硼碳平面及其它類石墨烯材料的電磁特性研究.pdf

1、對于材料而言，當(dāng)其任一空間尺度達(dá)到納米量級，就被稱之為納米材料。例如近幾年熱門的二維材料，就可以認(rèn)為其在三維空間的z軸方向?yàn)榧{米尺度，x和y軸可以進(jìn)行延伸達(dá)到宏觀尺度。納米材料之所以吸引了眾多研究者的興趣，是因?yàn)殡S著空間維度的降低，或者某一方向尺寸的減小，其表現(xiàn)出的物理化學(xué)性質(zhì)會有很大不同，研究發(fā)現(xiàn)可以通過控制其尺寸、性質(zhì)或者施加外場等方式來實(shí)現(xiàn)其在不同領(lǐng)域中的應(yīng)用。本文基于第一性原理方法，對硼碳二維納米材料和涉及到的其他相關(guān)的類石墨烯

2、二維納米材料進(jìn)行了計(jì)算分析。具體內(nèi)容包括以下幾個主要方面：
　　一，對硼碳平面（BC3，BC5和BC7）進(jìn)行了比較系統(tǒng)的研究，首先對其穩(wěn)定性及電磁學(xué)性質(zhì)做了簡單的計(jì)算分析；通過不同氟化方式的比較，發(fā)現(xiàn)氟化的硼碳平面是一種穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，并且氟化后，其電學(xué)性質(zhì)會發(fā)生金屬-半導(dǎo)體之間的轉(zhuǎn)變；隨后我們又對半氟化的硼碳結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)隨著硼原子摻雜比例降低，BC7會表現(xiàn)出磁性，通過硼摻雜石墨烯的半氟化比較驗(yàn)證了我們的結(jié)論。通過投影態(tài)密度和局

3、域電荷密度分析，發(fā)現(xiàn)硼原子的pz軌道對電磁學(xué)性質(zhì)的影響最大。氟化后硼碳平面豐富的電磁學(xué)性質(zhì)使其在納米電子器件領(lǐng)域有豐富的應(yīng)用前景。隨后又研究了硼碳平面在張力作用下性質(zhì)的變化，發(fā)現(xiàn)BC7平面在張力下會表現(xiàn)出豐富的電磁學(xué)性質(zhì)，發(fā)生金屬-零帶隙自旋半導(dǎo)體-自旋半導(dǎo)體之間的轉(zhuǎn)變。這個發(fā)現(xiàn)豐富了BC7平面在自旋電子學(xué)中的應(yīng)用。
　　二，對雙空位摻雜(Al，P，Ga，As，Si)氟化石墨烯做了比較全面的計(jì)算。石墨烯的雙空位摻雜是一種比單空位摻

4、雜更理想的摻雜方式，我們對這種摻雜體系進(jìn)行了氟化，并與單空位摻雜氟化石墨烯進(jìn)行了對比，發(fā)現(xiàn)Al和Ga摻雜使氟化石墨烯由半導(dǎo)體變?yōu)榻饘?并且具有磁性. P和As摻雜使氟化石墨烯變?yōu)樽孕雽?dǎo)體. Si摻雜氟化石墨烯仍是半導(dǎo)體,只改變帶隙且沒有磁性.進(jìn)一步討論磁性產(chǎn)生機(jī)制獲得了摻雜原子濃度與磁性的關(guān)系,并且發(fā)現(xiàn)不同摻雜情況的磁性是由不同原子的不同軌道電子引起的.
　　三，對C3N4平面進(jìn)行了簡單的計(jì)算與分析，與其他氫催化材料做了類比，探