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
Field Effect Transistors based on Networks of Highly Aligned, Chemically Synthesized N=7 Armchair Graphene Nanoribbons
我们报告了N = 7扶手椅式石墨烯纳米带（7-AGNR）场效应晶体管的实验演示和电气表征。背栅晶体管由原子级精确和高度对准的7-AGNR制成，采用自下而上的方法合成。大面积转移工艺具有用原子级精确的纳米带制造可扩展器件的前景。FET的沟道比30 nm至40 nm的平均纳米晶长度长约30倍。GNRs的密度很高，因此可以假定运输远高于逾渗阈值。长沟道晶体管表现出87.5的最大I $_{ON}$ /I $_{OFF}$电流比。
2018-03-19 cond-mat.mes-hall
Edge states in dichalcogenide nanoribbons and triangular quantum dots
采用有效的$\mathbf{k}\cdot \mathbf{p}$双带模型研究了单层MoS $_2$纳米带和量子点的电子结构.这两个系统的边界表现出的状态空间定位在边缘和能量位于带隙中。我们发现，导带和价带曲率确定存在/不存在的这些状态，其起源已被有关的边缘拓扑性质的MoS $_2$单谷哈密顿量。
2015-11-03 cond-mat.mes-hall
Controlled quantum dot formation in atomically engineered graphene nanoribbons field-effect transistors
石墨烯纳米带（GNRs）已经引起了全世界研究人员的强烈兴趣，因为它们构成了一类新兴的量子设计材料。在电子应用中开发它们的主要挑战包括可靠的接触，由于它们的小尺寸（$<$ 50 nm）而变得复杂，以及在器件集成时保持它们的物理特性。在这个实验和理论相结合的研究中，我们报告的量子点（QD）的原子精度GNRs集成在一个设备的几何行为。该器件由转移到石墨烯电极上的对准的5原子宽GNRs（5-AGNRs）的膜组成，具有亚5 nm的纳米间隙。我们证明了窄带隙5-AGNR在室温下表现出类似金属的行为，导致在低偏压下的线性IV曲线和在低于150 K的温度下的单电子晶体管行为。通过在13 K下进行分子水平的光谱学，我们获得了200-300 meV范围内的附加能量。DFT计算预测可比的附加能量，并揭示存在两个电子状态的带隙内的无限长的5-AGNRs时占。通过证明器件集成后5-AGNRs电子特性的保留，如传输光谱所示，我们的研究在实现更奇特的基于GNR的纳米电子器件方面迈出了关键的一步。
2019-12-23 cond-mat.mes-hall
Signatures of single quantum dots in graphene nanoribbons within the quantum Hall regime
我们报告的观察周期性电导振荡附近的量子霍尔平台悬浮石墨烯纳米带。它们是由单量子点形成的，这些单量子点形成于带的最西端，在无序势的山谷和山丘中。在具有两个门的宽薄片中，已经观察到双点系统的签名。由于朗道能级之间形成的间隙，在单层石墨烯中实现了静电限制，这表明了一种创建可以用量子霍尔边缘态访问的栅极定义的量子点的方法。
2016-01-07 cond-mat.mes-hall
Band Gap of Atomically Precise Graphene Nanoribbons as a Function of Ribbon Length and Termination
利用扫描隧道显微镜/光谱结合密度泛函理论计算，研究了Au（111）衬底上有限长$N_A=7$扶手椅型石墨烯纳米带（7-AGNR）的带隙. 7-AGNRs的带隙与长度为6 nm和更大的收敛到0.1 eV内的体积值为2.3 eV，而带隙打开几百毫电子伏在很短的7-AGNRs。终端上的带隙有显着的影响，双氢化终端产生较低的带隙比单氢化的。
2019-10-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Non-Destructive Low-Temperature Contacts to MoS2 Nanoribbon and Nanotube Quantum Dots
二硫化钼纳米带和纳米管是具有强自旋轨道相互作用的准一维半导体，是一种在量子电子学应用中极具前景的纳米材料。在这里，它表明，铋半金属层之间的接触金属和这种纳米材料大大提高了接触的性能。在室温下观察到100 k $Ω$量级的两点电阻。在低温下，库仑阻塞是可见的。由此产生的稳定性图表明，与之前使用低功函金属作为接触点的设备相比，接触点处明显不存在陷阱态以及相应的无序。在低于100 mK的温度下观察到单能级量子输运。
2023-03-10 cond-mat.mes-hall
Electron Spin Relaxation in Graphene Nanoribbon Quantum Dots
