卤素分子通过化学吸附吸附在锯齿形边缘碳原子上，结合能约为1-5 eV，并且它们吸附在完美的锯齿形边缘上是优选的，与扶手椅边缘和其他地方的物理吸附形成鲜明对比，在那里它们吸附的结合能约为0.07 eV。我们认为，我们的研究结果将被用于一种方法来分离锯齿形石墨烯纳米带与规则的边缘与功能化纳米带的溶解度的变化。
2010-08-15 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
Which nanowire couples better electrically to a metal contact: armchair or zigzag nanotube?
手性如何影响纳米管与金属接触的电子耦合的基本问题对于纳米管作为纳米线的应用是重要的。我们表明，金属锯齿形纳米管优于扶手椅纳米管作为纳米线，通过建模的金属纳米管界面。更具体地说，我们表明，作为耦合强度的函数，扶手椅型纳米管的总电子透射率增加，并倾向于被钉扎接近统一的费米波矢量接近金的金属。相反，锯齿形纳米管的总透射率增加到最大可能值2。这些影响的起源在于波函数的细节，这是解释。
2001-02-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Thermal Dynamics of Graphene Edges Investigated by Polarized Raman Spectroscopy
在这份报告中，我们提出了拉曼光谱研究的热稳定性和动力学的石墨烯边缘。发现石墨烯边缘（扶手椅形和锯齿形两者）不稳定并且即使在低至200°C的温度下也经历改性。基于偏振拉曼光谱的结果，我们提供了可能的结构模型在退火过程中石墨烯的边缘如何变化。锯齿形边缘重新排列并形成相对于边缘方向呈\pm 30°的扶手椅型段，而扶手椅型边缘即使在高达500°C的退火温度下也由扶手椅型段主导。通过热退火对边缘结构的修改（锯齿形区段以扶手椅区段的形式重新排列）提供了控制石墨烯和石墨烯纳米结构的电子性质的灵活方式。
2010-12-14 cond-mat.mtrl-sci
Electronic transport through a silicene-based zigzag and armchair junction
利用密度泛函理论和非平衡格林函数方法，对几种ZAZ型SiNR结（一种由锯齿形和扶手椅型硅烯纳米带组成的类似硅烯分子结）的输运性质进行了理论研究.结果表明，三种系统的微分电导均按5-ZAZ>4-ZAZ>3-ZAZ的顺序减小，特别是只有3-ZAZ SiNR在一定的偏压范围内出现负微分电阻。为了阐明负折射现象的机理，我们详细讨论了透射谱和分子投影自洽哈密顿态。
2016-01-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
Edge Stability of BN sheets and Its Application for Designing Hybrid BNC Structures
采用第一性原理研究了单层六方氮化硼（BN）的边缘能和边缘应力。BN纳米带的扶手椅型边缘比锯齿型边缘具有更高的能量稳定性。扶手椅型BNNR处于压缩边缘应力下，而锯齿型BNNR处于拉伸边缘应力下。本征自旋极化和边缘饱和对BNNRs边缘稳定性的调制起着重要作用。BN和石墨烯之间的边缘能量差异可以用于指导特定混合BNC结构的设计：在扶手椅式BNC纳米晶（BNCNR）中，BN畴预计会在C畴之外生长，而在锯齿形BNCNR中则相反。更重要的是，扶手椅型BNCNRs可以再现扶手椅型石墨烯纳米带（GNRs）的独特电子性质，预计其对边缘官能化或无序具有鲁棒性。在一定的C/BN比范围内，锯齿形BNCNR可以表现出本征的半金属性，而不受任何外部约束。BNCNRs的这些意想不到的电子特性可能为开发超越单个石墨烯和BN的纳米级电子学和自旋电子学提供独特的机会。通常，这些设计BNC的原则可以扩展到其他混合纳米结构。
2010-11-28 cond-mat.mtrl-sci
Granular Graphene: direct observation of zigzag and armchair edge waves
我们提出了一种机械颗粒石墨烯，通过用宏观球形不锈钢珠接触取代碳原子获得。实验测得的色散关系，结合狄拉克点的证据。此外，波传播沿锯齿形和一个强大的转折效应的边缘波从锯齿形的扶手椅边界的实验显示，即使在没有一个完整的带隙的散装模式。我们的工作表明，机械颗粒石墨烯可以作为一个很好的实验平台，研究新的狄拉克，拓扑和非线性波现象。
2019-03-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Exciton resonances quench the photoluminescence of zigzag carbon nanotubes
