Spinodal de-wetting of light liquids on graphene
我们从理论上证明了由轻原子液体（氢，氦和氮）沉积在悬浮的石墨烯上制成的异质结构中失稳去湿的可能性。扩展我们的二维材料上的薄膜生长理论，包括通过流体力学Cahn-Hilliard型方程的表面不稳定性分析，我们详细描述了所产生的旋节线去湿图案。线性稳定性分析和先进的计算处理的表面流体动力学显示微米级的（通常是材料和原子依赖）模式的“干”的地区。石墨烯上这种不稳定性发展的物理原因可以追溯到原子薄材料和液体中原子之间固有的弱范德华相互作用。类似的现象发生在掺杂的石墨烯和其他二维材料中，例如单层二硫属化物。因此，二维材料代表了一个普遍的理论和技术平台，研究亚稳去湿。
2022-01-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Wetting and Diffusion of Water on Pristine and Strained Phosphorene
磷烯是一种新型的二维纳米材料，在生物学领域具有广阔的应用前景。尽管如此，生物流体对磷烯的润湿和扩散性质仍然是难以捉摸的。在这项研究中，使用分子动力学（MD）模拟，我们研究了水的结构和动力学性质的原始和应变磷烯。分子动力学模拟表明，磷烯表面的水分子扩散是各向异性的，而应变增强扩散则明显存在，这是由应变诱导的能量平滑引起的.水滴在磷烯表面的接触角随横向应变呈现非单调变化。水在横向拉伸磷烯上的结构与在纵向拉伸磷烯上的结构不同。此外，我们还发现水在张力磷烯上的接触角与界面水的纵向和横向扩散系数之商成正比。这些发现将为在纳米级操纵水的润湿和运输的潜在方法以及磷烯的未来生物应用提供有益的见解。
2015-12-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Wetting and energetics in nanoparticle etching of graphene
熔融金属纳米颗粒最近已被用于构建具有晶体学边缘的石墨烯纳米结构。然而，这种情况发生的机制仍不清楚。在这里，我们提出了一个简单的模型，解释了液滴如何蚀刻石墨烯。两个因素可能有助于这个过程：石墨烯的平衡润湿性和支持它的衬底之间的差异，或与石墨烯边缘相关的大表面能。我们计算由于这些因素中的任何一个的蚀刻速度，并进行可测试的预测，以评估每个石墨烯蚀刻的意义。该模型具有通用性，也可应用于其它材料体系。作为一个例子，我们展示了我们的模型可以用来扩展目前的理论液滴运动的二元半导体表面。
2010-08-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Wetting and contact-line effects for spherical and cylindrical droplets on graphene layers: A comparative molecular-dynamics investigation
在分子动力学（MD）模拟中，水分子和石墨表面之间的相互作用通常被建模为氧和碳原子之间的简单Lennard-Jones势。一种可能的方法调整这个参数包括模拟一个水纳米液滴在一个平坦的石墨表面，测量平衡接触角，外推到一个宏观液滴的限制，并最终匹配这个量的实验结果。考虑到最近的证据表明，水在石墨平面上的接触角比以前报道的要高得多，我们估计了最近的SPC/Fwwater模型的氧-碳相互作用。结果表明，该值约为0.2 kJ/mol，远低于先前的估计。然后，我们进行模拟的圆柱形水长丝石墨表面上，为了比较和相关的接触角从这两个不同的系统。结果表明，修改后的杨氏方程不描述之间的关系接触角和液滴尺寸的情况下，非常小的系统和不同的贡献来自接触线张力应考虑在内。
2011-11-21 cond-mat.mes-hall
On the nature of wettability of van der Waals heterostructures
表面的润湿行为被认为受到范德华力（vdW）的影响，然而，没有明确的证明。随着二维vdW分层材料的隔离，有可能测试这一假设。在本文中，我们报告的vdW异质结构，其中包括，化学气相沉积（CVD）生长的石墨烯，二硫化钼（MoS 2）和二硫化钨（WS 2）上的六边形氮化硼（h-BN）和SiO2/Si的几层的润湿行为。我们的研究清楚地表明，虽然这一类的二维材料是不润湿透明的，似乎有一个显着的量的影响，其润湿性能的底层基板由于占主导地位的vdW力。接触角测量表明，石墨烯和石墨烯样层状过渡金属二硫属化物总是具有固有分散的表面，具有主导的伦敦-vdW力介导的润湿性。电场控制的润湿的MoS 2/WS 2/SiO2/Si异质结构的研究进行，并没有显着的变化，水的接触角与施加的电压，虽然观察到两个数量级的电阻变化。我们假设，这些表面所产生的主要伦敦VDW部队的高度分散的性质可能是这样的观察的原因。
2015-12-13 cond-mat.mes-hall
Nano-scale strain engineering of graphene and graphene-based devices
纳米材料中的结构畸变可以引起其电子性质的显著变化。这种情况在石墨烯中得到了很好的体现，石墨烯是碳原子的二维蜂窝结构，只有一个原子层厚度。特别地，应变石墨烯可以导致充电效应和伪磁场两者，使得可以定制完美石墨烯晶格上的受控应变以产生期望的电子性质。本文首先介绍了石墨烯电子性质应变工程的理论基础，然后为单层石墨烯中应变诱导的赝磁场和电荷效应提供了实验依据。通过理论模拟和纳米加工技术，我们进一步证明了石墨烯基器件的纳米级应变工程的可行性。
