【摘要】：石墨烯具有超高的載流子遷移率和超強(qiáng)的力學(xué)性能,引起了人們廣泛的關(guān)注。石墨烯納米帶可以表現(xiàn)半導(dǎo)體行為,為未來納米電子器件的發(fā)展提供了潛在的物質(zhì)基礎(chǔ)。石墨烯納米帶按邊界類型一般分為鋸齒型石墨烯納米帶(ZGNRs)和扶手椅型石墨烯納米帶(AGNRs)。 ZGNRs和AGNRs都具有半導(dǎo)體性,且?guī)洞笮∨c納米帶寬度成反比。在實際石墨烯納米帶的制備中,不可避免會產(chǎn)生各種各樣的邊界形貌,邊界形貌很大程度上決定著石墨烯納米帶的電子和磁性性質(zhì)。本文基于第一性原理方法系統(tǒng)研究了邊界裁剪對ZGNRs和AGNRs電子及磁性性質(zhì)的調(diào)控機(jī)制。研究發(fā)現(xiàn),ZGNRs和AGNRs的電子性質(zhì)均與邊界形貌密切相關(guān)。對于ZGNRs,當(dāng)對其邊界進(jìn)行V型裁剪時,裁剪的密度和深度均會影響ZGNRs的電子性質(zhì)。裁剪密度越大,帶隙越�。徊眉羯疃仍酱�,帶隙越大。并且,我們發(fā)現(xiàn)對ZGNRs進(jìn)行單邊裁剪時,體系會出現(xiàn)自旋分離,由此我們提出可通過對單邊裁剪的ZGNRs進(jìn)行N型和P型的摻雜來獲得自旋半導(dǎo)體。AGNRs隨著裁剪長度的增大,帶隙逐漸減�。浑S著裁剪深度的加深,帶隙逐漸增大。ZGNRs和AGNRs的總磁矩與不對稱的A,B碳原子數(shù)目之差成正比,邊界裁剪不僅會改變ZGNRs邊界的鐵磁性,也會在AGNRs上產(chǎn)生磁性。這些研究結(jié)果或為石墨烯在未來電子器件的應(yīng)用提供有價值的信息。
文內(nèi)圖片：
圖片說明：石墨烯的晶格
[Abstract]:Graphene has attracted extensive attention because of its ultra-high carrier mobility and super mechanical properties. Graphene nanoribbons can express semiconductor behavior, which provides a potential material basis for the development of nanoelectronic devices in the future. Graphene nanoribbons are generally divided into zigzag graphene nanoribbons (ZGNRs) and armchair graphene nanoribbons (AGNRs). According to the boundary type. Both ZGNRs and AGNRs are semiconductor, and the band gap is inversely proportional to the width of the nanoband. In the preparation of graphene nanoribbons, it is inevitable to produce a variety of boundary morphologies, which determine the electronic and magnetic properties of graphene nanoribbons to a large extent. In this paper, the regulation mechanism of boundary cutting on the electronic and magnetic properties of ZGNRs and AGNRs is systematically studied based on the first principle method. It is found that the electronic properties of ZGNRs and AGNRs are closely related to the boundary morphology. For ZGNRs, when V-shaped cutting is carried out on its boundary, the density and depth of cutting will affect the electronic properties of ZGNRs. The larger the cutting density is, the smaller the band gap is, and the larger the cutting depth is, the larger the band gap is. Moreover, we find that spin separation occurs when ZGNRs is cut unilaterally, so we propose that spin semiconductors can be obtained by doping unilateral cut ZGNRs with N-type and P-type. With the increase of cutting length, the band gap decreases gradually. With the deepening of cutting depth, the band gap increases gradually. The total magnetic moment of ZGNRS and AGNRs is proportional to the difference of the number of B carbon atoms between ZGNRS and ZGNRS. Boundary cutting will not only change the ferromagnetism of ZGNRs boundary, but also produce magnetism on AGNRs. These results may provide valuable information for the application of graphene in electronic devices in the future.
【學(xué)位授予單位】：華東師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：O613.71;TB383.1

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本文編號：2510332