我们发现，单壁碳纳米管的光致发光强度是强得多的大手性角管-扶手椅管-因为激子共振使锯齿形管的发光本质上弱。这种激子-激子共振取决于管的电子结构，并且在+1族的纳米管中更常见。扶手椅管不一定优先生长与目前的生长技术;他们只是有更强的发光。我们的分析允许归一化的光致发光强度，并发现在宏观样品中的纳米管手性的丰度。
2005-04-23 cond-mat.mtrl-sci
On-surface synthesis and characterization of Teranthene and Hexanthene: Ultrashort graphene nanoribbons with mixed armchair and zigzag edges
本研究针对兼具扶手椅与锯齿边缘的超短石墨烯纳米带反应活性研究不足的问题，合成蒽三烯和蒽六烯模型化合物，表征其结构并研究空气暴露下的反应活性，明确了不同边缘的轨道与振动模式起源。
2023-07-31 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Small strain induced large piezoelectric coefficient in $α$-AsP monolayer
应变工程可以有效地调节材料的电子、拓扑和压电性能。本文采用密度泛函理论（DFT）研究了小应变（-4\%至4\%）对$α$ -AsP单分子膜压电性能的影响。采用密度泛函微扰理论和有限差分法，导出了压电应力张量$e_{ij}$和弹性刚度张量$C_{ij}$。结果表明，$α$ -AsP单分子膜的杨氏模量具有很强的各向异性，且扶手椅方向比锯齿方向更柔软，这为扶手椅方向压电系数的调节提供了可能。在所考虑的应变范围内，发现沿扶手椅（锯齿形）方向的单轴压缩（拉伸）应变显着提高了$e_{22}$和$d_{22}$（绝对值）。事实上，沿扶手椅方向的压应变和沿Z字形方向的拉应变实质上减小了沿扶手椅方向的晶格常数，这可以提高压电系数。还研究了$β$单分子膜的$e_{ij}$作为应变的函数，以说明$α$ -AsP的特殊褶皱结构在提高压电系数中的重要性。一个经典的SnSe单层褶皱结构被用来进一步声明沿扶手椅方向的小应变可以有效地提高压电系数。例如，SnSe单层在-3.5\%应变下的$d_{22}$从未应变的175.3 pm/V上升到628.8 pm/V。对于SnSe单层，观察到$e_{22}$的大峰，这是由于结构相变。对于SnSe单层的$e_{16}$，由于晶格常数$a$沿Z字形方向和$b$沿扶手椅方向交叉，也观察到大的峰。
2019-10-19 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
Raman Scattering at Pure Graphene Zigzag Edges
理论预测了石墨烯器件的丰富和非常独特的物理学，其边界遵循扶手椅或锯齿形晶体方向。在实验中揭示这一物理现象的先决条件是能够制造出具有纯手征边界的器件。剥落的薄片经常表现出30°的奇数倍的角，这引起了人们的期望，即它们的边界遵循纯粹的Z字形和扶手椅方向。然而，在这种晶体边缘的预测拉曼行为未能确认纯边缘手性。在这里，我们对使用SiO2的碳热分解对预图案化坑进行各向异性蚀刻后获得的六边形孔进行共焦拉曼光谱。六边形孔的边界沿着Z字形晶体学方向对齐，并且在拉曼图中几乎没有留下任何签名，表明边缘手性的空前纯度。这项工作提供了第一个机会，实验证实石墨烯边缘的拉曼理论的有效性。
2010-10-13 cond-mat.mtrl-sci
Effect of shear strain on band structure and electronic properties of phosphorene
采用从头算方法研究了剪切应变对二维磷烯的能带结构和电子性质的影响。我们进行了DFT计算，以确定剪切应力作为剪切应变的函数，并发现单层磷烯在扶手椅和锯齿方向的剪切应变分别为30%和35%时具有极限强度，并且还发现单层在两个方向上施加剪切应变时在z方向上延伸。此外，我们推导出的能带结构的磷烯沿两个方向的剪切应变下，并已表明，磷烯的带隙沿两个方向减少，磷烯显示半金属性质施加在两个方向上的剪切应变的幅度为30%。磷烯的电导率估计沿Z字形和扶手椅方向的有效质量，它示出的电导率是高得多沿扶手椅方向，并且随着剪切应变的增加，电导率增加沿扶手椅，直到极限强度，和Z字形方向。
2015-12-16 cond-mat.mtrl-sci
Identifying the Orientation of Edge of Graphene Using G Band Raman Spectra