石墨烯作为电子自旋量子比特的主体材料是有希望的，因为它具有长相干时间的预测潜力。在扶手椅型石墨烯纳米带（aGNR）中，小的带隙被打开，允许电选通量子点，并且此外谷简并被提升。自旋寿命T_1受自旋弛豫的限制，其中塞曼能量被晶格振动吸收，通过自旋-轨道和电子-声子耦合介导。我们用解析的方法计算了T_1，发现T_1可以在秒的范围内是由于几个原因：（i）远离Van Hove奇异点的低声子态密度，（ii）两种弛豫机制之间的相消干涉，（iii）低磁场下的Van Vleck相消，（iv）低磁场下的Van Vleck相消，（v）低磁场下的Van Vleck相消，（v）低磁场下的Van Vleck相消，（v）低磁场下的Van Vleck相消。（iv）由于aGNR的电子结构，在最低阶中与面外模式的耦合消失。由于~（12）C核自旋的消失，T_1可以作为整体相干性的一个很好的度量。这些结果和石墨烯纳米带的控制生产的最新进展，使该系统有趣的自旋电子学应用。
2013-06-14 cond-mat.mes-hall
Breaking the width-scaling limit in high-performance atomically thin 2D nanoribbon transistors
Department of Microtechnology and Nanoscience, Chalmers University of Technology（查尔姆斯理工大学微技术和纳米科学系）
本文通过超缩放的二维半导体纳米带晶体管（窄至15 nm）打破了宽度缩放限制，实现了电流密度增强（单层达230%，双层达170%），并保持了高开关比和稳定性。
2026-06-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Bottom-up fabrication of atomically precise graphene nanoribbons
石墨烯纳米带（GNRs）是一类非常有趣的材料。一方面，GNR具有石墨烯的许多最高级特性，而另一方面，它们显示出其光电特性的特殊程度的可调谐性。相关的低维磁性，或广泛可调的带隙的存在或不存在，是由纳米带的宽度，晶体对称性和边缘结构所施加的边界条件来确定的。结合额外的可控参数，如杂原子的存在，定制的应变，或异质结构的形成，根据我们的需要塑造GNR的电子特性的可能性是梦幻般的。然而，为了真正受益于这种可调性并利用GNR提供的机会，在其合成中严格要求原子精度。这可以通过表面合成方法来实现，其中一种方法是让适当设计的前体分子以选择性的方式反应，最终形成GNR。在本章中，我们回顾了GNR固有的结构-性能关系，合成方法和方法，其中所产生的带的各种性能进行了探讨，最后选定的例子，展示GNR的应用。
2017-11-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin currents in rough graphene nanoribbons: Universal fluctuations and spin injection
我们研究了锯齿形石墨烯纳米带中的自旋电导，并提出了一种仅基于石墨纳米结构的自旋注入机制。我们发现，纳米带原子直，对称的边缘显示零自旋电导，但非零自旋霍尔电导。只有具有不对称形状边缘的纳米带产生有限的自旋电导，并且可以用于自旋注入石墨烯。此外，具有粗糙边缘的纳米带表现出介观自旋电导波动，其普适值为$\mathrm{rms} G_\mathrm{s}\approx 0.4 e/4π$。
2008-04-17 cond-mat.mes-hall
Energy gaps of atomically precise armchair graphene nanoribbons
石墨烯纳米带（GNR）是一维（1D）结构，具有丰富的电子特性1 -17。因此，它们被预测为下一代纳米电子器件的构建模块。理论上，已经证明扶手椅GNR可以分为三个家族，即，Na = 3 p、Na = 3 p + 1和Na = 3 p + 2（这里Na是横跨带宽度的二聚体线的数量，p是整数），根据它们的电子结构，并且即使具有相同的p1，3-6，三个家族的能隙也是相当不同的。然而，这一基本预测的系统实验验证仍然缺乏，由于非常有限的扶手椅GNRs的宽度原子级控制调查7，9，10，13，17。本文利用扫描隧道显微镜（STM）研究了原子宽度为Na = 6 ~ Na = 26的扶手椅型GNR的电子结构。我们的结果明确表明，所有研究的扶手椅GNRs表现出半导体间隙由于量子限制，更重要的是，观察到的间隙作为Na的函数很好地分为三类，如密度泛函理论计算预测3。这样的结果表明，我们可以通过简单地沿带宽添加或切割一条碳二聚体线来显著地调节扶手椅型GNR的电子性质。
2016-01-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Interplay of relativistic and nonrelativistic transport in atomically precise segmented graphene nanoribbons