2015-11-24 cond-mat.mes-hall
Mechanical Control of Graphene on Engineered Pyramidal Strain Arrays
应变可以调节石墨烯中期望的电子行为，但是在控制石墨烯器件中的应变方面进展有限。在本文中，我们研究了石墨烯在具有介观金字塔阵列图案的基底上的力学响应。使用原子力显微镜，我们证明，石墨烯的形态可以控制从共形悬浮取决于金字塔的排列和阵列的纵横比。拉曼光谱揭示了悬挂在金字塔上的石墨烯中的不均匀应变，并得到原子模型的支持，这也表明石墨烯中存在强的伪磁场。我们的研究结果表明，将介观金字塔的石墨烯设备是一个可行的路线，以实现应变工程的石墨烯。
2015-07-06 cond-mat.mes-hall
Charge carrier mobility degradation in graphene sheet under induced strain
研究了单层石墨烯片中诱导应变对载流子迁移率的影响。迁移率计算玻恩近似包括杂质散射，表面粗糙度的影响和晶格声子的相互作用。与其sSi对应物不同，应变石墨烯显示出随着应变的增加迁移率下降。这种效应的主要原因是由于石墨烯蜂窝中的诱导变形而导致费米速度降低。
2010-10-12 cond-mat.mes-hall
Strain Modulation of Graphene by Nanoscale Substrate Curvatures: A Molecular View
空间非均匀应变对于石墨烯赝磁场和能带结构的工程设计是重要的。尽管在应变工程的广泛兴趣，仍然是缺乏对设备兼容的应变模式，由于有限的理解的结构应变关系的控制。在这里，我们研究衬底的曲率和应变曲线的石墨烯通过结合实验和理论研究的模型系统：石墨烯上紧密堆积的SiO2纳米球具有不同的直径（20-200 nm）的效果。实验上，通过定量拉曼分析，我们观察到部分粘附和褶皱特征，发现较小的纳米球在石墨烯中诱导较大的拉伸应变，理论上，分子动力学模拟证实了相同的微观结构和应变的尺寸依赖性，并揭示了较大的应变是由较小的纳米球和石墨烯之间较强的、不均匀的相互作用力引起的。这种对应变机制的分子水平理解对于石墨烯和其他二维材料的应变工程非常重要。
2018-03-05 cond-mat.mes-hall
Low-energy theory for strained graphene: an approach up to second-order in the strain tensor
对均匀应变石墨烯中的低能电子激发态进行了分析研究，得到了应变张量的二阶近似。我们报告了一个新的有效狄拉克哈密顿量与各向异性费米速度张量，这揭示了石墨烯三角对称性是不存在的低能理论的一阶应变张量。特别是，我们证明了Dirac锥椭圆变形的拉伸方向相对于石墨烯晶格取向的依赖性。我们进一步解析计算了应变石墨烯的光学电导张量及其对垂直入射的线偏振光的透射率。最后，得到的狄拉克点位移的解析表达式可以更好地确定和理解的伪磁场引起的非均匀应变。
2017-02-27 cond-mat.mes-hall
Interplay between nanometer-scale strain variations and externally applied strain in graphene
我们提出了一个分子模拟研究分析纳米尺度的应变变化在石墨烯作为一个功能的外部施加的拉伸应变。我们考虑两种不同的机制，可能是纳米尺度的应变变化：静态扰动从晶格缺陷的底层基板和热波动。对于这两种情况下，我们观察到的平面外原子位移随着应变的增加，这是伴随着增加的面内位移的减少。反映石墨烯的非线性弹性性质，这两种趋势一起产生总位移随着增加的拉伸应变的非单调变化。这种变化允许测试纳米级应变变化在限制高质量石墨烯样品的载流子迁移率方面的作用。
2016-05-27 cond-mat.mes-hall
Photo-induced valley currents in strained graphene
理论结果表明，石墨烯光谱的应变诱导各向异性引起的谷电流下，垂直入射光的照明。两个石墨烯谷的电流相互补偿，提供零净电流。谷电流的大小和方向由应变和光偏振参数决定。对于不太高的光子能量，应变诱导的谷电流超过由于石墨烯光谱的固有弯曲，这表明应变介导的谷电子学的可行性。
2014-06-04 cond-mat.mes-hall
Misfit strain-induced energy dissipation for graphene/MoS2 heterostructure nanomechanical resonators
失配应变在各种异质结构如石墨烯/MoS 2范德华异质结构中是不可避免的。尽管失配应变对电子和其他物理性质的影响已经得到了很好的研究，但仍然不清楚失配应变将如何影响基于石墨烯/MoS 2异质结构的纳米机械谐振器的性能。通过进行分子动力学模拟，我们揭示了异质结构共振振荡过程中石墨烯层和MoS 2层之间的失配应变诱导解耦现象。通过回缩力分析，成功地建立了失配应变和解耦机制之间的直接关系。我们进一步建议使用石墨烯/MoS 2 /石墨烯三明治异质结构的纳米机械谐振器的应用，这是能够防止失配应变相关的去耦现象。这些结果为石墨烯/MoS 2异质结构在纳米机械谐振器领域的应用提供了有价值的信息。
2019-01-10 cond-mat.mes-hall
Greater than 5 Percent Compressive Strain in Graphene via the Self Rolled up Membrane Platform
