The successful fabrication of single layer graphene has greatly stimulated the progress of the research on graphene. In this article, focusing on the basic electronic and transport properties of graphene nanoribbons (GNRs), we review the recent progress of experimental fabrication of GNRs, the theoretical and experimental investigations of physical properties, and device applications of GNRs. We also briefly discuss the research efforts on the spin polarization of GNRs in relation to the edge states.
K. S. Novoselov, A. K. Geim, S. V. Morozov, D. Jiang, Y. Zhang, S. V. Dubonos, I. V. Grigorieva, and A. A. Firsov, Science , 2004, 306: 666 doi: 10.1126/science.1102896
2
C. Berger, Z. Song, T. Li, X. Li, A. Y. Ogbazghi, R. Feng, Z. Dai, A. N. Marchenkov, E. H. Conrad, P. N. First, and W. A. de Heer, J. Phys. Chem. B , 2004, 108: 19912 doi: 10.1021/jp040650f
3
C. Berger, Z. Song, X. Li, X. Wu, N. Brown, C. Naud, D. Mayou, T. Li, J. Hass, A. N. Marchenkov, E. H. Conrad, P. N. First, and W. A. de Heer, Science , 2006, 312: 1191 doi: 10.1126/science.1125925
K. S. Novoselov, Z. Jiang, Y. Zhang, S. V. Morozov, H. L. Stormer, U. Zeitler, J. C. Maan, G. S. Boebinger, P. Kim, and A. K. Geim, Science , 2007, 315: 1379 doi: 10.1126/science.1137201
6
Y. Zhang, Y. W. Tan, H. L. Stormer, and P. Kim, Nature (London) , 2005, 438: 201 doi: 10.1038/nature04235
7
K. S. Novoselov, A. K. Geim, S. V. Morozov, D. Jiang, M. I. Katsnelson, I. V. Grigorieva, S. V. Dubonos, and A. A. Firsov, Nature (London) , 2005, 438: 197 doi: 10.1038/nature04233
8
8. S. Y. Zhou, G. H. Gweon, J. Graf,A. V. Fedorov, C. D. Spataru, R. D. Diehl, Y. Kopelevich, D. H. Lee, S. G. Louie, and A. Lanzara, Nature Phys. , 2006, 2: 595 doi: 10.1038/nphys393
9
A. Bostwick, T. Ohta, T. Seyller, K. Horn, and E. Rotenberg, Nature Phys. , 2007, 3: 36 doi: 10.1038/nphys477
10
G. Li and E. Y. Andrei, Nature Phys. , 2007, 3: 623 doi: 10.1038/nphys653
11
C. H. Park, L. Yang, Y. W. Son, M. L. Cohen, and S. G. Louie, Nature Phys. , 2008, 4: 213 doi: 10.1038/nphys890
12
Z. Q. Li, E. A. Henriksen, Z. Jiang, Z. Hao, M. C. Martin, P. Kim, H. L. Stormer, and D. N. Basov, Nature Phys. , 2008, 4: 532 doi: 10.1038/nphys989
13
D. Usachov, A. M. Dobrotvorskii, A. Varykhalov, O. Rader, W. Gudat, A. M. Shikin, and V. K. Adamchuk, Phys. Rev. B , 2008, 78: 085403 doi: 10.1103/PhysRevB.78.085403
14
P. W. Sutter, J. Flege, and E. A. Sutter, Nature Mater. , 2008, 7: 406 doi: 10.1038/nmat2166
15
D. Martoccia, P. R. Willmott, T. Brugger, M. Bjorck, S. Gunther, C. M. Schleputz, A. Cervellino, S. A. Pauli, B. D. Patterson, S. Marchini, J. Wintterlin, W. Moritz, and T. Greber, Phys. Rev. Lett. , 2008, 101: 126102 doi: 10.1103/PhysRevLett.101.126102
16
Y. Hernandez, V. Nicolosi, M. Lotya, F. M. Blighe, Z. Sun, S. De, I. T. McGovern, B. Holland, M. Byrne, Y. K. Gunko, J. J. Boland, P. Niraj, G. Duesberg, S. Krishnamurthy, R. Goodhue, J. Hutchison, V. Scardaci, A. C. Ferrari, and J. N. Coleman, Nature Nanotechnology , 2008, 3: 563 doi: 10.1038/nnano.2008.215
17
X. Fan, W. Peng, Y. Li, X. Li, S. Wang, G. Zhang, and F. Zhang, Adv. Mater. , 2008, 20: 4490 doi: 10.1002/adma.200801306
18
V. C. Tung, M. J. Allen, Y. Yang, and R. B. Kaner, Nat. Nanotechnol. , 2009, 4: 25 doi: 10.1038/nnano.2008.329
