Spin-polarized current induced by a local exchange field in a silicene nanoribbon
预测了在两端锯齿形硅烯纳米管中产生自旋极化电流的机制。当在硅烯纳米粒子的一个边缘上施加一个平行于硅烯表面的弱局域交换场时，在相应的无带隙边缘态中打开了一个能隙，但另一对自旋相反的无带隙边缘态仍然受到时间反演对称性的保护。因此，在这个双端系统中，在由局部交换场打开的间隙中可以感生自旋极化电流。重要的是，即使在没有Rashba自旋轨道耦合和交换场很弱的情况下，也可以获得自旋极化电流。也就是说，产生自旋极化电流的机制在实验上很容易实现，而且自旋极化电流对弱无序不敏感。
2012-06-07 cond-mat.mes-hall
Spin-polarized electric current in silicene nanoribbons induced by atomic adsorption
我们研究了硅烯扶手椅型纳米粒子的非平衡输运性质，该纳米粒子的顶点位置吸附原子随机分布。生长在纳米晶下方的铁磁绝缘体分裂自旋向上和自旋向下的电子带，并引起电导的自旋极化。当费米能级与吸附原子能级匹配时，由于吸附原子局域态与纳米晶体的连续谱的耦合，电导为零。这就是众所周知的Fano效应，导致电导中的自旋相关反共振。自旋向上和自旋向下电子的不同反共振能量导致电导在宽的能量窗口内完全自旋极化。这种自旋相关的Fano效应打开了在自旋电子学中使用它作为极化电子的可调谐源的可能性。
2017-07-07 cond-mat.mes-hall
Effects of random vacancies on the spin-dependent thermoelectric properties of silicene nanoribbon
Universidad Técnica Federico Santa María（费德里科·圣玛丽亚技术大学）；Universidad de Antofagasta（安托法加斯塔大学）
本研究通过引入随机空位，提升了硅烯纳米带的热电效率，突破了经典热电定律限制，为高效热电和自旋热电器件开发提供了新思路。
2026-01-12 cond-mat.mes-hall
Influence of edge magnetization and electric fields on zigzag silicene, germanene and stanene nanoribbons
利用多轨道紧束缚模型，研究了在库仑相互作用和垂直电场作用下，锯齿形硅烯、锗烯和锡烯纳米带（分别为ZSiNRs、ZGeNRs和SnNRs）的边缘态.由于多轨道效应，所得到的边缘态具有非线性能量色散，并且纳米带在边缘处显示出感生磁化。由于这种非线性色散，ZSiNR、ZGeNR和ZGeNNR可能无法在场效应晶体管中提供优异的性能，如已经从单轨道紧束缚模型计算中提出的那样。我们提出了一个有效的低能量模型，描述了ZSiNRs，ZGeNRs，和ZGeNRs的边缘状态。我们表明，边缘状态的ZGeNR和ZGeNNR显示反交叉的带与相反的自旋，即使只有面外的边缘磁化存在。通过施加电场来调节边缘态的自旋极化的能力指出了未来制造硅烯、锗烯和锡烯纳米带作为自旋电子器件的机会。
2018-10-01 cond-mat.mes-hall
Topological and magnetic phase transition in silicene-like zigzag nanoribbons
硅烯中的自旋-轨道相互作用（SOI）导致量子自旋霍尔效应，而锯齿形纳米带中的Hubbard诱导库仑相互作用经常产生带隙，其两个边缘具有反铁磁（AF）自旋序。在本文中，我们系统地研究了这两个共同的锯齿状硅纳米带（zSiNR）的贡献。研究了不同材料参数和外场条件下的一些拓扑和磁相变。我们发现当带宽或SOI值超过某个临界值时，SOI可以克服库仑相互作用，系统从能带绝缘体转变为拓扑绝缘体：量子自旋霍尔态或自旋量子反常霍尔态。我们还发现当交换场或电场超过某一临界值时，Hubbard主导的zSiNR系统中存在磁相变。最后，我们在Hubbard-SOI-zSiNR系统中观察到了在强电场破坏磁相和拓扑相之前的拓扑/磁相变。
2018-03-08 cond-mat.mes-hall
Moderate bandgap and high carrier mobility simultaneously realized in bilayer silicene by oxidation
同时具有高载流子迁移率、适度带隙和周围环境稳定性的半导体对于现代工业是如此重要，并且Si基半导体材料可以与先前的硅基电子元件很好地匹配。因此，寻找这样的硅基半导体一直是一个热门的项目，由于缺乏他们现在。利用密度泛函理论，我们发现氧化硅烯具有较高的载流子迁移率和1.02 eV的直接带隙.高载流子迁移率是由于大π键的保留，中等带隙是由于悬空Si 3 p键的饱和而打开。由于形成了强的Si-O键和Si-Si键，样品具有较强的热力学和动力学稳定性。我们的工作表明氧化硅烯在现代电子学领域有许多潜在的应用。
2020-05-15 cond-mat.mes-hall
Topological phase and edge states dependence of the RKKY interaction in zigzag silicene nanoribbon
