Snap-through instability of graphene on substrates
我们确定的石墨烯形态与人字形和棋盘格表面波纹基板调节。随着石墨烯/基底界面结合能和基底表面粗糙度的变化，石墨烯形态在两种不同状态之间突变：1）紧密贴合基底和2）在基底上保持几乎平坦。石墨烯的这种突穿不稳定性可以潜在地导致期望的电子性质以实现基于石墨烯的器件。
2009-07-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Substrate-regulated morphology of graphene
我们描绘了一个一般的理论框架，以确定通过能量最小化的衬底调控的石墨烯形态。然后，我们应用这样的框架来研究周期性的表面凹槽衬底上的石墨烯形态。取决于基底表面粗糙度和石墨烯-基底界面结合能，石墨烯的平衡形态在1）紧密贴合基底至2）在基底上保持平坦的范围内。有趣的是，在某些情况下，石墨烯形态在上述两个极限状态之间发生突变。我们的定量结果设想了一种很有前途的策略，以精确控制大面积的石墨烯形态。基底调节的石墨烯形态的丰富特征（例如，突变不稳定性）可以潜在地导致功能性石墨烯器件部件的新设计概念。
2010-01-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Three-Dimensional Nanoporous Graphene Substrate for Surface-Enhanced Raman Scattering
以纳米多孔铜为催化剂，采用化学气相沉积法制备了三维纳米多孔石墨烯薄膜。所得的纳米多孔石墨烯具有与下面的铜基板相同的平均孔径。我们的表面增强拉曼散射（SERS）的调查表明，石墨烯的纳米孔隙率显着提高了石墨烯作为基板的SERS效率相比，平面石墨烯基板。
2014-08-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Enhanced Raman Scattering on Functionalized Graphene Substrates
研究了罗丹明6G分子在纯石墨烯、氟化石墨烯和4-硝基苯基功能化石墨烯基底上的石墨烯增强拉曼散射。通过制作大的拉曼图，研究了拉曼信号增强的均匀性。拉曼信号的相对增强被证明是依赖于官能团，这是合理的原始，氟化和4-硝基苯基官能化的石墨烯基板的不同掺杂水平。首次考虑了石墨烯的费米能和分子的声子能的影响，以解释增强。这种方法使得能够理解增强，而无需假设石墨烯表面上分子的均匀性。通过改变激发能，进一步证明了理论与实验数据的一致性。
2021-07-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Influence of graphene-substrate interactions on configurations of organic molecules on graphene: pentacene/epitaxial graphene/SiC
并五苯已广泛用于有机器件中，并且已知并五苯与衬底之间的界面结构显著影响器件性能。在这里，我们证明了石墨烯上并五苯的分子有序性取决于石墨烯与其底层SiC衬底之间的相互作用。利用扫描隧道显微镜（STM）研究了并五苯分子在Sifaced 6 H-SiC（0001）晶片上生长的零层和单层石墨烯上的吸附。并五苯分子在零层石墨烯上形成准无定形层，其与下面的SiC衬底强烈相互作用。相反，它们在具有弱石墨烯-SiC相互作用的单层石墨烯上形成均匀有序的层。此外，我们可以改变并五苯分子在单层石墨烯上的构型。结果表明，并五苯在石墨烯上的分子有序性以及并五苯/石墨烯界面结构可以通过石墨烯-基底相互作用来控制。
2014-06-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Substrate Sensitive Mid-Infrared Photoresponse in Graphene
我们报告中红外光电流光谱的石墨烯纳米阵列上的二氧化硅显示双重签名的基板相互作用。首先，石墨烯等离子体激元和介电表面极性声子的混合极化激元模式在石墨烯中产生热光电流，其具有可通过栅极电压、纳米晶宽度和光偏振来调谐的光谱特征。其次，激发与衬底相关的声子极化激元，这间接加热石墨烯，导致具有固定光谱特征的石墨烯光电流。其他常用衬底的模型表明，石墨烯红外光电探测器的响应度可以通过选择衬底来定制特定的中红外频带。
2014-07-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
How the SiC substrate impacts graphene atomic and electronic structures
石墨烯是碳的二维形式，具有出色的电子和传输特性。这为纳米电子学应用的发展带来了希望。然而，为了工业目的，石墨烯必须由衬底支撑。我们在这里专注于石墨烯上SiC系统，讨论SiC衬底如何与石墨烯层相互作用，并显示界面对石墨烯原子和电子结构的影响。
