Robust band gap and half-metallicity in graphene with triangular perforations
理想的石墨烯反点晶格被预测显示出有希望的带隙行为（即，$E_G\simeq 500$ meV）。然而，对于迄今为止研究的结构，这种行为严重依赖于超晶格几何形状，并且对实验现实的障碍并不鲁棒。在这里，我们研究了一个矩形阵列的三角形antidot与锯齿形边缘的几何形状，并表明，它们的带隙行为定性地不同于所表现出的标准行为，例如，由扶手椅边三角形的矩形阵列。在自旋非极化的情况下，扶手椅边缘的反点产生较大的带隙相比，扶手椅边缘的反点，不管规则支配的扶手椅边缘的反点晶格中的间隙的存在。此外，在存在几何无序的情况下，扶手椅边缘的反点比扶手椅边缘的反点显得更稳健。在平均场哈伯德方法中包含自旋极化，由于三角形几何形状造成的亚晶格不平衡，在每个反点处产生大的整体磁矩。半金属的行为是由于在费米能级附近形成自旋分裂的色散态，与未极化的情况相比，减少了带隙。这种行为也被发现是强大的存在的障碍。我们的研究结果突出了使用石墨烯中的三角形穿孔在具有实验现实水平的无序的系统中打开电子带隙的可能性，并且此外，利用自旋电子学应用系统的强自旋依赖性。
2016-06-27 cond-mat.mes-hall
Electronic and Magnetic Properties of 1T-TiSe2 Nanoribbons
受最近单层TiSe 2合成的启发，我们使用最先进的密度泛函理论计算来研究这种材料的锯齿形和扶手椅边缘纳米带的结构和电子性质。我们的分析表明，不同于其他超薄材料，如石墨烯，TiSe 2纳米带有一些独特的性能。纳米带的电子带隙随宽度呈指数下降，并且对于宽于20埃的带消失。对于超窄边缘的纳米带，我们发现奇-偶振荡的带隙宽度，虽然他们的能带结构表现出类似的功能。此外，我们详细的磁基态分析表明，锯齿形和扶手椅形边缘的带具有不同的基态。在结构的边缘用氢钝化悬挂键影响能带色散。我们的研究结果揭示了类似晶体结构的T相纳米带的特性。
2015-09-11 cond-mat.mes-hall
Spin waves in zigzag graphene nanoribbons and the stability of edge ferromagnetism
我们研究了不同宽度的锯齿形石墨烯纳米带的低能自旋激发。我们发现，在小波矢量的能量色散主要由反铁磁相关带的边缘之间，在accrodance与以前的计算。我们指出，自旋波的寿命是非常长的，由于半导体性质的电中性纳米带。然而，非常适度的栅极电压的应用导致到有限自旋波寿命的状态的不连续过渡。通过进一步增加掺杂，沿着边缘的铁磁排列变得不稳定，对抗横向自旋波动。这使得铁磁性的实验检测是这类系统非常微妙，并提出了一个困难的挑战，这些纳米带作为自旋电子器件的基础可能的用途。
2010-10-16 cond-mat.mes-hall
Nonadiabatic pure spin pumping in zigzag graphene nanoribbons with proximity induced ferromagnetism
结合Floquet理论和格林函数理论，我们提出了非绝热量子自旋和电荷泵通过锯齿形铁磁石墨烯纳米管，包括一个双势垒结构，由两个局部$ac$栅极电压驱动，具有相位滞后。在很宽的费米能量范围内，可以通过在非绝热区中调谐和操纵驱动频率来实现感兴趣的量子泵浦，例如i）具有零净电荷泵浦的纯自旋泵浦，ii）纯电荷泵浦和iii）完全自旋极化泵浦。利用现有技术可以测量的自旋极化泵浦依赖于能级间距和驱动频率之间的竞争。
2015-09-24 cond-mat.mes-hall
Zigzag edge ferromagnetism of triangular-graphene-quantum-dot-like system
本研究用量子蒙特卡罗方法探究三类锯齿边类三角形石墨烯量子点系统的磁化率，发现其具有不依赖尺寸、层数和结构的鲁棒边铁磁性，半填充时在位相互作用可增强低温边磁化率，为自旋电子学提供新候选。
2024-02-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Electronic structures and transport properties of cove-edged graphene nanoribbons
利用紧束缚模型研究湾边之字形石墨烯纳米带（CZGNRs），发现其可视为互连石墨烯量子点（GQDs），带隙与GQD尺寸成反比，并揭示了边缘缺陷及电极材料对输运性质和隧穿电流的显著影响。
2023-10-24 cond-mat.mes-hall
