本文關(guān)鍵詞：二維量子薄膜電子結(jié)構(gòu)及輸運(yùn)性質(zhì)的調(diào)控

  更多相關(guān)文章： 化學(xué)修飾 石墨烯 二維六角氮化硼 電子結(jié)構(gòu) 電輸運(yùn)性質(zhì)

【摘要】：近年來,隨著對(duì)自旋電子學(xué)和磁電子學(xué)研究的不斷進(jìn)展,通過化學(xué)修飾、外加應(yīng)力、外電場(chǎng)或外加磁場(chǎng)的方式來調(diào)控二維量子薄膜材料電子結(jié)構(gòu)及輸運(yùn)性質(zhì)的研究成為人們關(guān)注的熱點(diǎn)。在本論文中,我們用密度泛函理論方法研究了化學(xué)修飾以及外加電場(chǎng)對(duì)二維量子薄膜的電子結(jié)構(gòu)及其輸運(yùn)性質(zhì)的調(diào)制效應(yīng),為二維量子薄膜材料在自旋電子學(xué)和磁電子學(xué)中的應(yīng)用提供了理論研究的基礎(chǔ)。在第一性原理計(jì)算的同時(shí)考慮非平衡格林函數(shù)的方法對(duì)這些材料的電子輸運(yùn)性質(zhì)及其在實(shí)際器件中的應(yīng)用進(jìn)行了計(jì)算。在本論文工作中我們主要的研究?jī)?nèi)容和成果包括:1.我們對(duì)化學(xué)修飾引起的石墨烯以及二維六角氮化硼表面功函數(shù)的調(diào)制效應(yīng)進(jìn)行了研究。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)不同電負(fù)性原子的吸附引起的電荷再分布以及成鍵電荷的轉(zhuǎn)移是化學(xué)修飾引起的石墨烯以及二維六角氮化硼表面功函數(shù)的變化的主要原因;2.我們對(duì)過渡金屬嵌入的石墨烯以及二維六角氮化硼的雙層二維量子薄膜材料作為中間絕緣層,與Ni(111)金屬電極構(gòu)成的磁性隧道結(jié)的電子結(jié)構(gòu)以及電輸運(yùn)性質(zhì)進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。我們發(fā)現(xiàn):過渡金屬的嵌入引起石墨烯以及二維六角氮化硼的雙層二維量子薄膜材料在費(fèi)米能級(jí)附近的能帶結(jié)構(gòu)發(fā)生自旋極化;過渡金屬Co/Fe嵌入的雙層石墨烯-二維六角氮化硼結(jié)構(gòu)作為中間絕緣層材料的磁性隧道結(jié)的隧穿磁電阻率為169.94%/173.00%,這兩種過渡金屬嵌入的雙層石墨烯-二維六角氮化硼結(jié)構(gòu)對(duì)于自旋電子學(xué)中構(gòu)造完美的自旋過濾器件是非常好的備選材料;3.我們通過對(duì)Bi2Se3結(jié)構(gòu)與過渡金屬Fe電極構(gòu)成的磁性隧道結(jié)進(jìn)行輸運(yùn)性質(zhì)的研究發(fā)現(xiàn):隨著外加電場(chǎng)的變化,整個(gè)磁性隧道結(jié)的隧穿磁電阻率呈現(xiàn)出趨于穩(wěn)定的震蕩性變化,分析其原因我們發(fā)現(xiàn)自旋相關(guān)的電荷再分布是引起隧穿磁電阻率變化的主要原因。我們的研究結(jié)果表明單層Bi2Se3對(duì)于構(gòu)造完美的磁性隧道結(jié)來說是一種非常有應(yīng)用前景的中間絕緣層材料;4.我們研究了磁性過渡金屬Co、Mn原子替代摻雜石墨烷的電子結(jié)構(gòu)性質(zhì),并通過外加電場(chǎng)的方式對(duì)結(jié)構(gòu)的磁性性質(zhì)進(jìn)行調(diào)控。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)這兩種過渡金屬與石墨烷的碳原子之間的電荷轉(zhuǎn)移以及過渡金屬自身的d態(tài)電子軌道之間的電荷再分布是引起整個(gè)結(jié)構(gòu)的電學(xué)性質(zhì)和磁性性質(zhì)變化的主要原因。同時(shí)我們發(fā)現(xiàn),外加電場(chǎng)調(diào)控下過渡金屬與石墨烷之間的電荷轉(zhuǎn)移是引起Mn原子摻雜結(jié)構(gòu)的磁性性質(zhì)發(fā)生轉(zhuǎn)變的主要原因。
【關(guān)鍵詞】：化學(xué)修飾 石墨烯 二維六角氮化硼 電子結(jié)構(gòu) 電輸運(yùn)性質(zhì)
【學(xué)位授予單位】：湘潭大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：O469;O484
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 引言9-25
• 1.1 二維納米材料簡(jiǎn)介9
• 1.2 石墨烯相關(guān)材料簡(jiǎn)介9-14
• 1.2.1 石墨烯材料電子結(jié)構(gòu)及其實(shí)驗(yàn)制備10-13