石墨烯是一种原子级薄的金属薄膜，能够承受可逆的应变，并提供了一个诱人的前景，通过应变控制其光电性能。石墨烯优异的机械柔性和拉伸强度为应变工程提供了很大的空间。在这里，我们使用自卷起的膜平台的应变工程和石墨烯与应力介电薄膜的集成。石墨烯在从衬底释放时与应力膜一起卷起或卷起，并且卷起的膜堆叠的曲率使得能够对石墨烯单层进行应变调节。拉曼光谱被用于通过量化双简并E2g光学模式中G峰的红移和分裂来表征卷起的石墨烯中的单轴应变。使用大约2微米的SRuM直径实现大约5%的压缩应变。通过减小SRuM结构的直径，甚至可以达到更高的应变水平。SRuM方法也可以容易地应用于在其他材料中诱导应变，超过使用传统方法可以实现的水平。
2022-06-03 cond-mat.mes-hall
Preparing local strain patterns in graphene by atomic force microscope based indentation
通过光刻技术将石墨烯图案化成各种介观器件，例如纳米带、量子点等，使得能够引导和操纵石墨烯的Dirac型载流子。石墨烯具有明确的应变模式，具有类似丰富的物理特性，同时避免了难以控制光刻制备设备的边缘配置所产生的问题。为了通过机械变形来设计石墨烯的特性，需要多功能的新技术来以受控的方式图案化应变分布。在这里，我们提出了一种方法，通过该方法可以在衬底支撑的石墨烯层中产生应变。我们基于原子力显微镜的技术开辟了利用机械应变定制石墨烯特性的新可能性。
2017-06-08 cond-mat.mes-hall
Ballistic transport properties across nonuniform strain barriers in graphene
我们研究了单轴应变对石墨烯中应变诱导势垒的透射率和电导率的影响。与传统的研究，考虑尖锐的障碍，我们认为一个更现实的，光滑的障碍，其特征在于由一个不均匀的，连续的应变分布。我们的研究结果有助于更好地理解波纹石墨烯的输运性质。
2011-12-16 cond-mat.mes-hall
Band engineering and elastic properties of strained armchair graphene nanoribbons: semiconductor vs metallic characteristics
扶手椅型石墨烯纳米带中的奇数个锯齿形边缘及其机械性能（例如，杨氏模量、泊松比和剪切模量）对于石墨烯基光电子器件中的带隙工程具有潜在的兴趣。在本文中，我们考虑在扶手椅型石墨烯纳米带的扶手椅型边缘处用氢钝化，然后施加应变来调节带隙。使用密度泛函理论计算，我们的研究发现，精确控制应变可以允许调整带隙从半导体到金属，然后再次切换回半导体。此外，我们还表明，氢分子钝化的应变石墨烯纳米晶可以具有大的面外变形，展示了松弛形状石墨烯的性质。我们用结合能来表示氢引起的应变。最后，我们研究了应变对石墨烯纳米带力学性能的影响，这些力学性能可用于制作基于石墨烯纳米带的应变电子器件。
2019-01-03 cond-mat.mes-hall
Conduction gap in graphene strain junctions: direction dependence
最近的一项研究表明[Nguyen et al.，纳米技术。\textbf{25}，165201（2014）]，未应变/应变石墨烯结是改善石墨烯晶体管性能的有希望的候选物，石墨烯晶体管的性能通常受到石墨烯的无间隙性质的阻碍。尽管应变石墨烯的能带隙仍然保持为零，但是由于石墨烯晶格的应变诱导变形而导致的\textbf{\emph{k}}空间中的狄拉克点的移位可以导致在应变仅为百分之几的应变结中出现几百meV的有限导电间隙。然而，由于它基本上取决于狄拉克点位移的大小，这个传导间隙强烈地依赖于施加的应变的方向和传输方向。在这项工作中，一个系统的研究相对于这些量的传导间隙属性，并仔细分析了结果。我们的研究提供了有用的信息，进一步调查，利用石墨烯应变结在电子应用。
2014-04-07 cond-mat.mes-hall
Understanding Controls on Interfacial Wetting at Epitaxial Graphene: Experiment and Theory
在原子尺度上研究了界面水与石墨碳的相互作用，作为外延石墨烯疏水性的函数。高分辨率X射线反射率显示石墨烯-水接触角由平均石墨烯厚度控制，这是由于表示为外延缓冲层的膜表面的分数，其接触角（接触角θ_c = 73°）显著小于多层石墨烯的接触角（θ_c = 93°）。经典和从头算分子动力学模拟表明，缓冲层的接触角减小是由于其与SiC衬底的外延和界面缺陷的存在。这一见解阐明了界面水结构和疏水性之间的关系，一般来说，并提出了新的路线来控制外延石墨烯的界面特性。
2012-01-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Transport properties through graphene grain boundaries: strain effects versus lattice symmetry
与大多数宏观量可用的材料一样，石墨烯以多晶形式出现，因此含有晶界。在目前的工作中，单轴应变的电子输运性质通过石墨烯晶界的影响进行了研究，使用原子模拟。提供了关于边界两侧石墨烯域的应变和晶格对称性的输运性质的系统图。特别是，它表明，应变工程可以用来打开一个有限的运输间隙在所有的石墨烯系统，其中两个域表现出不同的取向。发现该间隙值取决于应变大小、应变方向和石墨烯域的晶格对称性。通过适当地选择应变方向，当施加仅几倍的小应变时，可以实现几百meV的大传输带隙。对于特定类别的石墨烯晶界系统，应变工程也可以用于减少缺陷上的散射，从而显著增强电导。这些石墨烯异质结构具有较大的应变诱导间隙，有望用于高灵敏度应变传感器、柔性晶体管和具有较强非线性I-V特性的pn结。