Indirect coupling between localized magnetic moments in zero-dimensional graphene nanostructures (quantum dots)
研究了两种石墨烯纳米片（约100个碳原子，具有锯齿形和扶手椅形边缘）的原位磁性杂质间的间接Ruderman-Kittel-Kasuya-Yosida（RKKY）耦合.具有哈伯德项的紧束缚汉密尔顿用于结构边缘杂质之间耦合的非微扰计算。一般来说，对于扶手椅边缘的纳米片，发现对电荷掺杂具有显著的耦合鲁棒性，而对于扶手椅边缘的结构，相互作用较弱并且对电荷掺杂更敏感。此外，间接交换的距离依赖性显着不同的边缘形式。
2013-10-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Energy Controlled Edge Formation for Graphene Nano Ribbons
在第一性原理计算的基础上，我们估算了将石墨烯片切割成扶手椅型和锯齿型纳米带所需的能量。我们的计算表明，所需的能量切割成锯齿形配置的石墨烯片是由0.174 eV的数量级高于扶手椅配置。因此，对阈值能量的控制可能有助于设计用于将石墨烯片切割成光滑边缘的扶手椅或锯齿形配置的实验。
2013-09-11 cond-mat.mes-hall
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
Robust Ferromagnetism in Silicene Nanoflakes through Patterned Hydrogenation
由于量子限制和边缘效应，纳米材料呈现出相当不同的性质。本研究利用第一性原理计算研究了准零维硅烯纳米片（SiNFs）的电磁性质。虽然锯齿形边缘的六边形SiNF表现出半导体特性，但锯齿形边缘的三角形SiNF是磁性半导体。利用硅烯性质的一种有效方法是氢化，这是由于其可逆性和可控性。从裸SiNF到半氢化，然后到完全氢化，三角形SiNF经历了从亚铁磁性到非常强的铁磁性，然后到非磁性的变化。尽管如此，六边形SiNF经历了从铁磁到非常强的铁磁，然后到铁磁的转变。半氢化的SiNF产生与薄片尺寸的平方成正比的大的自旋力矩。结果表明，强感应自旋磁化平行排列，并通过大范围铁磁交换耦合表现出集体性质，从而在自旋电子电路器件中具有潜在的应用价值。自旋开关模型提供作为一个例子的SiNFs的潜在应用之一，通过控制氢的覆盖率在调整的输运性质。
2017-05-17 cond-mat.mes-hall
Native defects in hybrid C/BN nanostructures
采用第一性原理计算对具有半金属性质的边缘混杂C/BN纳米片和纳米管进行了替代性缺陷和空位的计算。形成能表明，缺陷形成优先在石墨烯和BN域之间的界面，而不是在这些域的中间，和取代缺陷占主导地位的空位。化学控制可用于促进缺陷在C-B界面（富氮环境）或C-N界面（贫氮环境）处的定位。虽然这里已经考虑了大的缺陷浓度（106 cm-1），但是当缺陷局限于C-B界面处时以及对于局限于C-N界面处的带负电荷的缺陷，半金属性质可以存在，因此，如果在合成期间方便地设计这些点缺陷，则理论上针对这些带负电荷的纳米界面预测的有希望的磁性可能不会被点缺陷破坏。
2011-11-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Topological Phases in Cove-Edged and Chevron Graphene Nanoribbons: Geometric Structures, Z2 Invariants, and Junction States
石墨烯纳米带（GNR）最近已经由Cao、Zhao和Louie [Cao，T.;赵，F.;路易，S。G.物理修订信函2017，119，076401]一般具有不同的拓扑相位，其特征在于Z2不变量。此外，凹边和人字形GNR是化学和结构多样的准一维（1D）纳米结构，其结构和电子性质可以通过由前体分子自下而上的合成来合理地控制。我们推导出不同类型的凸边和人字形GNRs的拓扑不变量的值，我们研究了由这些GNRs形成的各种结的电子性质，以及这种GNRs与更常见的扶手椅或锯齿形GNRs。我们研究了两个拓扑结构不同的链段的界面处的拓扑结态。对于一个孤立的GNR具有两端不同的终端，拓扑端态的发展，只有在拓扑非平凡的结束。我们的工作扩展了明确的GNRs拓扑不变量的分类超出了以前展示的扶手椅GNRs，并提供了新的GNR结，以及未来的GNR为基础的纳米电子器件的新的设计规则。
2018-10-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Divacancy-induced Ferromagnetism in Graphene Nanoribbons
