低維碳硅納米材料的電子輸運(yùn)性質(zhì).pdf

1、一直以來(lái)，人們通過(guò)不斷提高集成電路的集成度，即不斷減小集成電路基本組成單元的尺寸，來(lái)達(dá)到使其具有更高的性能的目的。納米電子器件由于其獨(dú)特的性能，近年來(lái)得到了人們的廣泛關(guān)注，被認(rèn)為是未來(lái)電子器件的發(fā)展方向。根據(jù)組成納米電子器件材料的不同，其主要可分為:納米線電子器件、分子電子器件及石墨烯電子器件。目前，在納米電子器件的研究過(guò)程中，雖然人們已經(jīng)取得了巨大的成就，但還有很多關(guān)鍵問(wèn)題沒(méi)有被解決，使得納米電子器件的發(fā)展和應(yīng)用都受到了限制。

2、　　 在本文中我們采用分子動(dòng)力學(xué)方法和非平衡格林函數(shù)方法結(jié)合量子理論（擴(kuò)展“休克爾”理論及密度泛函理論），針對(duì)納米電子器件研究過(guò)程中的幾個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題進(jìn)行了深入研究，旨在得到超細(xì)硅納米線的電子輸運(yùn)性質(zhì)及其摻雜的影響;揭示分子電子器件中理論計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)測(cè)量所得電導(dǎo)值出現(xiàn)差異的原因;探索新型石墨烯-氮化硼復(fù)合納米結(jié)構(gòu)的場(chǎng)效應(yīng)晶體管模型，系統(tǒng)研究其電子輸運(yùn)性質(zhì)，揭示其在邏輯電路及自旋電子器件中的潛在應(yīng)用。該論文的主要內(nèi)容及取得的研究結(jié)果如下:

3、
　　 (1)研究了基于超細(xì)硅納米線的場(chǎng)效應(yīng)晶體管的電子輸運(yùn)性質(zhì)，探討了納米線的結(jié)構(gòu)及摻雜對(duì)其電子輸運(yùn)性質(zhì)的影響。發(fā)現(xiàn)超細(xì)硅納米線會(huì)表現(xiàn)出電流放大效應(yīng)或高開關(guān)比的可控負(fù)微分電阻。另外，在該種晶體管中，納米線的結(jié)構(gòu)及外加偏壓都能引起負(fù)微分電阻機(jī)制的改變。研究還顯示，超細(xì)硅納米線中摻雜元素的位置對(duì)其電子輸運(yùn)性質(zhì)會(huì)產(chǎn)生非常大的影響。
　　 (2)系統(tǒng)研究了石墨烯分子晶體管中石墨烯分子與電極之間的連接方式及石墨烯分子的化學(xué)修飾對(duì)

4、該種晶體管電子輸運(yùn)性質(zhì)的影響。結(jié)果顯示，石墨烯分子與金電極之間的連接方式對(duì)石墨烯分子晶體管的電子輸運(yùn)機(jī)制具有決定性作用，連接方式的選取會(huì)直接導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果出現(xiàn)較大差異，因此造成之前理論計(jì)算分子晶體管電導(dǎo)值與實(shí)驗(yàn)值產(chǎn)生差異的原因是兩者不同的分子-電極連接方式。另外我們還發(fā)現(xiàn)，化學(xué)修飾可以有效地調(diào)節(jié)分子晶體管的性能。
　　 (3)利用石墨烯與六方氮化硼兩者之間晶格常數(shù)相近但電學(xué)性質(zhì)不同的特點(diǎn)，提出了一種基于石墨烯-氮化硼-石墨烯復(fù)合納

5、米帶結(jié)構(gòu)的場(chǎng)效應(yīng)晶體管模型，研究了復(fù)合納米帶中的空穴、納米帶的手性及寬度對(duì)其電子輸運(yùn)性質(zhì)的影響。該種晶體管不需要金屬源漏電極，提高了其穩(wěn)定性。研究發(fā)現(xiàn)，該種晶體管具有優(yōu)異的開關(guān)性能。另外，通過(guò)去除氮化硼納米帶中氮原子邊界上的氫原子，會(huì)使該種晶體管表現(xiàn)出100％的電子自旋極化現(xiàn)象，揭示了其在自旋電子器件中應(yīng)用的可能性。
　　 本文的研究?jī)?nèi)容對(duì)深入理解低維碳硅納米材料的電子輸運(yùn)性質(zhì)具有重要意義，為發(fā)展超細(xì)硅納米線場(chǎng)效應(yīng)晶體管、設(shè)計(jì)高