2016-01-26 cond-mat.mes-hall
Tunable dichroism and optical absorption of graphene by strain engineering
本文从理论上研究了线偏振光垂直入射时，在应变石墨烯单分子层分隔的两种介质之间的透射率。我们解析表征的程度的二向色性和石墨烯的透明度作为一个任意的均匀应变和入射偏振的函数。我们讨论了如何测量的二向色性和透明度为两个不同的偏振方向可以用来确定的大小和方向的应变。我们的研究结果是非常有用的工具，可以通过机械应变来调整石墨烯的吸收，以及设计纳米器件来确定材料中的裂纹扩展。
2017-01-29 cond-mat.mes-hall
Spontaneous Strains and Gap in Graphene on Boron Nitride
石墨烯层和六方氮化硼（hBN）衬底之间的相互作用在石墨烯层中引起横向位移和应变。位移导致相称的区域的外观和石墨烯的电子光谱中的平均间隙的存在。我们提出了一个简单的，但现实的模型，通过它的位移，应变和光谱间隙可以推导出解析hBN和石墨烯之间的粘附力。当石墨烯和衬底的晶格轴对齐时，应变达到2%量级的值，导致100 T以上的有效磁场。应变和诱导标量势的组合对电子能隙有相当大的贡献。由于石墨烯的刚度大，因此可忽略不计补偿效应。
2014-05-05 cond-mat.mes-hall
Theory of the Strain Engineering of Graphene Nanoconstrictions
应变工程是将石墨烯用作电子器件的关键技术之一：应变诱导的赝规范场反射狄拉克电子，从而打开所谓的导电带隙。由于应变在收缩中积累，石墨烯纳米收缩可以成为该技术的良好平台。另一方面，在石墨烯纳米收缩中，法布里-珀罗型量子干涉在低偏压下主导导电。我们认为，这两种效应有不同的应变依赖性，伪规范场的贡献是对称的正（拉伸）和负（压缩）应变，而量子干涉是反对称的。其结果是，一个特殊的应变依赖性的电导出现，即使在室温下。
2020-10-19 cond-mat.mes-hall
Introducing Nonuniform Strain to Graphene Using Dielectric Nanopillars
提出了一种在石墨烯薄膜中诱导非均匀应变的方法。由介电材料（电子束抗蚀剂）制成的柱被放置在石墨烯和衬底之间，并且柱之间的石墨烯部分被附接到衬底。应变的强度和空间模式可以通过柱的尺寸和间隔来控制。通过拉曼光谱以及扫描电子显微镜（SEM）图像证实了应变的应用。从SEM图像来看，石墨烯膜的最大拉伸达到约20%。这种技术可以应用于石墨烯带隙的形成。
2011-06-08 cond-mat.mes-hall
Manipulation of Valley Isospins in Strained Graphene for Valleytronics
石墨烯出色的机械性能有助于应变工程，允许未来的谷电子和纳米机电应用。在这项工作中，我们已经发现，在石墨烯pn结上的高斯形应变导致量子霍尔电导振荡由于在石墨烯扶手椅边缘的谷isospins之间的旋转角。此外，额外的Fano共振观察到的值的应变诱导的伪磁场的方法，外部磁场。由实磁场和伪磁场之间的相互作用产生的提升的谷简并导致清楚的谷分辨Fano共振。探索应变工程作为一种手段，以控制电导通过谷同位旋操纵被认为是打开大门，以潜在的石墨烯valleytronic设备。
2019-07-22 cond-mat.mes-hall
Effect of uniaxial strain on plasmon excitations in graphene
已知单轴应变显著改变石墨烯（原子宽度的碳单层）的电子性质。本文研究了应变对石墨烯中载流子与等离子体激元耦合产生的复合激发的影响。具体来说，我们预测，等离子体子能量色散，这是最近在无应变石墨烯实验观察到的，被移动和扩大所施加的单轴应变。因此，应变构成了可用于调节等离子体器件中的石墨烯性质的附加参数。
2012-06-11 cond-mat.mes-hall
Effect of uniaxial strain on the reflectivity of graphene
我们评估的光学反射率之间的SiO2衬底和空气的单轴应变石墨烯单层。采用紧束缚模型描述石墨烯的能带色散。作为应变模量和方向的函数，石墨烯可以穿过几种电子拓扑转变之一，其特征在于其费米线的拓扑变化。这导致在光学范围内的电导率的特征，这可以通过实验观察到。
2009-12-18 cond-mat.mes-hall
Band Gap of Strained Graphene Nanoribbons
利用紧束缚哈密顿量研究了应变石墨烯纳米带（GNR）的能带结构，该紧束缚哈密顿量与应变的类型和强度直接相关。与即使施加大的应变也能保持带隙接近于零的二维石墨烯相比，石墨烯纳米颗粒（GNR）的带隙对单轴应变和剪切应变都敏感。应变对GNR电子结构的影响强烈地依赖于它的边缘形状和结构指数。对于扶手椅型GNR，单轴弱应变以线性方式改变带隙，并且对于大应变，它导致带隙的周期性振荡。另一方面，剪切应变总是倾向于减小带隙。对于锯齿形GNR，应变的作用是改变GNR边缘的自旋极化，从而调制带隙。提出了一个简单的分析模型来解释扶手椅型GNR的带隙对应变的响应，这与数值计算结果相一致。