石墨烯的分离引发了对起源于碳原子平面蜂窝晶格排列的基本相对论物理学的探索，以及对纳米级电子学中潜在技术应用的探索。自下而上制造的原子精确分段石墨烯纳米带，SGNR，为金属，半导体和混合GNRs中的电传输，相干性和干涉效应的研究开辟了道路，具有不同的边缘终端。通过SGNR的电输运的概念和实践的理解是通过非平衡格林函数（NEGF）电导计算和狄拉克连续模型，吸收的价电导能隙的位置依赖的质量，包括拓扑在原产地的质量障碍在段之间的接触。连续介质模型再现NEGF的结果，包括光学狄拉克法布里-珀罗（FP）等距振荡的无质量相对论载体在金属扶手椅SGNR，和一个不等间距FP模式的混合扶手椅锯齿形SGNR载体从相对论（扶手椅）过渡到非相对论（锯齿形）制度。这为分析相干输运现象和解释SGNR中即将进行的实验提供了一个统一的框架。
2015-02-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci hep-ph
Coulomb Gap in Graphene Nanoribbons
我们研究了具有不同纵横比的石墨烯纳米带的密度和温度依赖性电导。输运由由于无序而自发形成的量子点链主导。取决于带的长度、电子密度和温度，单个或多个量子点主导电导。在电导共振之间，在最低温度下的共隧穿输运在较高温度下转变为活化输运。密度依赖的激活能类似于库仑能隙的定量方式。个别共振在某些区域显示出多能级输运的特征，而在其他区域则显示出随机库仑阻塞的特征。
2011-10-08 cond-mat.mes-hall
Topologically localized excitons in single graphene nanoribbons
利用扫描隧道显微镜（STM）技术，以原子尺度的空间分辨率探测了在金属表面合成的原子级精确石墨烯纳米带（GNRs）的激子发射。一个基于STM的策略转移GNR到一个部分绝缘的表面是用来防止光发射猝灭的金属基板的带。亚纳米分辨STM诱导的荧光光谱揭示了从局部暗激子的发射建立在GNRs的拓扑末端状态。低频振动电子发射梳的特性随GNR长度的变化，归因于纵向声学模式被限制在一个有限的盒子。总的来说，我们的研究提供了一种新的途径来研究原子级精确的石墨烯纳米结构中激子，振动子和拓扑结构之间的相互作用。
2022-09-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Design of Atomically Precise Nanoscale Negative Differential Resistance Devices
将器件尺寸缩小到纳米范围对传统器件设计提出了重大挑战，这是由于纳米级尺寸上的潜在电流泄漏以及在处理原子级组件时保持再现性的需要。在这里，我们研究基于原子级精确的石墨烯纳米带的负微分电阻（NDR）器件。传统的双势垒共振隧穿二极管NDR结构的计算评估揭示了原子尺度上的重要问题，即需要在实现高峰值电流的同时最大限度地减少引线之间的隧穿电流。我们提出了一种新的器件结构，包括多个短段，使高电流的电子水平跨段对齐，同时扩大引线之间的隧穿距离。建议的结构可以建立与原子精度使用扫描隧道显微镜（STM）的尖端在合成扶手椅纳米粒子的中间阶段。还提出了在界面处的带对准的实验评估和所制造的器件的有源部分的STM图像。这种理论与实验相结合的方法为设计具有原子精度的纳米级器件开辟了新的途径。
2018-10-19 cond-mat.mes-hall
From Coulomb Blockade to Resonant Transmission in a MoS2 Nanoribbon
我们已经在低温下测量了二硫化钼的纳米粒子，并观察到系统从多个小量子点串联的制度演变为整个纳米粒子作为单个量子点的制度。在较高的费米能量，通过无序诱导势阱的共振传输是显而易见的。我们的研究结果揭示了准弹道输运在材料中的长度尺度。
2013-12-13 cond-mat.mes-hall
Charging graphene nanoribbon quantum dots
我们描述了通过电子或空穴对半导体石墨烯纳米颗粒内静电诱导的量子点充电。所应用的模型是基于紧束缚的方法与电子-电子相互作用的平均场局域自旋密度近似。数值方法考虑了所有$p_z$电子的电荷和电荷中性点附近的状态对外部电势的屏蔽。讨论了均质带和嵌入带内的石墨烯薄片。作为外部限制电位（顶栅电位）和费米能量（背栅电位）的函数的传输带隙的形成描述在良好的定性与实验数据一致。对于固定数量的过量电子，我们发现添加到系统的过量电荷是，-取决于定义器件工作点的电压：- 在由于顶栅电势$(i)$而位于量子点内部的传输间隙中，- 在传输间隙中，由于背栅电势或$(iii)$在量子点区域和带连接上延伸，讨论了用冻结价带近似来描述量子点的过剩电子充电的适用性。
2015-08-27 cond-mat.mes-hall
Excited state spectroscopy and spin splitting in atomically thin quantum dots
半导体过渡金属二硫属化物（TMDC）是一种非常有前途的量子点和自旋量子比特材料。自旋量子比特的可靠操作需要Landé g因子的知识，其可以通过利用量子点上的离散能谱来测量。然而，在TMDC中实现的量子点尚未达到可靠测量g因子所需的质量。迄今为止，TMDC中报道的量子点尺寸还不够小，不能观察到它们上的离散能级。在这里，我们报告的电子输运通过离散能级的量子点在单层二硫化钼。量子点能级被几个（5-6）meV分开，使得基态和激发态跃迁清晰可见。这种良好分辨的能量分离使我们能够准确地测量MoS 2量子点中~5的基态g因子。在垂直磁场作用下，我们观察到量子点中的自旋填充序列。这样的系统提供了一个很好的测试平台，以测量的关键参数的评估和实施的自旋谷量子位在TMDC，从而加速量子系统的二维半导体TMDC的发展。
