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
Water induced bandgap engineering in nanoribbons of hexagonal boron nitride
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
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
Zener Tunneling in Semiconducting Nanotube and Graphene Nanoribbon p-n Junctions
提出了半导体碳纳米管和石墨烯纳米管pn结二极管的带间隧穿理论。特征长度和能量尺度，决定隧穿概率和电流进行评估。通过比较这些结构与传统的IV族和III-V族半导体中的齐纳隧穿过程，证明了对于相同的带隙，碳基一维结构具有更高的隧穿概率。一维碳结构的高隧穿电流幅度表明了高性能隧穿场效应晶体管的独特可行性。
2008-06-08 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 Structures of SiC Nanoribbons
采用自旋极化密度泛函方法研究了SiC纳米带的电子结构。扶手椅型纳米带为半导体，锯齿型纳米带为磁性金属。锯齿形SiC纳米带中的自旋极化起源于带边缘的未成对电子。有趣的是，窄于$\sim$ 4 nm的锯齿形纳米带呈现半金属行为。在没有外场或化学修饰的情况下，窄SiC锯齿形纳米带的无金属半金属性预测为纳米材料自旋电子学应用开辟了一条简便的途径。
2008-07-09 cond-mat.mtrl-sci
Edge and Width Dependent Electronic Properties of Nanoribbons of Manganese Oxide
在本工作中，研究了最近合成的MnO的二维和一维蜂窝结构的结构、磁性和电子性质[Zhang et al.Nat.Commun.，20，1073-1078（2021）]通过使用第一性原理计算研究。计算结果表明，单层2D MnO晶体具有简并反铁磁（AFM）基态和相对不利的铁磁（FM）态。此外，磁各向异性的计算揭示了源于锰原子中未成对电子态的磁性的易磁化轴方向垂直于晶面。在电子学上，虽然FM-MnO是具有窄带隙的直接半导体，但AFM相显示出大的间接带隙半导体行为。此外，对MnO纳米带的计算表明，锯齿形边缘的纳米带显示金属钡，而扶手椅形边缘的纳米带是半导体。在磁性上，对于锯齿形或扶手椅边缘的纳米带，垂直于纳米晶生长方向的AFM顺序被发现是有利的其他AFM和FM订单。此外，取决于边缘对称性和带宽度，纳米带的禁带宽度值显示不同的家庭行为。
2022-01-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Cove-edged Chiral Graphene Nanoribbons with Chirality-Dependent Bandgap and Carrier Mobility
本研究合成了一类具有可调手性矢量的湾边手性石墨烯纳米带，发现其带隙和载流子迁移率与手性矢量呈显著相关性，为精确调控石墨烯纳米带光电性质提供了新途径。
2025-03-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Band structure and energy level alignment of chiral graphene nanoribbons on silver surfaces
手性石墨烯纳米带由于其低的带隙和自旋极化边缘态的潜在发展而成为非常有趣的结构。在这里，我们研究了它们在低功函数银表面上的能带结构，并评估了电荷转移对其性质的影响。
2021-07-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
"Narrow" Graphene Nanoribbons Made Easier by Partial Hydrogenation
大规模制备窄宽度、边缘光滑的石墨烯纳米带是一个挑战。第一性原理研究表明，GNR的氢化反应从GNR的边缘开始，逐渐向中间进行，从而使碳-碳$π$ - $π$键的数目最大化。此外，部分氢化的宽GNRs具有与窄GNRs相似的电子和磁性。因此，对于实际应用而言，没有必要直接生产窄GNR，因为部分氢化可以使宽GNR“更窄”。
2009-05-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
On the channel width-dependence of the thermal conductivity in ultra-narrow graphene nanoribbons