锯齿形石墨烯纳米带具有自旋极化的边缘，在基态反铁磁耦合，总自旋为零。通常，通过在两个亚晶格之间产生不平衡，这些带被制成铁磁性的。在这里，我们表明，由于一边附近存在重构的双空位，锯齿形带可以是铁磁性的。尽管双空位是通过从相对的子晶格中去除两个原子而产生的，但在重构为5-8-5缺陷之前被平衡，这种效应仍然发生。我们证明了在缺陷局域带和边缘带之间存在强相互作用，它们从费米能级混合和分裂。这种分裂是不对称的，产生净边缘自旋极化。因此，靠近纳米带边缘的重构双空位的形成可以是使它们部分铁磁性的实用方法。
2015-03-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Width-tuned magnetic order oscillation on zigzag edges of honeycomb nanoribbons
量子限制和干涉经常在纳米结构中产生奇异特性。最近的一个亮点是在约7 nm的临界带宽度处的带边缘的石墨烯纳米带中的磁性相变的实验指示[G. Z. Magda等人，Nature \textbf{514}，608（2014）]。在这里，我们从理论上表明，随着进一步增加的带的宽度，两个边缘的磁关联可以表现出一个有趣的反铁磁和铁磁之间的振荡行为，通过获得两个边缘之间的正相干性，以降低自由能。振荡效应在所施加的磁场中是容易调谐的。这些新的性质表明石墨烯纳米带中边缘磁性有序的新实验表现，并增强了在室温下工作的石墨烯类自旋电子纳米器件的希望。
2017-07-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Anisotropy engineering edge magnetism in zigzag honeycomb nanoribbons
研究表明，锯齿形蜂窝状纳米带具有很好的边缘磁性。本文采用两种大尺度量子蒙特卡罗模拟方法研究了锯齿形蜂窝纳米带中各向异性对边缘磁性的影响。锯齿形蜂窝纳米带中的各向异性由一个方向上的最近邻跳跃积分$t_{1}$和另一个方向上的最近邻跳跃积分$t_{2}$的比率表征。考虑到电子-电子相关性，研究表明，随着$t_{2}/|t_{1}|$从$1$增加到$3$，边缘铁磁性大大增强，这不仅为控制这种磁性提供了途径，而且为进一步探索新纳米材料的新磁性提供了有益的参考.
2019-05-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Tuning of energy levels and optical properties of graphene quantum dots
利用紧束缚方法对锯齿形和扶手椅形六边形石墨烯量子点的磁性能级和光学性质进行了理论研究。在没有磁场的情况下，锯齿形量子点出现了一个新的零能量束缚边态。随着磁场的增加，量子点的磁能级呈现出Hofstadter-butterfly谱，并接近二维石墨烯的朗道能级。光学性质由边缘的大小、类型和外部磁场调节。
2008-05-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nanostructured graphene for spintronics
石墨烯蜂窝结构的锯齿形边缘表现出磁极化，使得它们作为自旋电子器件的构建块具有吸引力。在这里，我们表明，锯齿形边缘的三角形antidots执行必要的自旋电子功能，如空间自旋分裂或自旋过滤的非极化传入电流的设备。通过优化结构可以获得接近完美的性能。器械性能对实质性紊乱具有稳健性。横向电阻的栅电压依赖性对于自旋极化和自旋非极化器件是定性不同的，并且可以用作诊断工具。重要的是，所建议的设备在当前技术中是可行的。
2017-03-21 cond-mat.mes-hall
Controlled Smooth Edge Formation of Graphene Nanoribbons
我们使用第一性原理计算报告了估计解离石墨烯片的C-C键以形成扶手椅和锯齿形配置的纳米带的能量。对于基态能量的计算，考虑的配置有自旋，和没有自旋极化。观察到，对于自旋极化状态以及非自旋极化状态，解离石墨烯片的C-C键以形成锯齿形构型所需的能量高于扶手椅构型所需的能量。因此，可以通过控制能量来设计沿着结晶方向的光滑边缘的石墨烯纳米带的形成。
2014-02-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Potential-tuned magnetic switches and half-metallicity transition in zigzag graphene nanoribbons
Nanjing University（南京大学）；Zhejiang Normal University（浙江师范大学）