2009-06-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Technique for the Dry Transfer of Epitaxial Graphene onto Arbitrary Substrates
为了使石墨烯在技术上可行，需要将石墨烯膜转移到适合于特定应用的基底上。我们演示了使用热释放胶带将外延石墨烯（EG）从4 H-SiC的C面干法转移到SiO2，GAN和Al 2 O3衬底上。我们进一步报告的影响，这个过程中的EG膜的电性能。该工艺使EG膜能够用于柔性电子器件或用作光学透明触点。
2009-10-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
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
A Molecular Mechanics Study of Morphologic Interaction between Graphene and Si Nanowires on a SiO2 Substrate
在本文中，我们研究了石墨烯和硅纳米线在二氧化硅衬底上的形态相互作用，使用分子力学模拟。考虑两种情况：1）在SiO2衬底上由单个Si纳米线插层的石墨烯纳米颗粒，和2）在SiO2衬底上由平行均匀图案化的Si纳米线阵列插层的毯覆石墨烯薄片。从这两种情况的模拟结果中出现了各种石墨烯形态，其被示出取决于两种几何参数（例如，石墨烯纳米线宽度、纳米线直径和纳米线间距）和材料性质（例如，石墨烯-纳米线和石墨烯-基底结合强度）。虽然本研究中原子级分辨率的定量结果可以进一步用于确定石墨烯在形态调控下的电子性质变化，但本研究的定性理解可以扩展到帮助探索其他材料系统中的石墨烯形态。
2011-11-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Patterning graphene nanostripes in substrate-supported functionalized graphene: A promising route to integrated, robust, and superior transistors
量子力学约束的石墨烯体系在场效应晶体管中具有广阔的应用前景。高稳定性、优越的性能和大规模集成是石墨烯晶体管实际应用面临的主要挑战。我们的adatom-graphene相互作用的理解结合在纳米纤维技术的最新进展表明，非常稳定和高质量的石墨烯纳米带可以集成在衬底支持的功能化（氢化或氟化）石墨烯使用电子束光刻。我们还提出，在晶体管中平行化一对石墨烯纳米带对于实际应用来说应该是优选的，这对于基于石墨烯纳米带的晶体管也是非常有用的。
2012-01-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Conductivity of graphene on boron nitride substrates
本文从理论上计算了六方氮化硼（h-BN）衬底上单层和双层石墨烯的无序限制电导率，并与最近的实验结果进行了比较。该比较导致直接定量估计h-BN系统上石墨烯中短程和长程无序的潜在无序强度。我们发现，与相应的SiO $_2$衬底相比，石墨烯和h-BN之间良好的界面质量导致了对带电杂质散射的强烈抑制，从而使石墨烯在h-BN系统上产生了非常高的迁移率。
2010-12-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Buckling of Graphene Layers Supported by Rigid Substrates
我们制定了一个非线性连续模型的石墨烯片支撑的一个平坦的刚性基板。所述片材平行于所述基底并且被加载在一对相对的边缘上。一个典型的横截面的片材被建模为一个弹性。我们使用基本技术从分叉理论研究如何屈曲的片材取决于边界条件，基板的组成，和片材的长度。我们还提出了数值结果，说明卡扣屈曲的片材。
2010-02-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Chemical reactivity imprint lithography on graphene: Controlling the substrate influence on electron transfer reactions
石墨烯的化学功能化使得能够控制电子特性和传感器识别位点。然而，它的研究被底层基底的异常强烈的影响所混淆。在本文中，我们显示了一个鲜明的差异，在电子转移化学速率与芳基重氮盐单层石墨烯上支持在广泛的基板。当石墨烯在SiO_2和Al_2O_3（蓝宝石）表面上时，反应进行得很快，而在烷基封端的六方氮化硼（hBN）表面上则几乎不进行反应。该效果与基于掺杂水平的预期相反，并且可以使用考虑石墨烯中的衬底诱导的电子-空穴水坑的反应性模型来描述。拉曼光谱映射用于表征衬底对石墨烯的影响。反应性压印光刻（RIL）被证明是一种通过图案化底层衬底来空间图案化石墨烯上的化学基团的技术，并且被应用于石墨烯上的蛋白质的共价束缚。
