對石墨烯量子點(diǎn)進(jìn)行加工,可以得到具有合適帶隙和較高電子遷移率的理想石墨烯基半導(dǎo)體材料,并且其在光電響應(yīng)材料中有著廣闊的應(yīng)用前景。在本論文中,我們通過在石墨烯量子點(diǎn)中構(gòu)建出具有類卟啉結(jié)構(gòu)的石墨烯缺陷來實(shí)現(xiàn)可控制的光吸收。這種類卟啉的結(jié)構(gòu)是基于石墨烯缺陷的自愈特性在石墨烯中生成雙5-8-5缺陷所形成的特殊空位結(jié)構(gòu)。為了更有效地分離激子和空穴并獲得更高的光電轉(zhuǎn)換效率,在第一性原理計(jì)算的論證下,我們發(fā)現(xiàn)其可實(shí)現(xiàn)目標(biāo)量子點(diǎn)缺陷結(jié)構(gòu)的占據(jù)軌道和未占據(jù)軌道的有序色散,形成明顯的電荷分離態(tài)。最重要的是,實(shí)時(shí)的空間電荷分離是可以通過嚴(yán)格的基于數(shù)值原子基組的含時(shí)從頭算量子動(dòng)力學(xué)所表征。結(jié)果表明,特定的類卟啉骨架的石墨烯缺陷,和缺陷外圍奇數(shù)或偶數(shù)的碳環(huán)相結(jié)合,可以形成一種高效的純石墨烯光電響應(yīng)介質(zhì)�；诰_的超快過程的計(jì)算結(jié)果,我們可以通過設(shè)計(jì)空位石墨烯結(jié)構(gòu)來調(diào)節(jié)光響應(yīng)波長范圍和控制相應(yīng)的電荷分離態(tài)。 

【文章來源】：吉林大學(xué)吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：63 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

石墨烯納米帶和石墨烯量子點(diǎn)

第一章 緒 論大尺寸的氧化石墨烯（GO）。然而，得到的二維材料的晶體質(zhì)量往往會(huì)降低，許多官能團(tuán)或殘留的溶劑和離子會(huì)影響二維材料的電學(xué)性能。1.2.2 自下而上化學(xué)氣相沉積法（CVD）是一種廣泛應(yīng)用的二維材料大面積、高質(zhì)量均勻的合成方法[25]。在以烴類氣體為源的情況下，石墨烯的生長可分為以下步驟：（i） 烴類的熱解；（ii） 碳在金屬上的吸附、脫氫和擴(kuò)散；（iii） 成核和晶體生長。

空位缺陷位缺陷是在石墨烯中有一個(gè)或多個(gè)碳原子缺失形成的一種缺陷。其少奇數(shù)個(gè)碳原子會(huì)形成懸空鍵[30]。懸空鍵的存在使這種缺陷結(jié)構(gòu)具活性，當(dāng)有官能團(tuán)存在時(shí)會(huì)很容易附著在空位缺陷上。但是這種缺 1.7 eV，遠(yuǎn)小于 7.4 eV 的形成能，不穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)讓空缺經(jīng)常性的利于功能性基團(tuán)在石墨烯表面穩(wěn)定附著。當(dāng)碳原子缺失的個(gè)數(shù)為偶陷的懸空鍵將形成穩(wěn)定的拓?fù)淇瘴�，以維持完整的 sp2雜化軌道網(wǎng)五邊形和一個(gè)八邊形（5-8-5）的缺陷[31]。而約為 7eV 的遷移能比空位遷移能更高，代表著這種雙重碳原子空缺在石墨烯中穩(wěn)定不動(dòng)于缺陷的引入將改變石墨烯的幾何結(jié)構(gòu)，并且不可避免地導(dǎo)致電子而電子結(jié)構(gòu)的變化可能導(dǎo)致基態(tài)和激發(fā)態(tài)的電荷分離。這種由缺陷能變化我們認(rèn)為是一個(gè)值得進(jìn)一步研究的問題。


本文編號：3110162