Will Zigzag Graphene Nanoribbon Turn to Half Metal under Electric Field?
在B3LYP水平上，我们预测了锯齿形边缘石墨烯纳米带（ZGNR）在外加电场作用下可以实现半金属化。半金属化的临界电场随带宽的增加而减小。当边缘态电子在很强的电场作用下从一侧完全转移到另一侧时，自旋极化和半金属性都被消除。ZGNR保持半金属状态的电场范围随带宽的增加而增加。我们的研究显示了丰富的场致自旋极化行为，这可能会导致一些重要的应用在空间电子学。
2007-08-09 cond-mat.mtrl-sci
Tailoring symmetric metallic and magnetic edge states of nanoribbon in semiconductive monolayer PtS2
原子尺度的金属丝的制造仍然具有挑战性。采用基于密度泛函理论的第一性原理计算，从单层PtS2出发，设计了具有两个平行对称金属边缘和磁性边缘的纳米粒子.系统地研究了PtS2的边能、键电荷密度、能带结构和可能边态的模拟STM。结果发现，铂终止的边缘纳米带是相对稳定的金属和磁性边缘定制从贵过渡金属二硫属化物PtS2。具有两个原子金属线的纳米晶体可能具有作为纳米电力传输线的应用前景，所述纳米电力传输线至少需要两条线。
2017-10-19 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
A New Paradigm to Half-Metallicity in Graphene Nanoribbons
与锯齿形石墨烯纳米带中公认的横向电场诱导的半金属性相反，在这里，我们通过第一性原理计算证明了夹在六方氮化硼纳米带或片之间的锯齿形石墨烯纳米带可以简单地通过偏置电压或适度的压缩应变调谐成半金属。半金属度是由于自发极化和非对称交换关联沿带宽的耦合效应增强。这些发现应该为石墨烯基器件的有效自旋分辨能带工程开辟一条可行的路线，这些器件与当前半导体工业技术兼容。
2013-04-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Half-Metallicity in Undoped and Boron Doped Graphene Nanoribbons in Presence of Semi-local Exchange-Correlation Interactions
我们进行密度泛函计算一维锯齿形边缘石墨烯纳米带（ZGNRs）的不同宽度，有和没有边缘掺杂，包括半本地交换相关。我们的研究表明，虽然边缘钝化（氢）ZGNRs的基态更倾向于反铁磁，与硼原子的两个边缘的掺杂稳定系统在铁磁基态。局域和半局域交换关联导致在有限的交叉带电场在边缘钝化ZGNRs的半金属性。然而，具有硼边缘的ZGNR即使在没有电场的情况下也显示出与带宽无关的半金属行为，并且这种性质对于任何电场强度都保持不变，这为自旋电子学的应用开辟了巨大的可能性。
2007-12-26 cond-mat.mtrl-sci
Half-metallicity in aluminum-doped zigzag silicene nanoribbons
采用第一性原理计算研究了Al掺杂锯齿型硅烯纳米带（ZSiNR）的自旋相关电子结构.当ZSiNR在每三个原始单元中的不同位置上被单个Al原子替代掺杂时，它们在某些情况下变成半金属，这是可以用于自旋电子器件的特性。更有趣的是，当Al原子被放置在亚边缘位置时，自旋下降的电子可以在费米能量下传输。相比之下，当ZSiNR在其中心附近的位置上掺杂时，自旋向上的电子可以在费米能量下传输。在边缘或近边缘位置掺杂Al原子，可以显著抑制边缘的磁矩。对于磷-（P）和硼-（B）掺杂的ZSiNR获得了类似的结果。当两个或更多个Si原子被Al原子取代时，通常半金属行为被金属、无自旋隙半导体或半导体行为取代。当六个Si原子的线，沿带的宽度，被Al原子所取代，能带结构的自旋分辨率被抑制，系统变得不稳定。
2014-08-29 cond-mat.mtrl-sci
Peculiar Band Gap Structure of Graphene Nanoribbons
石墨烯纳米带是具有有限宽度的准一维材料。通过对一类纳米带的边缘形状和宽度的表征，系统地分析了它们的电子性质。纳米带的带隙结构显示出具有金属或几乎金属纳米带的流状序列的谷结构。其中，所有锯齿形纳米带都是金属的，扶手椅型纳米带是周期为3的金属。我们发现，这些流状序列对应于等宽曲线，手性和扶手椅型纳米带的带隙振荡作为宽度的函数。最后讨论了纳米带在纳米电子学中的可能应用。
2007-05-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Half-metallic Dirac cone in zigzag-graphene-nanoribbon/graphene