我们提出了多功能材料的基础上的Ruderman-Kittel-Kasuya-Yosida（RKKY）的相互作用在锯齿形硅烯纳米管（ZSNR）的半填充在面外电场的存在下。我们发现，拓扑相变中的带色散的ZSNR可以探测使用RKKY相互作用。我们发现，由于ZSNR的零能边缘态，当杂质位于Z字形边缘时，交换耦合显著增强，并且发现在拓扑绝缘体相中的相互作用强度远大于在能带绝缘体区时的相互作用强度.我们提出了一个模型来研究位于ZSNR的边缘上的两个磁性杂质的系统的相位，并发现对于不同的电场值，可能存在三种不同的磁性相位，螺旋，铁磁和反铁磁。硅烯中磁相的这种电可调谐性可以通过使用当前的实验技术来探索，并且可以在自旋电子学领域中感兴趣。
2016-08-03 cond-mat.mes-hall
Physisorption of DNA bases on finite-size nanoribbons from graphene, phosphorene, and silicene: Insights from density functional theory
通过使用简单且具有成本效益的方法直接读取DNA碱基来检测和区分DNA碱基的能力是一个重要的问题，其解决方案可以为癌症和人类遗传疾病等领域产生重大价值。二维（2D）材料已经成为用于电子DNA测序的革命性材料，具有快速、单核苷酸直接读取DNA测序的强大潜力，消耗量最少。在2D材料中，石墨烯是DNA测序中探索最多的材料。这是因为它的商业价值。石墨烯的主要障碍是其疏水性，这导致DNA碱基粘附在其表面，减慢易位速度，并使单碱基识别变得困难，因为多个碱基在任何给定时间与石墨烯相互作用。因此，必须研究石墨烯以外的其他元素2D材料。利用密度泛函理论研究了石墨烯、磷烯和硅烯纳米带表面物理吸附的DNA碱基之间的电子相互作用。通过比较能带隙、结合能和态密度（DOS）的变化，我们观察到磷烯在使用物理吸附模态进行DNA测序时比石墨烯和硅烯表现得更好。
2021-11-30 cond-mat.mes-hall
Quantized Conductance and Field-Effect Topological Quantum Transistor in Silicene Nanoribbons
硅烯是一种量子自旋霍尔绝缘体，在外加电场（如电场、光辐射和反铁磁序）的作用下，硅烯会发生拓扑相变。我们研究了硅烯纳米带的电子和输运性质的基础上的Landauer形式。我们建议通过测量态密度和电导来确定拓扑相变。电导是量子化的，当系统转换到不同的相位时，电导的值会发生变化。我们表明，硅烯纳米粒子附近的零能量作为场效应晶体管。该晶体管是鲁棒的，但它利用了最小的量化电导，因为零能量的边缘状态的拓扑保护。我们的发现为未来的拓扑量子器件开辟了一条新的途径。
2013-03-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin-Polarized Majorana Zero Modes in Proximitized Superconducting Penta-Silicene Nanoribbons
本文理论研究了在外磁场和Rashba自旋轨道耦合作用下，具有诱导p波超导的五边形硅烯纳米带中自旋极化马约拉纳零能模的出现条件，揭示了自旋极化拓扑相变和两端局域零能态，为硅烯基容错量子计算与马约拉纳自旋电子学器件提供了新途径。
2023-07-06 cond-mat.mes-hall
Spin effects in thermoelectric properties of Al and P doped zigzag silicene nanoribbons
从理论上研究了掺Al和P杂质原子的硅烯纳米带在边缘磁矩反平行和平行取向下的电学和热电性质。在前一种情况下，适当排列的杂质可以导致净磁矩，从而也导致自旋热电效应。在后一种情况下，反过来，自旋热电效应也发生在不存在杂质的情况下。基于从头计算的数值结果表明，自旋热电势可以显着提高的杂质。
2014-03-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Half-Metallic Silicene and Germanene Nanoribbons: towards High-Performance Spintronics Device
通过第一性原理计算，我们预测了面内均匀电场可以在氢封端的锯齿形硅烯和锗烯纳米带（ZSiNRs和ZGeNRs）中诱导半金属性.双栅有限ZSiNR器件显示出高达99%的近乎完美的自旋过滤器效率，而四栅有限ZSiNR器件作为有效的自旋场效应晶体管（FET），从从头算量子输运模拟的开/关电流比超过100。这一发现为硅烯和锗烯在自旋电子学中的应用开辟了新的前景。
2013-04-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Effect of SW defect on structural and transport properties of silicene nanoribbons
利用密度泛函理论和非平衡格林函数方法，对具有Stone-Wales缺陷的锯齿形硅烯纳米带的结构和输运性质进行了理论研究.计算的形成能明显低于石墨烯和硅烯，这意味着这种缺陷在SiNR中的高稳定性。在一定的偏置电压范围内，完整和SW缺陷的SiNR都可以观察到负微分电阻。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