特别是低维材料和石墨烯纳米带的热导率受到线边缘粗糙度散射强度的限制。表征粗糙度强度的一种方式是热导率对W^β形式的沟道宽度的依赖性。虽然在电子输运的情况下，这种依赖性已经得到了很好的研究，导致纳米线和量子阱的W^6和纳米带的W^4，但在声子输运的情况下，这种依赖性是什么还不清楚。在这项工作中，使用晶格动力学和非平衡格林函数模拟，我们研究了线边缘粗糙度的影响下的超窄石墨烯纳米带的热导率的宽度依赖性。我们表明，指数β实际上不是一个单一的定义明确的数字，但它是不同的声子谱的不同部分取决于声子输运是弹道，扩散，或本地化。指数β对于半弹道声子输运取β < 1的值，对于亚扩散或局域声子取β >> 1的值，并且仅在输运是扩散的情况下取β = 1。热导率对W^β的总体依赖性取决于主要声子模式（通常是声学模式）的宽度依赖性。我们表明，由于长的声子平均自由路径，热导率的宽度依赖性成为一个通道长度依赖的属性，因为通道长度决定运输是弹道，扩散，或本地化。
2016-08-08 cond-mat.mtrl-sci
Spin Valve Effect in ZigZag Graphene Nanoribbons by Defect Engineering
我们报告的可能性驱动的锯齿形石墨烯纳米带的边缘缺陷工程的自旋阀效应。基于平均场自旋不受限制的哈伯德模型，采用自洽方法计算了电子能带结构和电导分布。发现使用外部栅极在清洁的锯齿形石墨烯纳米带中触发超导体-金属转变，而在存在克莱因边缘缺陷的情况下，它产生自旋分裂带隙的闭合。这些特性可以用来制造新型的基于电荷和自旋的开关和场效应器件。
2009-10-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
An Ab Initio Study on Energy Gap of Bilayer Graphene Nanoribbons with Armchair Edges
采用局域密度近似方法研究了双层扶手椅型石墨烯纳米带（AGNRB）的能带宽度、层间距（D）和边缘掺杂浓度对能带宽度的影响，并与单层石墨烯纳米带（AGNRM）的结果进行了比较.虽然一般来说，AGNRB的Eg小于AGNRM，但AGNRB表现出两种不同的基团，金属和半导体，而AGNRM表现出纯粹的半导体行为。此外，AGNRB的Eg对D高度敏感，表明通过改变D来调谐Eg的可能应用。最后，两种AGNR系统的边缘掺杂分别使AGNRM/AGNRB的Eg降低11-17%/4-10%。
2008-06-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Multi-wavelength Raman Spectroscopy of Ultra-narrow Nanoribbons Made by Solution-mediated Bottom-up Approach
在这里，我们提出了一个结合实验和理论研究的石墨烯纳米带（GNRs），其中详细的多波长拉曼测量集成精确的从头算模拟。我们的研究涵盖了几种超窄GNR，通过基于溶液的自下而上的合成方法获得，允许合理化的边缘形态，位置和类型的官能团，以及GNR拉曼光谱的长度的影响。我们发现，低能量区域，特别是在存在庞大的官能团填充由几个模式，和一个单一的径向呼吸样的模式无法识别。在拉曼光学区域，我们发现，除了完全溴化的情况下，所有的GNRs功能化的边缘与不同的侧基显示出的D峰的特征色散（8-22 cm-1/eV）。这归因于这些官能团的内部自由度，其充当分散活化缺陷。在大多数情况下，G峰显示出小到可忽略的分散，仅在边缘官能化控制不良的情况下才具有较大的值，超过了高度缺陷的石墨烯所报告的值。总之，我们已经表明，G和D峰的特征色散提供了进一步的洞察GNR的结构和功能化，通过使拉曼光谱的一个重要工具的GNR的表征。
2019-06-18 cond-mat.mtrl-sci
Comparative Study of Strain-Engineered Thermoelectric Performance of 2D-Xene Nanoribbons
本文系统比较了五种二维Xene材料扶手椅型纳米带在应变和宽度调控下的热电势，发现磷烯因大带隙和各向异性电子结构表现出最高热电势，并揭示了3p+2族在应变下由金属态向半导体态转变激活热电性能的设计规律。
2025-07-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Influence of Interface Geometry on Phase Stability and Bandgap Engineering in Boron Nitride substituted Graphene: A Combined First-principles and Monte Carlo Study
采用密度泛函理论和蒙特卡罗模拟相结合的方法，研究了氮化硼/石墨烯二维六方复合材料的相稳定性和电子性质，旨在揭示两者之间形成的界面几何结构所起的作用.我们的研究强调，在一定的温度范围内，优先创建扩展扶手椅界面可能有助于氮化硼和石墨烯的固溶体的形成。我们进一步发现，对于带隙工程，扶手椅接口或混合几何形状的补丁接口是最合适的。将研究扩展到纳米尺度的几何形状表明，降维使得两相的相分离的趋势更强。我们的深入研究应该形成一个有用的数据库，在设计具有所需性能的氮化硼-石墨烯复合材料。
2017-07-10 cond-mat.mtrl-sci
First principles investigation of zb-TiSn: A promising narrow bandgap semiconductor
该研究通过第一性原理计算证实闪锌矿TiSn结构稳定，为窄带隙半导体（0.3 eV），具有极性共价键，并计算了其光学性质。
2025-05-25 cond-mat.mtrl-sci