石墨烯是一种本征零能隙半导体，它的狄拉克电子具有独特的自旋和赝自旋，从而产生了许多有趣的电子和输运性质。虽然孤立的锯齿形石墨烯纳米带是反铁磁半导体，我们通过第一性原理和紧束缚计算表明，锯齿形石墨烯纳米带支撑在石墨烯上是半金属的自旋和赝自旋对称性破缺的结果。特别地，在费米能级附近的K（K '）处形成半金属狄拉克锥。目前的研究结果表明，锯齿形石墨烯纳米带中自旋和赝自旋的独特组合可以用于操纵石墨烯的电子性质，并可能对潜在的石墨烯基纳米电子应用具有实际意义。
2016-07-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast Orbital Hall Effect in Metallic Nanoribbons
本研究将轨道霍尔效应扩展到时间域，通过飞秒激光脉冲在铜纳米带中诱导轨道角动量电流，揭示了超快轨道霍尔效应与静态图像一致但存在电荷与角动量电流差异，为受限金属系统超快霍尔效应研究奠定基础。
2023-07-17 cond-mat.mtrl-sci
Graphene Nanoribbon and Graphene Nanodisk
我们研究了具有闭合边缘的石墨烯衍生物的电子性质。它们是有限长度的石墨烯纳米带和石墨烯纳米盘。虽然所有的无限长锯齿形纳米带都是金属的，但在有限长锯齿形纳米带中没有发现金属态。我们还研究了六边形，平行四边形和三角形的锯齿形或扶手椅边缘的纳米盘。除了三角形锯齿形纳米盘外，在这些纳米盘中也没有发现金属态。有趣的是，我们可以通过改变三角锯齿形纳米盘的尺寸来任意设计金属态的简并度。
2007-09-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Intrinsic Half-Metallicity in Modified Graphene Nanoribbons
采用基于密度泛函理论的第一性原理计算，研究了准一维锯齿形石墨烯纳米带（ZGNRs）在硼和氮的化学掺杂下的等电子性.掺杂浓度的逐渐增加使系统最终形成锯齿形氮化硼纳米带（ZBNNRs）。我们的研究表明，对于所有的掺杂浓度的系统稳定在反铁磁基态。掺杂浓度和掺杂剂位置调节纳米带的电子结构，表现出半导体和半金属行为作为对外部电场的响应。有趣的是，我们的研究结果表明，ZBNNRs与终止聚并苯单元表现出半金属性，无论带的宽度，以及所施加的电场，打开了一个巨大的可能性自旋电子器件的应用。
2009-02-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Edge reconstruction induces magnetic and metallic behavior in zigzag graphene nanoribbons
在密度泛函理论中，采用定域和扩展基近似，研究了锯齿形石墨烯纳米带在氢钝化条件下边缘重构为稳定的七元环和五元环的过程.两个边缘的重构导致铁磁金属基态，而一个边缘重构使系统稳定在铁磁金属基态。重构边抑制了原子的局域自旋密度，并在费米能级处贡献了有限的态密度。我们的研究为制造半导体石墨烯器件的金属电极铺平了一条新的道路，可以完全控制磁性行为，而引线和沟道之间没有任何晶格失配。
2009-11-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Orientationally Misaligned Zipping of Lateral Graphene and Boron Nitride Nanoribbons with Minimized Strain Energy and Enhanced Half-Metallicity
二维材料的横向异质结构可以表现出各种有趣的涌现特性。然而，当指定到锯齿形石墨烯和六方氮化硼（hBN）纳米带的取向对齐的异质结时，对它们的性能的高期望的实现遇到了两个障碍。首先，应变能的快速积累阻碍了大规模制造.其次，预测的独立石墨烯纳米带的明显半金属性被严重抑制。通过适当调整锯齿形石墨烯和手性hBN纳米带之间的取向错位，在这里，我们提出了一种简单的方法来克服这两个障碍。我们的第一性原理计算表明，在这样的异质结的应变能积累显着减少了一系列的错位。更引人注目的是，半金属性从取向对齐的情况下大大增强，回到与独立的情况下在幅度上相当。恢复的半金属性在很大程度上归因于相对的异质结界面之间恢复的超交换相互作用。目前的研究结果可能对最终实现石墨烯基自旋电子学具有重要意义。
2015-09-20 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
Role of vacancies in the magnetic and electronic properties of SiC nanoribbons: an ab initio study
