不同元素飽和石墨烯納米帶的第一性原理研究.pdf

1、自從2004年英國曼徹斯特大學(xué)的Andre Geim研究小組發(fā)現(xiàn)了石墨烯以后,石墨烯的相關(guān)研究在全球內(nèi)展開。由于其有獨(dú)特的力學(xué),熱學(xué),光學(xué)性質(zhì),尤其是很多奇異的電子性質(zhì),例如奇異的量子霍爾效應(yīng),反常的局域化效應(yīng),高的載流子遷移率等,都是引起廣泛關(guān)注的原因。石墨烯的應(yīng)用前景非常廣泛,可以用作透明導(dǎo)電膜的觸摸面板,高速的石墨烯晶體管和光學(xué)元件,以及用作太陽能電池。
　　本論文一共分為五章,第一章介紹了石墨烯的發(fā)現(xiàn),特有的電子結(jié)構(gòu),特有

2、的性質(zhì),重點(diǎn)介紹石墨烯的輸運(yùn)性質(zhì),例如:石墨烯奇異的霍爾效應(yīng),反常的隧穿效應(yīng)等。其次是石墨烯的制備方法和應(yīng)用前景。制備方法主要包括物理方法和化學(xué)方法,以及方法的優(yōu)缺點(diǎn)。然后介紹了石墨烯的研究現(xiàn)狀,這主要是針對石墨烯納米帶的研究成果,這些包括用不同方法針對不同邊界的石墨烯的性質(zhì)的研究;石墨烯納米帶儲H2的研究;以及對于石墨烯納米帶邊界方向上施加不同大小電場后,石墨烯納米帶性質(zhì)的研究。
　　第二章介紹了第一性原理的基本內(nèi)容和密度泛函理

3、論。第一性原理中有三種近似,非相對論近似,Born-Oppenheimer近似,以及單粒子近似,文中詳細(xì)的介紹了這三種近似。密度泛函理論的思想是將多電子體系簡化為單電子問題,用電子密度作為基本變量,完全基于量子力學(xué)從頭算理論,降低了計算量。在密度泛函理論中,詳細(xì)介紹了Kohn——Sham方程,以及對常用的交換關(guān)聯(lián)項處理的方法----LDA和 GGA進(jìn)行簡單介紹,最后,對使用的軟件做了簡單的介紹。
　　第三章介紹了在石墨烯納米帶,對

4、其電子分布以及導(dǎo)電性的影響。首先研究不同寬度的石墨帶的導(dǎo)電性質(zhì),發(fā)現(xiàn)不同寬度的zigzag邊界的石墨烯納米帶都是導(dǎo)體,而armchair邊界的石墨烯納米帶是半導(dǎo)體,而且寬度不同,帶隙不同。然后分別用Fe,F,Br,Cl等原子對zigzag邊界的石墨烯納米帶邊界進(jìn)行飽和,得到態(tài)密度圖,能帶圖,來分析這些元素對石墨烯邊界電子的影響。計算發(fā)現(xiàn)在同一體系中用相同的元素對邊界進(jìn)行飽和后體系導(dǎo)電性會發(fā)生變換,用F飽和后體系為半導(dǎo)體,但是帶隙不是很大