How Graphene-like is Epitaxial Graphene? \\Quantum Oscillations and Quantum Hall Effect
我们研究了在6 H-SiC（0001）衬底上外延生长的高质量单层石墨烯的输运性质。我们已经测量了传输特性，特别是载流子密度，迁移率，电导率和大样品以及亚微米大小的霍尔酒吧是完全躺在原子级平坦的衬底平台的磁导。结果显示高迁移率，独立于样品尺寸和Shubnikov-de Haas效应与单层石墨烯的朗道能级谱。当门控接近狄拉克点时，迁移率大幅增加，并且发生石墨烯类量子霍尔效应。这证明外延石墨烯由先前在剥离的石墨烯中观察到的相同的伪相对论物理学支配。
2009-08-13 cond-mat.mes-hall
Controlling doping in graphene through a SiC substrate: A first-principles study
通过掺杂控制载流子的类型和密度是发展石墨烯电子学的关键步骤。然而，石墨烯的直接掺杂是相当大的挑战。基于第一性原理计算，提出了一种通过衬底来克服石墨烯掺杂困难的概念，发现在碳化硅衬底上外延生长的石墨烯中，掺杂可以得到强烈的增强。与自支撑石墨烯相比，掺杂剂的形成能可以降低多达8eV。外延石墨烯层的载流子的类型和密度可以通过合适的掺杂剂和表面钝化来有效地控制。更重要的是，与石墨烯的直接掺杂相比，由于掺杂剂与导电沟道之间的空间分离，外延石墨烯层中的载流子被掺杂剂弱散射。最后，我们表明，类似的想法也可以用来控制磁性，例如，诱导半金属状态的外延石墨烯没有磁性杂质掺杂。
2011-07-23 cond-mat.mes-hall
Ripples and Charge Puddles in Graphene on a Metallic Substrate
介电衬底上的石墨烯表现出空间掺杂的不均匀性，形成电子空穴水坑。理解和控制后者对于解开石墨烯在狄拉克点的许多基本性质至关重要。在这里，我们展示了石墨烯中的电荷池和地形波纹的共存和相关性，从金属衬底上生长。狄拉克费米子类电子的干扰的分析产生了线性色散关系，表明金属上的石墨烯可以恢复其固有的电子特性。
2014-07-01 cond-mat.mes-hall
Magnetism of Substitutional Co Impurities in Graphene: Realization of Single $π$-Vacancies
采用{ \it ab initio}计算方法研究了置换掺杂Co（Co $_{sub}$）原子的单层石墨烯的结构、电子和磁性.我们关注Co是因为在传统的铁磁元素（Fe、Co和Ni）中，只有Co $_{sub}$原子在石墨烯中诱导自旋极化。我们的研究结果表明，在石墨烯中的Co替代杂质的复杂的磁性，这是映射到简单的模型，如$π$ -空位和海森堡模型。在我们的工作中建立的链接可以用来将纳米结构的工程与有缺陷的石墨烯中的$π$模型的结果联系起来。原则上，这里考虑的结构可以使用电子辐照或Ar $^+$离子轰击来制造，以产生缺陷并同时沉积Co。
2009-06-30 cond-mat.mes-hall
Graphene Transport Mediated by Micropatterned Substrates
工程衬底为具有可调性质的石墨烯器件提供了一条有前途的途径。特别地，形貌图案化的衬底由于其诱导应变和静电掺杂的局部变化的能力而可以暴露独特的行为。然而，为了探索可能的科学和应用范围，重要的是要创建既具有可调特性又适合于传输测量的地形衬底。在这封信中，我们描述了可调的，地形图案化的基板适合运输测量的制造。我们报告了在这些衬底上制造的石墨烯器件的光学和输运测量，并展示了由地形特征引起的特征应变和局部掺杂行为。
2017-08-13 cond-mat.mes-hall
Characterizing wave functions in graphene nanodevices: electronic transport through ultrashort graphene constrictions on a boron nitride substrate