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。
2007-12-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ultra-Narrow TaS2 Nanoribbons
在二维（2D）材料中施加额外的限制可以进一步控制相关的电子，光学和拓扑性质。然而，超窄纳米带（NR）的合成仍然是一个挑战，特别是对于过渡金属二硫属化物（TMD），并且合成窄于50 nm的TMD NR仍然是难以捉摸的。在这里，我们报告的超窄TaS2 NR的气相合成。NR生长在碳纳米管的空腔内，从而限制了它们的横向尺寸和层数，同时使它们对环境保持稳定。NR达到单层（ML）极限并且表现出低至2.5nm的宽度。原子分辨率扫描透射电子显微镜（STEM）揭示了详细的原子结构的超窄NR，我们观察到一个迄今未见的原子结构超调制现象的有序缺陷阵列内的NR。基于密度泛函理论（DFT）的第一性原理计算显示了平坦能带的存在，以及边缘和边界局域化的状态，并帮助确定超调制的原子配置。纳米管模板合成代表了一种独特的，可转移的，广泛部署的路线，以超窄TMD NR增长。
2020-12-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Impact of Size Effect on Graphene Nanoribbon Transport
石墨烯在纳米电子应用中表现出令人印象深刻的特性，包括高迁移率和宽度依赖的带隙。石墨烯在纳米电子学中的使用最可能是石墨烯纳米带（GNR）的形式，其中带宽度预计小于20 nm。已经对边缘散射对GNR中载流子输运的影响进行了许多理论预测-大多数研究指出迁移率（GNR）以及开/关比（GNR FET）的退化。这项研究提供了第一个明确的实验证据，在图案化GNRs的尺寸效应的开始;它表明，对于W<60 nm，GNRs中的载流子迁移率是有限的边缘散射。
2010-01-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Pressure induced emission enhancement and bandgap narrowing: experimental investigations and first principles theoretical simulations on a model halide perovskite
我们报告了无铅卤化物钙钛矿$Cs_3Sb_2Br_9$的高压光致发光，拉曼散射和X射线衍射测量。在大约3 GPa时，电子跃迁通过线宽的宽的最小值、$E_g$、$A_{1g}$拉曼模式的强度的最大值以及三角晶格的$c/a$比率的不寻常变化而显现。大的可压缩性和观察到的拉曼异常表明具有强的电子-声子耦合的软材料。在光致发光测量中观察到的带隙以下宽带发射表明自陷激子的复合。由于电子景观的变化，光致发光峰的初始蓝移在约3GPa处增强到红移。在8 GPa下还观察到一级三角晶向单斜晶的结构转变。第一性原理密度泛函理论（DFT）计算表明，由于价带费米能级附近的$Sb-5s$和$Br-4p$轨道杂化的变化，电子跃迁与直接到间接的带隙跃迁有关.实验观察到的拉曼模式被分配到它们的对称性使用密度泛函微扰理论。此外，DFT计算结果表明，在0-8 GPa的压力范围内，禁带宽度减小了27.5%.
2021-12-24 cond-mat.mtrl-sci
Raman Spectroscopy of Lithographically Patterned Graphene Nanoribbons
纳米尺度的石墨烯物体由于量子限制效应而引起了人们的极大兴趣。我们目前的拉曼光谱研究石墨烯纳米带（GNRs），这是已知的具有非零的电子带隙。通过电子束光刻图案化机械剥离的石墨烯，然后进行氧等离子体蚀刻，制备了宽度范围为15 nm至100 nm的GNR。窄GNRs的拉曼光谱可以由上移的G带和突出的无序相关的D带起源于带边缘的散射来表征。D-G带强度比一般随带宽的减小而增大。然而，其对于宽度< 25 nm的减小（部分归因于边缘处的非晶化）提供了对<5 nm的D模式弛豫长度的有价值的实验估计。在G带的最后一个GNR的上移可以归因于限制效应或化学掺杂的GNR边缘上的官能团。值得注意的是，GNR比块状石墨烯片更容易受到光热效应的影响，从而导致由大气氧引起的可逆空穴掺杂。最后，我们表明，2D波段仍然是一个可靠的标记，在确定的GNRs的层数，尽管其显着扩大非常狭窄的GNRs。
2012-01-20 cond-mat.mtrl-sci
Engineering Graphene Nanoribbons via Periodically Embedding Oxygen Atoms
本研究通过原位形成吡喃环将氧原子精确嵌入石墨烯纳米带晶格，合成了两种氧掺杂GNRs，发现氧掺杂剂对两者的带隙影响不同，并揭示了sp2杂化氧原子导致的能带边缘转变机制。
2025-04-26 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
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。
2013-10-01 cond-mat.mtrl-sci