2010-01-20 cond-mat.mes-hall
Linear response correlation functions in strained graphene
在推导出具有和不具有单轴应变的石墨烯中的线性响应关联函数之间的一般对应关系之后，我们研究了所选电子性质（例如等离子体色散关系、光学电导率以及磁和电双折射率）对应变模量和方向的依赖性。具体来说，我们发现，最近预测的横向等离子体激元模式的色散表现出各向异性偏离线性，从而有利于其在应变石墨烯样品的实验检测。
2011-10-18 cond-mat.mes-hall
Strain-Modulated Graphene Heterostructure as a Valleytronic Current Switch
应变工程是一种很有前途的方法，用于抑制由克莱因隧道效应引起的石墨烯基器件的关态电导。在这项工作中，我们推导出一个全面的紧束缚哈密顿应变石墨烯，其中包括应变诱导的影响，迄今被忽略，如应变下的单位细胞的变形，应变对下一个最近邻耦合的影响，和应变张量的二阶贡献。我们推导出相应的低能有效哈密顿量的狄拉克点和重新制定的边界条件之间的界面应变和非应变石墨烯在光的额外条款的哈密顿量。通过应用这些边界条件，我们评估了应变石墨烯异质结构的传输，该异质结构由夹在两个无应变引线之间的中心段组成。传输电流的调制可以通过改变所施加的应变的大小和方向以及通过施加栅极电压来实现。基于实际的参数值，我们预测，高达$10^{12}$的高开-关比以及高电流谷极化可以在应变调制器件中实现。
2021-08-24 cond-mat.mes-hall
Effect of uniaxial strain on the Drude weight of graphene
我们研究了石墨烯导电性中的Drude重量对施加的单轴应变的强度和取向的依赖性。我们发现一个非单调应变依赖，这可能与接近几个应变诱导的电子拓扑转变。考虑到德鲁德重量和长波长等离子体频率之间的关系，这种应变依赖性可以通过红外光谱测量来证明。
2010-09-17 cond-mat.mes-hall
Tuning Optical Conductivity of Large-Scale CVD Graphene by Strain Engineering
应变工程最近被认为是一种有效的方式来定制石墨烯的电性能。在光学领域，诸如应变诱导的各向异性吸收等效应为石墨烯增加了吸引人的功能，为原子级薄光学元件开辟了前景。事实上，石墨烯目前是可弯曲，薄和便携式电子显示器的强烈驱动力中的显着参与者之一，其中其固有的金属，光学透明和机械坚固的性质是主要优势。考虑到石墨烯单层的固有透明度为97.7%，任何小的、可再现的、可控的和潜在可逆的透明度调制都可能对石墨烯作为可行的透明导电电极产生重大影响。如果调制的程度是偏振相关的，则更是如此。在这里，我们表明，在聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）衬底上预应变的石墨烯在可见光范围内的透明度表现出作为偏振方向的函数的周期性调制（0.1%），我们将其解释为应变诱导的光学各向异性。各向异性的程度是不同的可逆的外部操纵的水平的预应变。通过光吸收和拉曼光谱独立地监测应变的大小，并且实验观察结果与石墨烯的电子色散中的应变引起的变化所产生的石墨烯的光学电导率的理论预期的修改是一致的。在这项研究中所展示的石墨烯的光学响应的应变灵敏度可以潜在地用于新型超薄光学器件和应变传感应用。
2013-12-29 cond-mat.mes-hall
Effective Hamiltonian of Strained Graphene
基于石墨烯晶格的对称性，推导了空间非均匀声光应变下石墨烯的有效哈密顿量。我们表明，适当选择的参数，所得到的哈密顿再现的第一原理谱计算的结果，声应变高达10%。结果被推广的情况下，石墨烯的平面反射对称性，这对应于，例如，石墨烯放置在基板上的情况。在这里，必要的修改产生的哈密顿量，特别是在光谱中的光应变的平面外分量的存在下，这是由于子晶格对称性的提升的间隙开口。该有效哈密顿量可以作为一种方便的工具，用于分析各种应变相关的影响，包括电子-声子相互作用或伪磁场引起的非均匀应变。
2011-12-19 cond-mat.mes-hall
Raman spectroscopy of graphene and bilayer under biaxial strain: bubbles and balloons
在这封信中，我们使用石墨烯气泡研究双轴（例如各向同性）应变下的石墨烯的拉曼光谱。我们的Gruneisen参数与理论值非常吻合。先前报道的值的差异归因于石墨烯与基底的相互作用。双层气球（有意加压的膜）已被用来避免基底的影响并研究应变对层间相互作用的依赖性。
2012-01-06 cond-mat.mes-hall
Nanomechanical strain concentration on a 2D nanobridge within a large suspended bilayer graphene for molecular mass detection