采用基于密度泛函理论的从头计算方法，研究了空位对锯齿形SiC纳米带（Z-SiCNR）的电磁性质的影响.观察到单空位（V_C和V_Si）和双空位（V_SiV_Si和V_SiV_C）在Z-SiCNR中诱导磁性。单一V_Si的存在并不影响Z-SiCNR的半金属行为，但由于边缘Si p轨道和空位周围的原子，单一V_C导致Z-SiCNR从半金属行为转变为金属行为。研究了空位与杂质原子（B和N）的相互作用，发现V_SiN_C不仅抑制了V_SiV_C的振荡型磁性，而且保留了原始Z-SiCNRs的半金属性质。空位的缺陷形成能可以通过替代B和N原子而降低。我们认为，铁磁性是预期的，如果Z-SiCNR生长在合适的条件下。
2013-03-08 cond-mat.mtrl-sci
Noncollinear magnetism and half-metallicity in biased bilayer zigzag graphene nanoribbons
本文研究了锯齿形终端的偏压Bernal堆叠双层石墨烯纳米管的边缘极化及其后果。根据边缘极化之间的层间耦合和层内耦合对磁态进行了分类，并给出了掺杂对偏置电压的磁相图。发现了共面磁相，并研究了其磁结构随偏压的变化。对于所有的磁态，我们也讨论了半金属态的可能性，对于具有完美锯齿边缘的带，我们预测了七种半金属态，它们具有不同的磁结构和沿带的量子化电导。
2013-04-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Inducing Metallicity in Graphene Nanoribbons via Zero-Mode Superlattices
在石墨烯纳米带（GNR）中设计和制造稳健的金属态是一个重大挑战，因为当石墨烯以纳米长度尺度图案化时，横向量子限制和多电子相互作用倾向于诱导电子带隙。自下而上合成的最新发展使得设计和表征原子精确的GNR成为可能，但实现GNR金属性的策略一直难以捉摸。在这里，我们展示了一个一般的技术，诱导金属性GNRs插入一个对称的超晶格的零能量模式，否则半导体GNRs。我们使用扫描隧道光谱以及第一性原理密度泛函理论和紧束缚计算来验证所得到的金属性。我们的研究结果表明，金属带宽GNRs可以在很宽的范围内进行调谐，通过控制重叠的零模波函数，通过故意的子晶格破缺。
2019-11-01 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
First-principles predictions of tunable half metallicity in zigzag GaN nanoribbons with possible applications in CO detection and spintronics
基于系统的第一性原理密度泛函理论（DFT）模拟，我们预测锯齿形GAN纳米带（ZGaNNR）既可以用作高效CO探测器，也可以用作自旋过滤器。我们对无限长的纳米带和有限股进行的计算表明：（a）CO在ZGaNNRs的边缘强烈结合，以及（b）几种所得的配置表现出半金属行为。我们考虑了不同的边缘钝化位点，发现所有的结构都是稳定的。的金属，半金属，和半导体的配置被观察到作为一个功能的CO钝化覆盖。我们还计算了各种结构的电流-电压（I-V）特性，使用Landauer形式主义，并发现由半金属配置的设备作为高效的自旋过滤器。CO浓度的影响也进行了研究，这表明一个可行的方法，不仅调整ZGaNNRs的电子带隙，但它们的半金属。因此，我们的模拟提出了一个新的研究方向可能的器件应用的III-V族异质结构。
2022-09-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Peculiar Width Dependence of the Electronic Property of Carbon Nanoribbons
纳米带（纳米石墨带）是类似于碳纳米管的碳系统。我们通过一组两个整数$<p,q>$来表征宽类纳米带，然后根据$p$和$q$来定义宽度$w$。电子性质探索这类纳米带。锯齿形（扶手椅型）纳米带具有与扶手椅型（锯齿形）纳米管类似的电子性质。纳米带的带隙结构表现出与金属或几乎金属纳米带的流状序列的谷结构。这些序列对应于由$w$索引的等宽曲线。我们揭示了纳米带的电子性质对宽度$w$的特殊依赖性。
2006-02-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
Enhanced Half-Metallicity in Edge-Oxidized Zigzag Graphene Nanoribbons