2012-07-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Substrate limited electron dynamics in graphene
我们研究了可极化衬底如SiO2和SiC对石墨烯中载流子动力学的影响。我们发现，准粒子光谱获得了有限的加宽，由于长程相互作用的极性模式之间的界面处的石墨烯和衬底。该机制导致密度依赖性电阻率，其在室温附近表现出急剧增加，其中其可以成为电子输运的主要限制因素。在掺杂的双层石墨烯中，由于更常规的抛物线带色散，该效应较弱。
2007-12-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Effects of Mismatch Strain and Substrate Surface Corrugation on Morphology of Supported Monolayer Graphene
氧化物衬底上的石墨烯单层已经被证明具有优异的电荷迁移率和热传输，用于潜在的器件应用。形貌的改变对石墨烯的输运性质有很大的影响。在本文中，我们从理论上分析了氧化物衬底上的石墨烯单层的形态稳定性，受到范德华相互作用和面内失配应变。首先，我们定义的平衡分离和界面粘附能作为两个关键参数，表征一个平坦的单层和一个平坦的基板表面之间的范德华相互作用。通过微扰分析，预测了临界压缩失配应变，超过该临界压缩失配应变，石墨烯单层经历应变诱导的不稳定性，在完全平坦的表面上形成具有增加的振幅和减小的波长的波纹。当衬底表面不完全平坦时，石墨烯的形态取决于表面反射的振幅和波长。预测从共形（波纹状）到非共形（平坦）形态的过渡。分析了衬底表面粗糙度对石墨烯平衡平均厚度和界面结合能的影响。此外，通过考虑衬底表面的应变和失配应变，人们发现，而拉伸失配应变降低石墨烯的应变幅度，波纹衬底表面促进应变诱导的不稳定性下的压缩应变。这些理论结果表明，通过表面图案化和应变工程来控制氧化物衬底上的石墨烯单层的形态的可能手段。
2010-03-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electron spin relaxation in graphene: the role of the substrate
发展了SiO $_2$衬底上石墨烯的电子自旋弛豫理论。衬底中的带电杂质和极性光学表面声子诱导了一个有效的随机Bychkov-Rashba-like自旋轨道耦合场，该耦合场通过D 'yakonov-Perel'机制导致自旋弛豫。分析估计和蒙特卡罗模拟表明，相应的自旋弛豫时间在微秒至毫秒之间，仅弱的温度依赖性。还有人认为，石墨烯上吸附原子的存在可能导致自旋寿命短于纳秒。
2009-07-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Identifying suitable substrates for high-quality graphene-based heterostructures
我们报告了一项扫描共聚焦拉曼光谱研究，该研究调查了大量不同衬底材料上的高质量化学气相沉积（CVD）石墨烯基异质结构的应变均匀性和整体应变和掺杂，这些衬底材料包括六方氮化硼（hBN）、过渡金属二硫属化物、硅、不同的氧化物和氮化物以及聚合物。通过对CVD石墨烯应用hBN辅助的、无污染的干法转移工艺，组装了具有低掺杂密度和低应变变化的高质量异质结构。这些原始异质结构的拉曼光谱对衬底诱导的掺杂和应变变化敏感，因此用于探测衬底材料对潜在高质量石墨烯器件的适用性。我们发现，衬底材料的平整度是获得或保持高质量石墨烯的关键因素。
2016-10-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Graphene morphology regulated by nanowires patterned in parallel on a substrate surface
利用能量最小化方法，定量地确定了由在衬底表面上平行图案化的纳米线调节的石墨烯形态。所示的调控石墨烯形态是由纳米线直径，纳米线间距和石墨烯和下面的纳米线和基板之间的界面结合能。我们展示了两个代表性的调控石墨烯形态，并确定了纳米线间距，纳米线直径和界面结合能的临界值，在这两个代表性的形态之间的石墨烯开关。有趣的是，我们确定了一个经验公式，该公式将临界纳米线间距、临界界面结合能和纳米线直径关联起来，与全尺寸模拟结果非常一致。本研究的结果提供了纳米结构设计的指导方针，以实现所需的石墨烯形态，通过调节与接近石墨烯的原子特征尺寸的分辨率。
