自2004年成功獲得單層石墨烯后,由于其優(yōu)異獨特的結構、力學性質和電學性質,人們掀起了對石墨烯的研究熱潮。石墨烯弱自旋-軌道耦合及長自旋相干長度的特性決定了其在自旋電子學領域也是一個頗為理想的候選材料。因此,在石墨烯體系中引入磁性,尤其是長程鐵磁性,對石墨烯基自旋電子學的發(fā)展是至關重要的。在過去的十多年的研究中人們提出了多種使石墨烯產生磁性的方法,然而一個普遍存在且最為關鍵的一個問題就是引入磁性的同時石墨烯本身能量線性色散關系會消失,這意味著石墨烯將失去其固有的新奇物理性質。本文運用第一性原理計算,基于n-p補償性共摻雜方法和非共價π-π相互作用設計出了Fe/石墨烯/F4-TCNQ復合體系。首先通過計算表明,石墨烯與F4-TCNQ間的?-?相互作用能夠使F4-TCNQ吸附到石墨烯體系最大程度地保留石墨烯本身電子性質,并驗證了實驗上其屬于p型摻雜的結論。然后,通過n-p共摻雜的方法得到了穩(wěn)定的F4-TCNQ/Fe共摻雜石墨烯體系。進一步的計算表明,通過F4-TCNQ分子的交換媒介作用,兩個鐵原子之間實現(xiàn)了非常強的長程鐵磁耦合。本研究在保持石墨烯本身新奇獨特性質的同時為實現(xiàn)磁性石墨烯提供了... 

【文章來源】：山西師范大學山西省

【文章頁數(shù)】：62 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

呈sp2雜化方式的石墨烯平面結構

圖 1-1 呈 sp2雜化方式的石墨烯平面結構一個個碳六元環(huán)是組成石墨烯平面結構的基本單元，通過以石墨烯為基礎物質可以得到其他多種多樣的多功能碳族材料。我們常見的無論是零維(0D)的富勒烯(fullerene)、還是一維(1D)的碳納米管(carbon nano-tube)更或是三維(3D)的石墨(graphite),都是由它分別經過翹曲、卷排、堆垛而成的（如圖 1-2）。石墨烯結構具有不同的邊界，其在石墨烯性能及應用方面有著極具關鍵性的影響。我們常見的扶手椅型（armchair）和鋸齒型（zigzag）納米帶即為依據其邊界不同而對石墨烯材料進行的分類。一般情況下，我們常提及的石墨烯是對單層石墨烯、雙層石墨烯和多層石墨烯的一個統(tǒng)稱，其中單層石墨烯是由一層六角形蜂巢結構周期性緊密堆積的碳原子構成的；雙層石墨烯是由兩層六角形蜂巢結構周期性緊密堆積的碳原子以不同堆垛方式堆垛而成的；多層石墨烯則是指由 3-10 層六角形蜂巢結構周期性緊密堆積的碳原子以不同堆垛方式堆垛而成的。

緒論的基本特性一般的傳統(tǒng)材料，其新奇優(yōu)越的基本特性在很大程度上與其關系。如圖 1-3 所示，石墨烯特殊的能帶結構中體現(xiàn)出其存結構的研究有很多，我們可以認為它的能帶是有交疊的，而被空穴完全占據的導帶是關于這個交疊點而呈對稱分布的。勢場的影響作用的存在，使得電子有效質量變成了零，那么狄拉克方程來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的薛定諤方程，并且，稱其中存在著由于狄拉克點的存在，石墨烯還表現(xiàn)有重要的半整數(shù)量子霍墨烯表現(xiàn)出的新奇獨特的性質是與其狄拉克點處電子結構息


本文編號：3208171