Spin-filtered and Spatially Distinguishable Crossed Andreev Reflection in a Silicene-Superconductor Junction
本文从理论上研究了在交换磁场作用下，超导体与硅烯纳米粒子之间的量子输运。我们发现，对于一个狭窄的纳米尺度的硅烯，显着的交叉Andreev反射（与一个分数$>50\%$）可以诱导的弹性共隧穿的能量窗口，通过破坏系统的一些对称性。由于电子对交换场的能量响应对于相反的自旋是相反的，因此这些传输通道可以很好地自旋极化。此外，由于拓扑边缘状态的螺旋度守恒，这三个传输通道在设备的三个不同位置空间上分离，使它们在实验上是可区分的。这种交叉Andreev反射是通过消逝模式在相对边缘之间的非局域量子干涉。如果将两个不同相位的超导引线连接到硅烯纳米管的两个边缘，交叉Andreev反射可以呈现Josephson型振荡，具有最大分数$\sim 100\%$。
2016-10-25 cond-mat.mes-hall
Switching modulation of spin transport in ferromagnetic tetragonal silicene
利用非平衡格林函数方法研究了铁磁四硅烯纳米带的能带结构和输运性质。讨论了在外加电场、势能、交换场和自旋轨道耦合共同作用下的能带结构和自旋相关电导。通过改变纳米晶的横向宽度，可以容易地实现从半金属态到半导体态的相变。自旋相关电导的分离是由于交换场和自旋轨道耦合的影响，而零电导行为则表现为由电场诱导的自旋相关带隙.我们提出了一种具有两个中心通道的四端四方硅烯纳米带的器件结构。研究发现，利用两个开关可以控制自旋电流。具有高势垒的开关可以阻挡电子从中心散射区流入其他端子。有趣的是，仅应用一个开关就可以实现自旋相关的零电导和大的自旋极化。两个开关可以提供用于控制自旋相关输运性质的多种操作。双通道铁磁四硅烯纳米粒子可以实现自旋电流的有效分离，有望成为自旋电子学器件的候选材料。
2022-07-28 cond-mat.mes-hall
Structure and Quantum Well States in Silicene Nanoribbons on Ag(110)
利用扫描隧道显微镜/光谱（STM/STS）和第一性原理计算研究了Ag（110）衬底上生长的硅纳米带的原子结构和电子性质。尽管在过去的几十年中对SiNRs进行了广泛的研究，但迄今为止，其原子结构仍然没有完全了解。在本报告中，我们确定了SiNRs/Ag（110）的结构是具有重构边缘的扶手椅型硅烯纳米颗粒。同时，观察到明显的量子阱态（QWS），并系统地测量了它们的能谱。量子阱结构是由于准粒子垂直于纳米尺度的限制而产生的，可以用量子力学中的一维“盒子中的粒子”模型理论来解释。
2015-06-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
A theoretical investigation on the carrier mobilities of armchair silicene nanoribbons
采用基于密度泛函理论的自洽场晶体轨道方法，研究了硅原子宽度为9-39的扶手椅型硅烯纳米带.从变形势理论获得的载流子迁移率相对于宽度振荡，并且值是石墨烯纳米带所具有的值的一小部分。屈曲结构、氢饱和、边缘重构以及边缘粗糙度降低了载流子迁移率，并借助晶体轨道解释了这一现象。
2012-09-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Enhanced thermoelectric efficiency in ferromagnetic silicene nanoribbons asymmetrically terminated with hydrogen atoms
利用从头算方法，我们计算了硅烯纳米带的热电和自旋热电性质的裸，单氢化和双氢化的边缘。非对称结构，其中一个边缘是裸露的或二氢化的，而另一个边缘是单氢化的（0 H-1H和2 H-1H纳米带）具有铁磁基态，并显示出显着的常规和自旋热电性能。热电效率的强烈增强（常规的和自旋的热电效率）是由这种纳米带的非常特定的能带结构引起的，其中一个自旋通道由于能隙而被阻挡，而另一个自旋通道是高度导电的。反过来，0 H-2 H和2 H-2 H纳米带（其中一个边缘是裸露的或二氢化的，另一个边缘是二氢化的）在基态是反铁磁性的。因此，相应的自旋通道是等效的，并且在这些纳米带中仅可以发生常规的热电效应。
2014-03-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Highly Sensitive Gas Sensors Based on Silicene Nanoribbons
受近年来二维单分子气体传感器发展的成功启发，我们采用密度泛函理论和非平衡格林函数方法研究了N2、NO、NO2、NH3、CO、CO2、CH4、SO2和H2S等气体分子在硅烯纳米带上的吸附.最稳定的吸附构型，吸附位，吸附能，电荷转移，量子电导调制，和电子能带结构的所有研究的气体分子在SiNR的研究。我们的研究结果表明，NO，NO2和SO2的化学吸附SiNR通过强共价键，表明其潜在的应用一次性气体传感器。此外，CO和NH3化学吸附在SiNR上，具有中等的吸附能，暗示其适合作为高灵敏度的气体传感器。通过气体分子的化学吸附可检测地调制量子电导，这可归因于从气体分子到SiNR的电荷转移。其他研究的气体通过范德华相互作用物理吸附在SiNR上。研究还发现，B或N原子的掺杂均能提高SiNR的吸附能。我们的研究结果表明，SiNR在气体分子传感应用中显示出希望。