Ground-state properties of the narrowest zigzag graphene nanoribbon from quantum Monte Carlo and comparison with density functional theory
利用量子MonteCarlo（QMC）第一性原理计算方法，研究了具有无限线性并苯结构的锯齿形石墨烯纳米颗粒的基态性质.我们表明，这个准一维系统是相关的，其基态是由本地化的$π$电子的自旋是反铁磁（AFM）有序。QMC预测的AFM稳定能（36（3）meV/碳原子）和绝对磁化强度（1.13（1）$μ_\textrm{B}$/晶胞）是相当大的，它们表明反铁磁相关在室温以上仍然存在。这些值可以在一定程度上再现的密度泛函理论（DFT）只有假设强相互作用，无论是在DFT+U框架内或使用混合泛函。基于我们的QMC结果，我们然后提供适合于这类系统的DFT+U中的Hubbard排斥强度。
2021-11-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Bandgap modulation of narrow-gap carbon nanotubes in a transverse electric field
我们提出了一种利用横向电场调制准金属碳纳米管带隙的方法。与以往的调查，我们包括曲率效应的纳米管，通过将两个$π$ -和$σ$ -轨道在我们的紧束缚计算。计算结果表明，小曲率引起的带隙随着电场幅值的减小而呈二次方减小。随着电场幅度继续增加，带隙随后以与先前研究中所呈现的类似的方式扩展。的带隙依赖性进行了验证，通过分析计算，这也同意与前面的分析的限制，没有曲率。
2006-02-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Lithium Mediated Benzene Adsorption on Graphene and Graphene Nanoribbons
研究了苯分子在石墨烯及其纳米带表面锂吸附位点上的锚定。揭示了吸附质密度、特定吸附位置和自旋态对底层石墨烯衍生物的结构稳定性和电子性质的影响。在足够高的密度下，由于电荷从吸附原子转移到π电子系统，裸锂吸附使扶手椅型石墨烯纳米带变成金属，而它们的锯齿形对应物变成半金属。在苯吸附时，锂阳离子遇到两个π系统，从而将电荷拉回到苯分子。这又导致可测量的带隙的开放，其尺寸和特性对吸附物密度敏感，从而表明可以设计基于锂吸附石墨烯的化学检测器。因此，我们的研究结果有望支持新型石墨烯基传感和开关器件的设计。
2013-06-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Facile Synthesis of High Quality Graphene Nanoribbons
石墨烯纳米带因其新颖的电子和自旋输运性质而引起关注1 -6，并且因为小于10 nm宽的纳米带具有可用于制造场效应晶体管的带隙。然而，生产非常高质量或大量的纳米带仍然是一个挑战。在这里，我们表明，原始的几层纳米带可以通过解压缩温和的气相氧化的多壁碳纳米管使用机械超声在有机溶剂中。纳米带表现出非常高的质量，具有光滑的边缘（如通过高分辨率透射电子显微镜所见），无序与石墨拉曼谱带的低比率，以及迄今为止报道的最高电导率和迁移率（对于宽度为10-20 nm的带，高达5e 2/h和1500 cm 2/Vs）。此外，在低温下，纳米带表现出相位相干传输和法布里-珀罗干涉，这表明最小的缺陷和边缘粗糙度。纳米带的产率为起始原料纳米管烟炱材料的约2%，这显著高于能够生产高质量窄纳米带的先前方法1。原生石墨烯纳米带的相对高产率合成将使这些材料易于用于广泛的基础和实际应用。
2010-04-08 cond-mat.mtrl-sci
Electromechanical properties of suspended Graphene Nanoribbons
石墨烯纳米带呈现出从半导体到半金属的多种电子性质，这取决于它们的几何形状、尺寸和化学组成。在这里，我们提出了一个路线，通过外部施加的机械变形来控制这些属性。使用最先进的密度泛函理论计算结合经典弹性理论的考虑，我们发现一个显着的杨氏模量值为~7 TPa的超窄石墨烯条和一个显着的机电响应弯曲和扭转变形。鉴于目前在纳米级石墨烯衍生物合成方面的进展，我们的预测可以通过实验验证，为基于超窄石墨烯纳米带的微型机电传感器和器件的设计和制造开辟了道路。
2009-05-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Catalytic growth of ultralong graphene nanoribbons on insulating substrates
石墨烯纳米带（GNRs）具有几个纳米的宽度，由于其结构可调的带隙，载流子迁移率和优异的稳定性，是未来纳米电子应用的有希望的候选者。然而，在绝缘衬底上直接生长微米长的GNRs，这对于制造纳米电子器件至关重要，仍然是一个巨大的挑战。在这里，我们报告的GNRs的绝缘六方氮化硼（h-BN）衬底上的外延生长通过纳米粒子催化的化学气相沉积（CVD）。合成了长度可达10 μm的超窄GNRs。值得注意的是，生长的GNR与h-BN衬底在晶体学上对齐，形成一维（1D）莫尔超晶格。扫描隧道显微镜揭示了导电石墨衬底上生长的类似GNRs的平均宽度为2 nm，典型带隙为约1 eV。完全原子的计算模拟支持的实验结果，并揭示了GNRs和碳纳米管（CNT）的形成过程中的成核阶段，和范德华滑动的GNRs在h-BN衬底上的整个生长阶段之间的竞争。我们的研究提供了一种可扩展的单步方法，用于在绝缘衬底上生长微米长的窄GNR，从而开辟了一条探索高质量GNR器件性能和一维莫尔超晶格基础物理的途径。