考虑到石墨烯边缘的影响，计算了与G带拉曼强度和Kohn反常相关的电子-声子矩阵元。赝自旋的分析表明，纵向光学声子模式经历了强烈的Kohn异常的扶手椅和锯齿形的边缘，只有纵向（横向）光学声子模式是一个拉曼活性模式附近的扶手椅（锯齿形）的边缘。当入射激光的偏振方向平行（垂直）于扶手椅（锯齿形）边缘时，拉曼强度增强。扶手椅和锯齿形边缘之间的这种不对称性在识别石墨烯边缘的取向方面是有用的。
2010-02-16 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
Strong Thermal Transport Anisotropy and Strain Modulation in Single-Layer Phosphorene
采用第一性原理计算和非平衡格林函数方法，研究了单层磷烯的弹道热输运。结果表明，Z字形方向的热导率比扶手椅方向的热导率高40%，具有明显的晶体学取向依赖性。此外，我们发现，热导各向异性的取向可以通过施加应变进行调谐。特别是，当施加一个方向的应变时，方向的热导率增强，但当施加一个方向的应变时，方向的热导率降低;而方向的热导率总是降低，当施加一个Z字形或方向的应变时。研究结果表明，单层磷烯薄膜中显著的热输运各向异性及其应变调制效应可用于磷烯基电子器件和光电子器件的热管理.
2014-09-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Energy Gaps and Stark Effect in Boron Nitride Nanoribbons
采用第一性原理研究了宽度为10 nm左右的扶手椅型和锯齿型氮化硼纳米带的电子性质。扶手椅BNNRs的带隙表现出家庭依赖的振荡的宽度增加，并为带状宽于3 nm，收敛到一个恒定的值，这是0.02 eV小于批量带隙的氮化硼片由于存在非常弱的边缘状态。锯齿形BNNRs的带隙单调下降，收敛到一个间隙，这是0.7 eV小于散装间隙由于强边缘状态的存在。当外加横向电场时，扶手椅型BNNRs的带隙随电场强度单调减小。然而，对于锯齿形BNNRs，带隙和载流子有效质量根据场的方向和强度而增加或减少。
2008-08-13 cond-mat.mtrl-sci
Direction-Dependent Quantum Transport Properties of MoS$_2$ Integrated into Biphenylene Configuration
Department of Fundamental Sciences, Air NCO Vocational HE School, Turkish National Defence University（土耳其国防大学空军军士高等职业学校基础科学系）
通过第一性原理和量子输运计算，研究了MoS$_2$-BPN沿扶手椅和锯齿方向的电子、热和热电性能，发现显著的各向异性：扶手椅方向电流比锯齿方向高约7×10^4倍，且锯齿方向呈现负微分电导。
2026-06-09 cond-mat.mtrl-sci
Preferred Synthesis of Armchair Transition Metal Dichalcogenide Nanotubes
Zhejiang University（浙江大学）；Dalian University of Technology（大连理工大学）；Westlake University（西湖大学）；National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST)（产业技术综合研究所）；Osaka University（大阪大学）；University of Antwerp（安特卫普大学）；Peking University（北京大学）；Hangzhou Dianzi University（杭州电子科技大学）；Suzhou Laboratory（苏州实验室）；The University of Tokyo（东京大学）
本研究通过原位显微镜观察，首次实现了优先手性过渡金属二硫化物纳米管的合成，揭示了锯齿状纳米带向臂状纳米管的转变机制。
2026-03-12 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Electron enrichment of zigzag edges of armchair-oriented graphene nano-ribbons increases their stability and induces pinning of Fermi level
