石墨烯應變物理學的一些理論研究.pdf

1、2004年發(fā)現(xiàn)的單層石墨（也叫石墨烯）以及石墨烯納米帶具有許多奇特的物理性質。這引起了實驗物理學家和理論物理學家的廣泛關注。同時，物理學家們也一直試圖通過摻雜、缺陷、吸附、門電壓、邊界修飾、應變等對納米帶的電子結構和輸運性質進行調節(jié)，以便尋找新型的物理現(xiàn)象或具有應用前景的物理性質。此外，石墨烯還是迄今為止發(fā)現(xiàn)的最為抗應力的材料，它的高機械強度在納米機電系統(tǒng)和納米感應器中被認為會得到廣泛的應用。另一方面，石墨烯在納米器件的應用中不可避免地

2、會受到強的拉應力和壓力。那么在各種應變條件下石墨烯物理性質的研究必然是具有重要科學和應用價值的。
　　 本論文首先介紹了石墨烯的發(fā)現(xiàn)、制備、和它新奇的電學性質。緊接著系統(tǒng)地闡述了格林函數(shù)的量子輸運理論。在此基礎上我們詳細報道了碩士期間完成的研究工作。論文的研究工作主要包括以下兩部分。
　　 （一）運用緊束縛模型（只考慮最近鄰電子跳躍能）研究了理想石墨烯及其納米帶的能帶結構，以及應變下石墨烯及其納米帶帶隙的變化，和對邊界態(tài)

3、的影響。研究結果表明，(a)僅存在單軸應變時，應變要超過30％石墨烯的能帶才會出現(xiàn)帶隙。雙軸應變的情況下，如果沿鋸齒鏈方向為拉伸應變而扶手椅方向為壓縮應變的情況下，應變在20％以內，有可能使能帶出現(xiàn)帶隙。(b)對于鋸齒型石墨烯納米帶，無論哪個方向的應變都不能使其出現(xiàn)帶隙，仍然存在邊界態(tài)。但是邊界態(tài)會受到應變的影響。(c)對于扶手椅型石墨烯納米帶，橫向或縱向的應變，都可以使三種類型的扶手椅納米帶實現(xiàn)金屬-半導體-金屬轉變。但是相同方向的拉

4、伸應變和壓縮應變表現(xiàn)出了非對稱性，并且不同方向的拉伸應變和壓縮應變也表現(xiàn)出非對稱性。
　　 （二）系統(tǒng)地研究了不同方向的單軸應變對鋸齒型和金屬性扶手椅型納米帶量子電導譜的影響。對于鋸齒型納米帶，沿橫向方向的拉伸（壓縮）應變或沿縱向方向的壓縮（拉伸）應變在高能區(qū)會增大（減?。╇妼А？偟膩碚f橫向應變對電導的調制作用比縱向的明顯。有意思的是，橫向壓縮應變會使電導譜中出現(xiàn)電導谷且電導谷隨著壓縮應變的增大向低能方向移動。對于金屬性扶手椅納