2022-05-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
2D ferroelectric narrow-bandgap semiconductor Wurtzite' type alpha-In2Se3 and its silicon-compatible growth
Shenyang National Laboratory for Materials Science, Institute of Metal Research, Chinese Academy of Sciences（中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家实验室）；School of Materials Science and Engineering, University of Science and Technology of China（中国科学技术大学材料科学与工程学院）；School of Physical Science and Technology, Jiangsu Key Laboratory of Frontier Material Physics and Devices, Soochow University（苏州大学江苏省前沿材料物理与器件重点实验室物理科学与技术学院）；Collaborative Innovation Center of Extreme Optics, Shanxi University（山西大学极端光学协同创新中心）；Center for Quantum Matter, School of Physics, Zhejiang University（浙江大学物理学院量子物质研究中心）；Department of Mechanical Engineering, The University of Hong Kong（香港大学机械工程系）
本研究通过原位传输生长法实现了厘米级纤锌矿型α-In₂Se₃薄膜的制备，展示了其作为窄带隙铁电半导体在神经形态计算突触中的应用潜力。
2026-02-09 cond-mat.mtrl-sci
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。
2010-04-29 cond-mat.mtrl-sci
TiO2 with Super Narrow Bandgap Achieved in One-Step Single-Mode Magnetic Microwave Induced Plasma Treatment
采用一种简单、新颖的单模磁微波诱导等离子体一步法成功合成了超窄带（1.1 eV~）TiO_2。通过对TiO 2表面Ti 3+的选择性掺杂，使其成为捕获中心，有效地抑制了光激发载流子的复合，实现了可见光催化性能的增强。此外，在一步反应过程中，TiOx的表面化学组成被精确地控制在1.19 < x < 1.92的宽区域内。详细的XPS分析表明，即使在氧化气氛和光催化反应中进行高温处理（~800 oC），形成的Ti 3+表面也显示出高度的热/化学稳定性。
2022-02-03 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Tuning Ultra-Narrow Direct Bandgap in alpha-Sn Nanocrystals: A CMOS-Compatible Approach for THz Applications
本研究通过CMOS兼容的微波工艺在硅上合成α-Sn纳米晶体，实现超窄直接带隙（64-137 meV）的尺寸可调，为太赫兹器件提供新途径。
2025-05-27 cond-mat.mtrl-sci
Narrow Bandgap in beta-BaZn2As2 and Its Chemical Origins
已知β-BaZn 2As 2是具有与LaZnAsO类似的层状晶体结构的p型半导体，导致预期β-BaZn 2As 2和LaZnAsO具有类似的带隙;然而，β-BaZn 2As 2的带隙（先前报道的值~0.2 eV）比LaZnAsO的带隙（1.5 eV）小一个数量级。本文从电导率温度依赖性的本征区确定了β-BaZn_2As_2的可靠带隙值为0.23eV。基于6 keV硬X射线光电子能谱、杂化密度泛函计算和配体理论探讨了这种窄带隙的起源。一个起源是相邻[ZnAs]层之间的直接As-As杂化，这导致As 4p能级的二次分裂并提高了价带最大值。另一种是虽然LaZnAsO的导带底（CBM）主要由Zn 4s形成，但在β-BaZn 2As 2中非键Ba 5dx 2-y2轨道意外地形成了深导带底（CBM）。这两个起源提供了一个定量的解释β-BaZn 2As 2和LaZnAsO之间的带隙差异。
2015-02-12 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Electronic properties of armchair AA-stacked bilayer graphene nanoribbons
