石墨烯作為一種典型的二維原子晶體,具有獨(dú)特的狄拉克錐電子結(jié)構(gòu)和近似無質(zhì)量的超快費(fèi)米子,可以用于構(gòu)造超快電子器件和自旋電子器件等。但由于石墨烯半金屬性的缺陷,近幾年人們也開始關(guān)注一些其他的二維原子晶體,例如硅烯、硼烯、磷烯以及它們的同素異形單層等等。為了實(shí)現(xiàn)這些原子晶體的工業(yè)應(yīng)用,高質(zhì)量、高產(chǎn)量地合成二維原子晶體成為一個(gè)亟需解決的問題。利用計(jì)算材料學(xué)手段,模擬二維原子晶體的成核生長過程可以很好地預(yù)測實(shí)驗(yàn)所需條件,減少實(shí)驗(yàn)上的成本,促進(jìn)新型二維原子晶體的制備和應(yīng)用。基于密度泛函理論和經(jīng)典晶體生長理論,本文研究了石墨烯在三元合金襯底Cu2NiZn上的生長過程。發(fā)現(xiàn)碳源乙烯在Cu2NiZn上的脫氫勢壘小于在純Cu表面上的勢壘,意味著乙烯更容易在Cu2NiZn上脫氫成碳原子。碳原子聚合到一起會形成碳團(tuán)簇,是石墨烯的初期晶核。碳團(tuán)簇尺寸小于3的時(shí)候,其在Cu2NiZn上的形成能遠(yuǎn)小于在Cu上的。因此,碳原子更容易在Cu2NiZn上聚集成小團(tuán)簇。并且,在Cu2NiZn表面的部分區(qū)域上,碳原子從表面到亞表面的滲透勢壘幾乎為零,這有助于碳原子溶解到合金襯底中。通過低溫處理襯底,碳原子會析出襯底表面,促進(jìn)... 

【文章來源】：大連理工大學(xué)遼寧省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：117 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１．］實(shí)驗(yàn)合成或理論預(yù)測出的幾種二維原子晶體

?－??－２０?０＾－?Ｍ￣￣Ｋ?４?ｋ?；??圖１．３（ａ）根據(jù)從頭算理論計(jì)算得到的石墨烯的能帶結(jié)構(gòu)。（ｂ）石墨烯費(fèi)米面的示意圖。??（ｃ）石墨烯的二維緊束縛勢能面。??Ｆｉｇ．?１．３?（ａ）?Ａｎ?ａｂ?ｉｎｉｔｉｏ?ｂａｎｄ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｇｒａｐｈｅｎｅ，?（ｂ）?Ａ?ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｏｆ?ｔｈｅ?Ｆｅｒｍｉ??ｓｕｒｆａｃｅ?ｏｆ?ｇｒａｐｈｅｎｅ，?（ｃ）?Ｔｈｅ?２Ｄ?ｔｉｇｈｔ?ｂｉｎｄｉｎｇ?ｅｎｅｒｇｙ?ｓｕｒｆａｃｅ?ｏｆ?ｇｒａｐｈｅｎｅ．?Ｔｈｅ?ｂｌｏｗ?ｕｐ?ｓｈｏｗｓ??ｔｈｅ?ｌｉｎｅａｒ?ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ?（Ｄｉｒａｃ?ｃｏｎｅｓ）?ｎｅａｒ?ｔｈｅ?ｋ－ｐｏｉｎｔ?ｉｎ?ｔｈｅ?ｖｉｃｉｎｉｔｙ?ｏｆ?Ｅ?＝?Ｅｆ．［３７］??－３－??

（ａ）?（ｂ）??圖１．２（ａ）六角蜂窩狀的石墨烯。陰影部分代表一個(gè)單胞，其矢量ａＧ和ｂＧ如圖所示。??每個(gè)單胞包含兩個(gè)碳原子。（ｂ）面內(nèi)ａ鍵和垂直平面的３１軌道示意圖。［３７］??Ｆｉｇ．?１．２?（ａ）?Ｈｅｘａｇｏｎａｌ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ｇｒａｐｈｅｎｅ．?Ｔｈｅ?ｕｎｉｔ?ｃｅｌｌ?（ｓｈａｄｅｄ）?ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ?ｔｗｏ?ｃａｒｂｏｎ??ａｔｏｍｓ?ｉｓ?ｓｈｏｗｎ?ａｌｏｎｇ?ｗｉｔｈ?ｓｔａｎｄａｒｄ?ｕｎｉｔ?ｃｅｌｌ?ｖｅｃｔｏｒｓ?ａＧ?ａｎｄ?ｂＧ．?（ｂ）?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｉｎ－ｐｌａｎｅ??ｏ?ｂｏｎｄｓ?ａｎｄ?ｔｈｅ?ｎ?ｏｒｂｉｔａｌｓ?ｐｅｒｐｅｎｄｉｃｕｌａｒ?ｔｏ?ｔｈｅ?ｐｌａｎｅ．［３７＾??一?（ａ）?（ｂ）??：?＼一、Ｖ，?：??ｏ．ｏ?—????＿?５０＞，?ｒ?／＞＂??？．?■?’．ｙ?、一．？：■?：?Ｚ??Ｊ?－１０．０?－?■＇／＇?－??－２０?０＾－?Ｍ￣￣Ｋ?４?ｋ?；??圖１．３（ａ）根據(jù)從頭算理論計(jì)算得到的石墨烯的能帶結(jié)構(gòu)。（ｂ）石墨烯費(fèi)米面的示意圖。??（ｃ）石墨烯的二維緊束縛勢能面。??Ｆｉｇ．?１．３?（ａ）?Ａｎ?ａｂ?ｉｎｉｔｉｏ?ｂａｎｄ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｇｒａｐｈｅｎｅ，?（ｂ）?Ａ?ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｏｆ?ｔｈｅ?Ｆｅｒｍｉ??ｓｕｒｆａｃｅ?ｏｆ?ｇｒａｐｈｅｎｅ


本文編號：3013459