应变梯度工程的出现直接影响到二维材料的纳米力学、光电子学和热输运等领域。更具体地说，在非常高的应力下的大悬浮石墨烯代表了通过独特的分子反应进行纳米机械质量检测的精髓。已经使用不同的技术来在2D材料中诱导应变，例如通过在石墨烯膜上施加尖端压痕、压力或衬底弯曲。然而，控制结构应变的有效方法是设计系统几何形状，如日常生活中的建筑和声学所示。类似地，我们研究了具有不同几何形状和长度范围从10到40微米的悬浮外延双层石墨烯膜中的人工纳米收缩（~100 nm）中的应变浓度。我们仔细地从显微拉曼测量中分离出应变特征，并通过分析我们的拉曼峰的加宽形状（高达100 cm-1）来提取低于激光光斑尺寸的尺度上的信息。我们可能在纳米收缩中测量到高达5%的强应变集中，这是原生外延石墨烯应变的20倍。此外，对于双层石墨烯，我们的配置自然地增强了上下石墨烯层之间的天然不对称应变。与以前的结果相反，由于我们的结构方法，我们可以在石墨烯中实现任何类型的复杂应变张量。该方法完善了以前的应变诱导技术，并为基于双层石墨烯和2D异质结构的器件开辟了新的前景。
2019-01-24 cond-mat.mes-hall
Conductance across strain junctions in graphene nanoribbons
为了解决由石墨烯纳米结构中的局部应变区域引起的输运能隙的鲁棒性，在Landauer-Büttiker形式主义内研究了界面区域的无序和平滑的影响。在石墨烯纳米带的应变结和障碍的电子电导进行了数值计算，有和没有各种类型的障碍，并比较光滑和尖锐的应变结。石墨烯中的平滑应变势垒被认为在抑制低密度下的传输方面与尖锐的应变势垒一样有效，并且传输开始的临界密度（或能量）取决于相对于带的应变取向。此外，跳跃（或应变）的不均匀性和功函数不匹配的界面区域不明显降低的传输带隙。这些结果表明，在应变结处的应变诱导的输运间隙对于更现实的应变条件是稳健的。
2013-10-30 cond-mat.mes-hall
Strain impacts on commensurate bilayer graphene superlattices: distorted trigonal warping, emergence of bandgap and direct-indirect bandgap transition
由于低维度，石墨烯膜的受控堆叠及其电子性质容易受到包括应变在内的环境变化的影响。应变引起的电子性质的改变，如带隙的出现和调制，关键取决于石墨烯薄膜的堆叠。然而，迄今为止，只有应变对Bernal和AA堆叠的双层石墨烯的电子性质的影响在理论研究中得到了广泛的研究。利用密度泛函理论和紧束缚计算方法，研究了亚晶格交换宇称下平面应变对两种不同类型的偶/奇对称扭曲双层石墨烯（TBG）的影响.我们发现，当施加等双轴拉伸应变时，SE奇数TBG保持无带隙，而SE偶数TBG的带隙增加。此外，我们观察到，对于非常大的混合应变，两个调查TBG超结构表现出直接-间接带隙转变。
2018-09-23 cond-mat.mes-hall
Electronic and optical properties of strained graphene and other strained 2D materials: a review
本文综述了应变和波纹对石墨烯电子和光学性质的影响。它首先提供了机械变形的晶体学描述，以及不同类型的代表性变形场的衍射图案。然后，重点转向石墨烯独特的弹性特性，以及应变是如何产生的。此后，用于研究应变石墨烯的电子性质的各种理论方法进行了检查，讨论每一个的优点。这些方法提供了一个平台来描述奇异的性质，如与准晶相关的分形谱，混合的Dirac-薛定谔行为，涌现引力，拓扑绝缘体状态，在分子石墨烯和其他二维离散晶格。应变对光学性质的物理后果进行审查，重点是拉曼光谱。同时，还介绍了利用应变工程调控石墨烯光学电导率的最新进展，为器件应用开辟了新的途径。最后，在多层石墨烯和其他有前途的2D材料，如硅烯和其他IV族元素，磷烯，二硫属化物和单硫属化物单层材料的应变效应的简要回顾，与应变，热效应和照明之间的相互作用的简要讨论，在后者的材料家族。
2017-08-17 cond-mat.mes-hall
Modified spin-orbit couplings in uniaxially strained graphene
本征和Rashba自旋轨道相互作用在应变石墨烯的紧束缚（TB）的方法进行了研究。通过将\emph{ab initio}能带结构拟合到TB结果，提取了石墨烯Slater-Koster（SK）参数对应变的依赖性。针对外加垂直电场作用下的应变石墨烯，提出了一种考虑自旋轨道耦合的广义低能有效哈密顿量.计算了修正Rashba强度和有效哈密顿量的其它参数对应变和电场的依赖关系。为了分析施加的应变对石墨烯的电子性质的影响，必须考虑晶格变形、跳跃幅度的修改和狄拉克点的移位。我们发现，使用应变，它是可能的，以控制强度的Rashba和内在的自旋轨道耦合以及能隙在移动的狄拉克点。同时，应变轻微地改变了狄拉克点周围的低能色散拓扑。我们描述了SOC引起的能量分裂作为应变的函数。
2019-02-07 cond-mat.mes-hall
The two-dimensional Brillouin zone of uniaxially strained graphene
我们提出了一个深入的分析单轴应变石墨烯的电子和振动能带结构的从头计算。根据应变的方向和大小，费米交叉点远离$K$点。然而，石墨烯在小应变下保持半金属。在$K$点附近的狄拉克锥的变形引起二维拉曼模式的加宽。尽管在电子和振动能带结构的应变引起的频率偏移的拉曼活性E2g和2D模式的具体变化是独立的应变的方向。因此，应变的量可以直接从单个拉曼测量确定。
2009-08-06 cond-mat.mes-hall
Strained graphene based highly efficient quantum heat engine operating at maximum power