基于紧束缚模型，我们分析研究了扶手椅型AA堆叠双层石墨烯纳米带（BLGNRs）在几个区域的电子能带结构。我们应用硬壁边界条件，以确定在封闭方向上的布洛赫波函数的离散主导。首先，我们考虑一个理想的情况下，完美的纳米带没有任何边缘变形，并表明它们的电子性质是强烈的尺寸依赖。我们发现窄扶手椅AA堆叠的BLGNRs（类似于单层石墨烯纳米带）可以是金属的或半导体的，这取决于它们的宽度，所述宽度由跨带宽度的二聚体线的数量确定，而宽带是金属的。然后，我们表明，当考虑到边缘变形的影响，所有窄扶手椅AA堆叠BLGNRs成为半导体，而宽带保持金属。我们还调查的电场施加垂直的纳米晶层的影响，并显示它可以用来调整这些纳米带的电子性质，导致在一个临界值的电场，这取决于纳米晶的宽度的金属相变。此外，在所有制度，我们计算相应的波函数，可用于调查和预测这些纳米带的各种属性。
2014-07-28 cond-mat.mes-hall 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
First principle study of the thermal conductance in graphene nanoribbon with vacancy and substitutional silicon defect
采用非平衡格林函数（NEGF）方法，结合局域密度近似下的密度泛函理论第一性原理计算，研究了含空位和硅点缺陷（Si原子取代C原子）的石墨烯纳米材料的热导率.针对{ \it ab initio}方法的长程性质与NEGF方法的第一近邻性质之间的矛盾，提出了一种有效的力常数矩阵修正方法.在具有空位缺陷的纳米晶体中，热导率对空位缺陷的位置非常敏感。位于纳米晶中心的空位缺陷产生鞍状表面，通过对所有声子模式的强散射大大降低了热导率;而边缘空位缺陷仅导致边缘的进一步重构并略微降低热导率。对于Si缺陷，缺陷的位置对热导率的值不起作用，因为缺陷区域被限制在缺陷中心周围的狭窄区域内。
2011-08-30 cond-mat.mtrl-sci
Planar penta-transition metal phosphide and arsenide as narrow-bandgap semiconductors from first principle calculations
本研究通过密度泛函理论计算提出一系列平面五边形TM$_2$X$_4$单层材料，证实其具备多维度稳定性，且为带隙0.14-0.69eV的直接带隙窄带隙半导体，具有强面内光吸收，有望应用于光电子领域。
2018-11-12 cond-mat.mtrl-sci
Strain-enhanced edge ferromagnetism and bipolar magnetic semiconducting behavior in Janus graphene nanoribbons
School of Physics and Astronomy, and Key Laboratory of Multiscale Spin Physics (Ministry of Education), Beijing Normal University（北京师范大学物理与天文学院，多尺度自旋物理教育部重点实验室）；School of Physics and Electronics, Shandong Normal University（山东师范大学物理与电子科学学院）
研究通过第一性原理密度泛函理论和确定量子蒙特卡罗方法，揭示了具有拓扑缺陷阵列的Janus石墨烯纳米带在应变作用下表现出的增强铁磁性和双极磁半导体行为，为室温自旋电子器件提供新思路。
2026-02-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Optimized Synthesis and Device Integration of Long 17-Atom-Wide Armchair Graphene Nanoribbons
本研究通过优化表面合成条件，利用逐渐升温和模板效应制备了平均长度约17 nm的17-AGNRs，证实了其在恶劣环境下的稳定性，并成功将其集成至场效应晶体管中实现了电子传输。
2025-07-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electronic and Optical Properties of the Narrowest Armchair Graphene Nanoribbons Studied by Density Functional Methods
本研究以一系列含n个苯环（n = 1 - 20）的平面聚对苯撑（PPP）低聚物（n-PP）作为氢钝化的最大扶手椅型石墨烯纳米带的有限尺寸模型。采用Kohn-Sham密度泛函理论和含时密度泛函理论计算了n-PP的单重态-三重态能隙、垂直电离势、垂直电子亲合势、基本能隙、光学能隙和激子结合能。对于所有的链长，n-PP的基态均为单态。与最低单重态（即，基态）、最低三重态以及阳离子和阴离子的基态都具有一定的多重参比特性。总的来说，电子和光学性质的n-PP从omegaB 97和omegaB 97 X功能获得的是在良好的协议与现有的实验数据。
