本文選題：電輸運特性 + 碳原子鏈��； 參考：《蘇州大學》2015年博士論文

【摘要】：2004年Geim等人首次通過機械剝離的方法在實驗上制備出了石墨烯,它具有優(yōu)異的機械、電學和熱性能。由于其優(yōu)越的電輸運特性,例如很高的載流子速率和邊緣磁性,二維的石墨烯和準一維的石墨烯納米帶在納米器件和自旋電子器件中有著廣泛的應(yīng)用前景�；谑┘{米帶的場效應(yīng)管已經(jīng)被成功地制備出來。由于實驗技術(shù)的不斷發(fā)展,也已有若干實驗小組利用高能電子束轟擊石墨烯的方法制備出了碳原子鏈。碳原子鏈可以看做是超級窄的納米帶,是真正意義上的一維材料,它可以作為電荷的輸運通道,用于連接分子器件和自旋納米器件中的芯片。由于碳原子鏈與石墨烯之間的連接方式有很多種,它們顯示出不同的物理特征,所以本文我們研究了不同連接方式下碳原子鏈連接在石墨烯納米帶之間的電輸運特性;考慮到摻雜修飾對半導體器件的重要性,我們還研究了連接邊緣摻雜石墨烯納米帶的碳原子鏈的電輸運特性。硅烯具有與石墨烯結(jié)構(gòu)類似的二維蜂窩結(jié)構(gòu),與石墨烯平面結(jié)構(gòu)不同的是,硅烯的蜂窩結(jié)構(gòu)具有褶皺;另外硅烯與傳統(tǒng)半導體工業(yè)的兼容性更好。本文中我們的研究發(fā)現(xiàn),鋁原子摻雜可以使硅烯納米帶具有半金屬特性,該特性說明摻雜的硅烯納米帶可以用于自旋電子器件中。本文的工作內(nèi)容主要包括以下三個方面:(1)我們利用非平衡格林函數(shù)與密度泛函理論相結(jié)合的方法研究了碳原子鏈連接在鋸齒型石墨烯納米帶之間的電輸運特性。研究發(fā)現(xiàn),碳原子鏈和納米帶連接處的軌道對稱性對電輸運特性起著關(guān)鍵作用。費米能級附近的電輸運特性可以通過碳原子鏈連接位置和數(shù)目來調(diào)控。當碳原子鏈連接在具有橫向?qū)ΨQ性的鋸齒型石墨烯納米帶的中心軸方向時,由于在費米能級以下納米帶連接處的波函數(shù)是反對稱,電子無法通過碳原子鏈傳輸,而費米能級以上反之,因此在費米能級附近的電導譜呈臺階狀。如果將碳原子鏈連接在納米帶邊緣,則費米能級以上和以下都有電導譜,這是由于連接處的波函數(shù)不具有對稱性。不同的連接方式具有豐富的物理現(xiàn)象,例如:類似歐姆接觸的金屬性、穩(wěn)流特性和負微分電阻效應(yīng)。(2)在低溫下,上述系統(tǒng)具有自旋效應(yīng),我們利用密度泛函理論結(jié)合非平衡格林函數(shù)的方法研究了連接鋸齒型石墨烯納米帶的碳原子鏈的自旋輸運特性。我們發(fā)現(xiàn)如果使用具有橫向?qū)ΨQ性的鐵磁態(tài)鋸齒型石墨烯納米帶,這種結(jié)構(gòu)具有高性能的電流和自旋整流特性。橫向?qū)ΨQ的納米帶和碳原子鏈的電子波函數(shù)對自旋輸運模式起著重要的作用。當電極處于反平行構(gòu)型時,自旋上(下)的電流在正(負)偏壓下被抑制,且自旋整流比達到104;而當兩電極處于磁化平行構(gòu)型時,線性和非線性區(qū)都具有完美的自旋閥特性。當其中一個電極的邊緣碳原子被硼原子所替代時,其磁性會被抑制,整個系統(tǒng)具有完美的電流整流特性,整流比高達106。(3)利用密度泛函理論方法計算了摻雜鋁原子的鋸齒型硅烯納米帶的自旋電子能帶結(jié)構(gòu)。當鋁原子摻雜在某些位置時,它具有半金屬特性,可以被應(yīng)用于自旋電子器件中。更有意思的是:當鋁原子摻雜在納米帶次邊緣時,只有自旋下的電子可以通過費米能級,而自旋上的電子能帶有一個帶隙;當鋁原子摻雜在略靠近納米帶中心時,則反之。當鋁原子摻雜在靠近納米帶邊緣時,邊緣磁矩會被抑制。如果有兩個或者更多的硅原子被鋁原子所替代,則摻雜的硅烯納米帶有可能呈現(xiàn)金屬性、半導體或者自旋零帶隙半導體。當在納米帶寬度方向的一列碳原子鏈都被摻雜時,電子能帶的自旋極化退化,且趨于無磁性。
[Abstract]:In this paper , we have studied the electrical transport properties of carbon chains linked to graphene nanoribbons by means of high - energy electron beam bombardment . ( 3 ) The spin electron energy band structure of the sawtooth - type graphene nanoribbons doped with aluminum atoms is calculated by using the density functional theory method . When the aluminum atoms are doped in certain positions , it has a half - metal characteristic and can be applied to the spin electronic devices .
【學位授予單位】：蘇州大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：O613.7;TB383.1

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 安麗萍;劉春梅;劉念華;;Negative Differential Resistance in Atomic Carbon Chain-Graphene Junctions[J];Communications in Theoretical Physics;2012年06期

，

本文編號：2007741