结合第一性原理与紧束缚模型，预测在锯齿型石墨烯纳米带中通过施加电势降可诱导稳定的铁磁畴，实现磁开关效应与同磁相内的半金属特性转变，为操控自旋自由度提供了新途径。
2023-05-17 cond-mat.mes-hall
Charged Topological Solitons in Zigzag Graphene Nanoribbons
具有锯齿形终止边缘的石墨烯纳米带具有以边缘铁磁性和反铁磁性边缘间耦合为特征的磁性基态。这种对称性破缺状态是退化的自旋取向，我们表明，与此相关的简并，系统具有拓扑孤子。孤子出现在简并基态之间的界面上。这些孤子是系统中的相关电荷激发。当电荷被添加到纳米晶体时，系统在能量上倾向于创建磁畴并将额外的电子容纳在界面孤子中，而不是将它们设置在导带中。
2017-05-22 cond-mat.mes-hall
Built-In Electric Field Modulation of Spontaneous Magnetism and Thermospin Transport in Boron-Nitrogen Doped Zigzag Graphene Nanoribbons
School of Physics and Optoelectronic Engineering, Guangdong Polytechnic Normal University（广东技术师范大学物理与光电工程学院）
该研究通过第一性原理计算，探究了硼氮掺杂锯齿形石墨烯纳米带的自发磁性与热自旋输运，利用内电场及外场可调控其磁态，室温下可生成纯热自旋电流，有望用于自旋热电子学原型器件。
2026-09-04 cond-mat.mes-hall
Bias induced ferromagnetism and half-metallicity in graphene nano-ribbons
对于由三个配位碳原子组成的自旋选择性电子器件，在这里，我们计算提出了鲁棒的和可逆的偏压驱动的原始未掺杂的石墨烯纳米带（GNR）演变成铁磁半导体，金属或半金属，无论其边缘配置。的演变是一个罕见的铁磁（FM）秩序之间出现最近的相邻（n-n）的网站，在正偏置区域在其不均匀的偏置单位细胞，试图合作，以尽量减少现场库仑排斥和动能，同时最大限度地本地化的电子在正偏置的网站。这一现象似乎是非均匀偏置库仑关联二分系统的一般性质。由于偏压驱动的n-n FM阶和ZGNR固有的边缘间反铁磁阶的竞争，结果在锯齿形边缘石墨烯纳米带（ZGNR）中特别丰富，导致系统地关闭自旋之一的间隙，相当于用于FM半导体和半金属传输的偏压控制的不可错过的窗口打开。
2017-08-06 cond-mat.mes-hall
Multiple spin state analysis applied to graphite-like carbon-based ferromagnetism
最近的实验表明石墨类材料具有室温铁磁性。采用多自旋态分析方法研究了纳米尺度石墨烯分子的铁磁性起源，采用第一性原理密度泛函理论（DFT-GGA，631-G基组）计算了纳米尺度的非对称石墨烯15分子。主要结果是：（1）二氢化锯齿形边缘分子如C64 H27，在Sz=5/2时，最稳定（分子能量最低）的自旋态是最高的自旋态。Sz=1/2，3/2和5/2的自旋密度图的例子如图1所示。在其他分子中，如C56 H24、C64 H25、C64 H22和C64 H23也显示出最高的自旋状态最稳定，如图2所示。最稳定自旋态与次稳定自旋态之间的能量差克服了1000 K的温度差，表明室温铁磁性是稳定的。(2)自由基碳锯齿形边缘分子也进行了分析。如图3所示，在每五个分子中，最高自旋状态也是最稳定的。(3)相反，氮取代的分子如C59 N5 H22，C61 N3 H22等显示相反的结果，即最低自旋状态最稳定，如图4所示。取得这些成果有以下三个关键问题。(A)边缘指定的局部自旋排列。(B)分子内部的Up-Up（也称为Down-Down）复杂自旋对。(C)优化的原子位置重排依赖于自旋状态。详细机制将在研讨会上讨论。多自旋态分析对于碳基铁磁体的设计和新型自旋电子器件的设计具有重要意义。
2011-01-21 cond-mat.mes-hall
Asymmetric nano graphene model applied to graphite-like room-temperature ferromagnetism
仅由碳、氢和/或氮等轻元素组成的室温铁磁材料，即所谓的碳磁体，对于在科学和工业中创造新的材料类别非常有吸引力。最近的几个实验表明，在室温下的铁磁功能，特别是在石墨基材料。本文采用半经验分子轨道方法和第一性原理密度泛函理论对纳米尺度的非对称石墨烯分子进行了模拟，揭示了这种铁磁性特征的形成机理。不对称二氢化锯齿形边缘石墨烯分子表明高自旋态比低自旋态在总分子能量上更稳定。质子离子辐照在产生这种不对称特征方面起着重要作用。同时，用类似的非对称分子模型解释了含氮石墨的铁磁性。