2016-04-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Electronic band structure of narrow-bandgap p-n nanojunctions in heterostructured nanowires measured by electron energy loss spectroscopy
复杂纳米结构半导体的电子能带结构对材料的最终电子和光学性质具有相当大的影响，并且最终对包含它们的器件的功能性具有相当大的影响。透射电子显微镜（TEM）中的价电子能量损失谱（VEELS）提供了以高空间分辨率测量半导体这种性质的可能性。然而，这对于窄能带隙半导体来说仍然是一个挑战，因为需要低能量扩散的电子束。在这里，我们表明，通过单色VEELS，我们可以研究的电子能带结构的异质结构纳米线的形式的窄隙材料GaSb和InAs的带隙值下降到0.5 eV，特别是重要的新开发的结构与未知的带隙。使用复杂的异质结构的InAs-GaSb纳米线，我们确定的带隙值为0.54 eV的纤锌矿InAs。此外，我们直接比较的带隙的纤锌矿和锌的多型GaSb在一个单一的纳米结构，在这里测量为0.84和0.75 eV，分别。这使我们能够解决现有的争议，在这些结构之间的带对齐所产生的理论预测。研究结果表明，单色VEELS的潜力，以提供一个更好的理解在异质界面的窄带隙复杂的纳米结构材料的高空间分辨率的带对齐。这对于半导体器件应用尤其重要，在半导体器件应用中，纳米级的电子能带结构的最轻微变化都可以在其功能中发挥关键作用。
2021-03-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Edge magnetism impact on electrical conductance and thermoelectric properties of graphenelike nanoribbons
窄的准二维纳米结构中的边缘态在很大程度上决定了它们的电学、热电和磁学性质。非磁性边缘状态可能经常导致拓扑绝缘体型行为。然而，当锯齿形边缘是磁性的并且时间反演对称性被破坏时，另一种情况出现。在这项工作中，我们报告的电子能带结构修改，电导和热电性能的窄锯齿形纳米带与自发磁化的边缘。基于Kane-Mele- Hubbard紧束缚模型的理论研究表明，对于硅烯、锗烯和锡烯，当能量接近电中性点时，其Seebeck系数和热电功率因子都得到了显著的增强。环周栅压提高了具有反平行磁化锯齿边的基态能带的自旋简并度，使电导显著自旋极化。同时栅电压也影响热电性能。如果声子热导充分降低，上述纳米带的估计室温品质因数可以超过3的值。
2017-10-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Graphene nanoribbons for quantum electronics
石墨烯纳米带（GNR）是一类由石墨烯晶格雕刻而成的一维（1D）材料。GNR具有高迁移率和载流能力，相当大的带隙，以及由取向和开边结构定制的多功能电子特性。这些独特的性质使得GNRs成为有前景的电子应用的候选者，包括纳米尺寸的场效应晶体管（FET）、自旋电子器件和量子信息处理。要充分发挥GNR的潜力，对结构-性质关系的基本理解、原子结构的精确控制和规模化生产是主要挑战。在过去的几年中，已经取得了显着的进展，原子精确的自下而上的GNR和异质结的合成，提供了一个理想的平台，功能分子器件，以及成功的生产半导体GNR阵列的绝缘基板上潜在的大规模数字电路有用。随着研究的不断深入，GNRs有望成为未来量子信息科学中极具竞争力的候选材料。在这方面，我们回顾了GNR研究的最新进展，并确定了在不久的将来可能发展的关键挑战和新方向。
2021-10-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
An analytic investigation for the edge effect on mechanical properties of graphene nanoribbons
我们推导出解析表达式的杨氏模量和泊松比的石墨烯nanorigins，其中自由边缘被扭曲的压缩边缘应力。我们的分析公式明确地说明了弯曲的自由边缘的杨氏模量的减少，导致明显的宽度依赖性的石墨烯纳米管的杨氏模量。泊松比也被弯曲的自由边缘减小，并且在具有超窄宽度的石墨烯纳米颗粒中可以实现负泊松比。这些结果与以前的理论工作是可比的。
2018-12-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
A Novel Interface Database of Graphene Nanoribbon from Density Functional Theory
针对界面数据库匮乏的问题，研究者基于密度泛函理论构建了丰富的石墨烯纳米带界面结构数据库，包含能带、态密度等物理性质，可为电子器件设计提供理论指导并加速相关机器学习研究。
2023-12-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Revealing the role of tin fluoride additive in narrow bandgap Pb-Sn perovskites for highly efficient flexible all-perovskite tandem cells