我们提出了一个新的全面的第一性原理理论研究的电子性质和相对稳定性的边缘氧化锯齿形石墨烯纳米带。考虑的氧化方案包括羟基、羧基、醚基和酮基。使用屏蔽交换密度泛函理论，我们表明，这些氧化带比氢封端的纳米带更稳定，除了醚基团的情况下。稳定的氧化配置保持自旋极化的基态与反铁磁有序定位在边缘，类似于完全氢化的同行。更重要的是，边缘氧化被发现，以降低发病电场所需的诱导半金属的行为和扩展的整体领域的范围内，系统保持半金属。一旦达到半金属状态，外部电场强度的进一步增加会使自旋磁化强度迅速下降，直到磁化强度完全淬灭。最后，我们发现含氧的边缘基团对反铁磁基态和上面铁磁态之间的能量差的影响很小。
2007-04-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Prediction of Half Metallicity along the Edge of Boron Nitride Zigzag Nanoribbons
第一性原理计算表明，钝化B边缘的锯齿形BN纳米带具有半金属性，费米能级处100%自旋极化，半金属带隙0.38 eV，是宽禁带自旋电子学的潜在候选材料。
2008-04-27 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Metallic vs. Semiconducting Properties of Quasi-One-Dimensional Tantalum Selenide van der Waals Nanoribbons
我们进行了尖端增强拉曼散射光谱（TERS）和光致发光（PL）的准一维TaSe 3纳米带剥离到金衬底上的研究。在~0.25（Se/Ta=2.75）的硒缺乏下，纳米带表现出以~920 nm（1.35 eV）为中心的强、宽的PL峰，表明它们的半导体行为。这种纳米带在785 nm激光激发下显示出强烈的TERS响应，允许它们的纳米级光谱成像。具有约0.15（Se/Ta=2.85）的较小硒缺乏的纳米带没有显示出任何PL或TERS响应。这些样品的共焦拉曼光谱与先前报道的金属TaSe 3的光谱一致。在这项研究中检查的纳米带的光学响应的差异表明，即使是很小的变化，硒含量可以诱导电子结构的变化，导致样品表现出金属或半导体特性。用这两种类型的材料制造的设备的温度相关的电气测量证实了这些观察。密度泛函理论计算表明，在Se空位中掺入氧原子可以导致带隙开放，从而使从金属到半导体的过渡成为可能。然而，预测的带隙基本上小于从PL数据得出的带隙。这些结果表明，范德华材料的性能可以根据化学计量，缺陷类型和浓度，以及可能的环境和基板的影响而显着变化。鉴于这一发现，与TERS的nanoriginal属性的本地探测变得至关重要的理解这样的低维系统。
2021-11-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
The Half-Metallicity of Zigzag Graphene Nanoribbons with Asymmetric Edge Terminations
采用第一性原理计算研究了锯齿形石墨烯纳米带的自旋极化电子结构和半金属性.结果表明，与对称的氢封端的ZGNR相比，ZGNR保持了自旋极化的基态，其相对边为反铁磁组态，但其能带不再是自旋简并的.特别是，一个自旋取向的能隙显著减小。因此，这种ZGNR的基态非常接近半金属态，并且因此系统实现半金属态所需的临界电场较小。此外，两种ZGNR在表现为半金属时，都呈现出无质量的狄拉克-费米子能带结构。
2010-05-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Half-Metallic Graphene Nanoribbons
电流可以在一类称为半金属的材料中完全自旋极化，这是由于具有一个自旋取向的电子的金属性质和具有另一个自旋取向的电子的绝缘性质共存。这种不同自旋的不对称电子状态已经在一些铁磁金属中被预测过-例如，Heusler化合物-并且首次在锰钙钛矿中观察到。考虑到利用这种性质实现基于自旋的电子学的潜力，人们已经做出了大量的努力来寻找半金属材料。然而，有机材料在这方面几乎没有研究，即使碳基纳米结构对未来的电子器件具有重大的希望。在这里，我们预测半金属在纳米尺度石墨烯带通过使用第一性原理计算。我们表明，这种现象是可实现的，如果在平面内均匀的电场施加在石墨烯纳米带的锯齿形的边缘，并且它们的磁性可以通过外部电场控制。这些结果不仅对固体中电场与电子自旋自由度之间的相互作用具有科学意义，而且还可能为探索基于石墨烯的纳米尺度自旋电子学开辟新的途径。
2006-11-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
Making a field effect transistor on a single graphene nanoribbon by selective doping
使用第一原理电子结构计算，我们显示了金属石墨烯纳米颗粒的金属-半导体转变，其具有由在边缘处的氮或硼原子的替代掺杂引起的锯齿形边缘。由金属-半导体-金属结组成的场效应晶体管然后可以通过带边缘的选择性掺杂来构造。这种原型器件的电流-电压特性由第一原理量子输运计算确定。