2023-03-27 cond-mat.mes-hall
Dirac fermions in armchair graphene nanoribbons trapped by electric quantum dots
利用量子点型静电势研究了狄拉克费米子在扶手椅型石墨烯纳米带中的禁闭。使用特定的投影算子，我们找到了一些满足适当边界条件的束缚态的精确解。我们表明，这些束缚态的能量属于价带和导电带的间隙，或者他们代表BIC的（在连续的束缚态），其能量嵌入在连续谱。
2021-11-21 cond-mat.mes-hall hep-th quant-ph
Electronic Band Dispersion of Graphene Nanoribbons via Fourier-Transformed Scanning Tunneling Spectroscopy
用扫描隧道谱（STS）研究了Au（111）衬底上原子精确的扶手椅型石墨烯纳米带（7-AGNR），宽度为$N=7$.通过对有限长带的能量依赖型驻波模式的分析，利用傅里叶变换，可以直接得到前线电子态的色散关系。借助密度泛函理论计算，我们将态分配到7-AGNR的价带、导带和下一个空带，分别确定了$0.42\pm 0.08\,m_e$、$0.40\pm 0.18\,m_e$和$0.20\pm 0.03\,m_e$的有效质量，以及$2.37\pm 0.06$ eV的带隙.
2014-12-05 cond-mat.mes-hall
Graphene nanoribbon based spaser
提出了一种新型的掺杂石墨烯纳米粒子表面等离子体激元净放大的spaser。在掺杂的石墨烯纳米管中，由于沿石墨烯纳米管分布的二能级量子点等发射体的非辐射激发，可以产生THz区的等离子体激元。获得了掺杂石墨烯纳米颗粒中SP净放大所需的每单位面积的最小粒子数反转。研究了扶手椅型石墨烯纳米结构中表面等离子体激元放大所需的表面等离子体激元波矢量、石墨烯纳米结构宽度、掺杂和阻尼参数对最小粒子数反转的依赖关系。
2013-10-01 cond-mat.mes-hall
Optical spectrum of bottom-up graphene nanoribbons: towards efficient atom-thick excitonic solar cells
最近，原子定义良好的凸形石墨烯纳米带已经获得使用自下而上的合成。这些纳米带在光谱的可见光范围内具有光学带隙，这使得它们成为光伏器件中的供体材料的候选者。从原子论的观点来看，它们的电子和光学性质还不清楚。因此，本论文采用从头算密度泛函理论结合多体微扰方法研究了它们的电子和光学性质。通过与实验测量结果的比较，我们表明，纳米晶体的光学性质的准确描述需要包括电子空穴相关效应。分析了它们的能量、结合能和相应的激子跃迁。我们发现，与锯齿形石墨烯纳米带相反，吸收光谱中的激子峰是涉及第一和第二导带和价带的一组跃迁的结果。最后，我们估计一些相关的光学性质，加强这些纳米带作为光伏施主材料的潜力。
2014-11-16 cond-mat.mes-hall
Effects of edge chemistry doping on graphene nanoribbon mobility
半导体的掺杂对于各种器件应用是必要的。在最近的实验中，利用其反应性边缘的化学被证明是掺杂原子级薄的石墨烯纳米颗粒（GNR）以实现新器件的有效方法。通过使用从头算密度泛函和参数化紧束缚模拟，结合量子输运的非平衡格林函数形式主义，研究了由边缘掺杂限制的载流子迁移率作为GNR宽度，掺杂密度和载流子密度的函数。结果表明，对于宽于约4nm的GNR，迁移率与GNR宽度近似线性地成比例，与边缘掺杂浓度成反比，并且随着载流子密度的增加而减小。对于较窄的GNR，迁移率对GNR宽度和载流子密度的依赖性可以是定性不同的。
2011-07-24 cond-mat.mes-hall
Coulomb blockade in graphene nanoribbons
我们建议，最近的运输实验揭示了石墨烯纳米带中存在的能隙可以理解的库仑阻塞。电子相互作用在量子点中起决定性作用，量子点是由于石墨烯边缘的粗糙度引起的颈部的存在而形成的。以平均透过率作为唯一的拟合参数，我们的理论与实验数据吻合得很好。
2007-10-22 cond-mat.mes-hall
Giant edge state splitting at atomically precise zigzag edges
石墨烯纳米结构的锯齿形边缘托管被预测为自旋极化的局部电子状态。然而，这些边缘状态非常容易受到边缘粗糙度和与支撑衬底的相互作用的影响，使其内在电子和磁性结构的研究变得复杂。在这里，我们专注于原子级精确的石墨烯纳米带，其两个短锯齿形边缘正好各有一个局部电子。使用扫描隧道显微镜的尖端，将石墨烯纳米带从金属生长衬底转移到NaCl的绝缘岛上，以使其电子结构与金属解耦。通过扫描隧道光谱（STS），这揭示了一对占用/未占用的边缘状态的情况下的电荷转移和杂交与基板被证实。它们的大能量分裂为1.9 eV是根据从头计算多体微扰理论计算，并反映了在这些本地化状态的电子-电子相互作用的主导作用。