2011-01-21 cond-mat.mes-hall
Metallic Graphene Nanodisks
我们探索了有限长石墨烯纳米带以及不同尺寸和形状的石墨烯纳米盘的电子性质，以寻求金属的。为了这个目的，它是足够的搜索零能量状态。我们发现，虽然所有无限长锯齿形纳米带都具有零能态，但在有限长锯齿形纳米带中不存在零能态。零能态的出现是非常罕见的。在典型的纳米盘中，只有三角形锯齿形纳米盘具有简并的零能态，并显示出金属铁磁性，其中简并度可以通过设计尺寸来任意控制。一个显着的性质是，弛豫时间是相当大的，尽管它的小尺寸在三角锯齿形纳米盘。
2007-07-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnetic Counting Rule of Radical Carbon Edge Nano Graphene
为了解释类石墨材料的室温铁磁性，提出了一种新的自由基碳锯齿边纳米石墨烯的磁计数规则。基于密度泛函理论的多自旋态分析表明，最高自旋态是最稳定的。与下一自旋态的能量差超过kT= 2000 K，表明室温铁磁性。在自由基碳的局域自旋密度显示了两倍大的上自旋云，它来自于两个四面体构型的轨道被上下自旋占据。这导致了一个新的磁计数规则，给出一个自由基碳位置的定域自旋Sz=+2/2，而最近的碳位置的Sz= -1/2。应用于五个模型分子，我们可以证实这一磁计数规则。此外，我们还将这一概念推广到了氧取代的锯齿形边被四个电子占据的情况。
2011-05-10 cond-mat.mes-hall
Effect of long-range interaction on graphene edge magnetism
已经提出，相互作用导致石墨烯片的锯齿形边缘上的铁磁性。虽然还没有直接的实验研究，显着改善技术，使和研究干净的锯齿边缘可能很快使这成为可能。到目前为止，大多数关于这一说法的理论研究都是基于平均场论或使用哈伯德模型进行的更精确的计算。但是长程库仑相互作用在石墨烯中是未屏蔽的，因此考虑它们的影响很重要。我们研究了相当一般的非局部相互作用，包括库仑$1/r$形式，使用投影到一个强相互作用边哈密顿量的技术，有效的在一阶的相互作用。在此模型中研究了基态以及电子/空穴和激子的激发。我们的研究结果表明，铁磁性生存与未屏蔽库仑相互作用。
2017-05-24 cond-mat.mes-hall
Electronic transport in graphene nanoribbons with sublattice-asymmetric doping
最近的实验结果和理论预测表明，氮掺杂的CVD生长的石墨烯可能会引起电子带隙由于杂质分布，有利于在一个单一的子晶格上的隔离。在这里，我们从理论上证明，这样的分布引起更复杂的行为，在存在的边缘，几何形状决定是否在样品中的电子查看杂质作为一个间隙开放的平均电位或散射体。锯齿形边缘引起后一种情况，并消除了扩展的石墨烯样品中预测的电子带隙。我们预测，这样的行为将引起泄漏附近的晶界具有类似的几何形状或边缘蚀刻设备。此外，我们研究了在不同的亚晶格域，这应该是可观察到的实验和提供有趣的波导可能性之间的界面处的一维金属通道的形成。
2016-02-08 cond-mat.mes-hall
Electronic and magnetic properties of twisted graphene nanoribbon and Möbius strips: first-principles calculations
采用第一性原理密度泛函方法，系统地研究了扭曲锯齿状石墨烯纳米带（ZGNRs）和新型石墨烯莫比乌斯带（GMS）的几何、电学和磁学性质.对ZGNRs和GMS的结构进行了优化，并考察了它们的稳定性。计算了分子的能级和自旋极化态密度。结果表明，对于扭曲的ZGNR，原子的键能随扭曲角的增加呈二次方下降，HOMO-LUMO带隙随扭曲角的变化呈类正弦变化。自旋密度的计算结果表明，ZGNR和GMS具有反铁磁基态，并在扭转过程中持续存在。在某些位置观察到GMS之字形边缘的自旋翻转。
2013-08-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Oxygen adsorption effect on magnetic properties of graphite
对微米石墨和纳米石墨磁性的实验和理论研究表明，石墨锯齿形边缘的部分氧化在铁磁性中起着至关重要的作用。与全部和部分氢化相反，石墨边缘上的一半碳原子的氧化将石墨平面之间和石墨带上方的反铁磁交换相互作用转变为铁磁相互作用。讨论了铁磁性的稳定性。