• 1.2.2 化學(xué)修飾石墨烯材料13-14
• 1.3 二維六角氮化硼材料簡(jiǎn)介14-19
• 1.3.1 六角氮化硼材料結(jié)構(gòu)及其性質(zhì)15-17
• 1.3.2 化學(xué)修飾二維六角氮化硼材料17-19
• 1.4 外部條件對(duì)二維納米材料性質(zhì)的調(diào)控19-23
• 1.4.1 化學(xué)摻雜對(duì)二維納米材料的電子結(jié)構(gòu)的影響19-21
• 1.4.2 外場(chǎng)調(diào)控對(duì)二維納米材料電子結(jié)構(gòu)的影響21-23
• 1.5 本論文的研究依據(jù)及研究的主要內(nèi)容23-25
• 第2章 理論背景和方法25-34
• 2.1 第一性原理方法及密度泛函理論25-31
• 2.1.1 絕熱近似理論——Born-oppenheimer近似26-27
• 2.1.2 Hohenberg-Kohn定理以及Kohn-Sham方程27-29
• 2.1.3 交換關(guān)聯(lián)泛函（LDA和GGA）29-31
• 2.1.4 贗勢(shì)方法31
• 2.2 非平衡格林函數(shù)及Landauer模型31-34
• 第3章 化學(xué)修飾對(duì)石墨烯及二維六角氮化硼表面功函數(shù)的調(diào)制效應(yīng)34-52
• 3.1 引言34-36
• 3.2 計(jì)算細(xì)節(jié)與模型分析36-39
• 3.3 計(jì)算結(jié)果分析及討論39-51
• 3.3.1 化學(xué)修飾的石墨烯結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性分析39-41
• 3.3.2 化學(xué)修飾對(duì)石墨烯電子結(jié)構(gòu)性質(zhì)的影響41-45
• 3.3.3 化學(xué)修飾的二維六角氮化硼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性分析45-47
• 3.3.4 化學(xué)修飾對(duì)二維六角氮化硼電子性質(zhì)的影響47-51
• 3.4 本章小結(jié)51-52
• 第4章 3d過渡金屬嵌入對(duì)雙層石墨烯、二維六角氮化硼電子輸運(yùn)性質(zhì)的調(diào)控52-66
• 4.1 引言52-53
• 4.2 計(jì)算細(xì)節(jié)與模型分析53-54
• 4.3 計(jì)算結(jié)果分析與討論54-65
• 4.3.1 雙層石墨烯及二維六角氮化硼在器件中的穩(wěn)定性分析54-57
• 4.3.2 雙層石墨烯及二維六角氮化硼結(jié)構(gòu)在器件中的電子性質(zhì)57-60
• 4.3.3 雙層石墨烯及二維六角氮化硼在器件中的電輸運(yùn)性質(zhì)60-65
• 4.4 本章小結(jié)65-66
• 第5章 準(zhǔn)二維Bi2Se3薄膜在器件中的電輸運(yùn)性質(zhì)研究66-73
• 5.1 引言66-68
• 5.2 模型分析與計(jì)算方法68-69
• 5.3 計(jì)算結(jié)果分析與討論69-72
• 5.3.1 Bi2Se3準(zhǔn)二維薄膜結(jié)構(gòu)在器件中的穩(wěn)定性分析69-70
• 5.3.2 Bi2Se3準(zhǔn)二維薄膜在器件中的電子輸運(yùn)性質(zhì)70-72
• 5.4 本章小結(jié)72-73
• 第6章 過渡金屬摻雜石墨烷自旋態(tài)的電場(chǎng)調(diào)控73-83
• 6.1 引言73-74
• 6.2 計(jì)算細(xì)節(jié)與模型分析74-75
• 6.3 計(jì)算結(jié)果分析及討論75-82
• 6.3.1 過渡金屬摻雜石墨烷的結(jié)構(gòu)及穩(wěn)定性75-76
• 6.3.2 過渡金屬摻雜石墨烷的電子性質(zhì)76-80
• 6.3.3 外加電場(chǎng)對(duì)過渡金屬摻雜石墨烷磁性的調(diào)制80-82
• 6.4 本章小結(jié)82-83
• 第7章 總結(jié)和展望83-85
• 7.1 工作總結(jié)83
• 7.2 工作展望83-85
• 參考文獻(xiàn)85-96
• 致謝96-97
• 攻讀博士學(xué)位期間完成的主要工作97

【共引文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 ;Numerical Simulation of Reaction-Diffusion during Carburization of HK40 Steel[J];Journal of Materials Science & Technology;2003年04期

2 張科舉;詹福如;;氧化石墨烯的離子束輻照表面改性[J];材料導(dǎo)報(bào);2013年16期

3 白瑞;趙九蓬;李W，

本文編號(hào)：1007135