2016-08-26 cond-mat.mes-hall
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
Thermoelectric effects in silicene nanoribbons
用{ \it ab-initio}方法研究了锯齿形边缘硅烯纳米带的输运系数和热电系数（包括自旋热电势）。这种纳米带的局部自旋密度揭示了边缘磁性。像在石墨烯中一样，人们发现反铁磁和铁磁有序，其中一边的自旋极化分别与另一边的自旋极化反平行或平行。热电性能，特别是塞贝克系数，显着地依赖于电子能带结构，并增强费米能级时，在能隙。然而，这些热电性能显着降低时，声子贡献的热导包括在内。这种声子贡献已通过两种不同的方法进行了数值计算。从反铁磁态到铁磁态的转变导致大的磁阻和相当大的磁热电势。反平行配置的热电参数，当自旋极化在纳米晶体的左部分是相反的，在右部分，也进行了分析。
2013-07-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Size, vacancy and temperature effects on Young's modulus of silicene nanoribbons
我们报告的杨氏模量（YM）的无缺陷和有缺陷的硅烯纳米带（SNRs）的长度和温度的函数的结果。在这项研究中，我们进行分子动力学模拟使用环境依赖的原子间相互作用势（EDIP）来描述硅原子的相互作用。我们发现，原始的和有缺陷的信噪比的杨氏模量的增加，在两个手性方向的带状长度。结果表明，有缺陷的SNR的杨氏模量表现出复杂的依赖于空位的组合。对于温度，我们发现YM的SNRs与空位缺陷和没有表现出非线性行为，它可以定制为一个给定的长度和手性。
2016-01-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Elastic and plastic deformation of graphene, silicene, and boron nitride honeycomb nanoribbons under uniaxial tension: A first-principles density-functional theory study
本研究的弹性和塑性形变的石墨烯，硅烯，氮化硼（BN）蜂窝纳米带在单轴拉伸下确定其弹性常数，并揭示有趣的功能。在弹性范围内的拉伸过程中，电子和磁性可以强烈地改变。特别是，它示出的带隙的一个特定的扶手椅nanoriginates在应变和最高价和最低的导带被线性化下被关闭。这样，即使在半导体纳米晶体中也可以获得无质量的狄拉克费米子行为。在塑性形变下，蜂窝结构不可逆地改变，并提供许多新的结构和功能。笼状结构，甚至悬浮的原子链可以在两个蜂窝状薄片之间衍生。本工作阐述了最近的实验[C. Jin，H.兰湖，澳-地彭，K. Suenaga和S. Iijima，Phys. Rev. Lett. 102，205501（2009）]，从石墨烯衍生碳链。此外，从BN和Si纳米带的原子链的类似的形成进行了预测。
2010-01-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Edge states of hydrogen terminated monolayer materials: silicene, germanene and stanene ribbons
基于多轨道紧束缚模型，研究了锯齿形硅烯、锗烯和锡烯纳米带在有和没有氢终止时边缘态的能量色散。由于低屈曲结构对于这些材料是至关重要的，因此$π$和$σ$轨道对边缘状态具有强烈的影响，这与石墨烯纳米带的情况不同。螺旋边缘态的色散是非线性的，类似于第一性原理计算。另一方面，从单轨道紧束缚模型导出的色散总是线性的。因此，我们发现非线性来自于多轨道效应，单轨道模型不能得到精确的结果，而多轨道紧束缚模型可以得到精确的结果。我们发现，多轨道模型是必要的正确理解的边缘状态的分散在一个低屈曲几何形状的四元纳米带。
2016-12-30 cond-mat.mes-hall
Band bending and zero-conductance resonances controlled by edge electric fields in zigzag silicene nanoribbons
该研究探究边缘电场对锯齿形硅烯纳米带能带与输运的调控，揭示非对称场诱导能带弯曲、对称场产生谷极化量子自旋霍尔态等规律，发现零电导共振且其对Hubbard相互作用具鲁棒性。
2025-09-04 cond-mat.mes-hall
Spin-dependent ballistic transport properties and electronic structures of pristine and edge-doped zigzag silicene nanoribbons: large magnetoresistance