2007-12-01 cond-mat.mtrl-sci
Intrinsic Half-metallicity in Edge Fluorinated Armchair Boron Nitride Nanoribbons
我们预测扶手椅型氮化硼纳米带（ABNRs）通过边缘的半金属性。在局域自旋密度近似（LSDA）下，采用第一性原理计算，系统地研究了裸和边缘氟化ABNNRs的稳定性、电子和磁性.只有边缘B原子被F原子钝化的带（即，边缘-N原子未钝化），无论宽度如何，都被发现是半金属的，具有0.3eV的半金属间隙。由于自旋极化态比自旋非极化态稳定$\sim$ 0.4 eV，并且由于巨大的自旋分裂，在费米能级上只存在单自旋导电沟道，因此，这种带的费米能级上的自旋极化电荷输运率预计为100%. Bloch态和投影态密度（PDOS）分析表明，半金属态的存在是由于裸边N原子上的电荷局域化所致，半金属态具有足够大的能隙（0.3 eV），自旋极化态和自旋补偿态的能量相差很大（$\sim$ 0.4 eV），这表明半金属态是自旋电子学的潜在候选材料.
2016-02-10 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
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
Chemical Functionalization of Graphene Nanoribbons by Carboxyl Groups on Stone-Wales Defects
利用密度泛函理论，我们研究了羧基对具有Stone-Wales（SW）缺陷的半导体石墨烯纳米带（GNRs）的化学功能化作用.结果表明，COOH的单吸附和双吸附均能显著提高GNRs的几何结构和电子性质，且其电导率敏感地依赖于SW缺陷COOH对（SWDCP）的轴向浓度.随着SWDCP轴向浓度的增加，体系由半导体行为向p型金属行为转变。这一事实使得GNRs成为基于石墨烯纳米带的化学传感器和纳米电子器件的可能候选者。
2007-10-17 cond-mat.mtrl-sci
Electronic properties of edge-functionalized zigzag graphene nanoribbons on SiO2 substrate
基于第一性原理计算，研究了SiO2衬底上边缘功能化锯齿型石墨烯纳米带的电子性质. ZGNRs的金属或半导体性质是由于边缘氢化ZGNRs和不同的SiO2（0001）表面之间的各种相互作用而揭示的。修饰ZGNR的二价官能团充当ZGNR的活性边缘与SiO2之间的桥梁。这些官能团稳定了基底上的ZGNRs，以及修改ZGNRs的边缘状态，并进一步影响其电子性质。由于边态破坏和晶格畸变，ZGNR的带隙被打开。
2011-01-13 cond-mat.mtrl-sci
Electronic structure of oxygen-functionalized armchair graphene nanoribbons
采用第一性原理密度泛函理论（DFT）研究了不同宽度、氧功能化的扶手椅型石墨烯纳米带（AGNR）的电子和磁性.我们的研究表明，O-钝化的结果在一个丰富的几何环境，这反过来又决定了电子和磁性的AGNR。对于平面系统的简并磁基态，所产生的空O孤对电子，报告。DFT预测带与铁磁耦合是金属，而反铁磁耦合带目前有三个带隙的家庭：一个金属和两个半导体。与氢官能化的AGNR不同，氧官能化的带可以通过采用非平面几何形状来获得较低的能量配置。非平面结构是非磁性的，并显示三个半导体家庭的带隙行为。准粒子修正的DFT结果预测加宽的所有平面和非平面，半导体系统的带隙。这表明，氧功能化可以用来操纵AGNRs的电子结构。
2013-06-23 cond-mat.mtrl-sci
Electronic properties of edge-functionalized zigzag graphene nanoribbons on SiO2 substrate-v2
基于第一性原理计算，研究了SiO2衬底上边缘功能化锯齿型石墨烯纳米带的电子性质. ZGNRs的金属或半导体性质是由于边缘氢化ZGNRs和不同的SiO2（0001）表面之间的各种相互作用而揭示的。修饰ZGNR的二价官能团充当ZGNR的活性边缘与SiO2之间的桥梁。这些官能团稳定了基底上的ZGNRs，以及修改ZGNRs的边缘状态，并进一步影响其电子性质。由于边态破坏和晶格畸变，ZGNR的带隙被打开。
2011-02-28 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
Magnetic Boron Nitride Nanoribbons with Tunable Electronic Properties