我们提出了通过在六方氮化硼衬底上的短而窄（30x30 nm）的单层石墨烯收缩的电子输运测量。虽然库仑阻塞的一般观察与早期的工作是兼容的，但细节不是：我们表明，电荷局部化的区域可以显着大于收缩的区域，这表明负责库仑阻塞的局部状态泄漏到石墨烯块体中。然而，石墨烯在六方氮化硼上的高体迁移率似乎与看到库仑阻塞所需的短体局部化长度不一致。为了解释这些发现，电荷必须主要沿着器件的不完美边缘定位，并沿着收缩部外部的边缘延伸。为了更好地理解的机制，我们比较了实验结果与紧束缚模拟这样的收缩与无序的边缘。最后，我们根据这些新发现讨论了以前的实验。
2014-06-20 cond-mat.mes-hall
Dual Origin of Room Temperature Sub-Terahertz Photoresponse in Graphene Field Effect Transistors
由于石墨烯$'$优异的电子迁移率，石墨烯被认为是用于高达太赫兹（THz）范围的高频辐射检测器的有前途的平台。先前已经表明，石墨烯场效应晶体管（FET）由于热电和/或等离子体波整流而对入射的THz辐射表现出室温宽带光响应。这两种效应表现出类似的功能依赖于栅极电压，因此，它被发现是很难解开这些贡献在以前的研究。在这封信中，我们报告了在不同温度下分析的石墨烯场效应晶体管的亚太赫兹响应的实验和理论研究。这种温度依赖性的研究使我们能够揭示光热电效应，pn结整流，和等离子体激元整流中的石墨烯FET的亚太赫兹光响应的作用。
2018-03-19 cond-mat.mes-hall
Substrate induced nanoscale resistance variation in epitaxial graphene
石墨烯是第一种真正的二维材料，在不断增长的二维材料中仍然显示出最显着的输运性质。虽然许多研究已经调查了基本的散射过程中，令人惊讶的大变化，在实验确定的电阻与局部缺陷仍然是一个悬而未决的问题。在这里，我们定量研究的局部输运性质的聚合物辅助升华生长（PASG）制备的石墨烯使用扫描隧道电位法。PASG石墨烯的特征在于空间均匀的电流密度，这允许以高精度分析局部电化学电势的变化。我们利用这种可能性，通过检查局部薄层电阻，发现在低温下高达270%的显着变化。我们确定了薄层电阻与6 H-SiC衬底的堆叠顺序以及石墨烯片与衬底之间的距离的相关性。我们的研究结果实验量化了石墨烯-衬底相互作用对石墨烯局部输运性质的强烈影响。
2020-01-28 cond-mat.mes-hall
Probing the graphene/substrate interaction by electron tunneling decay
本研究针对石墨烯与金属衬底局域相互作用的探测需求，提出一种可在任意扫描隧道显微镜上实现的I(z)谱探测方法，经实验验证其可与密度泛函理论计算定量比对，能补充标准形貌探测能力，拓展STM系统研究石墨烯/衬底复合物的功能。
2023-04-28 cond-mat.mes-hall
Controlling Sub-nm Gaps in Plasmonic Dimers using Graphene
石墨烯被用作金纳米颗粒和金衬底之间最薄的间隔物。这为大规模等离子体激元场增强创建了鲁棒的、可重复的和稳定的亚纳米间隙。单个80 nm金纳米颗粒的白光光谱揭示了颗粒与其在金基底内的图像之间的等离子体耦合。而对于单个石墨烯层，观察到来自耦合二聚体模式的光谱双峰移动到近红外，这些随着层数的增加而消失。这些双峰来自等离子体电荷转移，允许直接光学测量这种分层系统中的面外电导率。因此，对石墨烯进行门控可以直接产生等离子体激元调谐。
2013-05-23 cond-mat.mes-hall
Effect of substrate modes on thermal transport in supported graphene
我们使用分子动力学模拟研究了SiO2支撑的石墨烯中的热输运。由于弯曲声学（ZA）声子的阻尼，与衬底的耦合将支撑的石墨烯的热导率（TC）降低了一个数量级。然而，与预期相反，增加石墨烯与基底相互作用的强度会增强负载石墨烯的TC。这种增强是由于石墨烯ZA模与衬底瑞利波的耦合，这使色散线性化并增加了杂化模的群速度。这些发现表明，二维支撑石墨烯的TC是可调的，通过表面相互作用，提供了一种新的可能性，在纳米材料中的控制能量流。
