Graphene nanoribbons (GNRs) can be mainly classified into armchair graphene nanoribbons (aGNRs) and zigzag graphene nanoribbons (zGNRs) by different edge chiral directions. In this work, by introducing Stone-Wales defects on the edges of the V-shaped aGNRs, we propose a kind of armchair/zigzag edge hybridized GNRs (a/zHGNRs) and using the density functional theory and the nonequilibrium Green's function method, the band structures and electronic transport properties of the a/zHGNRs have been calculated. Our results show that an indirect bandgap appears in the band structures of the a/zHGNRs, which is very different from the direct bandgap of aGNRs and gapless of zGNRs. We also find that the valance band is mainly derived from the armchair partial atoms on the hybridized edge, while the conduction band comes mainly from the zigzag partial atoms of the hybridized edge. Meanwhile, the bandgap also oscillates with a period of three when the ribbon width increases. In addition, our quantum transport calculations show that there is a remarkable transition between the semiconductor and the metal with different ribbon widths in the a/zHGNRs devices, and the corresponding physical analysis is given.

1.
K. S.
Novoselov
,
A. K.
Geim
,
S. V.
Morozov
,
D.
Jiang
,
Y.
Zhang
,
S. V.
Dubonos
,
I. V.
Grigorieva
, and
A. A.
Firsov
,
Science
306
,
666
(
2004
).
2.
S. V.
Morozov
,
K. S.
Novoselov
,
M. I.
Katsnelson
,
F.
Schedin
,
D. C.
Elias
,
J. A.
Jaszczak
, and
A. K.
Geim
,
Phys. Rev. Lett.
100
,
016602
(
2008
).
3.
L.
Wang
,
Y.
Gao
,
B.
Wen
,
Z.
Han
,
T.
Taniguchi
,
K.
Watanabe
,
M.
Koshino
,
J.
Hone
, and
C. R.
Dean
,
Science
350
,
1231
(
2015
).
4.
J.
Björk
,
S.
Stafström
, and
F.
Hanke
,
J. Am. Chem. Soc.
133
,
14884
(
2011
).
5.
Y. W.
Son
,
M. L.
Cohen
, and
S. G.
Louie
,
Phys. Rev. Lett.
97
,
216803
(
2006
).
6.
D.
Zhang
,
M. Q.
Long
,
X. J.
Zhang
,
L. L.
Cui
,
X. M.
Li
, and
H.
Xu
,
J. Appl. Phys.
121
,
093903
(
2017
).
7.
K.
Tada
,
J.
Haruyama
,
H. X.
Yang
,
M.
Chshiev
,
T.
Matsui
, and
H.
Fukuyama
,
Phys. Rev. Lett.
107
,
217203
(
2011
).
8.
Q.
Yan
,
B.
Huang
,
J.
Yu
,
F.
Zheng
,
J.
Zang
,
J.
Wu
,
B. L.
Gu
,
F.
Liu
, and
W. H.
Duan
,
Nano. Lett.
7
,
1469
(
2007
).
9.
L. L.
Cui
,
M. Q.
Long
,
X. J.
Zhang
,
X. M.
Li
,
D.
Zhang
, and
B. C.
Yang
,
Phys. Lett. A
380
,
730
(
2016
).
10.
D.
Zhang
,
M. Q.
Long
,
X. J.
Zhang
,
J.
Ouyang
,
H.
Xu
, and
K.
Chan
,
RSC Adv.
6
,
15008
(
2016
).
11.
S. L.
Yan
,
M. Q.
Long
,
X. J.
Zhang
, and
H.
Xu
,
Phys. Lett. A
378
,
960
(
2014
).
12.
C.
Cao
,
L. N.
Chen
,
M. Q.
Long
, and
H.
Xu
,
Phys. Lett. A
377
,
1905
(
2013
).
13.
J. R.
Xiao
,
J.
Staniszewski
, and
J. W.
Gillespie
,
Comp. Struct.