我们提出的理论证据，总能量第一性原理计算的基础上，存在的自旋极化状态以及本地化和沿裸锯齿形氮化硼纳米带的边缘延伸。我们的计算预测，在这项工作中研究的所有磁配置是热可及的在室温下，并提出了一个能隙。特别是，我们表明，高自旋状态，在每个边缘原子的磁矩为1 $μ_B$，提出了丰富的电子行为谱，因为它可以通过施加外部电场来控制，以获得金属$\leftrightarrow$半导体$\leftrightarrow$半金属过渡。
2008-03-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Edge Effects on the Electronic Structures of Chemically Modified Armchair Graphene Nanoribbons
在本文中，我们应用第一性原理理论来探讨如何扶手椅型石墨烯纳米带（AGNRs）的电子结构的化学修饰的影响。边缘附着物包括H、F、N、NH $_{2}$和NO $_{2}$。我们的理论结果表明，通过控制AGNR和吸附层的宽度，可以实现对带隙的高度可调。最有趣的发现是，由于N-N键的独特电子特征，具有不同宽度的N-钝化的AGNR是金属的。AGNR的这种性质变化（从半导体到金属）在开发石墨烯基器件中是重要的。
2007-11-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
First-principles calculations of electrical conductivities of edge-modified graphene nanoribbons: strain effect
Northwest Missouri State University（西北密苏里州立大学）；Wilfrid Laurier University（韦仕敦大学）
本文通过从头计算研究了应变对边缘修饰石墨烯纳米带电学性质的影响，发现通过应变工程可使原本不导电的纯石墨烯纳米带在红外到紫外范围内导电，并探讨了应变对Berry曲率的影响。
2026-05-16 cond-mat.mtrl-sci
Complex edge effects in zigzag graphene nanoribbons due to hydrogen loading
我们进行了密度泛函计算，以及采用紧束缚理论，研究锯齿形石墨烯纳米带（ZGNR）的钝化氢的影响。我们发现，每个边缘C原子键合2个H原子打开了一个间隙，破坏磁性的纳米线的小宽度。然而，从8行和更厚的纳米带观察到的金属电子结构伴随着重入磁性。电子结构和磁性状态是相当复杂的这种类型的终端，与sp $^3$键合的边缘原子是非磁性的，而最近的相邻原子是金属和磁性。我们还评估了几种厚度的ZGNR的相稳定性，并证明了sp $^3$键合的边缘原子，与2 H原子在边缘，应该是稳定的温度和压力，这是在实验室环境中可达到的。
2010-05-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
Mechanical and Electronic Properties of MoS$_2$ Nanoribbons and Their Defects
采用第一性原理平面波方法研究了二硫化钼一维蜂窝结构（MoS $_2$）的原子、电子、磁性和声子性质。计算的裸扶手椅纳米管的声子频率揭示了第四声学分支，并表明稳定性。在谐弹性形变范围内计算的力常数和面内刚度表明，MoS $_2$纳米带是刚性的准一维结构，但不如石墨烯和BN纳米带那么强。裸MoS $_2$扶手椅型纳米带是直接带隙半导体。裸锯齿形MoS $_2$纳米带由于边缘原子的（2 × 1）重构而变成半金属，并且对于少数自旋是半导体，但是对于多数自旋是金属。由于氢对边缘原子的钝化作用，它们在费米能级处的磁矩和自旋极化都减小了。还研究了吸附原子吸附和空位缺陷产生对MoS $_2$纳米带功能化的影响。扶手椅型纳米带获得的净磁矩取决于杂质原子被吸附的位置和产生的空位缺陷的类型。在空位缺陷的存在下，锯齿形纳米带的边缘态的磁化被抑制。
2011-05-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Electronic and Magnetic Properties of Pristine and Hydrogenated Borophene Nanoribbons
过去十年来石墨烯和石墨烯纳米带（GNR）的开创性工作以及最近发现的硼烯立即引起了人们对未充分研究的硼烯纳米带（BNR）的关注。本文采用密度泛函理论（DFT）研究了BNR的几何、电子和磁性随取向（分别表示为沿x和y轴取向的BxNR和ByNR）、带宽（Nx，Ny = 4 ~ 15）和氢化效应的变化。我们发现，BNR的各向异性准平面几何结构及其边缘态深刻地支配着电子和磁性。原始ByNR根据带宽度采用磁性基态、反铁磁（AFM）或铁磁（FM），而原始BxNR是非磁性（NM）的。氢化后，所有BNR变为NM。有趣的是，原始的和氢化的ByNR都在Ny = 7时经历金属-半导体-金属转变，而BxNR保持金属性。