2011-06-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Janus graphene nanoribbons with a single ferromagnetic zigzag edge
本文提出并实现了一种具有单一铁磁锯齿形边缘的Janus石墨烯纳米带，通过不对称引入拓扑缺陷阵列打破结构与自旋对称性，并经实验与理论验证其铁磁基态沿原始边缘离域。
2024-10-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Asymmetric graphene model applied to graphite-like carbon-based ferromagnetism
最近的几个实验已经发现了类石墨碳基材料的室温铁磁性。本文提供了一个模型来解释这种铁磁性，通过使用不对称的纳米石墨烯。我们的第一个典型模型是C48 H24石墨烯分子，它有三个二氢化（-CH 2）锯齿形边缘。在同一个原子拓扑结构中，存在多个自旋态竞争稳定的最小能量。分子轨道和密度泛函理论方法都表明四重态（S=3/2）比二重态（S=1/2）更稳定，这意味着可以获得更大的饱和磁化强度。我们还将该分子增强为具有许多（-CH 2）边的无限长带。得到了类似的结果，其中最高自旋状态比较低自旋状态更稳定。相反，氮取代的（-NH）分子C45 N3 H21表现出相反的结果。即最低自旋态（S=1/2）比最高自旋态（S=3/2）更稳定，这是由于原子位置的微小变化引起的。
2011-01-27 cond-mat.mes-hall
Second-order topological corner states in zigzag graphene nanoflake with different types of edge magnetic configurations
本文研究边缘含磁性原子的扩展 Kane-Mele 模型，证明铁磁或反铁磁边缘可诱导二阶拓扑角态，并分析其鲁棒性及自旋磁化方向的影响。
2024-10-29 cond-mat.mes-hall
Proximity induced room-temperature ferromagnetism in graphene probed with spin currents
在石墨烯中引入和控制铁磁性为基础和应用研究开辟了一系列新的方向。到目前为止，已经采用了几种方法，例如引入缺陷，用吸附原子官能化，以及将石墨烯成形为具有明确定义的锯齿形边缘的纳米带。一种更鲁棒且侵入性更小的方法利用通过与石墨烯接近的铁磁绝缘体引入交换相互作用。在这里，我们提出了一个直接测量的交换相互作用在室温下的铁磁石墨烯。我们研究了在钇铁石榴石衬底上剥离的石墨烯中的自旋输运，其中观察到的自旋进动清楚地表明了交换场的存在和强度，这是诱导铁磁性的明确证据。我们用一个修正的Bloch扩散方程描述了结果，并提取了一个0.2T量级的平均交换场。此外，我们证明了邻近感应的2D铁磁体可以有效地调制自旋电流通过控制交换场的方向。这些结果可以为单原子厚自旋电子器件中的磁栅可调自旋输运提供基础。
2016-01-05 cond-mat.mes-hall
Chiral symmetry breaking and topological charge of graphene nanoribbons
本文研究了矩形石墨烯纳米带的边缘性质，发现尽管自洽Hartree-Fock场破坏了手性对称性，其仍作为对称保护拓扑绝缘体存在，并在不同掺杂条件下表现出由能隙项诱导的拓扑荷及近零能边缘模式。
2024-03-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Edge-controlled half-metallic ferromagnetism and direct gap in ZrS2 nanoribbons
采用第一性原理计算研究了ZrS 2纳米带的电子和磁性.结果表明，扶手椅型ZrS 2纳米带均为无磁性的间接带隙半导体，且随着带宽的增加，其带隙呈现奇偶振荡行为.对于锯齿形边缘的NR，那些与两个边缘S-终止的直接带隙半导体和带隙单调减小的函数的带宽度。然而，当宽度为$N\geq9$时，一个边缘S端接而另一个边缘Zr端接的NR是铁磁半金属，而两个边缘Zr端接的NR倾向于铁磁半金属。两种体系的磁性主要来源于边缘Zr原子的不饱和。根据不同的边缘配置和带宽度，ZrS 2 NR表现出多功能的电子和磁性，使它们成为电子学和自旋电子学应用的有希望的候选者。
2017-04-27 cond-mat.mes-hall
Magnetization profile for impurities in graphene nanoribbons