采用非平衡格林函数方法结合密度泛函理论研究了边缘掺杂锯齿型硅烯纳米带（ZSiNR）的电子结构和电导.双探针系统的ZSiNR在铁磁和反铁磁状态被认为是。掺杂效应的元素从第III和V族，在一个平行或反平行的两个电极的磁性配置，进行了讨论。打开和关闭外部磁场，我们可以将金属铁磁ZSiNR转换为绝缘反铁磁ZSiNR。在铁磁状态下，偶数或奇数宽度的ZSiNR表现出截然不同的磁阻。在奇数宽度边缘掺杂的ZSiNR中，与原始ZSiNR相比，发生大的磁阻。在宽度均匀的ZSiNR中情况相反。这些现象是由反平行结构中电导的剧烈变化引起的。
2014-08-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Vacancy Effects on Electric and Thermoelectric Properties of Zigzag Silicene Nanoribbons
研究了具有横向对称性的锯齿形硅烯纳米晶体中单空位、双空位和线性空位的晶体重构。利用密度泛函理论结合非平衡格林函数方法研究了它们对材料电性能和热电性能的影响。特别是，我们专注于自旋分辨电导，磁电阻和电流-电压曲线。在MV中形成5-原子环，在DV中形成5-8-5环结构，并且在LV中形成8-4-8-4环结构。当横向对称性被空位打破时，特别是当空位位于带的边缘时，线性电导变得强烈地依赖于自旋。巨磁电阻效应会被非对称空位所掩盖。当存在LV和不对称MV或DV时，可能出现单自旋负微分电阻。一个强大的自旋塞贝克效应，预计在室温下在ZSiNR与LV。
2014-08-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Phosphorene nanoribbons, nanotubes and van der Waals multilayers
我们进行了全面的第一性原理研究磷烯纳米带，磷烯纳米管，多层磷烯，磷烯和二维（2D）过渡金属二硫属化物（TMDC）单层的异质双层的电子性质。研究了拉伸应变和电场对低维磷烯纳米结构电子性质的影响。我们的计算表明，锯齿形磷烯纳米带（z-PNR）是金属，而扶手椅型磷烯纳米带（a-PNR）是具有间接带隙的半导体，并且带隙对带宽的变化不敏感。我们发现拉伸压缩（或膨胀）应变可以减小（或增加）a-PNR的带隙，而面内电场可以显著减小a-PNR的带隙，导致在一定的电场之外的载流子到金属的转变。对于单壁磷烯纳米管（SW-PNTs），扶手椅型和锯齿型纳米管都是具有直接带隙的半导体。无论是拉伸应变或横向电场，可以出现类似的行为的带隙调制的a-PNR。众所周知，多层磷烯片是半导体，其带隙随着多层数目的增加而减小。在垂直电场作用下，多层磷烯片的带隙随电场的增大而减小，且随着层数的增加，带隙调制更加显著。最后，具有TMDC（MoS 2或WS 2）单层的磷孢烯的异质双层仍然是半导体，而它们的带隙也可以通过施加垂直电场来减小。
2014-03-25 cond-mat.mes-hall
Small bandgap features achieved in atomically precise 17-atom-wide armchair-edged graphene nanoribbons
石墨烯纳米带（GNRs）的自下而上合成技术可能使未来的电子器件由于可调的电子结构取决于明确定义的宽度和边缘几何形状。例如，扶手椅边缘GNRs（AGNRs）表现出宽度依赖的带隙。然而，迄今为止实验合成的AGNR的带隙相对较大，远高于1 eV。由于大的肖特基势垒和载流子有效质量，这种大的带隙可能使器件性能恶化。我们描述了自下而上的合成AGNRs与一个较小的带隙使用二溴苯为基础的前体。在Au（111）衬底上合成了17和13个碳原子宽度不同的两种AGNR，并用扫描探针显微镜和光谱研究了它们的原子结构和电子结构。我们发现，17-AGNR具有最小的带隙，以及最小的电子/空穴有效质量之间的自下而上的AGNR迄今为止的报道。17-AGNRs的成功合成是基于GNR的电子器件发展的重要一步。
2019-12-26 cond-mat.mes-hall
Orientation and strain modulated electronic structures in puckered arsenene nanoribbons
正交晶系的砷烯最近被预测为间接带隙半导体。在这里，我们证明了纳米结构的砷到纳米带可以成功地转换带隙是直接的。结果表明，窄扶手椅型纳米带和宽锯齿型纳米带的直接带隙是由面内和面外键的竞争决定的。此外，应变的纳米带也诱导直接带隙，同时有效地调制的输运性质。通过对扶手椅结构施加拉伸应变，带隙能量大大增强。在锯齿形的，拉伸应变使空穴的有效质量高得多，而压缩应变导致它远远低于电子。我们的研究结果对于理解和设计二维材料的电子性质，而不仅仅是像石墨烯这样的平面材料是至关重要的。
2015-02-05 cond-mat.mes-hall
The magnetic and transport properties of edge passivated silicene nanoribbon by Mn atoms
采用第一性原理计算研究了Mn作为钝化元素取代一边的H原子对ZSiNR的化学掺杂效应.在典型的铁磁和反铁磁耦合下优化的结构表明，该系统导致了AFM态，实现了半金属性质.此外，我们基于Keldysh非平衡格林函数方法的第一原理方法给出了器件的自旋相关输运性质。当系统从平行配置变为反平行配置时。上自旋电流快速增加，而下自旋电流仍然被抑制。此外，还发现该系统是一个相当好的自旋过滤器件，在较宽的偏置电压范围内，自旋过滤效率接近80%，因此适合于应用。详细地提出了这些现象的机理。