19
A. Dato, V. Radmilovic, Z. Lee, J. Phillips, and M. Frenklach, Nano Lett. , 2008, 8: 2012 doi: 10.1021/nl8011566
20
A. Reina, X. Jia, J. Ho, D. Nezich, H. Son, V. Bulovic, M. S. Dresselhaus, and J. Kong, Nano Lett. , 2009, 9: 30 doi: 10.1021/nl801827v
21
K. S. Kim, Y. Zhao, H. Jang, S. Y. Lee, J. M. Kim, K. S. Kim, J. H. Ahn, P. Kim, J. Y. Choi, and B. H. Hong, Nature (London) , 2009, 457: 706 doi: 10.1038/nature07719
22
D. A. Areshkin and C. T. White, Nano Lett. , 2007, 7: 3253 doi: 10.1021/nl070708c
23
Q. Yan, B. Huang, J. Yu, F. Zheng, J. Zhang, J. Wu, B. L. Gu, F. Liu, and W. Duan, Nano Lett. , 2007, 7: 1469 doi: 10.1021/nl070133j
24
X. Liang, Z. Fu, and S. Y. Chou, Nano Lett. , 2007, 7: 3840 doi: 10.1021/nl072566s
25
I. Meric, M. Y. Han, A. F. Young, B. Ozyilmaz, P. Kim, and K. L. Shepard, Nature Nanotechnology , 2008, 3: 654 doi: 10.1038/nnano.2008.268
26
X. Wu, M. Sprinkle, X. Li, F. Ming, C. Berger, and Walt A. de Heer, Phys. Rev. Lett. , 2008, 101: 026801
27
J. R. Williams, L. DiCarlo, and C. M. Marcus, Science , 2007, 317: 638 doi: 10.1126/science.1144657
B. ?yilmaz, P. Jarillo-Herrero, D. Efetov, D. A. Abanin, L. S. Levitov, and P. Kim, Phys. Rev. Lett. , 2007, 99: 166804
30
R. V. Gorbachev, A. S. Mayorov, A. K. Savchenko, D. W. Horsell, and F. Guinea, Nano Lett. , 2008, 8: 1995 doi: 10.1021/nl801059v
31
F. Schedin, A. K. Geim, S. V. Morozov, E.W. Hill, P. Blake, M. I. Katsnelson, and K. S. Novoselov, Nature Mater. , 2007, 6: 652 doi: 10.1038/nmat1967
32
T. O. Wehling, K. S. Novoselov, S. V. Morozov, E. E. Vdovin, M. I. Katsnelson, A. K. Geim, and A. I. Lichtenstein, Nano Lett. , 2008, 8: 173 doi: 10.1021/nl072364w
33
J. T. Robinson, F. K. Perkins, E. S. Snow, Z. Wei, and P. E. Sheehan, Nano Lett. , 2008, 8: 3137 doi: 10.1021/nl8013007
W. Y. Kim and K. S. Kim, Nature Nanotechnology , 2008, 3: 408 doi: 10.1038/nnano.2008.163
71
K. S. Novoselov, E. McCann, S. V. Morozov, V. I. Falko, M. I. Katsnelson, U. Zeitler, D. Jiang, F. Schedin, and A. K. Geim, Nature Phys. , 2006, 2: 177 doi: 10.1038/nphys245
72
T. Ohta, A. Bostwick, T. Seyller, K. Horn, and E. Rotenberg, Science , 2006, 313: 951 doi: 10.1126/science.1130681
73
E. V. Castro, K. S. Novoselov, S. V. Morozov, N. M. R. Peres, J. M. B. Lopes dos Santos, J. Nilsson, F. Guinea, A. K. Geim, and A. H. Castro Neto, Phys. Rev. Lett. , 2007, 99: 216802 doi: 10.1103/PhysRevLett.99.216802
74
M. I. Katsnelson, K. S. Novoselov, and A. K. Geim, Nat. Phys. , 2006, 2: 620 doi: 10.1038/nphys384
75
K. T. Lam and G. Liang, Appl. Phys. Lett. , 2008, 92: 223106 doi: 10.1063/1.2938058
76
E. V. Castro, N. M. R. Peres, J. M. B. Lopes dos Santos, A. H. Castro Neto, and F. Guinea, Phys. Rev. Lett. , 2008, 100: 026802 doi: 10.1103/PhysRevLett.100.026802
77
B. Sahu, H. Min, A. H. MacDonald, and S. K. Banerjee, Phys. Rev. B , 2008, 78: 045404 doi: 10.1103/PhysRevB.78.045404
78
D. A. Areshkin, D. Gunlycke, and C. T. White, Nano Lett. , 2007, 7: 204 doi: 10.1021/nl062132h
79
D. Gunlycke, D. A. Areshkin, and C. T. White, Appl. Phys. Lett. , 2007, 90: 12104 doi: 10.1063/1.2718515
80
D. Querlioz, Y. Apertet, A. Valentin, K. Huet, A. Bournel, S. Galdin-Retailleau, and P. Dollfus, Appl. Phys. Lett. , 2008, 92: 042108 doi: 10.1063/1.2838354