2011-11-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Boron Nitride Substrates for High Mobility Chemical Vapor Deposited Graphene
化学气相沉积（CVD）石墨烯通常作为石墨烯器件制造的可扩展解决方案呈现，但迄今为止，这种石墨烯表现出比通过剥离产生的石墨烯更低的迁移率。使用氮化硼底层，我们实现了高达37，000 cm^2/Vs的迁移率，比通常报道的CVD石墨烯高一个数量级，并且优于大多数剥离的石墨烯。该结果表明，可扩展的高迁移率CVD石墨烯的障碍不是生长技术，而是选择使载流子散射最小化的衬底。
2011-05-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Superlattice Based on Graphene on a Strip Substrate
研究了石墨烯基超晶格的周期性带隙调制。这种调制在沉积在由氧化硅和六方氮化硼制成的带状衬底上的石墨烯中是可能的。讨论了超晶格的优点和可能存在的问题。本文提出了一个描述这种超晶格的模型，并在此模型中用转移矩阵法得到了载流子能量和动量之间的色散关系。
2012-08-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Theoretical investigation of interface atomic structure of graphene on NiFe alloy substrate
本研究通过密度泛函理论计算，对比了两种石墨烯/NiFe合金界面制备工艺，发现裸露衬底偏好富Ni表面，而吸附石墨烯后Fe表面更稳定，表明表面成分比例受制备工艺影响。
2025-06-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Electronic inhomogeneities in graphene: the role of the substrate interaction and chemical doping
我们使用扫描探针显微镜技术探测石墨烯在纳米尺度上的电子性质的局部不均匀性。首先，我们重点研究了氧化硅上剥离的石墨烯样品中石墨烯-基底相互作用引起的电子不均匀性。我们发现，带电杂质，存在于石墨烯基板界面，扰动载流子密度显着改变石墨烯的电子性质。这一发现有助于理解通常在石墨烯基电子器件中观察到的器件间变化。其次，我们探讨了化学改性对石墨烯电子性质的影响，石墨烯是通过化学气相沉积在镍上生长的。我们发现，氢的化学吸附和卟啉分子的物理吸附都强烈地抑制了低偏压下的电导，表明石墨烯中的带隙的开放，为石墨烯的电子性质的化学工程铺平了道路。
2012-10-15 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
Thickness Estimation of Epitaxial Graphene on SiC using Attenuation of Substrate Raman Intensity
一种简单的，非侵入性的方法，使用拉曼光谱的碳化硅（SiC）上外延生长的石墨烯层的厚度的估计，使厚度，晶粒尺寸和无序使用光谱的同时测定。由于石墨烯覆盖层的衬底拉曼信号的衰减被发现依赖于从表面的X射线光电子能谱学和透射电子显微镜推导出的石墨烯膜厚度。我们解释这种依赖性使用吸收覆盖层模型。该方法可用于绘制区域上的石墨烯厚度，并且能够估计多层石墨烯膜的厚度，超出XPS和俄歇电子能谱（AES）的可能厚度。
2009-04-01 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
Substrate-induced bandgap in graphene on hexagonal boron nitride
我们使用从头算密度泛函计算确定晶格匹配的六方氮化硼（h-BN）衬底上的石墨烯片的电子结构。最稳定的构型是一个碳原子位于硼原子的顶部，另一个位于BN环的中心。由此产生的两个碳位点的不等价性导致在石墨烯的狄拉克点处打开53 meV的间隙，并导致狄拉克费米子的有限质量。BN衬底上的石墨烯片的替代取向产生类似的带隙和质量。由BN表面诱导的带隙可以极大地改善石墨烯基场效应晶体管的室温夹断特性。
2007-07-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Transfer-free electrical insulation of epitaxial graphene from its metal substrate
高质量、大面积的外延石墨烯可以在金属表面上生长，但其传输特性不能被利用，因为导电性由衬底主导。在这里，我们通过逐步插入硅和氧，并最终在石墨烯和金属之间形成SiO $_2$层，在Ru（0001）上绝缘外延石墨烯。我们遵循的反应步骤，通过X射线光电子能谱，并使用纳米尺度的多点探针技术证明电绝缘。