2011-09-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Coherent electronic transport through graphene constrictions: sub-wavelength regime and optical analogies
石墨烯的二维性质与今天的光刻相结合，可以实现比狄拉克电子波长更小的纳米电子器件。在这里，我们表明，在这些石墨烯亚波长纳米器件的电子量子输运性质提出了深刻的类比与经典现象的亚波长光学。通过引入电子衍射势垒的概念来表示收缩效应，我们可以很容易地描述丰富的纳米器件中丰富的输运物理：从石墨烯狭缝中的Bethe和Kirchhoff衍射，到纳米带中的Fabry-Perot干涉振荡。同样的概念也适用于石墨烯量子点，并为这些系统的最新实验提供了新的启示。
2008-10-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electronic structure and the minimum conductance of a graphene layer on SiO2 from density-functional methods.
使用现实的，但计算方便的能量优化模型的衬底支持一层石墨烯的SiO $_2$衬底上的石墨烯膜的效果进行了研究。电子带的计算使用密度泛函方法为几个模型衬底。这提供了基底电荷对$E_F$附近的带的行为的影响的估计，以及石墨烯片的平衡距离的变化。一个波浪形的石墨烯层的模型被检查作为一个可能的候选人，用于理解在石墨烯中的最低导电状态的性质。
2007-04-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
The emergence of quantum capacitance in epitaxial graphene
我们发现，外延石墨烯，它具有内在的n型掺杂，和未掺杂的衬底之间产生的电荷的内在的重新分布。特别地，我们详细研究了在C-封端的$4H$（$SiC$（$000{\bar{1}}$））上热加工的外延石墨烯层。我们已经研究了使用拉曼光谱在石墨烯衬底系统中的电荷分布。研究了衬底等离子体激元对$SiC$衬底纵向光学声子的影响。相关的电荷再分布揭示了石墨烯和衬底之间电容的形成。因此，我们第一次给出了直接的证据，即在外延单层石墨烯中的过量负电荷可以通过没有初始掺杂的$SiC$衬底进行自补偿。这引起了先前看不见的电荷载流子密度在衬底-石墨烯界面处的重新分布。在那里，量子电容器出现了，而没有诉诸于任何有意的外部掺杂，这是外延石墨烯的基本要求。虽然我们已经确定了电容器内部存在的电场，并揭示了在$4H$ - $SiC$面封端的碳上的外延石墨烯的小间隙（$\approx 4.3meV$）的存在，但与在面封端的$Si$上的石墨烯所获得的小间隙相比，它仍然很小。在$SiC$衬底上的石墨烯中发现的基本电子性质对于开发下一代量子技术和电子/等离子体器件可能是重要的。
2016-05-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Sub 200fs pulse generation from a graphene mode-locked fiber laser
具有短脉冲和宽带宽的超快光纤激光器在光谱学、生物医学诊断和光通信等各种应用中有着巨大的需求。特别是亚200 fs脉冲需要具有高时间分辨率的超快光谱学。石墨烯是一种理想的超宽带可饱和吸收体。报道了石墨烯基光纤激光器产生174fs脉冲的实验结果
2010-10-07 cond-mat.mes-hall 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
Graphene nanodevices: bridging nanoelectronics and subwavelength optics
石墨烯的非常规性质，具有无质量的狄拉克带色散和大的相干性，引起了人们对纳米电子学应用的极大兴趣。在这项工作中，我们强调，石墨烯的二维字符结合目前的标准光刻工艺允许实现小于狄拉克电子波长的设备。在这一制度下，我们证明了电子性质与亚波长光学现象存在深刻的类比。我们通过光学类比描述了石墨烯基纳米器件中丰富的输运物理：从石墨烯狭缝电导中的Bethe和Kirchhoff衍射图案到纳米带电导的Fabry-Perot振荡。我们引入了{ \it电子衍射势垒}的概念，它的透射在狄拉克点处抵消。这提供了石墨烯亚波长器件（包括纳米电子标准系统，如量子点）特性的核心见解。作为应用，我们提出了一种新型的量子点，即功能化的亚波长量子点，它可以用作分子自旋阀。