2016-01-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Effective Landé factors for an electrostatically defined quantum point contact in silicene
研究了在分裂栅电场作用下硅烯中量子点接触的等效Landé $g^*$因子。屈曲硅烯中的强自旋-轨道耦合将面内磁场的$g^*$因子从标称值2降低到第一传导子带的约1.2-第三传导子带的0.45。然而，对于垂直磁场，我们观察到的增强$g^*$因子的第一个子带中的纳米取向与锯齿形和扶手椅边缘为5.8和2.5。塞曼分裂的主要贡献来自于由凯恩-梅勒相互作用形式定义的内禀自旋-轨道耦合。
2021-05-07 cond-mat.mes-hall
Band engineering and elastic properties of strained armchair graphene nanoribbons: semiconductor vs metallic characteristics
扶手椅型石墨烯纳米带中的奇数个锯齿形边缘及其机械性能（例如，杨氏模量、泊松比和剪切模量）对于石墨烯基光电子器件中的带隙工程具有潜在的兴趣。在本文中，我们考虑在扶手椅型石墨烯纳米带的扶手椅型边缘处用氢钝化，然后施加应变来调节带隙。使用密度泛函理论计算，我们的研究发现，精确控制应变可以允许调整带隙从半导体到金属，然后再次切换回半导体。此外，我们还表明，氢分子钝化的应变石墨烯纳米晶可以具有大的面外变形，展示了松弛形状石墨烯的性质。我们用结合能来表示氢引起的应变。最后，我们研究了应变对石墨烯纳米带力学性能的影响，这些力学性能可用于制作基于石墨烯纳米带的应变电子器件。
2019-01-03 cond-mat.mes-hall
Quantum spin Hall effect induced by electric field in silicene
研究了锯齿形硅烯纳米管在外加电场作用下的输运性质。由于硅烯的屈曲结构，外加电场可以诱导出交错的亚晶格势和两种Rashba自旋轨道耦合。通过适当调节两种Rashba自旋轨道耦合，利用交错势打开了体能隙，在能隙中出现了无带隙的边缘态。此外，无带隙边缘态是自旋过滤的，并且对非磁性无序不敏感。这些结果证明了硅烯在外加电场作用下可以产生量子自旋霍尔效应，这对未来自旋电子学器件的应用具有一定的实际意义。
2012-12-19 cond-mat.mes-hall
External Bias Dependent Direct To Indirect Bandgap Transition in Graphene Nanoribbon
在这项工作中，使用自洽的紧束缚计算，第一次，我们表明，一个直接到间接的带隙转变是可能的扶手椅型石墨烯纳米晶通过沿带的宽度施加外部偏压，开辟了新的设备应用的可能性。借助狄拉克方程，我们利用外加偏压在纳米晶体内部产生的微扰势空间分布的不对称性，定性地解释了这种带隙跃迁。其次是验证的带隙的趋势与数值技术，使用矩阵指数的马格努斯展开。最后，我们证明了载流子有效质量在带隙跃迁点附近具有可调的尖锐特征。
2010-06-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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。
2011-05-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Zigzag nanoribbon of gated bilayer hexagonal crystals with spontaneous edge magnetism
单层石墨烯类二维材料的锯齿形纳米带在锯齿形终端处具有自发边缘磁性，其配置控制带隙。本文研究了双层六方晶体锯齿形纳米带的边缘磁性。研究了双层石墨烯和双层硅烯的具体模型。随着门控电压的增加，基态和第一准稳定激发态的总能级、磁结构和能带结构被调谐。在一定的门控电压范围内，上自旋带隙打开，下自旋带隙关闭，系统处于自旋极化金属相。这种双层纳米带的自旋极化导电边带可以应用于栅可调谐自旋电子器件。
2021-10-17 cond-mat.mes-hall
Optical Transitions and Localized Edge States in Skewed Phosphorene Nanoribbons
利用从密度泛函理论（DFT）中提取的紧束缚（TB）参数和递归格林函数方法，研究表明，锯齿形黑磷（磷烯）纳米带在垂直和横向电场作用下具有较大的可调带隙.取决于所施加的场的方向，中间带隙态可以具有局域化或金属性质，即非零中间带隙态密度。基于所涉及的带边态的对称性，解释了带隙和光偶极跃迁矩阵元的可调性。这预示着基于磷烯纳米带的新的电子和光学器件。
2018-06-29 cond-mat.mes-hall
Bandgap engineering of zigzag graphene nanoribbons by manipulating edge states via defective boundaries
石墨烯纳米带（GNRs）在未来应用中的严重限制之一是锯齿形GNRs（ZGNRs）是无间隙的，因此不能用于场效应晶体管（FET）。本文利用紧束缚方法和第一性原理方法，推导并证明了具有缺陷边缘结构的ZGNR中显著带隙开放的一般边缘（边界）条件。所提出的半导体GNRs具有一些有趣的特性，包括它们可以嵌入并集成在一大块石墨烯中，而不需要完全切割它们。我们还展示了一种新型的高性能全ZGNR FET。