2016-11-20 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
Defect-induced states, defect-induced phase transition and excitonic states in bent transition metal dichalcogenide (TMD) nanoribbons: density functional vs. many body theory
本研究采用DFT与GW-BSE方法，探究含线缺陷的WS2弯曲纳米带中边缘态与缺陷态的相互作用，发现半导体-金属相变及可调谐光谱与多样激子态，为纳米/分子电子学应用提供可能。
2023-06-14 cond-mat.mtrl-sci
Resonant Tunneling through double-bended Graphene Nanoribbons
我们从理论上研究了通过双弯曲石墨烯纳米结构的共振隧穿，即，扶手椅边缘的石墨烯纳米带（AGNR）在两个半无限锯齿形石墨烯纳米带（ZGNR）引线之间。我们的数值计算结果表明，共振隧穿可以显着调谐的费米能量和长度和/或宽度的AGNR的金属和类超导AGNR。该结构还可以用于控制隧穿电流的谷极化，并且可以用于谷电子器件的潜在应用。
2008-05-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tunable electronic properties of partially edge-hydrogenated armchair boron-nitrogen-carbon nanoribbons
采用基于密度泛函理论（DFT）的第一性原理计算方法，研究了部分和完全边缘氢化的扶手椅型硼氮碳（BNC）纳米带（ABNCNRs）的电子性质.由于边缘的部分钝化，不参与成键的电子形成位于费米能级附近的新的能态。由于这些额外的能带，一些ABNCNR表现出金属行为，这在扶手椅型纳米带中是非常罕见的。我们的计算表明，金属行为观察到以下钝化模式：（i）当从一个边缘的B原子，从另一个边缘的N原子，未钝化。(ii)当来自两个边缘的N原子未钝化时。(iii)当来自一个边缘的C原子和来自另一个边缘的N原子未钝化时。此外，自旋极化也观察到某些钝化方案，这也是非常罕见的扶手椅纳米带。因此，我们的研究结果表明，ABNCNRs表现出广泛的电子和{磁}属性的完全边缘氢化的ABNCNRs是直接带隙半导体，而部分边缘氢化的是半导体，或金属，同时表现出自旋极化，基于钝化的性质。我们还发现，与较窄的相比，具有较大宽度的条带更稳定。
2018-03-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
A DFT Study on the Electronic Structure of In-Plane Heterojunctions of Graphene and Hexagonal Boron Nitride Nanoribbons
六方氮化硼（h-BN）和石墨烯纳米带之间的结构相似性允许形成具有小链应力的异质结。前者的绝缘性质和后者的准金属性质的组合使得这种异质结构对于平板光电子学特别有趣。最近，实验证明，石墨烯和h-BN域的形状可以精确控制，并且可以产生尖锐的石墨烯/h-BN界面。在这里，我们研究了不同尺寸的石墨烯（h-BN）纳米晶畴夹在h-BN（石墨烯）纳米带之间形成面内异质结的电子和结构特性。研究了锯齿形终止的不同畴尺寸。结果表明，电荷密度是本地化的异质结的边缘，无论域的大小。这些材料呈现出具有铁磁行为的金属性质，其可用于纳米级的磁性应用。
2020-12-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin Channels in Functionalized Graphene Nanoribbons
我们使用广泛的第一性原理计算的基础上密度泛函理论（DFT），包括单价和二价配体，氢化缺陷和空位的功能化石墨烯纳米带的输运性质的特征。我们发现，在各种化学环境下的边缘金属状态被保存，而散装导电通道可以很容易地被破坏的氢化或离子或电子束，导致设备，可以表现出自旋电导极化接近统一。
2009-09-07 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Theory of Electro-Optical Properties of Graphene Nanoribbons
