自2004年被發(fā)現(xiàn)以來(lái),石墨烯展現(xiàn)了奇特的物理化學(xué)性質(zhì),從而在電子學(xué)和光學(xué)等領(lǐng)域存在潛在的廣泛應(yīng)用前景。從此,生長(zhǎng)大面積高質(zhì)量的石墨烯便成了實(shí)驗(yàn)研究工作者的夢(mèng)想。從最初的機(jī)械剝離法到現(xiàn)在普遍采用的化學(xué)氣相沉積法,人們不斷改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方法以制備出可供實(shí)際使用的石墨烯片。然而從發(fā)現(xiàn)到現(xiàn)在十多年過(guò)去了,如何制備出大面積高質(zhì)量的石墨烯依然是一個(gè)亟待解決的問(wèn)題。除了實(shí)驗(yàn)研究人員的不懈努力,理論計(jì)算工作者也嘗試挑戰(zhàn)這一問(wèn)題,將整個(gè)生長(zhǎng)過(guò)程分而治之,對(duì)碳?xì)浠衔锏姆纸?石墨烯的成核以及活性物種在小島邊緣的貼附生長(zhǎng)等各個(gè)階段進(jìn)行了大量的計(jì)算與模擬。除了制備大尺寸樣品,石墨烯在電子學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用常常需要將其從無(wú)能隙的半金屬變成有能隙的半導(dǎo)體。常用的能帶工程調(diào)控手段有對(duì)石墨烯進(jìn)行力學(xué)調(diào)控,化學(xué)修飾等。制備一維的石墨烯納米條帶也能實(shí)現(xiàn)能帶的打開(kāi),賦予石墨烯更多新的電學(xué)特性。利用過(guò)渡金屬納米顆粒切割石墨烯是制備邊緣平整,寬度適宜的石墨烯納米條帶的途徑之一。除了大量的實(shí)驗(yàn)研究之外,一些理論計(jì)算工作也嘗試揭示納米顆粒的生長(zhǎng)和切割機(jī)理。石墨烯的生長(zhǎng)和切割均屬于金屬表面或者納米顆粒參與的異相催化反應(yīng)。在理論計(jì)算中,常見(jiàn)的這...

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【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

圖１．４不同石墨烯制備方法在價(jià)格和質(zhì)量方面的對(duì)比（括號(hào)內(nèi)為各種方法??制備出來(lái)的石墨烯的應(yīng)用領(lǐng)域ｓ??

?２０３５??Ｙｅａｒ??圖１．３石墨烯在顯示，電子學(xué)（上圖）和光學(xué)（下圖）方面的應(yīng)用的路線(xiàn)圖。８??１．３石墨烯的實(shí)驗(yàn)制備與機(jī)理研究??１．?３．?１石墨瑞的制備??從］９９９年開(kāi)始，人們就開(kāi)始嘗試將石墨等層狀材料通過(guò)原子力顯微鏡（ＡＦＭ）??機(jī)械剝離的方法使其變薄。直到２００....

圖１．５甲烷分子逐步脫氫的能壘

許多應(yīng)用要求石墨烯具有一定的能隙，然而石墨烯是無(wú)能隙的。為了實(shí)現(xiàn)能??隙的打開(kāi)，研宄人員提出了很多策略：利用電場(chǎng)調(diào)控２１，施加應(yīng)變２２，進(jìn)行化學(xué)??修飾２３，制備成ＧＮＲ２４等諸多方法。如圖１．６所示，沿著石墨烯不同方向裁剪成??一維的納米條帶，得到的ＧＮＲ將會(huì)具有不同的邊緣構(gòu)型....

圖１．７?ＡＧＮＲ的帶隙隨著寬度的不同而變化（左圖）和隨著外加電??

（ａ）石墨烯的不同晶向?（ｂ）?ＺＺＧＮＲ和ＡＧＮＲ??圖１．６石墨烯的晶向和按照特定方向裁剪得到ＧＮＲ的示意圖。２４??不僅擁有石墨烯本身的性質(zhì)，量子受限效應(yīng)還賦予了?ＧＮＲ更多奇特的物理??化學(xué)性質(zhì)：其性質(zhì)依賴(lài)于ＧＮＲ邊的構(gòu)型和寬度。對(duì)ＡＧＮＲ而言，根據(jù)它的寬度??的不同，它....

圖１．６石墨烯的晶向和按照特定方向裁剪得到ＧＮＲ的示意圖

化學(xué)性質(zhì)：其性質(zhì)依賴(lài)于ＧＮＲ邊的構(gòu)型和寬度。對(duì)ＡＧＮＲ而言，根據(jù)它的寬度??的不同，它會(huì)表現(xiàn)為金屬或者半導(dǎo)體，且能隙大小隨著寬度的變大而減小，同時(shí)??能通過(guò)外部電場(chǎng)進(jìn)行調(diào)控，如圖１．７所示。對(duì)ＺＧＮＲ而言，邊界上的邊界態(tài)會(huì)呈??現(xiàn)出反鐵磁和鐵磁態(tài)，在磁學(xué)性質(zhì)方面表現(xiàn)的更為豐富。通....

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