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，當其任一空間尺度達到納米量級，就被稱之為納米材料。例如近幾年熱門的二維材料，就可以認為其在三維空間的z軸方向為納米尺度，x和y軸可以進行延伸達到宏觀尺度。納米材料之所以吸引了眾多研究者的興趣，是因為隨著空間維度的降低，或者某一方向尺寸的減小，其表現(xiàn)出的物理化學性質會有很大不同，研究發(fā)現(xiàn)可以通過控制其尺寸、性質或者施加外場等方式來實現(xiàn)其在不同領域中的應用。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的類石墨烯

2、二維納米材料進行了計算分析。具體內容包括以下幾個主要方面：
　　一，對硼碳平面（BC3，BC5和BC7）進行了比較系統(tǒng)的研究，首先對其穩(wěn)定性及電磁學性質做了簡單的計算分析；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)定的結構，并且氟化后，其電學性質會發(fā)生金屬-半導體之間的轉變；隨后我們又對半氟化的硼碳結構進行分析，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證了我們的結論。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軌道對電磁學性質的影響最大。氟化后硼碳平面豐富的電磁學性質使其在納米電子器件領域有豐富的應用前景。隨后又研究了硼碳平面在張力作用下性質的變化，發(fā)現(xiàn)BC7平面在張力下會表現(xiàn)出豐富的電磁學性質，發(fā)生金屬-零帶隙自旋半導體-自旋半導體之間的轉變。這個發(fā)現(xiàn)豐富了BC7平面在自旋電子學中的應用。
　　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行了氟化，并與單空位摻雜氟化石墨烯進行了對比，發(fā)現(xiàn)Al和Ga摻雜使氟化石墨烯由半導體變?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w. Si摻雜氟化石墨烯仍是半導體,只改變帶隙且沒有磁性.進一步討論磁性產(chǎn)生機制獲得了摻雜原子濃度與磁性的關系,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平面進行了簡單的計算與分析，與其他氫催化材料做了類比，探