中性扶手椅取向的石墨烯纳米带的锯齿形边缘显示出在这些边缘处强烈局域化的状态。它们表现为自由基，可以在加工过程中捕获电子，增加色带的稳定性。利用自旋极化密度泛函理论计算了有限长带的总能量，结果表明带的带电是可行的。Pariser-Parr-Pople（PPP）模型哈密顿量的能量与DFT兼容，允许研究更大的系统。中性带的结果表明：i）自旋极化（非极化）溶液的基本能隙比实验值大（小），ii）基态是自旋极化的，这一特性在实验上还没有观察到. GNRs的总能量随着捕获电子的数量而减小，达到最小值，其数量主要取决于锯齿形边缘的大小。注意到关于中性GNR的以下变化：i）基态不是自旋极化的，ii）基本带隙介于中性带的自旋极化和非极化解决方案之间，iii）而在中性带中，价带和导带起始相对于基本带隙，线性且对称地接近中间带隙，斜率为0.5，充电诱导费米能级钉扎，即，价带和导带的斜率约为0.1和0.9，与实验一致。
2019-07-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Circumventing the Stability Problems of Graphene Nanoribbon Zigzag Edges
锯齿形边缘碳纳米结构具有独特的性质，具有令人兴奋的潜在应用。这种纳米结构通常在真空下合成，因为它们的锯齿形边缘在环境条件下是不稳定的：必须克服这一障碍才能实现其可规模化开发。在这里，我们证明了化学保护/脱保护策略的可行性，这一目标，表现在不稳定的手性石墨烯纳米带（chGNRs）。在氢化时，chGNR在暴露于空气中后存活，之后它们通过退火容易地转化回其原始结构。我们还从另一个角度来解决这个问题，通过合成化学稳定的氧化形式的chGNRs，可以通过氢化和退火转化为原始的烃形式。这些发现可能代表了在器件中集成边缘纳米结构的重要一步。
2021-07-27 cond-mat.mtrl-sci
Velocity renormalization and Dirac cone multiplication in graphene superlattices with various barrier edge geometries
一维石墨烯超晶格的电子性质强烈依赖于原子的尺寸和一维周期性势的取向。使用紧束缚的方法，我们表明，扶手椅和锯齿形方向在这些超晶格有不同的影响的各向异性速度的载流子的重整化。对于对称的势垒，垂直于势垒的速度被修改为扶手椅方向，而在锯齿形的情况下保持不变。对于不对称的障碍，初始对称性之间的前向和后向动量的狄拉克锥对称性被打破的速度垂直（扶手椅的情况下）或平行（锯齿形的情况下）的障碍。最后，电荷中性点处的狄拉克锥乘法只发生在锯齿形几何中。相反，带隙出现在具有扶手椅方向势垒的石墨烯超晶格的电子结构中。
2015-08-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Berry's Phase for Standing Wave Near Graphene Edge
研究了锯齿形和扶手椅形边缘附近的驻波及其Berry相位。我们认为，在锯齿形边缘附近的驻波的Berry相位是平凡的，而在扶手椅形边缘附近的Berry相位是不平凡的。一个非平凡的Berry相意味着在参数空间中存在一个奇点。我们已经证实，狄拉克奇性是不存在（目前）在参数空间的驻波附近的锯齿形（扶手椅）边缘。狄拉克奇异性的缺乏对锯齿形边缘附近的局域态密度有直接影响。从驻波的Berry相位的角度讨论了最近的数值模拟和实验观察到的石墨烯纳米带的输运性质。
2010-07-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Structure and Dynamics of Boron Nitride Nanoscrolls
碳纳米卷（CNSs）是通过将石墨烯层卷成纸莎草状而形成的结构。CNN已经由不同的小组实验性地产生。氮化硼纳米卷（BNNSs）是使用氮化硼代替石墨烯层的类似结构。在这项工作中，我们报告的BNNS形成的结构和动力学方面的分子力学和分子动力学的结果。与CNS类似，BNNS的形成主要由两个主要的能量贡献主导，即弹性能量的增加和由于轧制层的重叠表面的范德华相互作用而导致的能量增益。扶手椅型涡卷是最稳定的结构，而锯齿型涡卷是可以热转化为扶手椅型的亚稳定结构。手性涡卷是不稳定的，并且倾向于根据其初始几何形状而演变成锯齿形或扶手椅形构型。还讨论了制备BNNSs的可能的实验路线。
2009-07-31 cond-mat.mtrl-sci
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
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
First-principles calculations of electrical conductivities of edge-modified graphene nanoribbons: strain effect
Northwest Missouri State University（西北密苏里州立大学）；Wilfrid Laurier University（韦仕敦大学）