石墨烯相关材料的磁性，特别是自旋极化边缘状态预测的原始石墨烯纳米带（GNR）与某些边缘几何形状最近受到了广泛的关注，由于一系列可能的技术应用。然而，原始GNRs的磁特性预测在边缘无序的存在下不会特别稳健。在这项工作中，我们研究的磁性GNRs掺杂过渡金属原子使用平均场哈伯德和密度泛函理论技术相结合。研究了两种主要的GNR边缘几何形状-扶手椅形和锯齿形，杂质位置对GNR中掺杂物的磁矩的影响。力矩配置文件计算整个宽度的替代和吸附的杂质和定期功能观察到的边缘GNRs，特别是在带状。与边缘态诱导磁化的情况下，嵌入GNRs的磁性杂质的时刻被发现是特别稳定的边缘障碍的存在下。我们的研究结果表明，过渡金属掺杂的GNRs的磁性能比那些由于边缘几何形状而固有地产生的力矩更鲁棒。
2011-08-31 cond-mat.mes-hall
Quantum Monte Carlo study of artificial triangular graphene quantum dots
该研究用量子蒙特卡洛等方法研究锯齿边三角形石墨烯量子点的磁相，揭示其随尺寸的金属-绝缘转变及掺杂后的边缘去极化特性，为扩展Hubbard模型磁现象研究提供平台。
2025-09-08 cond-mat.mes-hall
Multiple spin state analysis of magnetic nano graphene
最近的实验表明类石墨材料具有室温铁磁性。本文将多自旋态分析应用于非对称石墨烯分子，以探讨其铁磁性的形成机理。应用第一性原理密度泛函理论计算了每个自旋态的自旋密度、能量和原子位置。具有二氢化锯齿形边缘的分子如C64 H27、C56 H24、C64 H25、C56 H22和C64 H23表明，在每个分子中，最高自旋态是最稳定的自旋态，与下一自旋态的能量差超过3000 K。这一结果表明，在这些分子的室温铁磁性的稳定性。相反，氮取代的分子如C59 N5 H22、C52 N4 H20、C61 N3 H22、C54 N2 H20和C63 N1 H22显示相反的结果，即最低自旋状态是最稳定的。石墨烯分子的磁性稳定性可以通过三个关键问题来解释，即边缘特定的局域自旋密度、分子内部的平行自旋交换相互作用和依赖于自旋状态的原子位置优化。这些结果将被应用于设计碳基铁磁体，超高密度100太比特/英寸2级信息存储和自旋电子器件。
2011-01-21 cond-mat.mes-hall
Edge-Insensitive Magnetism and Half Metallicity in Graphene Nanoribbons
在石墨烯/碳纳米结构中实现磁性是一个长达十年的挑战。锯齿形石墨烯纳米带中的磁边缘状态和半金属性是特别有前途的[Y. W. Son等人，Nature 444，347（2006）]。然而，它的实验实现一直受到单氢化锯齿形边缘的严格要求的阻碍。使用第一性原理计算，我们预测，自由载流子掺杂可以克服这一挑战，实现铁磁性和半金属性的一般类型的边缘结构的窄石墨烯纳米带。这种磁性存在于栅极掺杂实验的密度范围内（~1013 cm-2），并且具有高达17 meV/载流子的大自旋极化能量，这引起了相当于几百特斯拉的外部磁场的塞曼分裂。最后，我们追踪这种边缘不敏感磁性的形成机制，带边附近的电子态的量子限制，并揭示了磁性与带宽的标度律。我们的研究结果表明，结合掺杂和量子限制可能是一个通用的工具，实现轻元素纳米结构中的过渡金属的磁性。
2018-10-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Charge and Spin Transport Anisotropy in Nanopatterned Graphene
各向异性电子输运是一种可能的途径，特别是在二维材料的纳米级电路设计。迄今为止，在图案化石墨烯中引入这种特征的提议依赖于大规模的结构不均匀性。在这里，我们从理论上探讨如何一个随机的，但均匀的，分布的边缘的三角形穿孔可以产生空间各向异性的电荷和自旋输运。各向异性的电子输运被认为是持续相当混乱的穿孔边缘，这表明其可行性在现实的实验条件下。此外，控制穿孔的相对取向能够实现透射电子的自旋过滤，从而导致半金属各向异性输运状态。我们的研究结果指向一个共同整合的电荷和自旋控制在一个二维平台的相关纳米电路设计。我们进一步强调几何效应如何允许有限的样品显示有限的横向电阻，让人想起自旋霍尔效应，在没有任何批量指纹的这种机制，并探讨这种行为背后的基本对称性。
2018-12-06 cond-mat.mes-hall
Magnetic edge anisotropy in graphene-like honeycomb crystals
边缘铁磁性和石墨烯中量子自旋霍尔相的独立预测激发了对其他二维蜂窝系统的探索，例如硅烯，锗烯，锡烯，铱酸盐和有机金属晶格，以及人工超晶格，所有这些都具有与石墨烯类似的电子性质，但更大的自旋轨道耦合。在这里，我们研究的铁磁顺序和自旋轨道相互作用的锯齿形边缘的这些石墨烯类系统的相互作用。我们发现一个平面内的磁各向异性，打开一个间隙，否则导电边缘通道，这应该会导致在旋转的磁化强度的电子特性的大的变化。