2012-08-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Deformation and scattering in graphene over substrate steps
石墨烯的电学性质敏感地依赖于衬底。例如，最近对SiC上的外延石墨烯的测量显示出由衬底上的台阶引起的电阻。在这里，我们计算了石墨烯在衬底台阶处的变形，以及在宽范围的台阶高度上产生的电阻。弹性形变在台阶处仅贡献非常小的阻力。然而，对于SiC（0001）上的石墨烯，存在强的衬底诱导掺杂，并且这在石墨烯远离衬底的台阶的下侧上显著减少。由此产生的电阻解释了实验测量。
2012-01-21 cond-mat.mes-hall
Plasmons in graphene on uniaxial substrates
将石墨烯放置在单轴衬底上可能对石墨烯基光子和光电子器件具有有趣的应用潜力。在这里，我们解析地推导出单轴衬底上的石墨烯等离子体激元的色散关系，并讨论它们的动量，传播长度和偏振作为频率，传播方向和基底的正常和异常介电常数的函数。我们发现，等离子体激元表现出各向异性的传播，产生径向不对称的场模式时，点发射器发射等离子体在石墨烯层。
2013-12-16 cond-mat.mes-hall
Interplay between Raman shift and thermal expansion in graphene: temperature-dependent measurements and analysis of substrate corrections
测量和计算已经显示出关于石墨烯$α(T)$的热膨胀系数（TEC）的符号和变化的显著不一致。在这里，我们报告了专门的拉曼散射实验进行的石墨烯单层沉积在氮化硅衬底上，在宽的温度范围150- 900 K。基于$α(T)$的各种理论候选者，分析了G带和石墨烯TEC的那些测量之间的关系，其涉及针对衬底的失配贡献校正测量信号。与准谐波近似的计算相反，石墨烯的多体势重新参数化正确地再现了实验数据。这些结果表明，在室温以上，TEC更可能是正的。
2014-11-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Enhancing the response of NH3 graphene-sensors by using devices with different graphene-substrate distances
石墨烯（G）是一种具有特殊传感特性的二维材料。通常，石墨烯气体传感器以场效应晶体管配置在几个衬底上生产。衬底对传感器特性的作用尚未完全确定。为了进一步了解氨分子（NH3）和石墨烯器件之间的相互作用，我们报告了NH3石墨烯传感器的实验和理论研究，石墨烯支撑在三个衬底上：SiO2，滑石和六方氮化硼（hBN）。我们的研究结果表明，从NH3到石墨烯的电荷转移不仅取决于外部参数，如温度和气体浓度，但也对石墨烯片和衬底之间的平均距离。我们发现，石墨烯和hBN晶体之间的平均距离是最小的三个基板中，和石墨烯-氨气传感器的基础上的G/hBN异质结构表现出最快的恢复时间为NH3暴露，并轻微受潮湿或干燥的空气环境。此外，石墨烯-氨传感器对不同基底的依赖性表明，石墨烯传感器对NH3分子表现出两种不同的吸附过程：一种在石墨烯表面的顶部，另一种在其靠近基底的底部。因此，我们的研究结果表明，衬底工程对石墨烯基气体传感器的开发至关重要，并为更快的传感器指明了其他途径。
2018-03-27 cond-mat.mes-hall
Gapped Nearly Free-Standing Graphene on an SiC(0001) Substrate Induced by Manganese Atoms
利用角分辨光电子能谱研究了SiC（0001）衬底上吸附锰的石墨烯的电子能带结构。在引入锰原子后，石墨烯的导带完全消失，并且在费米能以下0.4 eV处观察到价带最大值。同时，价带的斜率减小，接近使用局域密度近似方法计算的电子能带结构。虽然前者提供了在SiC衬底上形成几乎独立的石墨烯的实验证据，伴随着金属到绝缘体的转变，但后者表明其电子相关性可以通过外来原子进行修改。这些结果为使用半导体和电荷中性的石墨烯的有前景的器件应用铺平了道路。
2018-10-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
First-principles studies of water adsorption on graphene: The role of the substrate
我们调查的电子性质的石墨烯在水的吸附和研究的SiO2基板在这方面的影响，使用密度泛函计算。完美悬浮的石墨烯对H2O吸附物相当不敏感，因为掺杂需要高度取向的H2O簇。对于有缺陷的SiO2衬底上的石墨烯，我们发现一个强烈不同的行为：H2O吸附物可以移动衬底的杂质带，并改变它们与石墨烯带的杂交。以这种方式，H2O可以导致石墨烯的掺杂，其吸附物浓度比自由悬挂的石墨烯低得多。这种效应强烈地依赖于基底的微观性质。