88
,
602
(
2009
).
14.
Z. F.
Wang
,
Z.
Liu
, and
F.
Liu
,
Nat. Commun.
4
,
1471
(
2013
).
15.
X. Q.
Wang
,
H. D.
Li
, and
J. T.
Wang
,
Phys. Chem. Chem. Phys.
15
,
2024
(
2013
).
16.
M.
Rafique
,
Y.
Shuai
,
H. P.
Tan
, and
H.
Muhammad
,
Appl. Surf. Sci.
408
,
21
(
2017
).
17.
Y. L.
Dong
,
B. W.
Zeng
,
J.
Xiao
,
X. J.
Zhang
,
D. D.
Li
,
M. J.
Li
,
J.
He
, and
M. Q.
Long
,
J. Phys.: Condens. Matter
30
,
125302
(
2018
).
18.
L.
Chen
,
H.
Hu
,
Y.
Ouyang
,
H. Z.
Pan
,
Y. Y.
Sun
, and
F.
Liu
,
Carbon
49
,
3356
(
2011
).
19.
D.
Zhang
,
M.
Long
,
X.
Zhang
,
F.
Ouyang
,
M.
Li
, and
H.
Xu
,
J. Appl. Phys.
117
,
014311
(
2015
).
20.
J.
Liu
,
Z. H.
Zhang
,
X. Q.
Deng
,
Z. Q.
Fan
, and
G. P.
Tang
,
Org. Electron.
18
,
135
(
2015
).
21.
T. B.
Martins
,
R. H.
Miwa
,
A. J.
da Silva
, and
A.
Fazzio
,
Phys. Rev. Lett.
98
,
196803
(
2007
).
22.
B.
Jiang
,
Y. H.
Zhou
,
C. Y.
Chen
, and
K. Q.
Chen
,
Org. Electron.
23
,
133
(
2015
).
23.
J.
Ma
,
D.
Alfè
,
A.
Michaelides
, and
E.
Wang
,
Phys. Rev. B
80
,
033407
(
2009
).
24.
S.
Bhowmick
and
U. V.
Waghmare
,
Phys. Rev. B
81
,
155416
(
2010
).
25.
B.
Huang
,
M.
Liu
,
N.
Su
,
J.
Wu
,
W.
Duan
,
B. L.
Gu
, and
F.
Liu
,
Phys. Rev. Lett.
102
,
166404
(
2009
).
26.
R.
Pincak
and
J.
Smotlacha
,
Eur. Phys. J. B
84
,
255
(
2011
).
27.
R.
Pincak
and
J.
Smotlacha
,
Eur. Phys. J. B
86
,
480
(
2013
).
28.
R.
Pincak
,
J.
Smotlacha
, and
V. A.
Osipov
,
Phys. B: Condens. Matter
475
,
61
(
2015
).
29.
J. N. B.
Rodrigues
,
P. A. D.
Gonçalves
,
N. F. G.
Rodrigues
,
R. M.
Ribeiro
,
J. M. B.
Lopes dos Santos
, and
N. M. R.
Peres
,
Phys. Rev. B
84
,
155435
(
2011
).
30.
K.
He
,
A. W.
Robertson
,
Y.
Fan
,
C. S.
Allen
,
Y. C.
Lin
,
K.
Suenaga
,
A. I.
Kirkland
, and
J. H.
Warner
,
ACS Nano
9
,
4786
(
2015
).
31.
C.
Hyun
,
J.
Yun
,
W. J.
Cho
,
C. W.
Myung
,
J.
Park
,
G.
Lee
,
Z.
Lee
,
K.
Kim
, and
K. S.
Kim
,
ACS Nano
9
,
4669
(
2015
).
32.
A.
Garcia-Lekue
,
M.
Ollé
,
D.
Sanchez-Portal
,
J. J.
Palacios
,
A.
Mugarza
,
G.
Ceballos
, and
P.
Gambardella
,
J. Phys. Chem. C
119
,
4072
(
2015
).