2014-07-25 cond-mat.mes-hall
Entanglement and magnetism in high-spin graphene nanodisks
我们研究了锯齿形边缘结构的三角形石墨烯纳米片的基态性质。零维纳米结构的描述需要精确的多体技术，因为广泛使用的具有局域密度近似的密度泛函理论或Hartree-Fock方法不能处理强量子涨落。应用无偏密度矩阵重整化群算法，我们计算了不同相互作用强度下的高精度磁化和纠缠模式，并与平均场结果进行了比较。借助于量子信息分析和子系统密度矩阵，我们揭示了边缘之间的强纠缠。我们还讨论了电子和空穴掺杂的影响，并证明了三角形纳米片的磁性可以通过电场控制，这揭示了平带铁磁性的特征。这可能为基于石墨烯的自旋电子学开辟新的途径。
2017-11-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Tunable spin-polarized edge currents in proximitized transition metal dichalcogenides
我们探讨邻近诱导的铁磁性过渡金属二硫属化物（TMD），重点是钼二碲化物（MoTe $_{2}$）带锯齿形边缘，沉积在铁磁性氧化铕（EuO）。一个三轨道紧束缚模型采用了交流和Rashba领域诱导接近EuO基板。对于带隙费米能级，纳米晶体中的电子模式是强烈的自旋极化和沿边缘局部化的，充当具有可调自旋极化电流的一维（1D）导电通道。混合结构，如MoTe $_{2}$ /EuO配置可以作为自旋电子器件的构建块，并提供多功能平台，以进一步了解不同材料系统中的邻近效应。
2019-02-25 cond-mat.mes-hall
Exact diagonalization study of the tunable edge magnetism in graphene
通过精确对角化技术分析了长度高达48个单元格的石墨烯边缘的可调磁性。为此，我们使用了一个广义的相互作用的一维模型，它可以从描述石墨烯锯齿形边缘状态与铁磁相的限制，连续调谐到相当于哈伯德链，这不允许铁磁性的限制。这一分析揭示了为什么边缘态具有铁磁基态，而通常的一维金属没有的问题。从本质上讲，我们发现边缘态有两个重要的特征：（a）边缘态完全禁止umklapp过程，这允许自旋极化的基态。(b)边缘态的有效相互作用顶点的强动量依赖性引起了部分自旋极化状态和标准顺磁Luttinger液体和铁磁Luttinger液体之间的二级相变。
2011-03-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Edge states on graphene ribbon in magnetic field: interplay between Dirac and ferromagnetic-like gaps
在低能有效理论的框架下，结合解析和数值方法，研究了有限宽度石墨烯带在磁场中的边缘态.对具有锯齿形和扶手椅形边缘的石墨烯带进行分析。在这两种情况下的边缘状态的频谱的特征进行了描述。特别地，建立了无带隙边缘态存在的条件。这些结果的解释最近的实验的影响进行了讨论。
2009-01-27 cond-mat.mes-hall
Creating quantum spin chains through edge reconstruction in pure graphene armchair nanoribbons towards ballistic spin transport
本研究通过边缘重构在扶手椅型石墨烯纳米带中实现海森堡反铁磁自旋链，并证明其支持弹道自旋输运，为量子自旋信息传递和自旋电子学提供新途径。
2022-03-27 cond-mat.mes-hall
Edge states in graphene-like systems
石墨烯和类石墨烯系统的边缘可以具有与体中的狄拉克电子的性质完全不同的具有渐逝波函数的定域态。这发生在各种情况下，在这里审查。第一，锯齿形的边缘主机的狄拉克能量的一组本地化的非色散状态。在半填充时，预计这些状态容易发生铁磁不稳定性，导致非常有趣的边缘铁磁性类型。第二，石墨烯在外部扰动的影响下可以具有各种拓扑绝缘相，包括常规的量子霍尔效应、量子反常霍尔（QAH）和量子自旋霍尔相，在所有这些相中，传导只能通过拓扑保护的边缘状态发生。在这里，我们提供了一个统一的视野的所有这些边缘状态的属性，检查下的光相同的一个轨道紧束缚模型。我们考虑了相互作用、自旋轨道耦合和磁场的共同作用，这些共同作用产生了丰富的不同物理现象。我们简单地讨论一下实验中实际观察到的情况。
2015-06-22 cond-mat.mes-hall