本文通过从头计算研究了应变对边缘修饰石墨烯纳米带电学性质的影响，发现通过应变工程可使原本不导电的纯石墨烯纳米带在红外到紫外范围内导电，并探讨了应变对Berry曲率的影响。
2026-05-16 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
Observation of Topological Armchair Edge States in Photonic Biphenylene Network
该研究利用光子联苯烯网络（BPN）晶格，在不破坏时间反演对称性的条件下实验观测到扶手椅型拓扑边缘态，并揭示了边缘态与体态的异常杂化，为扩展二维材料应用提供了新途径。
2025-03-11 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Calcium-Decorated Graphene-Based Nanostructures for Hydrogen Storage
我们报告了由钙原子和石墨烯基纳米结构组成的储氢介质的第一性原理研究。我们发现，钙原子更喜欢被单独吸附在锯齿形边缘的石墨烯的Ca-Ca距离为10没有集群的Ca原子，和多达6个H2分子可以结合到一个Ca原子的结合能为~0.2 eV/H2。Ca修饰的锯齿形石墨烯纳米颗粒（ZGNR）可以达到约5wt%氢的重量容量。我们还考虑了各种边缘几何形状的石墨烯钙分散。
2010-02-08 cond-mat.mtrl-sci
Out-of-plane structural flexibility of phosphorene
磷烯最近被重新发现，确立了自己作为一个最有前途的二维V族元素单分子膜直接带隙，高载流子迁移率，和各向异性的电子性能。本文采用分子动力学模拟和密度泛函理论计算相结合的方法，研究了磷烯的屈曲及其对电子性质的影响.我们发现磷烯在扶手椅方向上表现出优越的面外结构柔性，这使得可以形成大曲率屈曲，而在锯齿方向上的屈曲将破坏其结构完整性。半导体和直接带隙的性质被保留与屈曲沿扶手椅方向;带隙减小，并转变为一个间接带隙与屈曲沿Z字形方向。沿着扶手椅方向的结构柔性和电子鲁棒性有助于制造具有复杂形状的器件，例如折叠的磷烯和磷烯纳米卷，从而为磷烯在柔性电子和光电子学中的应用提供了新的可能性。
2015-09-06 cond-mat.mtrl-sci
Structural and Electronic Properties of Graphdiyne Carbon Nanotubes from Large-Scale DFT Calculations
使用大规模的DFT计算，我们研究了扶手椅和锯齿形石墨二炔纳米管的结构和电子性质作为尺寸的函数。为了深入了解这些属性，我们提出了新的详细计算的结构弛豫能，有效的电子/空穴质量，和尺寸缩放的带隙的大小和手性的函数，使用精确的屏蔽交换DFT计算。这些计算提供了迄今为止最大的石墨二炔纳米管的结构和电子性质的系统评估-高达1，296个原子和23，328个基函数。我们的计算发现，锯齿形石墨二炔纳米管（GDNT）的结构更稳定相比，扶手椅GDNT相同大小。此外，这些大规模的计算使我们能够提出简单的分析公式，以指导未来的实验工作，估计这些独特的纳米管作为手性和直径的函数的基本带隙。虽然扶手椅型和锯齿型GDNT的带隙可以作为尺寸的函数进行调节，但这两种不同手性中的每一种的电导率明显不同。锯齿形GDNT具有更宽的价带和导带，并且预计具有比扶手椅型GDNT更高的电子和空穴迁移率。
2018-03-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Energy-gap modulation of boron nitride nanoribbons by transverse electric fields: First-principles calculations
系统的从头计算结果表明，横向电场可以显著减小锯齿形或扶手椅形氮化硼（BN）纳米带（BNNRs）的能隙，并在临界电场处完全闭合，该临界电场随带宽的增加而减小.此外，当施加反向电场时，锯齿形边缘的带中呈现出明显的间隙调制。在弱场下，锯齿边BNNRs的带隙减小源于场诱导的空间分离边态的能级移动，而扶手椅边BNNRs的带隙减小源于Stark效应.随着外电场的增强，两种BNNRs的能隙由于近自由电子态的场致运动而逐渐闭合。在没有外加场的情况下，通过改变带宽度的能隙调制相当有限。
2011-01-17 cond-mat.mtrl-sci
Manipulation of heat current by the interface between graphene and white graphene
