雜質(zhì)、缺陷及邊緣修飾對鋸齒型石墨烯納米帶輸運(yùn)性質(zhì)的影響.pdf

1、石墨烯納米帶因其特殊的幾何結(jié)構(gòu)和優(yōu)越的電學(xué)性質(zhì)，在納米電子學(xué)領(lǐng)域具有極大的潛在應(yīng)用價值，因而受到了越來越多研究者們的關(guān)注。本文采用基于密度泛函理論的第一性原理和非平衡格林函數(shù)方法，對摻雜、缺陷以及邊緣修飾的鋸齒型石墨烯納米帶的電子結(jié)構(gòu)及電荷輸運(yùn)性質(zhì)進(jìn)行了理論計算。主要研究內(nèi)容如下:
　　 (1)研究了空位缺陷以及缺陷邊緣摻雜對鋸齒型石墨烯納米帶的電子結(jié)構(gòu)和輸運(yùn)性質(zhì)的影響。研究結(jié)果表明，具有空位缺陷和硼氮對摻雜的石墨烯納米帶顯示為

2、金屬性，通過改變雜質(zhì)類型可調(diào)控具有空位缺陷的石墨烯納米帶的輸運(yùn)性質(zhì)。在低偏壓作用下，具有空位缺陷和缺陷邊緣摻雜的石墨烯納米帶的電流明顯減少，導(dǎo)致了負(fù)微分電阻現(xiàn)象的出現(xiàn)，而分子前線軌道與電極間的耦合效應(yīng)是出現(xiàn)負(fù)微分電阻的主要原因。
　　 (2)研究了在不同自旋構(gòu)型下，具有不同對稱性的鋸齒型石墨烯納米帶帶邊的氫化效應(yīng)對電子輸運(yùn)性質(zhì)的影響。研究發(fā)現(xiàn)，對于其中一邊被單氫飽和，另一邊被雙氫化的體系，由于邊緣的碳原子形成sp3雜化，對稱和非

3、對稱的體系在鐵磁構(gòu)型下都具有自旋二極管效應(yīng);而在反鐵磁構(gòu)型下對稱性體系具有自旋過濾效應(yīng)，這是由于邊緣缺陷導(dǎo)致的磁對稱性破缺所引起的。另外，我們還研究了兩端非對稱氫化的石墨烯納米帶異構(gòu)結(jié)的電子輸運(yùn)性質(zhì)，發(fā)現(xiàn)了十分明顯的單向?qū)щ娦浴?br>　　 (3)研究了邊緣被Fe，Co，Ni三種過渡金屬原子鏈取代的鋸齒型石墨烯納米帶的輸運(yùn)性質(zhì)。研究結(jié)果表明，體系的輸運(yùn)性質(zhì)依賴于鋸齒型石墨烯納米帶邊緣的替代原子類型。過渡金屬原子取代使體系電流明顯減小，

4、且Fe原子取代的體系出現(xiàn)明顯的自旋過濾現(xiàn)象，Ni原子取代體系出現(xiàn)明顯的負(fù)微分電阻效應(yīng)，這些現(xiàn)象與電子在邊緣態(tài)發(fā)生的共振反射相關(guān)，決定于邊緣處磁性原子的電子特征。
　　 (4)研究了由兩種不同電學(xué)性質(zhì)的石墨烯納米帶拼接成的異質(zhì)結(jié)的自旋輸運(yùn)性質(zhì)。首先，研究了邊緣分別被硼原子和氮原子摻雜的鋸齒型石墨烯納米帶異質(zhì)結(jié)。研究發(fā)現(xiàn)，邊緣的不對稱性摻雜引起了自旋極化效應(yīng)，使自旋電流發(fā)生分裂;而對稱性摻雜的異質(zhì)結(jié)在反鐵磁構(gòu)型下出現(xiàn)了明顯的單向?qū)щ?/p>