發(fā)布時(shí)間：2017-06-11 22:07

  本文關(guān)鍵詞：低維場(chǎng)效應(yīng)管的電荷輸運(yùn)：金屬門電極界面效應(yīng)的影響，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：單原子層厚度的二維材料在場(chǎng)效應(yīng)晶體管、傳感器、光伏和光電設(shè)備上的應(yīng)用具有非常大的吸引力。本文利用基于密度泛函理論及非平衡格林函數(shù)相結(jié)合的量子輸運(yùn)方法,研究了金屬門電極與二維材料間的界面效應(yīng)對(duì)納米場(chǎng)效應(yīng)管電荷輸運(yùn)的影響,主要得到了以下幾個(gè)結(jié)論:1、采用第一性原理非平衡格林函數(shù)方法,我們研究了石墨烯場(chǎng)效應(yīng)晶體管中采用Cu和Ni修飾Cu(Ni@Cu)作為Cu基門電極時(shí)與石墨烯的界面效應(yīng)對(duì)器件電輸運(yùn)的影響。我們發(fā)現(xiàn)中心散射區(qū)中Cu和Ni@Cu作為門電極會(huì)抑制石墨烯傳輸電導(dǎo)。更為重要的是,在費(fèi)米能級(jí)附近引入了明顯的傳輸帶隙,沿扶手型方向和鋸齒形方向傳輸時(shí)Cu(111)門電極使石墨烯傳輸帶系在費(fèi)米能級(jí)附近分別增至0.55e V和0.45e V。沿扶手型方向傳輸時(shí)Ni@Cu門電極使石墨烯傳輸帶系在費(fèi)米能級(jí)附近進(jìn)一步擴(kuò)大至0.6e V,而沿鋸齒形方向傳輸卻并沒有變化,依然為0.45e V。在非平衡條件下由于傳輸帶隙的影響器件出現(xiàn)了可觀的電流截止區(qū)。門電極Ni@Cu對(duì)石墨烯傳輸電導(dǎo)的抑制現(xiàn)象比門電極Cu對(duì)石墨烯傳輸電導(dǎo)的抑制現(xiàn)象更加明顯,并且沿扶手型方向傳輸時(shí)門電極Ni@Cu會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)大傳輸帶隙。界面效應(yīng)對(duì)器件電荷輸運(yùn)的影響源于Cu基金屬電極對(duì)石墨烯電子態(tài)分布的影響。門電極Cu和Ni@Cu引起了石墨烯的電子態(tài)局域化,阻礙了石墨烯的電子輸運(yùn)。Ni修飾后石墨烯和Cu之間的相互作用由物理相互作用轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)相互作用,因此,門電極Ni@Cu會(huì)進(jìn)一步導(dǎo)致石墨烯的電子態(tài)局域,進(jìn)一步被抑制傳輸。我們的研究表明在石墨烯場(chǎng)效應(yīng)晶體管中,Cu基門電極能夠有效地打開石墨烯的傳輸帶隙,這有利于提高石墨烯晶體管的性能。2、我們采用第一性原理方法研究了磷烯與常用金屬(Al,Au,Ag,Co,Ni)的界面效應(yīng)。與石墨烯和過渡金屬硫化物相比,磷烯與金屬的相互作用較強(qiáng),因此,金屬襯底對(duì)磷烯的能帶結(jié)構(gòu)的影響較大。根據(jù)磷烯-金屬的結(jié)合程度和磷烯能帶結(jié)構(gòu)的雜化程度,可將磷烯與金屬的相互作用分為兩類:(1)由于較小的結(jié)合能和更遠(yuǎn)的層間距離,磷烯和Al,Ag和Au之間形成較弱的相互作用,磷烯的結(jié)構(gòu)得以保留,此時(shí),金屬襯底對(duì)磷烯形成N型摻雜效應(yīng);而(2)由于較大的結(jié)合能和更近的層間距離,磷烯和Co和Ni之間形成較強(qiáng)的相互作用,破壞了磷烯的結(jié)構(gòu)和電子結(jié)構(gòu)。以上研究結(jié)果準(zhǔn)確的印證了前人工作,并為我們繼續(xù)探索金屬門電極與磷烯間的界面效應(yīng)對(duì)磷烯納米器件電輸運(yùn)性能的影響奠定了前期理論基礎(chǔ)。
【關(guān)鍵詞】：石墨烯 銅基門電極 傳輸帶隙 閾值電壓 磷烯
【學(xué)位授予單位】：湘潭大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN386
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-24
• 1.1 石墨烯和磷烯簡(jiǎn)介9-16
• 1.1.1 石墨烯的出現(xiàn)及性能9-10
• 1.1.2 金屬基底對(duì)石墨烯電性質(zhì)的影響10-12
• 1.1.3 磷烯的出現(xiàn)及其性能12-13
• 1.1.4 磷烯同素異形體的能帶結(jié)構(gòu)及其調(diào)制方法13-15
• 1.1.5 金屬襯底對(duì)磷烯性質(zhì)的影響15-16
• 1.2 石墨烯和磷烯的制備方法簡(jiǎn)介16-19
• 1.2.1 石墨烯的主要制備方法16-18
• 1.2.2 磷烯的制備方法18-19
• 1.3 石墨烯和磷烯的應(yīng)用19-22
• 1.3.1 石墨烯的應(yīng)用19-20
• 1.3.2 磷烯的應(yīng)用20-22
• 1.4 本文主要的研究?jī)?nèi)容22-24
• 第2章 研究方法和理論背景24-30
• 2.1 密度泛函理論24-27
• 2.1.1 玻恩-奧本海默絕熱近似24
• 2.1.2 霍恩伯格-科恩定理24-25
• 2.1.3 Kohn-Sham方程25-26
• 2.1.4 交換關(guān)聯(lián)泛函26-27
• 2.2 格林函數(shù)方法27-29
• 2.3 本論文采用的計(jì)算軟件包29-30
• 第3章 銅基門電極對(duì)石墨烯電輸運(yùn)性質(zhì)的影響30-39
• 3.1 引言30-31
• 3.2 計(jì)算模型與方法31-32
• 3.3 結(jié)果與討論32-37
• 3.3.1 結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性32-33
• 3.3.2 電輸運(yùn)性質(zhì)33-37
• 3.4 小結(jié)37-39
• 第4章 金屬對(duì)磷烯結(jié)構(gòu)及電子性質(zhì)的影響39-46
• 4.1 引言39-40
• 4.2 計(jì)算模型與方法40-41
• 4.3 結(jié)果與討論41-45
• 4.4 小結(jié)45-46
• 第5章 總結(jié)與展望46-48
• 5.1 工作總結(jié)46
• 5.2 工作展望46-48
• 參考文獻(xiàn)48-54
• 致謝54-55
• 個(gè)人簡(jiǎn)歷、在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及研究成果55

  本文關(guān)鍵詞：低維場(chǎng)效應(yīng)管的電荷輸運(yùn)：金屬門電極界面效應(yīng)的影響，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：442578