【摘要】：本論文運用密度泛函理論結(jié)合非平衡格林函數(shù)的方法研究了電子摻雜和空穴摻雜。以sp~3-N為例研究了電子摻雜對石墨烯納米帶性質(zhì)的影響;以B摻雜為例,研究了空穴摻雜對armchair石墨烯納米帶的影響。目前石墨烯的共價功能化從錨定位點形成sp~3雜化碳原子(sp~3-C)發(fā)展到在錨定位點形成sp~3雜化氮(sp~3-N)。本課題系統(tǒng)地研究了對氨基苯酚(p-aminophenol,p-AP)分子共價鍵合功能化石墨烯納米帶(graphene nanoribbons,GNRs)的輸運性質(zhì)和電子結(jié)構(gòu),論證了用p-AP功能化石墨烯納米帶制作分子器件的可行性。本課題分別研究了p-AP分子對扶手椅形(armchair)石墨烯納米帶(AGNRs)與鋸齒形(zigzag)石墨烯納米帶(ZGNRs)的影響。研究發(fā)現(xiàn),p-AP分子沒有改變AGNRs和ZGNRs的基態(tài)。通過對p-AP-AGNRs三種構(gòu)型的電子結(jié)構(gòu)分析,可以發(fā)現(xiàn)AGNRs的電子性質(zhì)幾乎不受p-AP分子影響,因此,可以預見其輸運電流極其微弱。對p-AP-ZGNR的輸運計算結(jié)果表明,在低偏壓下p-AP-ZGNR系統(tǒng)出現(xiàn)了強電流極化效應(100%)和顯著的自旋分裂。為了探究p-AP-ZGNR強電流極化的機理,本課題構(gòu)造了幾種p-AP分子的子結(jié)構(gòu)摻雜模型以及N原子摻雜模型,對其能帶結(jié)構(gòu)、PDOS(projected density of states)和分子軌道圖等進行了計算。從以上研究結(jié)果得出,p-AP-ZGNR的自旋濾波(即強電流極化)性能對p-AP分子的子結(jié)構(gòu)不敏感,其中形成的sp~3-N在確定系統(tǒng)的電子結(jié)構(gòu)和輸運性質(zhì)中起著至關(guān)重要的作用。本課題研究結(jié)果揭示了sp~3-N的重要性,并提出了一種用功能化石墨烯實現(xiàn)高性能自旋濾波器件的新機制。本課題研究了硼原子(B)摻雜對7-AGNRs電子性質(zhì)的影響。本課題計算了7種長度B摻雜7-AGNRs的基態(tài)、能帶和PDOS。研究發(fā)現(xiàn),B摻雜改變了7-AGNRs系統(tǒng)的基態(tài),并且使其能帶發(fā)生了明顯的劈裂。濃度越低,能帶分裂程度越大。不同于先前的研究(B-7-AGNRs出現(xiàn)能量劈裂主要源自其與基底的相互作用),本課題研究結(jié)果表明:能量劈裂是B-7-AGNRs系統(tǒng)的本征態(tài)。本課題的研究對于調(diào)制AGNRs的電子性質(zhì)和擴展其在分子電子學方面的應用有重要意義。
【圖文】：

第一章 緒論高溫下很難穩(wěn)定存在。因此，長久以來，大家一直認為不存在石墨烯這種物質(zhì)直到 2004 年，由 Andre 他們首次從實驗中獲得石墨烯后，這種神奇的物質(zhì)才進大家的視野。他們剝離出石墨烯的方法非常簡單，但是當時依然不存在合適的器能從鉛筆劃痕中找到一個原子厚的石墨烯薄片。石墨烯最終被觀察到是由于在所選擇的 SiO2襯底頂部產(chǎn)生的微妙光學效應，并且該現(xiàn)象對儀器的要求不高一般的光學儀器就能檢測到。由此可知，雖然可以輕松的制取石墨烯，但是想發(fā)現(xiàn)它卻難度頗高。

第一章 緒論有相關(guān)的理論研究工作[30]表明，它的環(huán)加成作用功能化（如圖 1-3）誘導石墨烯的帶隙開口并且使石墨烯的電子性質(zhì)從半金屬態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榘雽щ娮討B(tài)。環(huán)加成誘導的間隙顯示歸因于 π 共軛的修飾，其取決于氮丙啶加合物的濃度。調(diào)制功能化石墨烯的能帶結(jié)構(gòu)對未來基于石墨烯的器件應用有重要影響。隨后，石墨烯與氟化馬來酰亞胺之間的環(huán)加成反應也被發(fā)現(xiàn)了[31,32]，并且理論工作表明（1,4）和（1,2）環(huán)加成在獨立的石墨烯上也是可能的，，如圖 1-3。
【學位授予單位】：電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TN60;TB383.1

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前6條

1 劉瑞金;關(guān)于分子器件的研究[J];科學中國人;2005年09期

2 董浩,鄧寧,陳培毅;分子電子學[J];世界科技研究與發(fā)展;2005年03期

3 鄒曉鴿,夏文正,梁文平;化學學科熱點領(lǐng)域分析與國內(nèi)外比較研究[J];中國基礎科學;2003年04期

4 張宏川,崔學桂,姜建壯;分子電子學與分子電子器件[J];山東大學學報(理學版);2002年04期

5 朱道本,劉云圻;有機固體與分子電子學[J];物理;1993年03期

6 劉以f

本文編號：2666936