33.
J.
Cai
,
P.
Ruffieux
,
R.
Jaafar
,
M.
Bieri
,
T.
Braun
,
S.
Blankenburg
,
M.
Muoth
,
A. P.
Seitsonen
,
M.
Saleh
,
X.
Feng
,
K.
Mullen
, and
R.
Fasel
,
Nature
466
,
470
(
2010
).
34.
E.
Costa Girão
,
L.
Liang
,
E.
Cruz-Silva
,
A. G. S.
Filho
, and
V.
Meunier
,
Phys. Rev. Lett.
107
,
135501
(
2011
).
35.
L.
Liang
and
V.
Meunier
,
Appl. Phys. Lett.
102
,
143101
(
2013
).
36.
E.
Costa Girão
,
E.
Cruz-Silva
,
L.
Liang
,
A. G. S.
Filho
, and
V.
Meunier
,
Phys. Rev. B
85
,
235431
(
2012
).
37.
L.
Liang
and
V.
Meunier
,
Phys. Rev. B
86
,
195404
(
2012
).
38.
A. D.
Phan
,
L. M.
Woods
, and
T. L.
Phan
,
J. Appl. Phys.
114
,
044308
(
2013
).
39.
E. C.
Girao
,
E.
Cruz-Silva
, and
a. V.
Meunier
,
ACS Nano
6
,
6483
(
2012
).
40.
L.
Liang
,
E.
Cruz-Silva
,
E. C.
Girão
, and
V.
Meunier
,
Phys. Rev. B
86
,
115438
(
2012
).
41.
L.
Liang
,
E. C.
Girão
, and
V.
Meunier
,
Phys. Rev. B
88
,
035420
(
2013
).
42.
P.
Wagner
,
C. P.
Ewels
,
J. J.
Adjizian
,
L.
Magaud
,
P.
Pochet
,
S.
Roche
,
A.
Lopez-Bezanilla
,
V. V.
Ivanovskaya
,
A.
Yaya
,
M.
Rayson
,
P.
Briddon
, and
B.
Humbert
,
J. Phys. Chem. C
117
,
26790
(
2013
).
43.
X. J.
Zhang
,
K. Q.
Chen
,
L. M.
Tang
, and
M. Q.
Long
,
Phys. Lett. A
375
,
3319
(
2011
).
44.
Y.
Hancock
,
K.
Saloriutta
,
A.
Uppstu
,
A.
Harju
, and
M. J.
Puska
,
J. Low Temp. Phys.
153
,
393
(
2008
).
45.
H. H.
Ying
,
W. X.
Zhou
,
K. Q.
Chen
, and
G.
Zhou
,
Comput. Mater. Sci.
82
,
33
(
2014
).
46.
J.
Koo
,
M.
Park
,
S.
Hwang
,
B.
Huang
,
B.
Jang
,
Y.
Kwon
, and
H.
Lee
,
Phys. Chem. Chem. Phys.
16
,
8935
(
2014
).
47.
W. K.
Zhao
,
B.
Cui
,
C. F.
Fang
,
G. M.
Ji
,
J. F.
Zhao
,
X. R.
Kong
,
D. Q.
Zou
,
X. H.
Jiang
,
D. M.
Li
, and
D. S.
Liu
,
Phys. Chem. Chem. Phys.
17
,
3115
(
2015
).
48.
B.
Kang
,
H.
Liu
, and
J. Y.
Lee
,
Phys. Chem. Chem. Phys.
16
,
974
(
2014
).
49.
See http://quantumwise.com/ for software tools for atomic-scale modeling of materials.
50.
S.
Yu
,
W.
Zheng
,
Z.
Ao
, and
S.
Li
,
Phys. Chem. Chem. Phys.
17
,
5586
(
2015
).
51.
K.
Nakada
and
M.
Fujita
,
Phys. Rev. B
54
,
17954
(
1996
).
You do not currently have access to this content.