2008-09-17 cond-mat.mes-hall
Substrate-supported thermometry platform for nanomaterials like graphene, nanotubes, and nanowires
我们展示了一个衬底支撑的测温平台，用于测量石墨烯等纳米材料的热传导，而无需将其悬浮起来。我们使用三维模拟和仔细的不确定性分析，以优化平台的几何形状，并获得样品的热导率。在室温下，可以以<50%的误差感测的最低热片电导为~25 nW/K，表明该平台适用于石墨烯或聚合物薄膜、纳米管或纳米线阵列，甚至单个Si纳米线。该平台还可以扩展到塑料基板，并且可以在必须避免与悬挂平台相关的制造挑战和低产量的情况下找到广泛的适用性。
2014-07-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Substrate enhanced superconductivity in Li-decorated graphene
我们研究了锂修饰石墨烯中基底对电子-声子耦合强度的作用。我们发现与$h$衬底的相互作用导致从$λ_0=0.62$到$λ_1=0.67$的显著增强，这对应于从$T_{c0}=10.33$ K到$T_{c1}=12.98$ K的转变温度的$25\%$增加。超导间隙为1.56 meV（悬浮）和1.98 meV（支持）。这些发现开辟了一条通过衬底工程提高石墨烯基材料超导转变温度的新途径。
2013-12-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
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
Raman spectroscopy of graphene at high pressure: substrate and pressure transmitting media effects
采用极性和非极性压力传输介质（PTM）研究了在多晶铜上化学气相沉积生长的石墨烯的拉曼光谱的压力演化。G和2D拉曼谱带表现出类似的压力斜率的PTM无论任何无意的初始掺杂和/或应变的样品。我们的分析表明，任何压力引起的电荷转移效应是微不足道的影响石墨烯的压力响应。这是由由于压力引起的衬底收缩引起的机械应力和衬底到石墨烯层的转移效率以及PTM-石墨烯相互作用决定的。对于非极性PTM，在PTM固化状态下观察到石墨烯的特殊压力行为，类似于独立石墨烯的压力行为。
2013-04-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Anomalous optical response of graphene on hexagonal boron nitride substrates
石墨烯/hBN异质结构可以被认为是下一代光电子学的基本构建块之一，主要是由于创纪录的高电子迁移率。然而，目前，尽管石墨烯/hBN异质结构的兴趣越来越大，但石墨烯的固有光学性质的研究仅限于标准衬底（SiO2/Si，玻璃，石英）。这可以归因于一个具有挑战性的任务，确定hBN的强各向异性介电张量的总光学响应。在这项研究中，我们克服了这个问题，通过成像光谱椭圆偏振利用同时分析hBN的光学响应与石墨烯单层。我们的技术使我们能够从石墨烯/hBN异质结构中检索石墨烯在250-950 nm的宽光谱范围内的光学常数。我们的结果表明，石墨烯在hBN上的吸收可能超过石墨烯在SiO2/Si上的吸收约60%。
2022-12-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Strain engineered graphene using a nanostructured substrate: I Deformations
使用原子模拟，我们研究了沉积在纳米结构衬底上的石墨烯的形态学特性。正弦波纹表面、台阶、细长沟槽、一维和立方势垒、球形气泡、高斯凸起和高斯凹陷被认为是石墨烯的支撑结构。石墨烯-基底相互作用由范德华力控制，并且石墨烯层的轮廓通过使用分子动力学模拟使能量最小化来确定。基于所获得的最佳配置，我们发现：（i）对于放置在具有长于2nm的正弦波的波纹状基底上的石墨烯，石墨烯片遵循基底图案，而对于支撑的石墨烯，其总是悬置在基底的峰上，（ii）当增加范德华模型中的能量参数时，石墨烯对衬底形貌的构象增强，（iii）石墨烯在沟槽中的粘附取决于沟槽的宽度和石墨烯的取向，即与具有扶手椅边缘的小宽度（3 nm）纳米取向相反，具有锯齿形边缘的纳米取向遵循衬底轮廓，（iv）原子级石墨烯遵循高斯凸块衬底，但不遵循具有高斯凹陷的衬底，以及（v）范德华相互作用引起的粘附能在[0.1-0.4] J/m^2范围内变化。
2012-04-28 cond-mat.mes-hall
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
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