应变石墨烯单层被证明是一个高效的量子热机，提供最大的功率。所提出的设备的效率和功率超过了最近的建议。这些优异特性的原因是应变使得通过器件的透射率能够完全谷分离，这意味着增加应变导致非常高的塞贝克系数以及较低的电导。此外，由于时间反演对称性在我们的系统中是未破缺的，所提出的应变石墨烯量子热机也可以充当高性能制冷机。
2017-08-28 cond-mat.mes-hall
Pseudomagnetic fields and strain engineering: graphene on GaN nanowires
具有不同形态的氮化镓纳米线和纳米棒衬底是允许控制它们顶部的石墨烯膜中的局部应变分布的有前景的平台，从而导致伪磁场的诱导。在Hybrid模式下进行的原子力显微镜测量，辅以扫描电子显微镜，可以详细观察石墨烯表面上的应变分布。与支撑区域直接接触的石墨烯是拉伸应变的，而位于两者之间的石墨烯的特征在于较低的应变。特征拉伸应变褶皱也出现在支撑区域之间的区域中。应变分布的详细分析表明，应变梯度和支持区边界之间的距离呈正相关关系。通过拉曼光谱分析谷内散射增强对D'带强度的影响，证实了上述结果。此外，扫描隧道光谱显示了石墨烯褶皱附近的态密度的局部修改和弱本地化测量表明伪磁场诱导的散射的增强。因此，我们表明，纳米线和纳米棒基板提供应变工程和诱导的伪磁场在石墨烯。通过改变支撑区域之间的距离来控制石墨烯形态，对于进一步的基础研究和探索制造基于伪磁场的器件（如传感器或滤波器）的创新方法都是有希望的。
2021-07-31 cond-mat.mes-hall
Theoretical 2D Raman band of strained graphene
在非正交紧束缚模型下研究了平面内单轴应变石墨烯的二维拉曼光谱。在非零应变下，所获得的2D带在应变角$0^{\circ}$和$30^{\circ}$处分裂成两个子带，或者在中间角处分裂成三个子带。系统地计算了在应变为-1%到3%的范围内，常用的激光光子能量为1.5 eV到3.0 eV时，二维子带的演化。导出了二维子带的应变率和色散率，并制成表格。特别地，这两个量显示高达50%的大变化。二维子带的结果可用于检测和监测纳米电子学应用中的石墨烯中的应变。
2013-03-26 cond-mat.mes-hall
Engineering the Quantum Anomalous Hall Effect in Graphene with Uniaxial Strains
从理论上研究了单轴应变对石墨烯量子反常霍尔效应的调控。Chern数和Hall电导的值表明，在Rashba自旋轨道耦合和交换场的存在下，对于消失的内禀自旋轨道耦合，应变石墨烯具有非平凡的拓扑相位，这对应变的方向和模量是鲁棒的。此外，我们还发现Rashba和内禀自旋轨道耦合的相互作用导致了应变石墨烯的拓扑相变。值得注意的是，当应变强度增加超过约7%时，用于触发量子反常霍尔相变的交换场的临界参数显示出明显的行为-对于沿Z字形（扶手椅）方向的应变减小（增加）。我们的研究结果开辟了一个新的平台，通过实验可访问的应变变形的石墨烯结构的QAHE的操作，具有广阔的应用前景的新型量子电子器件具有高能效性能。
2013-11-13 cond-mat.mes-hall
Valley-dependent Brewster angles and Goos-Hanchen effect in strained graphene
我们从理论上证明了如何在石墨烯的局部应变可以定制产生谷极化电流。通过适当的局部应变分布的工程，我们发现，在相反的谷（K或K '）的电子显示不同的布鲁斯特角和古斯-汉欣位移，表现出与光传播行为的密切相似。在应变诱导波导中，K谷和K'谷中的电子具有不同的群速度，这可以用于在石墨烯中构建谷滤波器而不需要任何外部场。
2011-09-26 cond-mat.mes-hall
Optical Properties of Strained Graphene
在Kubo-Greenwood理论框架内研究了单轴应变石墨烯的光学电导率。聚焦于带间吸收，我们分析和量化了在光谱的可见光区域中的通用透明性的击穿，并且解析地表征了作为应变和偏振的函数的透明性。测量作为入射偏振的函数的透射率直接反映应变的大小和方向。此外，方向相关的选择规则允许识别的晶格取向，通过监测的范霍夫转换。石墨烯中的这些光弹性效应可以朝向原子级薄的宽带光学元件进行探索。
2010-12-01 cond-mat.mes-hall
Mobility enhancement in graphene by in situ reduction of random strain fluctuations
微观波纹在石墨烯中是普遍存在的，即使当放置在原子级平坦的衬底上时。这些导致随机局部应变波动，限制了高质量hBN支撑的石墨烯器件的载流子迁移率。我们目前的运输测量hBN封装的设备，这种应变波动可以在原位减少通过增加平均单轴应变。当将单轴应变的$\sim0.2\%$施加到石墨烯时，观察到载流子迁移率增加了$\sim35\%$，而残留掺杂减少了$\sim39\%$。我们证明了迁移率和残余掺杂之间的强相关性，从我们得出的结论是随机的局部应变波动是限制这些设备中的迁移率的无序的主要来源。我们的研究结果也支持拉曼光谱测量。
2019-09-30 cond-mat.mes-hall
Anisotropic AC conductivity of strained graphene
使用一个新的狄拉克哈密顿量，考虑到改变应变石墨烯的电子性质的主要三个成分：费米能的实际位移，倒易晶格应变和原子轨道重叠的变化计算的状态密度和均匀应变下的石墨烯的AC电导率。我们的状态密度和AC电导率的简单的解析表达式概括了以前的表达式只适用于单轴应变。结果表明，一种方法来测量Gruneisen参数，出现在任何计算应变石墨烯，以及出现一种霍尔效应由于剪切应变。