2015-11-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Valley-selective energy transfer between quantum dots in atomically thin semiconductors
在过渡金属二硫属化物的单层中，有效介电屏蔽的非局域性质导致激子的大结合能。额外的横向限制引起量子点中的激子局域化。通过假设电子和空穴都受抛物约束，我们导出了电子-空穴对相对运动和质心运动的模型波函数，并从理论上研究了两个相邻量子点中激子之间的共振能量转移.我们通过假设两个量子点之间的相互作用由库仑势描述来量化直接带隙跃迁的能量转移的概率，这使得我们能够包括相互作用的所有相关多极项。我们证明了量子点之间的谷选择性能量转移的结构控制。
2020-08-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Superlubricity of Graphene Nanoribbons on Gold Surfaces
摩擦消失的状态称为超润滑性，在节能和延长设备寿命方面具有重要的应用。用原子力显微镜检测到的超润滑性出现在像在表面滑动大石墨薄片或金纳米团簇的例子中。然而，由于缺乏可控的纳米接触，对行为的起源知之甚少。我们证明了石墨烯纳米带的超润滑性时，与联合实验和计算的方法在金上滑动。原子上定义良好的接触使我们能够追踪超润滑性的起源，解开边缘，表面重建和带状弹性所扮演的角色。我们的研究结果铺平了道路，以实现无摩擦涂层的超润滑性的规模。
2016-03-13 cond-mat.mes-hall
Graphene nanoribbons with wings
我们已经研究了石墨烯纳米器件中的电子输运，该器件在器件的每一侧具有额外的条形延伸（“翼”）。我们发现，库仑阻塞占主导地位的运输发现在传统的丝带强烈修改的存在下的扩展。远离中心地带的州对运输贡献很大。我们讨论了多个耦合量子点的图片内的这些发现。最后，我们比较了实验结果与紧束缚模拟再现实验定性和定量。
2015-06-19 cond-mat.mes-hall
Optimized Graphene Electrodes for contacting Graphene Nanoribbons
原子精确的石墨烯纳米带是一类有前途的新兴量子材料，其电子特性可通过化学设计进行调节。然而，在这些材料的设备集成中仍然存在许多挑战，特别是关于接触策略。我们报告的设备集成的单轴对齐和非对齐的9原子宽扶手椅型石墨烯纳米带（9-AGNRs）的场效应晶体管的几何形状，使用电子束光刻定义的石墨烯电极。与使用电击穿技术的先前方法相比，该方法产生受控的电极几何形状并且实现更高的制造吞吐量。热退火被发现是一个关键的步骤，成功的器件操作导致电子输运特性显示出很强的栅极依赖性。拉曼光谱证实了图案化后石墨烯电极的完整性和器件集成后GNR的完整性。我们的研究结果证明了GNR-石墨烯电极界面的重要性，并为GNR器件与结构明确的电极集成铺平了道路。
2021-02-25 cond-mat.mes-hall
A Universal Length-Dependent Vibrational Mode in Graphene Nanoribbons
石墨烯纳米带（GNR）由于其原子可调结构而引起了人们的极大兴趣，这使得它们成为未来电子器件的有希望的候选者。然而，获得有关GNR长度的详细信息具有挑战性，通常依赖于低温扫描隧道显微镜。这样的方法不适合于实际的器件应用和表征。相比之下，拉曼光谱是用于表征GNR的灵敏方法，特别是用于研究它们的宽度和结构。在这里，我们报告了一个依赖于长度的，拉曼活性低能量振动模式，存在于原子精确，自下而上合成扶手椅型石墨烯纳米带（AGNRs）。我们的拉曼研究表明，这种模式是存在于所有家庭的AGNRs，并提供了有关其长度的信息。我们的光谱研究结果证实了扫描隧道显微镜图像和支持的第一性原理计算，使我们能够将这种模式的纵向声学声子。最后，我们表明，这种模式是一个敏感的探针的整体结构完整性的带和他们的相互作用与技术相关的基板。
2019-12-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin-active devices based on graphene / WSe$_2$ heterostructure
我们考虑单层WSe $_2$上的石墨烯和由过渡金属二硫属化物衬底诱导的自旋轨道耦合，以应用于自旋有源器件。我们研究量子点和石墨烯量子环作为可调谐自旋滤波器和逆变器。我们使用原子紧束缚模型以及狄拉克方程来确定量子点和量子环中的定态。接下来，我们解决了点和环连接到nanoorientalleads的自旋输运问题。在低磁场下连接到锯齿形纳米带的系统充当自旋过滤器并且提供强自旋极化电流。
2018-06-19 cond-mat.mes-hall
Electronic transport across quantum dots in graphene nanoribbons: Toward built-in gap-tunable metal-semiconductor-metal heterojunctions