THz response of nonequilibrium electrons of highly doped graphene on a polar substrate
研究了高掺杂石墨烯中的漂移电子与极性基底表面的极性光学声子系统的高频响应。对于这种相互作用系统，我们得到了介电函数，频率和合作等离子体-光学声子振荡的减量/增量。我们发现，响应是显着地依赖于电子的非平衡的程度。特别是，漂移等离子体激元和表面极性光学声子之间的相互作用导致电子子系统的不稳定性，由于瓦维洛夫-切伦科夫效应。我们建议，混合系统-石墨烯的极性基板-是能够用于放大器或发电机的太赫兹电磁辐射。
2013-01-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Spin-orbit proximity effect in graphene on metallic substrates: decoration vs intercalation with metal adatoms
实验上在几种不同重金属表面上的石墨烯（G）中实现的所谓自旋轨道邻近效应为新一代自旋电子学器件的自旋轨道耦合（SOC）设计开辟了新的视角。在这里，通过对两种不同的石墨烯/金属模型G/Pt（111）和G/Au/Ni（111）进行的大规模密度泛函理论（DFT）计算，我们表明，在这些结构中，狄拉克锥（DC）的自旋轨道分裂可能通过吸附原子在石墨烯顶部（装饰）或石墨烯和金属之间（插入）而增强。虽然通过诱导强石墨烯-吸附原子相互作用的装饰抑制了G的$π$带的线性，但插层结构揭示了较弱的吸附原子介导的石墨烯/基底杂交，其保留了良好定义的但加宽的DC。值得注意的是，插入的G/Pt（111）结构表现出比无缺陷的情况大得多的分裂。
2019-07-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quantum friction between oscillating crystal slabs: Graphene monolayers on dielectric substrates
本文从理论上描述了两个非接触准二维晶体之间的能量传递过程，并与两个准二维晶体作匀速平行运动的情况进行了比较。我们应用该理论来计算范德华能量和耗散能量在两个振荡板，每个板由一个石墨烯单层沉积在二氧化硅衬底。石墨烯的介电响应从第一原理确定，和SiO2表面响应使用经验局部介电函数描述。我们研究了驱动频率和石墨烯掺杂对vdW吸引力的影响。我们提出了通过调节石墨烯掺杂EF i和驱动频率ω 0来控制板片的粘附和解粘的想法。我们发现简单的ρ 02依赖vdW和耗散能量。由于Dirac等离子体激元是板之间能量传递的主要通道，因此在同等掺杂的EF 1 = EF 2 = 0石墨烯中的耗散功率显示出强的ω 0 = 2 omegap峰。当石墨烯沉积在SiO2衬底上时，该峰显著降低。如果只有一个石墨烯是原始的（EFi = 0），则2 omegap峰消失。对于较大的分离α，声子损失也变得重要，并且掺杂导致源自石墨烯-基板板中的杂化电子-声子激发之间的共振耦合的许多峰的移位、出现和消失。
2018-03-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Sensing Remote Bulk Defects Through Resistance Noise in a Large Area Graphene Field Effect Transistor
衬底在决定石墨烯场效应器件的输运和低频噪声行为中起着至关重要的作用。典型地，重掺杂Si/SiO $_2$衬底用于制造这些器件以用于有效的选通。接近石墨烯/衬底界面的俘获-去俘获过程是石墨烯通道中电阻波动的主要来源，而由于衬底本体内部的任何远程电荷波动而产生的库仑波动被重掺杂衬底有效地屏蔽。在这里，我们提出了在轻掺杂Si/SiO $_2$衬底（N $_A$ $\sim$ 10 $^{15}$ cm $^{-3}$）上制备的大面积CVD石墨烯场效应晶体管（FET）的电子输运和低频噪声特性。通过对不同温度下的输运、噪声和电容的系统表征，我们发现Si/SiO $_2$界面对石墨烯中的电荷输运有很大的影响，硅衬底内部的电荷波动都可以被石墨烯沟道感应到.该器件的电阻（R）对背栅电压（V $_{bg}$）的特性示出了在SiO $_2$ /Si界面处形成的耗尽区周围的驼峰，这通过电容（C）-电压（V）测量来确认。对这些制造的器件的低频噪声测量显示接近耗尽区的噪声幅度的峰值。这表明，由于在Si/SiO $_2$界面处不存在任何电荷层，屏蔽能力降低，因此，硅衬底内部的深能级库仑杂质的任何波动都可以通过迁移率波动作为石墨烯沟道中的电阻噪声被观察到。在同一衬底上的离子液体门控石墨烯上的噪声行为没有表现出这样的噪声峰，并且可以通过靠近石墨烯通道的界面捕获-去捕获过程来解释。
2022-10-18 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