2008-08-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Water-Gated Charge Doping of Graphene Induced by Mica Substrates
我们报告存在的水栅电荷掺杂的原子级平坦的云母基板上沉积的石墨烯。发现在通过微机械剥离kish石墨制备的石墨烯/云母异质堆叠的界面区域中存在约0.4 nm厚的双层单元中的水分子膜。如通过拉曼映射可视化的G和2D带的光谱变化示出云母衬底诱导石墨烯中的强p型掺杂，空穴密度为$(9 \pm 2) \times 1012 cm$ {-2}$。然而，疏水膜有效地阻止界面电荷转移，使石墨烯的空穴掺杂显著减少。扫描开尔文探针显微镜独立证实了水门调制的费米能级由0.35 eV，与光学确定的空穴密度。在这项研究中展示的石墨烯的电子性质的操纵应该作为一个有用的工具，在实现未来的石墨烯应用。
2012-01-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Theoretical analysis of high-field transport in graphene on a substrate
我们通过流体动力学模型研究了石墨烯在不同介质（SiO2，BN，Al2O3，HfO2）上的输运，该模型包括自加热和与衬底的热耦合，与电离杂质的散射，石墨烯声子和动态屏蔽界面等离子体声子（IPP）模式。我们发现，虽然低场输运在很大程度上是由杂质散射决定的，但高场输运是由介电诱导IPP模式的散射和石墨烯本征声子的较小贡献所定义的。我们还发现，晶格加热可以导致负微分漂移速度（相对于电场），这可以通过改变底层的介电热性质或厚度来控制。BN上的石墨烯表现出最大的高场漂移速度，而HfO2上的石墨烯由于IPP模式的强烈影响而具有最低的高场漂移速度。
2014-06-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Impact of the domain structure in ferroelectric substrate on graphene conductance (authors' review)
综述了近年来铁电衬底电畴结构对石墨烯电导影响的理论研究。考虑到石墨烯自由表面上的吸附偶极子层和其界面上的局域态，对基于铁电体上石墨烯的场效应晶体管中的磁滞记忆效应进行了解析描述.分析了最近发展的铁电衬底上石墨烯通道中pn结导电性理论的各个方面，该通道由180度铁电畴结构产生，并考虑了从弹道到扩散的不同电流制度的情况。在这样的系统中的尺寸效应的影响和使用的结果，用于改善与石墨烯沟道的场效应晶体管的特性的可能性，非易失性铁电存储器单元与随机访问，传感器，以及用于小型化的各种设备的功能纳米电子进行了讨论。
2018-03-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Dive deeper with SUBMARINE: SUB-Mev dArk matter diRect detectIon using bilayer grapheNE
Indian Institute of Science（印度科学研究所）；Ohio State University（俄亥俄州立大学）；The University of Sydney（悉尼大学）；Physical Research Laboratory（物理研究实验室）；Saha Institute of Nuclear Physics（萨哈核物理研究所）；Homi Bhabha National Institute（霍米·巴巴国立研究所）
本文研究双层石墨烯作为亚梅伏暗物质探测材料的潜力，通过计算介质量子散射率，展示其在低质量暗物质探测中的应用前景。
2026-04-23 cond-mat.mes-hall hep-ex hep-ph