全石墨烯电子器件的成功受到半导体沟道和金属接触的挑战性实现和后续集成的严重阻碍。在这里，我们全面调查的宽度调制异质结的电子输运组成的石墨烯量子点的不同长度和宽度嵌入在一对扶手椅边缘的金属纳米带，最近通过表面合成制造的那种。我们表明，量子点的存在下，使宽度依赖的传输带隙的开放，从而产生内置的一维金属-半导体-金属结。此外，我们发现，在附近的带边，电导是受一个平滑的过渡，从反共振到共振输运制度时，增加沟道长度。这些结果是合理的量子限制效应和量子点之间的竞争方面的铅耦合。总的来说，我们的工作建立了石墨烯量子点纳米架构作为吸引人的平台，无缝集成间隙可调半导体通道和金属接触到一个单独的纳米管，从而实现自包含的碳基电子器件。
2020-11-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quantum computation with graphene nanoribbon
我们提出了一个可扩展的方案来实现量子计算的石墨烯纳米。结果表明，电子或空穴可以自然地定位在每个锯齿形区域的石墨烯纳米管与一系列的Z形结构，而不利用任何限制的栅极。一维石墨烯量子点链在这种石墨烯纳米颗粒中形成，其中电子或空穴自旋可以编码为量子位。相邻石墨烯量子点之间的耦合作用被发现是永远在线的海森堡类型。应用bang-bang控制策略和消相干自由子空间编码方法，证明了利用现有技术可以实现普适量子计算。
2008-08-12 cond-mat.mes-hall quant-ph
Iodine versus Bromine Functionalization for Bottom-Up Graphene Nanoribbon Growth: Role of Diffusion
确定性的自下而上的方法，用于合成原子定义良好的石墨烯纳米带（GNR）在很大程度上依赖于表面催化活化的分子前体中的选定的不稳定键，然后逐步生长聚合和环化脱氢。虽然大多数成功的GNR前体依赖于热不稳定C-Br键的均裂，但较弱C-I键的引入提供了可以在显著较低温度下聚合的单体的途径，从而有助于增加GNR合成工艺的灵活性。扫描隧道显微镜（STM）成像的分子前体，活化的中间体，和聚合物产生的逐步热退火的Br和I取代的前体的人字形GNRs显示，两种前体的聚合在Au（111）在相似的温度下进行。这一观察结果是一致的扩散限制聚合的表面稳定的自由基中间体，出现从均裂的C-Br或C-I键。
2017-03-27 cond-mat.mes-hall
Charge Detection in Graphene Quantum Dots
我们报告了一个石墨烯量子点与集成的石墨烯电荷检测器的测量。该量子点器件由石墨烯岛（直径约为100 nm）组成。200 nm）通过两个窄的石墨烯收缩连接到源极和漏极接触。从库仑金刚石测量的充电能量为4.3毫电子伏提取。电荷检测器是基于放置在约45 nm宽的石墨烯纳米颗粒。离岛60海里。我们表明，纳米粒子中的共振可以用来检测量子点上的单个充电事件。量子点上的充电感应电势变化引起电荷检测器中的电流的阶跃式变化。电流的相对变化范围从10%到60%，用于检测各个充电事件。
2008-09-23 cond-mat.mes-hall
Effects of localized trap-states and corrugation on charge transport in graphene nanoribbons
我们研究了在声诱导纵向表面声波（SAW）势作用下，电子陷阱对石墨烯纳米带绝热电荷输运的影响。由于弱的纵向SAW感应电势以及强的横向约束的纳米取向，形成了滑动隧道耦合量子点的minibandsof，使得通过改变化学势以通过minigaps，可以获得量子化的绝热电荷输运。我们分析的方式，可能是封闭的微型间隙，从而破坏了电流量子化的可能性，在纳米。我们提出的数值计算显示的影响，由于电子陷阱，导致本地化的陷阱能级内的minigaps。此外，为了进行比较，我们给出了在没有SAW的情况下波纹纳米带的迷你带的结果。
2012-12-20 cond-mat.mes-hall
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
2D abrupt nano-junctions blending sp-sp2 bonds on atomically precise heterostructures
Politecnico di Milano（米兰理工大学）；Università degli Studi di Milano（米兰大学）；INFN Sezione di Milano（意大利国家核物理研究所米兰分部）；Università di Pavia（帕维亚大学）；Università Degli Studi Di Padova（帕多瓦大学）；Instituto de Nanociencia y Materiales de Aragon (INMA), CSIC-Universidad de Zaragoza（阿拉贡纳米科学与材料研究所（INMA），西班牙国家科学研究委员会-萨拉戈萨大学）