我们提出了使用$π-$电子方法计算石墨烯纳米带（GNR）的光吸收和电吸收光谱，将长程库仑相互作用的巴黎-帕尔-波普（PPP）模型哈密顿量。该方法是仔细基准计算量，如能带结构，电场驱动的半金属度，和线性光学吸收光谱的GNRs的各种类型，结果是在良好的协议与使用\emph{ab initio}计算得到的。我们的预测的线性吸收光谱的横向偏振光子提供了一种手段来表征GNRs的光学探针。我们还计算了锯齿形GNRs的电吸收光谱，并认为它可以用来确定，无论是否，他们有一个磁性基态，从而允许通过非磁性实验的边缘磁性进行探测。
2011-01-06 cond-mat.mtrl-sci
Elementary Electronic Excitations in Graphene Nanoribbons
在无规相位近似下分析了石墨烯纳米带的集体模谱。在未掺杂的情况下，只有金属扶手椅型纳米带支持传播等离子体激元模式。这种模式的朗道阻尼示出通过单粒子波函数的手征性被抑制。我们认为，未掺杂的锯齿形纳米带不应该支持等离子体激元激发，因为与表面态，集体模式可能会衰减到一个广泛的连续的粒子-空穴激发。掺杂纳米带具有与半导体纳米线类似的性质，包括分散为$q\sqrt{-\ln qW}$的等离子体激元模式和在$q=2k_F$发散的静态介电响应。
2007-01-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Zigzag graphene nanoribbons without inversion symmetry
衬底上的石墨烯将遭受反转对称性破缺（ISB）晶格势。在考虑电子-电子相互作用的情况下，研究了无反转对称性的锯齿形石墨烯纳米带出现半金属性和非共线磁性相的可能性.在半填充时，由于与电子-电子相互作用的竞争，半金属态（HM）可以在ISB势的中间值处实现。远离半填充，在不同的带宽度的掺杂与ISB电位的相图，其中HM状态和NC磁状态的制度清楚地指示和讨论。对于具有完美边缘的带，我们预测了具有不同磁结构的两个HM状态之间的拓扑转变，这是伴随着沿带的电导从$2e^2/h$到$e^2/h$的突然转变。
2011-07-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Probing the magnetism of topological end-states in 5-armchair graphene nanoribbons
我们广泛地表征了在Au（111）上合成的具有扶手椅边缘和锯齿形末端的超窄石墨烯纳米带（GNRs）的电子结构，所述超窄石墨烯纳米带在其宽度上具有5个碳原子（5-AGNRs）。记录在金属衬底和去耦NaCl层上的带状物上的扫描隧道光谱测量显示出定义明确的色散带和间隙状态。结合理论计算，我们展示了这些间隙状态的拓扑性质和本地化的锯齿形终端的纳米带。除了合理化背后的5-AGNRs的拓扑类选择的驱动力，我们还揭示了这些末端状态的长度依赖的行为，从单占据自旋分裂状态过渡到一个封闭的壳层形式的丝带变得更短。最后，我们证明了通过传输实验在一个模型的两端器件结构，其中的色带之间的扫描探针和基板，都作为铅悬浮的最终状态的磁特性。
2020-01-07 cond-mat.mtrl-sci
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
Effects of Edge Oxidation on the Structural, Electronic, and Magnetic Properties of Zigzag Boron Nitride Nanoribbons
研究了边缘化学对锯齿形氮化硼纳米带的相对稳定性和电子性质的影响。在所有考虑的官能团中，完全羟基化的ZBNNRs被发现是能量最稳定的。当面内外加电场垂直于氢化和羟基化的ZBNRs的轴向时，诱导出自旋极化的半金属态，其性质与ZGNRs的预测不同.发现实现半金属态的起始场主要取决于带的宽度。我们的研究结果表明，ZBNNRs的边缘功能化可能为新的纳米电子和纳米自旋电子器件的设计开辟了道路。
2013-08-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Centered honeycomb NiSe2 nanoribbons, structure and electronic properties
准一维纳米带是纳米电子学的理想候选材料，本文利用密度泛函理论研究了一种新型的一维纳米带，即：中心蜂窝状NiSe 2纳米带的结构和电子性质.根据晶体学和边缘的原子组成，这些带状物可以属于六（两）个锯齿形（扶手椅）家族之一。在锯齿族中，经过边缘重构，所有裸带都是金属的。边缘氢钝化的影响产生的六个家庭中的两个带隙。对于扶手椅型纳米带，几何重构导致具有小带隙的半导体，并且边缘的氢钝化将带隙增加至约0.6 eV。
2013-07-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