2014-05-30 cond-mat.mes-hall
Improved performance of graphene transistors by strain engineering
通过数值模拟，我们研究了单轴应变对应变石墨烯异质结输运特性的影响，并探索了利用这些异质沟道实现石墨烯晶体管良好性能的可能性。结果表明，由于应变引起的石墨烯能带结构的变形，在应变结中可以打开有限的导电带隙。这些异质沟道，然后证明显着改善石墨烯场效应晶体管（FET）的操作。特别地，通/断电流比可以达到超过10 $^5$的值。在石墨烯普通FET中，尽管与未应变器件的情况相比减小了，但是在可以获得良好的电流饱和的同时，仍然很高。这导致对于80 nm的栅极长度的高电压增益和几百GHz的高过渡频率。在石墨烯隧穿FET中，观察到低于30 mV/dec的亚阈值摆幅、强非线性效应，例如栅极可控负微分电导和电流整流。
2013-12-20 cond-mat.mes-hall
Dirac-Kronig-Penney model for strain-engineered graphene
受最近关于石墨烯电子电路应变工程的建议的启发，我们计算了周期性变形石墨烯的电导率、散粒噪声和态密度。我们提供的解决方案的Dirac-Kronig-Penney模型，它描述了在清洁的单层样品的相位相干传输的应变和静电势的一维调制。我们比较准确的结果，一个定性的能带结构分析。我们发现，周期性的应变诱导大的赝隙和抑制应变调制方向上的电荷输运。应变诱导的最小值的栅极电压依赖性的导电性的石墨烯超结构的质量的特征。如果原子间距离的变化超过值a^2/l，则该效应特别强，其中a是自由石墨烯的晶格间距，l是超晶格的周期。由于克莱因隧穿效应，周期性静电势引起的类似效应被削弱。
2010-09-13 cond-mat.mes-hall
Electronic states in a graphene flake strained by a Gaussian bump
石墨烯中应变的影响通常由伪磁矢量势来模拟，然而，伪磁矢量势是在小应变的极限下导出的。在实际情况下，考虑到石墨烯的非常高的应变容限（其可以高达25%），预期偏差。在这里，我们调查的伪磁场产生的高斯凸点，我们表明，它表现出显着的差异与数值紧束缚的结果。此外，我们还计算了具有扶手椅形边缘的六边形薄片的应变区的电子态。我们发现高斯凸块内部波函数的六重对称性与石墨烯基本方向上的应变效应直接相关：锯齿形和扶手椅形。低能电子被强烈地限制在扶手椅方向上，并且局限于单个子晶格的碳原子上。
2013-07-19 cond-mat.mes-hall
Strain-induced conduction gap in vertical devices made of twisted graphene layers
我们研究了单轴应变对由两个扭曲的石墨烯层制成的垂直器件的输运性质的影响，这两个石墨烯层彼此部分重叠。我们发现，由于两种石墨烯晶格的取向不同，它们的Dirac点在$k-$空间中会受到应变的影响而发生位移和分离。因此，一个有限的导电间隙大到几百毫电子伏，可以在设备中获得只有百分之几的小应变。这种导电间隙的应变强度，应变方向，运输方向和扭转角的依赖关系被澄清和提出。在此基础上，研究了电导的强烈调制和塞贝克系数的显著提高。因此，所提出的器件对于改善石墨烯的应用可能是非常有前途的，例如，如晶体管或应变和热传感器。
2014-12-23 cond-mat.mes-hall
Piezoresistive Properties of Suspended Graphene Membranes under Uniaxial and Biaxial Strain in Nanoelectromechanical Pressure Sensors
石墨烯膜由于其极薄而在纳米机电装置中充当高灵敏度换能器。之前，压阻效应已经在石墨烯中使用石墨烯中的单轴应变进行了实验验证。在这里，我们报告的实验和理论数据的单轴和双轴压阻性能的悬浮石墨烯膜应用于压阻式压力传感器。利用线性化的玻尔兹曼输运方程的详细模型准确地描述了应变石墨烯中的载流子密度和迁移率，从而精确地描述了规范因子。的规范因子被发现是几乎独立的掺杂浓度和石墨烯薄膜的结晶取向。这些调查提供了更深入的了解石墨烯膜的压阻行为。
2017-08-13 cond-mat.mes-hall
Controllable Spin-Charge Transport in Strained Graphene Nanoribbon Devices
我们从理论上研究了在均匀单轴应变、自旋轨道耦合、交换场和光滑交错势作用下石墨烯纳米带两端器件中的自旋电荷输运。我们发现施加的应变方向可以有效地调节扶手椅型石墨烯纳米晶（AGNR）的应变强度诱导的带隙振荡。还发现，在AGNR和锯齿形石墨烯纳米带（ZGNR）的电子电导振荡与Rashba自旋轨道耦合类似的Datta-Das场效应晶体管。研究发现，ZGNR的电导随自旋轨道耦合（SOC）大小的变化呈现两种不同的应变响应区域：在小应变区域，ZGNR的电导沿应变纵向呈现较强的应变依赖性;而对于高应变值，横向方向的影响较大。此外，局域态密度（LDOS）表明，根据交错势的平滑程度，AGNR的边缘态可以出现或被抑制。这些新出现的状态可以通过执行空间扫描隧道显微镜或扫描隧道光谱实验确定。我们的发现为应变石墨烯纳米结构在新型拓扑量子器件上的应用开辟了新的操作和控制范例。
2014-05-11 cond-mat.mes-hall