本文通过在Au(111)上合成石墨烯纳米带与graphdiyne网络的sp-sp2异质结构，揭示了表面化学对接头形成的影响，并展示了其在电子结构和输运中的调控潜力。
2026-03-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Step edge-mediated assembly of periodic arrays of long graphene nanoribbons on Au(111)
研究了基底台阶对Au（111）表面自下而上制备原子级石墨烯纳米带（GNRs）的影响。发现直的表面台阶促进具有增强的链间π-π堆积相互作用的聚合物的长且紧凑的阵列的组装，这产生了对环化脱氢的空间位阻效应以抑制聚合物末端的H钝化。修改后的两阶段生长过程中的GNRs的周期性阵列的结果与加倍的平均长度附近的步骤边缘。
2019-09-09 cond-mat.mes-hall physics.chem-ph
Quantum dot behavior in graphene nanoconstrictions
石墨烯纳米带显示不完全理解的传输间隙。我们通过几种长度的纳米粒子装置测量传输。在长度大于或等于250 nm的纳米带中，我们观察到通过串联的多个量子点的传输，而长度小于或等于60 nm的较短收缩显示单量子点和双量子点的行为特征。网点大小与收缩宽度成比例。我们提出了一个模型，其中运输发生通过量子点，在存在的限制间隙的背景无序势成核。
2009-01-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Theoretical Studies of Graphene Nanoribbon Quantum Dot Qubits
石墨烯纳米氧化物量子点量子比特已经被提出作为量子计算应用的有希望的候选者，以克服与典型半导体（例如GaAs）量子点量子比特相关联的自旋退相干问题。我们通过求解具有适当边界条件的Dirac方程，对石墨烯纳米颗粒量子点的电子结构进行了理论研究。然后，我们评估交换分裂的基础上的一个非限制性的Hartree-Fock方法的狄拉克粒子。计算了各种栅结构下的电子波函数和由于Klein隧穿和库仑相互作用引起的长程交换耦合。研究发现，量子比特之间的交换耦合可以通过克莱因隧穿效应得到显著增强。我们的结果的实际量子比特的建设和操作的影响进行了讨论。
2015-11-20 cond-mat.mes-hall
Graphene armchair nanoribbon single-electron transistors: The peculiar influence of end states
我们提出了一个相互作用的石墨烯扶手椅型纳米量子点的微观理论。长程相互作用过程是造成库仑阻塞和自旋-电荷分离的原因。短程的，从底层的蜂窝状晶格的石墨烯，涂抹自旋-电荷分离和诱导之间的交换相关性散装电子-离域的带-和单电子本地化在两端。结果，出现了体自旋不再是守恒量的纠缠端体态。纠缠的特征是在一个完全对称的设置中由于量子禁戒跃迁而发生的负微分电导效应。
2009-10-26 cond-mat.mes-hall
Unconventional thermal conductivity of suspended zigzag graphene nanomesh
Advanced Research Laboratory, Anritsu corporation（安立公司先进研究实验室）
本研究发现锯齿状石墨烯纳米网格的热导率随纳米带宽度变化呈现非经典行为，归因于网格结构及原子有序边缘的影响。
2026-01-16 cond-mat.mes-hall 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
Magnetism of topological boundary states induced by boron substitution in graphene nanoribbons
石墨烯纳米带（GNRs），碳基电子学的低维平台，显示了将自旋极化也纳入其共轭电子系统的有前途的前景。然而，GNRs中的磁性通常与锯齿形边缘周围的局域态相关联，难以制造且具有高反应性。在这里，我们表明，磁性也可以通过在其内部原子精确的工程拓扑缺陷诱导远离物理GNR之字形边缘。一对取代的硼原子插入到碳骨架中，打破了它们的拓扑能带的共轭，并在周围建立了两个自旋极化的边界态。自旋态的电输运测量通过硼取代GNRs之间的尖端和样品的扫描隧道显微镜悬浮检测。第一性原理模拟发现，硼对诱导自旋1，这是通过调整对之间的间距修改。我们的研究结果展示了一条将自旋链嵌入GNRs的路线，使它们成为自旋电子器件的基本元件。
2020-09-28 cond-mat.mes-hall
Needle in a haystack: efficiently finding atomically defined quantum dots for electrostatic force microscopy
本文引入一种新型AFM仪器，能测量超微型半导体器件尺寸、粗糙度、电势及量子点能级，并提出利用光学定位、电容传感器和AFM形貌高效寻找埋藏于硅样品中纳米级量子点的工艺。
2024-03-20 cond-mat.mes-hall physics.ins-det