氟化锡（SnF 2）是高效Pb-Sn钙钛矿太阳能电池（PSC）不可缺少的添加剂。然而，很少研究钙钛矿吸收体中SnF 2的空间分布，而对于全面理解SnF 2添加剂的确切作用是必不可少的。揭示了SnF 2添加剂的空间分布规律，建立了结构-光电性能-柔性光伏性能的关联。我们观察到的Pb-Sn钙钛矿薄膜表面上的氟化氧相的SnF 2的化学转化，由于其快速氧化。此外，在掩埋的钙钛矿界面处，我们检测并可视化了F-离子的积累。我们发现，Pb-Sn钙钛矿的光致发光的量子产率达到最高值与10摩尔%的SnF 2的前体溶液。当在柔性器件中集成优化的吸收体时，我们获得了效率为18.5%的柔性Pb-Sn钙钛矿窄带隙（1.24 eV）太阳能电池，并展示了效率为23.1%的柔性4端全钙钛矿串联电池。
2022-10-24 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Plasmon Resonance in Multilayer Graphene Nanoribbons
通过实验和数值模拟研究了单层石墨烯纳米颗粒（SL-GNR）、双层石墨烯纳米颗粒（DL-GNR）和三层石墨烯纳米颗粒（TL-GNR）结构中的等离子体共振现象。我们在实验中使用“真实”的石墨烯样品来确定实验和理论模型中的关键瓶颈。电可调等离子体激元在这种堆叠的多层GNRs的存在下，首先通过红外显微镜实验验证。我们发现，DL-GNR的等离子体共振的强度增加相比，SL-GNRs。然而，与DL-GNR相比，我们没有发现TL-GNR进一步增加。我们进行了系统的全波模拟，使用有限元技术来验证和拟合实验结果，并提取的载流子散射率作为拟合参数。数值模拟显示出与实验的未图案化的SLG片，和图案化的石墨烯片的定性协议显着的协议。我们相信，进一步的改进，如引入带隙的数值模型可能会导致更好的定量协议的数值模拟与实验。我们还注意到，这种先进的建模首先需要更好质量的石墨烯样品和准确的测量。
2015-08-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Perfect Reflection of Chiral Fermions in Gated Graphene Nanoribbons
我们描述了通过门控金属石墨烯纳米带使用非平衡格林函数方法的理论研究的结果。虽然与量子场论的类比预测完美的传输手征费米子通过门控区在一维，我们发现\emph{perfect reflection}的手征费米子在扶手椅带的特定配置的门。这种效应应该可以在由带电碳纳米管门控的窄石墨烯收缩中测量。
2009-01-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Low-dimensional phonon transport effects in ultra-narrow, disordered graphene nanoribbons
利用非平衡格林函数（NEGF）模拟技术研究了低维和无序对超窄扶手椅型石墨烯纳米带（GNRs）中声子输运的影响.我们特别关注的声子谱的不同部分是如何受到几何约束和线边缘粗糙度的影响。随着线边缘粗糙度的引入，声子透射率降低，但在整个光谱中不均匀。我们在声子谱中发现了四种不同的行为：i）低能、低波矢的声学分支具有很长的平均自由程，即使在W= 1 nm宽的超窄GNR中，它们受边缘无序的影响也最小; ii）由相对平坦声子模式的密集群体组成的能量区域（包括光学分支）也没有受到显著影响，除了在超窄W= 1 nm GNR的情况下，在这种情况下，由于沿声子输运路径的带失配，透射率降低; iii）位于光谱的中间区域内的准声学带受到无序的强烈影响，因为光谱的这一部分在限制和无序时都耗尽了传播的声子模式，特别是随着沟道长度的增加; iv）在由小密度的声子模式组成的能量区域中观察到声子透射的最强降低，在这种情况下，粗糙度可以引入随着沟道长度大大增加的传输间隙。我们发现，在宽度小至W= 3 nm的GNR中，在中等粗糙度下，低能声学模式和光学模式的密集区域可以保持半弹道输运性质，即使对于通道长度达到L=1 μ m。即使对于短至10纳米的通道长度，光谱的稀疏区域中的模式也落入本地化制度。
2015-04-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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。
2009-12-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Graphene nanoribbons subject to gentle bends
由于石墨烯纳米带薄而脆弱，它们需要支撑。支撑为应用提供了坚实的基础，粘合力使色带保持平坦，尽管不一定是直的：高纵横比的色带容易弯曲。然而，弯曲对带的电子性质的影响是未知的。因此，本文研究了平面和轻微弯曲的石墨烯纳米带的机电学。密度泛函紧束缚和修正的周期性边界条件的模拟表明，扶手椅带的轻微弯曲可以导致显着的能隙变宽或变窄。此外，在锯齿形带中，由于轴对称破缺，即使没有磁性，也可以打开相当大的能隙。这些结果表明，在电子测量的支持带，这样的弯曲必须注意。
2012-05-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