本文采用分子动力学模拟和非平衡格林函数方法研究了石墨烯和六方氮化硼（所谓的白色石墨烯）之间的界面热流。这两种不同的方法发现了相同的现象，即热流随着界面长度的增加而线性减小，并且锯齿形界面比扶手椅形界面引起更强的热流减小。这些现象都解释了晶格动力学分析和传输函数的解释，这都表明，局域声子模式的界面负责的热管理。锯齿形界面的室温界面热阻约为$7\times10^{-10}$ m $^{2}$ K/W，扶手椅形界面的室温界面热阻约为$3.5\times10^{-10}$ m $^{2}$ K/W，这直接导致锯齿形界面的热还原作用较强。我们的理论研究结果为实验人员提供了一条特定的途径，通过塑造这两种材料之间的界面来控制石墨烯和六方氮化硼化合物中的热传输。
2011-08-30 cond-mat.mtrl-sci
Isotope Effect on the Thermal Conductivity of Graphene
采用平衡分子动力学方法研究了300 K下不同同位素（C13）浓度的孤立石墨烯的热导率。在纯C12或C13石墨烯的极限下，石墨烯在锯齿形和扶手椅形方向上的TC分别为~630 W/mK和~ 1000 W/mK。我们发现，当C12和C13在不同的掺杂浓度下随机分布时，石墨烯的TC可以最大限度地降低~ 80%，在扶手椅和锯齿形方向上。因此，我们的模拟结果表明，一种有效的方法来调整的TC的石墨烯，而不改变其原子和电子结构，从而产生一个有前途的应用纳米电子学和热电的石墨烯基纳米器件。
2010-07-09 cond-mat.mtrl-sci
First-principles calculation of electronic polarization of III-V nanotubes
采用第一性原理研究了BN和AlN纳米管及其石墨片在外加电场作用下的电子极化。我们发现锯齿形纳米管的原子极化率随直径的减小而增大，而扶手椅形纳米管的原子极化率随直径的减小而减小。极化的变化与B或Al原子周围的键的外角有关，而与N原子周围的键的外角无关。锯齿形纳米管的极化随着直径的减小而增加，这是由于当它们被缠绕成管状时，外角的大变化引起的。另一方面，键长的减小导致薄扶手椅型纳米管的弱极化。
2008-06-27 cond-mat.mtrl-sci
Stability of extended defects on boron nitride and graphene monolayers: the role of chemical environment
我们进行从头计算表明，反相界（APB）的相对稳定性与扶手椅和锯齿形手性在单层氮化硼（BN）的合成过程中的硼和氮物种的化学势决定。在富氮环境中，具有富氮核的锯齿形APB是最稳定的结构，而在富硼或本征生长条件下，具有化学计量核的扶手椅形APB是最稳定的结构。这种稳定性的转变是由APBs的核心中的同极键（B-B和N-N）和弹性能成本之间的竞争引起的。此外，在碳源的存在下，我们发现，碳掺杂的锯齿形APB成为最稳定的边界附近的富氮限制。BN中两种类型的APB的电子结构被示出为是特别不同的，与锯齿形APB描绘的带隙中的缺陷样深电子带，而扶手椅式APB显示批量样浅电子带。
2012-12-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Unscreened Coulomb interactions and quantum spin Hall phase in neutral zigzag graphene ribbons
研究了非屏蔽库仑相互作用对有限宽中性锯齿形石墨烯带量子自旋霍尔（QSH）相的影响。通过求解包含内禀自旋轨道相互作用的紧束缚哈密顿量，得到了能带结构和边态波函数的精确表达式。这些分析结果，紧束缚计算的支持下，表明手征自旋过滤的边缘状态组成的本地化和阻尼振荡波函数，让人想起扶手椅带中获得的。长程库仑相互作用的加入在电荷扇区中打开了一个带隙，并具有无带隙的自旋扇区。与扶手椅终端相反，电荷带隙随带宽呈指数关系消失，其振幅和衰减长度强烈依赖于I-SO耦合。报告从头计算的比较。
2009-02-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Comparison of Raman spectra and vibrational density of states between graphene nanoribbons with different edges
采用密度泛函紧束缚方法和非共振键极化理论研究了石墨烯纳米带的振动性质。我们表明，最近发现的重建锯齿形边缘可以确定从出现的高能量振动模式，由于强的三键在边缘。这种模式在拉曼光谱中也是可见的。观察到重建的锯齿形边缘的状态的总振动密度类似于扶手椅的状态的振动密度，而不是锯齿形的石墨烯纳米颗粒。边缘相关的振动态的能量增加，这证实了增加ridigity的重建锯齿形边缘。
2008-09-05 cond-mat.mtrl-sci