2011-05-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
Effects of Interfacial Distance and Electric Field on Graphene-Silicene Hybrid Structures
石墨烯是一种二维（2D）半金属，由于狄拉克点的存在，其在载流子中具有高迁移率。硅烯是另一种有前途的材料，其性质类似于石墨烯。许多基于硅（Si）的电子器件可以经由石墨烯-硅烯（Gra/Si）混合结构来集成。这些电子应用主要基于经由电子结构变形来调谐带隙的能力，期望通过多层堆叠、施加横向外部电场（EF）以及改变界面距离来实现电子结构变形。在这项工作中，我们调查的能带结构，态密度（DOS）分布，以及相对于界面距离和横向外部EF的双层石墨烯，单层硅烯，和混合Si 2C 6的晶胞的带隙。使用基于密度泛函理论（DFT）的Quantum espresso软件进行第一原理计算。
2021-09-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
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
Water induced bandgap engineering in nanoribbons of hexagonal boron nitride
Shanghai Institute of Microsystem and Information Technology, Chinese Academy of Sciences（中国科学院上海微系统与信息技术研究所）；University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）；Nanjing University of Aeronautics and Astronautics（南京航空航天大学）；Shanghai Institute of Technical Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院上海技术物理研究所）；ShanghaiTech University（上海科技大学）；Kansas State University（堪萨斯州立大学）
本研究通过水吸附显著降低锯齿型六方氮化硼纳米带的带隙，并展示了其在场效应晶体管中的应用及光电响应特性。
2025-11-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Creating and probing wide-bandgap nanoribbon-like structures in a continuous metallic graphene sheet
石墨烯单分子层的类光色散特性使其具有许多新颖的电子学特性1，但这种无间隙的特性也限制了石墨烯单分子层在数字电子学中的应用2。在石墨烯单层中产生适度带隙的一种罕见的工作解决方案是将其切割成一维（1D）纳米宽的带3 -13。在这里，我们表明，宽带隙可以在一个独特的一维应变结构，即，通过石墨烯和金属基底之间的强相互作用，而不是切割石墨烯单层，可以制备出连续石墨烯片的石墨烯纳米颗粒状（GNR状）结构。利用热应变工程技术在铑箔上生长的连续石墨烯片中观察到宽度仅为几纳米的类GNR结构。空间分辨扫描隧穿光谱揭示了在另外连续的金属石墨烯片中GNR样结构中几百meV的带隙开口，直接证明了完全在石墨烯单层中实现金属-半导体-金属结。我们还表明，它是可能的定制的GNR类结构的结构和电子性质，通过使用扫描隧道显微镜。
2015-12-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Phonon Thermal Transport between Two in-Plane, Two-Dimensional Nanoribbons in the Extreme Near-Field Regime
本研究采用原子格林函数方法分析二维材料面内纳米带亚纳米间隙的声子热输运，发现三种指数衰减区间及相关规律，为极端近场热传递研究提供依据。
2024-09-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Robust edge states induced by electron-phonon interaction in graphene nanoribbons
寻找产生和控制物质拓扑状态的新方法是许多联合努力的前沿，包括通过掺杂和光诱导拓扑状态进行带隙工程。然而，我们的大多数理解都是基于单粒子图像。包括相互作用效应，如电子-电子和电子-声子的系统中的拓扑状态，仍然很少探索。通过利用非微扰和非绝热的图片，在这里，我们展示了如何电子和相干声子模式之间的相互作用，可以导致带隙托管边缘状态的拓扑起源。进一步的数值模拟证明了这些状态对不同类型的无序的鲁棒性。我们的结果有助于搜索的拓扑状态，在这种情况下，在一个最小的Fock空间。
2018-05-01 cond-mat.mes-hall
Optical and electronic properties of two dimensional graphitic silicon carbide
