25809.量子反點石墨烯與二硫化鉬納米帶的電子性質(zhì)

1、中圖分類號UDC0469530碩士學(xué)位論文學(xué)校代碼!Q曼3密級公玨量子反點石墨烯與二硫化鉬納米帶的電子性質(zhì)ElectronicPropertiesofGrapheneAntidotLatticesandMoS2Nanoribbon作者姓名：學(xué)科專業(yè)：研究方向：學(xué)院(系、所)：指導(dǎo)教師：楊志雄物理學(xué)凝聚態(tài)物理物理與電子學(xué)院歐陽方平教授論文答辯日期2乜比』：群答辯委員會主席掣、、中南大學(xué)2014年5月量子反點石墨烯與二硫化鉬納米帶的電子性質(zhì)

2、摘要：由于材料極限以及量子效應(yīng)的限制，摩爾定律的延續(xù)面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，以石墨烯與單層二硫化鉬為代表的二維晶體材料具有獨特的物化性質(zhì)，是后硅時代電子器件基礎(chǔ)材料的潛在候選。本論文基于第一性原理計算，分別研究了量子反點形狀對量子反點石墨烯帶隙的調(diào)控作用以及邊緣氫原子修飾對扶手椅型二硫化鉬納米帶電子結(jié)構(gòu)的影響。量子反點石墨烯是在石墨烯上周期性構(gòu)造納米孔洞而得到的納米材料材料，其帶隙的打開與閉合被發(fā)現(xiàn)依賴于晶格大小和對稱性，但帶隙受量子反點形狀

3、的影響仍不清楚。本文通過在石墨烯超原胞中挖去類似于葸與菲分子結(jié)構(gòu)的三個碳六元環(huán)，構(gòu)建了兩種由大小相同而形狀不同的孔洞所構(gòu)成的量子反點石墨烯模型，并計算分析了由這兩種量子反點石墨烯的帶隙與晶格參數(shù)的關(guān)系。結(jié)果顯示，兩類量子反點石墨烯分別在其晶格常數(shù)等于石墨烯晶格常數(shù)3N倍和(3Ⅳ1)倍時帶隙打開，這證實了量子反點石墨烯帶隙的打開與否不僅依賴于超晶格結(jié)構(gòu)的晶格常數(shù)，還依賴于量子反點的形狀。結(jié)合Clararomatictheory和電子密度分

4、布對計算結(jié)果進行了分析，發(fā)現(xiàn)在量子反點不包含長的鋸齒型邊緣時，可以根據(jù)Clar結(jié)構(gòu)式中ClarSextet數(shù)目是否超過總六元環(huán)數(shù)目的三分之一來判斷量子反點石墨烯的帶隙是否打開；但當(dāng)量子反點某一邊緣含有三個或更多的鋸齒結(jié)構(gòu)時，這個判據(jù)就會失效。扶手椅型二硫化鉬納米帶是半導(dǎo)體材料，其能帶中最高的價帶和最低的導(dǎo)帶都是由邊緣態(tài)構(gòu)成。本文研究了邊緣被不同數(shù)目氫原子修飾的扶手椅型二硫化鉬納米帶結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)邊緣氫原子修飾可以使二硫化鉬納米帶結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定

5、，并能顯著影響納米帶的電學(xué)性質(zhì)，使之在間接帶隙半導(dǎo)體、半金屬性以及直接帶隙半導(dǎo)體之間轉(zhuǎn)變。具體原因為，納米帶費米能級附近的能帶由邊緣鉬原子4d軌道構(gòu)成的邊緣態(tài)形成，而邊緣氫原子修飾的位置和數(shù)目改變了這些軌道的能量分布和占據(jù)數(shù)。當(dāng)納米帶兩邊被氫原子用不同方式修飾時，費米能附近的能帶將由兩種退簡并的邊緣態(tài)共同構(gòu)成，這說明納米帶兩邊邊緣態(tài)之問相互作用很小。改變納米帶的寬度，對稱修飾的納米帶帶隙以3為周期振蕩，而不對稱修飾的納米帶帶隙的振蕩是非