Optical Signatures of Strain Differences in Epitaxial Graphene Nanoribbons
我们证明了扶手椅和锯齿形外延石墨烯纳米带（GNRs）的制备4 H-SiC使用聚合物辅助，升华生长方法。从历史上看，GNR的制备取决于生长过程中表面变化的质量或光滑度。平台台阶形成的物理现象引入了GNR沿侧壁变形的风险，但该风险通过该聚合物辅助升华方法大大减轻。两个宽度（100 nm和50 nm）的扶手椅和锯齿形GNRs的电气和光学检查。我们的电学结果支持GNR的预期行为，而可变应变的光学特征揭示了测量的所有GNR物种之间的细微差异。
2023-02-28 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
Self-passivating edge reconstructions of graphene
利用密度泛函理论研究了石墨烯锯齿形和扶手椅形边缘的平面重构图案。出乎意料地发现，锯齿形边缘是亚稳态的，并且在室温下自发地发生平面重构。该重构改变了电子结构，并且相对于从分子气氛中吸附原子氢而使边缘自钝化。
2008-08-08 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
Strain Engineering of Antimonene by a First-principles Study: Mechanical and Electronic Properties
本文采用第一性原理计算研究了单层锑烯在其最稳定的β相中的力学和电子性质。发现其价带的上部区域仅由孤对p-轨道状态组成，其本质上比过渡金属二硫属化物中的d-轨道状态更离域，这意味着锑烯的优越输运性能。观察到β-锑烯的杨氏模量和剪切模量比本体锑的杨氏模量和剪切模量高约25%，而单层的六方晶格常数从本体中显著降低（约5%），表明层间耦合较强。β-锑烯在施加的单轴应变下的理想拉伸试验突出了6 GPa和8 GPa的理想强度，分别对应于Z字形和扶手椅方向上的15%和17%的临界应变。在变形过程中，材料的结构完整性被证明是更好地保存，虽然适度，在扶手椅方向。有趣的是，在Z字形和扶手椅方向上的单轴应变的应用揭示了电子能带结构中的方向依赖性趋势。我们发现，带隙的性质仍然不敏感的Z字形方向的应变，而在扶手椅方向的应变激活的间接直接带隙转变在4%的临界应变，由于带开关机制。在过渡期间，导带最小值的曲率增加，这表明在直接带隙配置中的电子的有效质量比在平衡的独立状态中的电子的有效质量轻。独立的β-锑烯的功函数为4.59 eV，并且在施加4%的双轴应变下达到最大值5.07 eV。
2018-07-17 cond-mat.mtrl-sci
Negative differential conductance effect and electrical anisotropy of 2D ZrB2 monolayers
二维金属-二硼化物ZrB_2单分子膜是一种稳定的新型电子材料[A. Lopez-Bezanilla，Phys. Rev. Mater.，2018，2，011002（R）]。本文利用密度泛函理论和非平衡格林函数方法，研究了ZrB 2在zigzag（z-ZrB 2）和a-ZrB 2（a-ZrB 2）方向上的电子输运性质.在低偏压下，二维ZrB 2显示出类似的沿锯齿形和扶手椅方向的电输运，因为电流主要通过金属Zr-Zr键传播。当偏压高于1.4V时，随着定向B-B传输通道的打开，其Z字形和扶手椅形方向的I-V曲线发生发散。重要的是，z-ZrB 2和a-ZrB 2都显示出明显的负微分电导（NDC）效应，因此它们可以有希望用于基于NDC的纳米器件。
2018-12-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Exo-hydrogenated Single Wall Carbon Nanotubes
一个广泛的第一性原理研究完全exo-hydrogenated zigzag（n，0）和扶手椅（n，n）单壁碳纳米管（C $_n$ H $_n$），多面体分子，包括立方烷，十二面体，和C $_{60}$ H $_{60}$点的关键差异，在电子和原子结构相关的氢存储和设备的应用。估计C $_n$ H $_n$在（8，8）纳米管的半径内是稳定的，结合能与1/R成正比.将单个氢连接到任何纳米管上总是放热的。发现锯齿形纳米管的氢化比具有类似半径的扶手椅形纳米管更可能。我们的发现可能对选择性功能化和找到一种将相似半径的纳米管彼此分离的方法具有重要意义。
2001-05-11 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
Direct Imaging of Graphene Edges: Atomic Structure and Electronic Scattering