用密度泛函理论研究了二维少层石墨碳化硅（GSiC）的光学和电学性质，发现其与石墨烯和硅烯的光学和电学性质不同.单层GSiC具有直接带隙，而少数层表现出间接带隙。单层GSiC的带隙可以通过面内应变来调节。双层GSiC的性能对层间距离非常敏感。这些预测表明，单层GSiC可能是一个显着的候选人，新型发光二极管利用其独特的光学性能不同于石墨烯，硅烯和几层GSiC。
2012-05-24 cond-mat.mes-hall physics.optics
Graphenylene nanoribbons: electronic, optical and thermoelectric properties from first-principles calculations
最近合成的二维石墨烯类材料被称为graphenylene是一种具有窄直接带隙的半导体，在纳米电子应用中具有很大的前景。显著的带隙增加可以通过施加到亚石墨烯晶格的应变或通过使用纳米带代替延伸层来提供。本文采用基于密度泛函理论的计算方法对石墨烯纳米带的电学、光学和热电性质进行了系统的研究。结合能的估计，我们证实了稳定的锯齿形和扶手椅边缘的纳米带钝化的氢原子。电子光谱表明，所有考虑的结构可以被归类为直接带隙半导体。利用第一性原理方法和Kubo-Greenwood公式计算了薄膜的吸收系数、光学电导率和复折射率。已经表明，石墨烯带有效地吸收可见范围的电磁波。由于这种吸收，电导率在该范围内显著增加。用非平衡格林函数法计算了输运系数和热电优值。总结结果，我们讨论了石墨烯薄膜和纳米带在纳米电子器件中的可能用途。
2020-02-27 cond-mat.mes-hall physics.comp-ph
Quasi-Topological Insulator and Trigonal Warping in Gated Bilayer Silicene
双层硅烯由于其屈曲结构和三角对称结构而具有比双层石墨烯更丰富的物理性质。屈曲结构源于硅的大离子半径，三角对称性源于两个硅烯之间的特殊跳跃方式。它是拓扑平凡绝缘体，因为它带有平凡的$\mathbb{Z}_{2}$拓扑电荷。然而，它的物理性质更类似于拓扑绝缘体而不是带状绝缘体。实际上，双层硅烯纳米载体具有几乎无间隙和螺旋的边缘模式。我们可以称之为准拓扑绝缘体。一个重要的观察结果是能带结构可通过向双层硅烯片施加电场来控制。研究了电场作用下双层硅烯的能谱。正如单层硅烯在一定的电场下经历从拓扑绝缘体到能带绝缘体的相变一样，双层硅烯在超过一定的临界电场时也会从准拓扑绝缘体到能带绝缘体的相变。在临界电场下，双层硅烯是金属，而单层硅烯是半金属。此外，我们还发现在双层硅烯中存在几个临界电场，在这些临界电场处，由于三角弯曲效应，能隙关闭。
2012-09-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Armchair graphene nanoribbons: Electronic structure and electric field modulation
我们报告的电子结构和电场调制计算在宽度方向上的扶手椅型石墨烯纳米带（acGNRs）使用半经验扩展的休克尔理论。计算了重要的能带结构参数，如有效质量、速度和带隙。对于三种类型的acGNR，如果可行，提取pz轨道紧结合参数。此外，还研究了宽度方向上的电场对acGNRs分散性的影响。结果表明，对于两种类型的半导体acGNRs，外部电场可以减少带隙到几个meV的不同的定量行为。
2008-05-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Topological Insulator and Helical Zero Mode in Silicene under Inhomogeneous Electric Field
硅烯是形成二维蜂窝晶格的硅原子单层，其与石墨烯几乎具有所有显着的性质。硅烯的低能结构由具有相对大的自旋轨道相互作用的狄拉克电子描述，这是由于其屈曲结构。关键的观察结果是，通过将电场施加到硅烯片上，能带结构是可控的。特别地，间隙在某一临界电场处闭合。通过对硅烯纳米晶体能带结构的研究，我们发现随着电场的增加，硅烯纳米晶体发生了从拓扑绝缘体到能带绝缘体的拓扑相变。我们还表明，它是可能的，以产生螺旋零模式的任何地方在硅烯片通过调整局部的电场到这个临界值。该区域可以充当由拓扑绝缘体和/或带绝缘体包围的量子线或量子点。基于低能有效狄拉克理论，我们明确地构造了一些简单几何的波函数。这些结果也适用于锗烯，这是一个二维的蜂窝结构的锗。
2012-03-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
Electronic properties of Janus black arsenic-phosphorus (b-AsP) nanoribbons under transverse electric field
利用紧束缚方法研究了Janus单层黑砷磷（b-AsP）纳米带的电子输运性质。系统地研究了边缘结构对电子结构的影响。（1，3）nb和（3，1）nb b-AsP纳米带比锯齿形和扶手椅形纳米带具有更平坦的边缘带。扶手椅型的边缘带呈双简并。计算结果还表明，横向电场可以对不同边界形貌的锯齿带的带隙进行宽范围的调节。临界电场可以完全闭合间隙并诱导从半导体到导体的相变。我们的工作表明，动态可调带隙的Janus b-AsP纳米带，并揭示了潜在的Janus b-AsP的传输设备。
2022-12-04 cond-mat.mes-hall
