隨著微型電子器件集成度的不斷提高,以硅材料為主的微電子器件的尺寸將達到物理極限。同時,隨著器件尺寸不斷的減小,器件的制造工藝由于受光刻技術和經(jīng)濟條件方面的限制變得困難,而且器件的性能由于波粒二象性和熱力學限制也會發(fā)生變化。因此當器件的尺寸達到納米量級時,我們就不能忽視量子效應的影響。納米電子學器件的出現(xiàn)突破了以上的這些限制。同時,由于量子效應的引入,納米電子器件還出現(xiàn)了很多新的功能,例如負微分電阻效應、納米開關等。另外,納米電子器件的發(fā)展使人們開始關注電子的自旋屬性在納米電子器件中的應用,這產(chǎn)生了納米自旋電子器件。通過對電子自旋特性的精確操縱,納米自旋電子器件具備了響應速度更快、功耗更小、集成度更高的優(yōu)良特性。自2004年實驗上首次制備出單層石墨烯（graphene）,基于石墨烯的納米（自旋）電子器件的研究引起了廣泛地關注。但是,由于石墨烯的帶隙寬度為零,在實際的器件應用中受到了很大的限制。與此同時,人們注意到六方氮化硼（h-BN）和石墨烯相比有相似的晶格結構,而且它是一個寬帶隙的半導體材料。由此,人們猜想可以通過合成graphene/h-BN異質結,調節(jié)石墨烯的能帶結構。2010年,... 

【文章來源】：山東大學山東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：68 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－２石墨烯電子能帶結構??

第三章界面類型對ｇｒａｐｈｅｎｅ／／ｚ－ＢＮ異質結輸運性質的影響??這里〇分別代表自旋向上⑴和自旋向下⑴態(tài)，如％?＝辦±?＃／２代表左右電極的??電化學勢。Ａ／Ｋ（￡）代表左右電極的費米－狄拉克分布。由于費米能級被設置為〇，??因此能量偏壓窗的范圍可以寫成［一?＃／２，＃／２］。７；（瓦電子透射系數(shù)可??以被表不為：??ＴａｄＥ，Ｖ）?＝?Ｔｒ［ｒＬＧＲｒＲＧＡ］ｆｆ?（３．２）??這里＃Ｗ分別代表中心散射區(qū)的延遲格林函數(shù)和超前格林函數(shù)。??ａＭｌ．，ｃｄｅ

邊緣態(tài)的能量示意圖。黑色虛線矩形表示單個原胞，紅色和藍色點分別表示自旋向上和自??旋向下的邊緣態(tài)。黒線代表費米能級。??為了進一步闡明這兩個體系的半金屬特性的起源，在圖３－３中，我們分別繪??制了本征鋸齒型石墨烯納米帶，Ｃ－Ｂ界面異質結構和Ｃ－Ｎ異質結構的自旋邊緣??態(tài)的能量示意圖。對于本征的石墨烯納米帶，方向相反的自旋邊緣態(tài)位于該納米??帶相對兩側，如圖３－３（ａ）所示，表現(xiàn)出半金屬特性，且極化方向是向上的。對于??Ｃ－Ｂ界面異質結體系，由于存在一個向下的有效的橫向電場，電勢能在右側升高??并在左側降低。因此，為了達到平衡狀態(tài)，對左側的費米能級將升高，而右側的??費米能級將下降，從而導致費米能級￡＞處只有自旋向上的態(tài)，如圖３（ｂ）所示，表??現(xiàn)出半金屬特性，且極化方向是向下的。相反地，在Ｃ－Ｎ界面的異質結體系下，??由于在石墨烯中的有效電場方向向上


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