Towards Chirality Control of Graphene Nanoribbons Embedded in Hexagonal Boron Nitride
具有相似晶格但不同电学性质的二维材料的集成面内生长可以为实现原子厚度的集成电路提供一条有前途的途径。然而，在hBN的晶格中制造边缘特异性GNR仍然是目前方法的巨大挑战。在这里，我们开发了一种两步生长方法，并成功地实现了亚5 nm宽的锯齿形和扶手椅型GNRs嵌入hBN分别。进一步的输运测量表明，亚7 nm宽的锯齿形GNR表现出与其宽度成反比的带隙开口，而窄扶手椅型GNR表现出带隙宽度关系的一些波动。并将提供一种有前途的途径，以在高质量绝缘hBN衬底上实现复杂的纳米级电路。
2020-09-27 cond-mat.mes-hall
Spin relaxation in strained graphene nanoribbons: armchair vs zigzag edges
我们研究了扶手椅型和锯齿型石墨烯纳米带（GNRs）中机电效应产生的波纹波对电磁场引起的自旋弛豫的影响。通过利用数值模拟支持的解析表达式，我们表明，它是可能的调谐自旋翻转行为ON和OFF由于在GNRs的潜在应用在应变器件的波纹波。这一发现类似于最近对III-V族半导体量子点中自旋电子器件的设计所做的观察，其中有效的Land $\mathrm{\acute{e}}$ $g$因子的符号变化可以通过施加栅极控制的电场来设计。特别是，我们表明，调谐的自旋延伸到更大的宽度扶手椅GNRs比锯齿形GNRs。在这里，我们还报告说，弛豫率消失一样，$L^5$。
2014-11-02 cond-mat.mes-hall
Ripple edge engineering of graphene nanoribbons
现在可以生产具有原子定义宽度的石墨烯纳米带（GNR）。GNR为电子器件和复合材料提供了许多机会，如果有可能建立边缘结构和功能化之间的联系，以及由此产生的GNR性能。将氢边缘终止切换为更大的更复杂的官能团，例如羟基或硫醇，在带边缘处诱导应变。然而，我们表明，这种应变，然后通过形成静态的平面外的波纹缓解。所得到的带具有显著降低的杨氏模量，其作为带宽度、修改的带隙以及沿边缘的异质化学反应性的函数而变化。并非例外，这种静态边缘波纹可能在大多数官能化石墨烯带边缘上。
2011-10-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
One-dimensional magnetic conduction channels across zigzag graphene nanoribbon/hexagonal boron nitride heterojunctions
本研究利用第一性原理和平均场Hubbard模型，揭示了之字形石墨烯纳米带/六方氮化硼异质结中由电荷转移引起的一维磁传导通道，并证明其自旋劈裂可受外场调控，为原子级薄自旋电子器件提供了平台。
2024-05-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Planar bridging an atomically precise surface trench with a single molecular wire on an Au(111) surface
在桥配置中，单个石墨烯纳米颗粒（GNR）以皮米精度定位在Au（111）表面上的两个单原子台阶之间的沟槽上。该GNR分子线在两个接触台阶边缘之间采用朝向下平台的变形构象。使用微分电导dI/dV映射从低温扫描隧道显微镜，它演示了如何沿GNR的电子离域在每个触点切割其向下弯曲。它指出需要将导电纳米接触带至支撑体的背面以保持正面GNR平面构象。
2022-10-06 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Electrically-tunable ultra-flat bands and $π$-electron magnetism in graphene nanoribbons
该研究预测一维锯齿形石墨烯纳米带在横向电场下可产生可逆的超平能带，并在电荷掺杂时引发边缘局部磁矩，为诱导强关联电子相提供了新途径。
2024-12-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Effects of zigzag edge states on the thermoelectric properties of finite graphene nanoribbons
在紧束缚模型和格林函数方法的框架下，研究了有限长石墨烯纳米带与金属电极耦合时的热电特性。当锯齿形边耦合到电极时，只有当电极之间的沟道长度小于这些局部锯齿形边缘态的衰减长度时，才能发生通过局部边缘态的电子输运。当扶手椅边缘耦合到电极时，当GNR处于半导体相时，存在与中间带隙状态相关联的有趣的热电行为。在这里，我们表明，锯齿形边缘态的扶手椅侧连接到电极的GNRs的热电行为类似于两个平行的量子点具有相似的轨道简并度。此外，它表明，由锯齿形边缘状态给出的电导和功率因数是相当强大的缺陷散射。
2022-07-09 cond-mat.mes-hall