Properties of Two-Dimensional Silicon grown on Graphene Substrate
采用第一性原理计算研究了石墨烯衬底上二维硅片的结构和电学性质。提出了一种新的波纹矩形硅结构是能量最有利的结构。费米能级的移动表明自掺杂。电子密度的计算显示硅层和石墨烯衬底之间的弱耦合。2D硅片变成金属的，并且具有比下面的石墨烯衬底高得多的传输效率（TE）值。
2013-04-05 cond-mat.mes-hall
Damping of Terahertz Plasmons in Graphene Coupled with Surface Plasmons in Heavily-Doped Substrate
从理论上研究了太赫兹（THz）频率下石墨烯中的等离子体与重掺杂衬底中表面等离子体的耦合。我们发现，巨大的散射率可以完全衰减等离子体激元，因此适当选择材料和几何参数对于抑制耦合效应并获得石墨烯中的最小阻尼率至关重要。即使掺杂浓度为10^{19} - 10^{20} cm^{-3}，石墨烯和衬底之间的介电层厚度为100 nm，这是具有重掺杂衬底的真实石墨烯样品中的典型值，与声学声子限制的阻尼率相比，阻尼率的增加也不可忽略。研究了阻尼率与波数、石墨烯与衬底和栅极与石墨烯间隔的厚度、衬底掺杂浓度和周围材料的介电常数的关系。结果表明，阻尼率可以大大降低的栅极屏蔽，这抑制了石墨烯等离子体激元到衬底中的场扩展。
2014-01-15 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
Tearing Graphene Sheets From Adhesive Substrates Produces Tapered Nanoribbons
石墨烯是一种真正的二维原子晶体，具有特殊的电子和机械性能。虽然传统的块状和薄膜材料已经被广泛研究，但石墨烯的关键机械性能，如撕裂和开裂，仍然未知，部分原因是其二维性质和最终的单原子层厚度，这导致传统材料模型的崩溃。通过结合第一性原理ReaxFF分子动力学和实验研究，自下而上的研究从粘合剂衬底的石墨烯片撕裂，包括锥形石墨烯纳米带的形成的观察。通过仔细分析的潜在的分子断裂机制，它表明，所得到的纳米取向的几何形状是由石墨烯基板的粘附能和撕裂的石墨烯层的数量控制。通过将石墨烯作为更广泛的二维原子晶体的模型材料，这些结果为高度受限的纳米材料的撕裂和开裂机制提供了基本的见解。
2010-05-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Demonstration of distinct semiconducting transport characteristics of monolayer graphene functionalized via plasma activation of substrate surfaces
我们报告了通过等离子体活化基底表面实现的单层石墨烯的半导体行为。石墨烯器件通过机械剥离到预处理的SiO2/Si衬底上来制造。与原始石墨烯相反，这些石墨烯样品表现出传输间隙以及非线性传输特性，在低温下600的大开/关比，以及类似绝缘的温度依赖性。拉曼光谱表征显示了活化SiO2/Si衬底上石墨烯样品中C原子sp3杂化的证据。我们分析了在低温下的跳跃运输，和弱本地化从磁传输测量观察到的，这表明在功能化的石墨烯的载体本地化和sp3型缺陷之间的相关性。本研究展示了石墨烯的功能化，使用一种新的基板表面活化方法，为未来的石墨烯为基础的应用。
2015-05-20 cond-mat.mes-hall
Flexural mode of graphene on a substrate
平面外振动在放置在衬底上的石墨烯层中被抑制。悬浮样品中的这些模式与理解诸如电阻率、热膨胀系数等性质有关。我们提出了一个一般的框架，在不同的衬底上的石墨烯的平面外模式的性质的研究。我们使用该模型来估计衬底引起的热膨胀系数的变化，或电阻率的温度依赖性。
2013-09-16 cond-mat.mes-hall
Substrate-induced band gap opening in epitaxial graphene
石墨烯作为下一代电子器件的主体材料显示出巨大的应用潜力。然而，尽管石墨烯具有令人感兴趣的性质，但其作为电子材料的最大障碍之一是其在电子光谱中缺乏能隙。例如，这阻止了石墨烯在制造晶体管中的使用。尽管已经提出了几种建议来打开石墨烯电子光谱的缺口，但它们都需要石墨烯层的复杂工程。在这里，我们表明，当石墨烯在SiC衬底上外延生长时，产生约0.26的间隙。该间隙随着样品厚度的增加而减小，并且当层数超过四层时最终接近于零。我们提出，这个差距的起源是由于石墨烯衬底相互作用的亚晶格对称性的破坏。我们相信我们的研究结果突出了石墨烯带隙工程的一个有前途的方向。
2007-11-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