我们报告了一个原子分辨的扫描隧道显微镜（STM）的边缘的化学气相沉积（CVD）的铜箔上合成的石墨烯颗粒的调查。大多数边缘宏观上平行于石墨烯晶格的锯齿方向。这些边缘具有微观粗糙度，发现其在原子尺度上也遵循锯齿形方向，显示许多~120度转弯。在罕见的扶手椅取向边缘附近观察到具有约3a/4（a是石墨烯晶格常数）周期性的突出的驻波图案。观察到的特征，这种波图案是一致的电子谷间后向散射预测发生在扶手椅边缘，但不是在锯齿形边缘。
2011-07-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
A theoretical study of blue phosphorene nanoribbons based on first-principles calculations
基于第一性原理计算，我们提出了蓝色磷烯纳米带（BPNR）带隙随宽度变化的量子限制机制。所考虑的BPNR在两侧具有氢饱和的扶手椅形或锯齿形边缘。这两种类型的纳米带被证明是间接半导体。当宽度减小到约10埃时，可实现约1 eV的增强的能隙。基本的物理学归因于量子限制。更重要的是，量子限制参数是通过拟合计算的间隙相对于它们的宽度。结果表明，扶手椅型纳米带的量子限域比锯齿型纳米带强。该研究为调节BPNR的能隙提供了一种有效的方法。
2014-05-17 cond-mat.mtrl-sci
Anomalous strain effect on the thermal conductivity of borophene: a reactive molecular dynamics study
硼氢化钠，一个原子级薄，波纹状，晶体二维硼片，最近已经合成。我们通过反应分子动力学模拟研究了硼氢化物的力学性质和晶格热导率。我们在室温下沿面内方向进行了单轴拉伸应变模拟，发现沿锯齿形和扶手椅方向的二维弹性模量分别为188 N/m和403 N/m。这种各向异性是由于硼化物结构沿Z字形方向的屈曲引起的。我们还进行了非平衡分子动力学计算晶格热导率。我们预测室温晶格热导率$75.9 \pm 5.0$ W/m-K和$147 \pm 7.3$ W/m-K，分别，并估计有效声子平均自由程$16.7 \pm 1.7$ nm和$21.4 \pm 1.0$ nm的锯齿形和扶手椅方向。各向异性是由于低频声子的态密度的差异，具有较低的群速度，并可能缩短声子寿命沿Z字形方向。我们还观察到，当硼沿扶手椅方向应变时，沿该方向的热导率显著增加。同时，当样品沿Z字形方向应变时，沿该方向热导率的增加要小得多。对于沿扶手椅方向的8%的应变，热导率增加3.5倍（~ 250%），而对于沿Z字形方向的相同量的应变，热导率仅增加1.2倍（~ 20%）。我们的预测与最近的第一原理结果一致，在一小部分的计算成本。模拟应作为硼化物和相关二维材料的机械和热性能实验的指导。
2017-06-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electron-Electron Interactions on the Edge States of Graphene: A Many Body Configuration Interaction Study
我们研究了锯齿形和扶手椅型石墨烯纳米带（GNRs），使用量子多体组态相互作用方法的哈伯德哈密顿量描述。由于有限终止，我们发现石墨烯晶格的二分性质在边缘处被破坏，使得锯齿形GNRs的基态成为高自旋态，而扶手椅型GNRs的基态仍然是单线态。我们对电荷和自旋密度的计算表明，尽管电子密度更倾向于在边缘积累，而不是自旋极化，但上下自旋更倾向于在整个GNR晶格中混合。虽然许多体电荷间隙导致两种GNR的绝缘行为，但由于边缘沟道的高电子密度，在施加电场时的传导仍然是可能的。光学状态的分析表明锯齿形和扶手椅型GNRs的发光量子效率存在差异，这可以通过简单的实验来探测。
2008-07-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Edge State Magnetism of Single Layer Graphene Nanostructures
我们使用哈伯德模型的平均场论研究了石墨烯纳米结构的边态磁性。我们研究了石墨烯锯齿形边缘的磁性如何受到其他类型的终止边缘和缺陷的影响。通过对规则形状（如多边形纳米点和纳米带）和不规则形状的详细研究，我们得出结论，锯齿形边缘的磁性非常强大。我们的计算表明，长度超过三到四个重复单元的锯齿形边缘总是磁性的，而不管其他边缘，规则或不规则。因此，我们清楚地表明，石墨烯纳米结构的边界边缘的边缘不规则性和缺陷不会破坏边缘状态磁性。
2008-07-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
