石墨烯是具有二維蜂窩狀結(jié)構(gòu)的新型材料,其獨(dú)特的電子結(jié)構(gòu)和優(yōu)異的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)使得石墨烯擁有廣闊的應(yīng)用前景。由石墨烯的能帶結(jié)構(gòu)可以知道,石墨烯的零帶隙結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)限制了石墨烯在半導(dǎo)體器件等方面的應(yīng)用。本文基于第一性原理研究了石墨烯納米帶的電子結(jié)構(gòu)和光學(xué)性質(zhì)以及石墨烯的電子結(jié)構(gòu)和不同入射激光波長的拉曼光譜分析。以石墨烯拉曼實(shí)驗(yàn)為依據(jù),分析研究不同層數(shù)石墨烯拉曼光譜,為石墨烯層數(shù)的鑒定提供理論依據(jù)。本論文的主要工作分為以下幾點(diǎn):（1）通過理論計(jì)算得到了石墨烯的電子結(jié)構(gòu)信息,計(jì)算結(jié)果表明純石墨烯是一個(gè)零帶隙半導(dǎo)體材料,價(jià)帶和導(dǎo)帶在費(fèi)米能級處相交于一點(diǎn),即狄拉克K點(diǎn),且石墨烯在狄拉克K點(diǎn)的能級呈現(xiàn)特有的三維圓錐形結(jié)構(gòu),在費(fèi)米能級附近的能帶結(jié)構(gòu)主要由碳原子的2p電子做貢獻(xiàn)。（2）通過MS計(jì)算得到了不同寬度扶手椅型石墨烯納米帶的電子結(jié)構(gòu)和光學(xué)性質(zhì)。從計(jì)算結(jié)果中可以知道,與純的石墨烯相比,扶手椅型石墨烯納米帶的帶隙打開了,且隨著納米帶的寬度的增大,帶隙值呈現(xiàn)出周期為3的振蕩特性,整體呈現(xiàn)下降趨勢;在一個(gè)振蕩周期內(nèi),帶隙值的大小關(guān)系可以表示成Eg（Na=3m+1）＞Eg（Na=3m）＞Eg（Na=3m... 

【文章頁數(shù)】：64 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 碳納米材料概述
    1.2 石墨烯的研究概況
        1.2.1 石墨烯的發(fā)現(xiàn)及應(yīng)用
        1.2.2 石墨烯的結(jié)構(gòu)
        1.2.3 石墨烯的性質(zhì)及應(yīng)用
        1.2.4 石墨烯常用的制備方法
        1.2.5 石墨烯能隙引入與調(diào)制
        1.2.6 石墨烯表征方法
    1.3 石墨烯納米帶研究概況
        1.3.1 石墨烯納米帶結(jié)構(gòu)和性質(zhì)
        1.3.2 石墨烯納米帶的應(yīng)用
    1.4 本論文研究意義及結(jié)構(gòu)安排
2 理論基礎(chǔ)及計(jì)算方法
    2.1 量子力學(xué)基礎(chǔ)
    2.2 第一性原理
        2.2.1 Born-Oppenheimer近似—絕熱近似
        2.2.2 單電子近似
    2.3 密度泛函理論
        2.3.1 Hohenberg-Kohn定理
        2.3.2 Kohn-Sham方程
        2.3.3 交換關(guān)聯(lián)泛函E_(xc)[ρ]的確定
    2.4 計(jì)算程序CASTEP簡介
        2.4.1 軟件介紹
        2.4.2 計(jì)算流程
    2.5 本章小結(jié)
3 石墨烯和石墨烯納米帶的第一性原理計(jì)算
    3.1 石墨烯的第一性原理計(jì)算
        3.1.1 模型建立
        3.1.2 本征石墨烯電子結(jié)構(gòu)
        3.1.3 石墨烯的光學(xué)性質(zhì)
    3.2 石墨烯納米帶
        3.2.1 模型建立與參數(shù)選取
        3.2.2 石墨烯納米帶的電子結(jié)構(gòu)
        3.2.3 石墨烯納米帶的光學(xué)性質(zhì)
    3.3 本章小結(jié)
4 石墨烯動(dòng)力學(xué)性質(zhì)及拉曼散射實(shí)驗(yàn)
    4.1 石墨烯晶格動(dòng)力學(xué)性質(zhì)
        4.1.1 單層石墨烯聲子譜
        4.1.2 單層石墨烯拉曼產(chǎn)生過程
    4.2 固體拉曼光譜理論解釋
        4.2.1 拉曼光譜的經(jīng)典解釋
        4.2.2 拉曼散射的量子解釋
    4.3 石墨烯拉曼散射實(shí)驗(yàn)
        4.3.1 石墨烯拉曼光譜
        4.3.2 石墨烯石墨烯拉曼實(shí)驗(yàn)
    4.4 本章小結(jié)
5 總結(jié)與展望
    5.1 總結(jié)
    5.2 展望
致謝
參考文獻(xiàn)
附錄


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]石墨烯納米結(jié)構(gòu)的制備及帶隙調(diào)控研究[J]. 張慧珍,李金濤,呂文剛,楊海方,唐成春,顧長志,李俊杰.  物理學(xué)報(bào). 2017(21)
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碩士論文
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[3]銳鈦礦TiO2高活性（001）面光催化降解NOx機(jī)理研究[D]. 趙文文.青島大學(xué) 2013
[4]太赫茲波調(diào)控技術(shù)及相關(guān)功能器件研究[D]. 孫丹丹.電子科技大學(xué) 2013
[5]基于石墨烯的太赫茲調(diào)制效應(yīng)的研究[D]. 卜興華.華中科技大學(xué) 2013
[6]基于石墨烯在太赫茲波段表面等離子體激元特性的研究[D]. 王平.華中科技大學(xué) 2013
[7]石墨烯納米帶電子結(jié)構(gòu)的第一性原理研究[D]. 胡寬蓮.西安電子科技大學(xué) 2012
[8]基于Si襯底的石墨烯在太赫茲波段吸收的研究[D]. 胡靜.華中科技大學(xué) 2011
[9]摻雜石墨烯的電子結(jié)構(gòu)與光學(xué)性質(zhì)研究[D]. 趙朝軍.西安電子科技大學(xué) 2012
[10]摻雜石墨烯納米帶的電子結(jié)構(gòu)和光學(xué)性能[D]. 黃慶廣.湖南大學(xué) 2011



本文編號：3700846