缺陷與雜質(zhì)對In在graphene上吸附影響的研究.pdf

1、Graphene作為一種新的碳基材料，自從2004年在實驗室成功制備后，以其優(yōu)良的電子性質(zhì)和環(huán)境下的穩(wěn)定性為制作納米尺度的晶體管進而研發(fā)出基于graphene的集成電路芯片奠定了基礎(chǔ)。本文利用第一原理方法研究了In在graphune上吸附的結(jié)構(gòu)及電子特性，討論In吸附在graphene上形成量子線結(jié)構(gòu)的特點以及吸附能與覆蓋度的關(guān)系，進而探討空位與Si摻雜對In吸附的影響。 首先，采用基于密度泛函理論(DFT)的VASP程序包對單

2、層graphene進行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化，得到了與實驗相符很好的晶格常數(shù)。在此基礎(chǔ)上，研究了In在graphene上不同的吸附形態(tài)結(jié)構(gòu)的影響，進而研究了吸附能與覆蓋度的關(guān)系。結(jié)果表明，在覆蓋度1/6單層(ML)下，In吸附在graphene上形成量子線形態(tài)更穩(wěn)定。線內(nèi)的In-In相互作用加強，使量子線趨于穩(wěn)定，而線間的In原子的相互作用較弱，由于吸附高度較高，與graphene的作用不強。其吸附高度、吸附能對于不同的吸附位相差細微，與覆蓋度1/

3、6ML下()3×()3模型的In-graphene吸附體系相比，后者In原子之間作用稍小而與graphene作用大些，不同吸附位的吸附能差別稍大。二者的穩(wěn)定吸附位是相同的，均在頂(T)位，最大吸附能相差很小。 其次，為了更深入地理解In在graphene上的吸附行為，進一步研究了空位及Si的替位摻雜對In吸附的影響。空位的存在增強了In在graphene上的吸附，在低覆蓋度(1/32ML)下In的吸附更穩(wěn)定。這主要由于空位使得g

4、raphene的懸掛鍵增加，而低覆蓋度下In的吸附高度低，與graphene的相互作用為主，懸掛鍵加強了In與graphene的作用。計算中用一個Si原子替代graphene中的一個C原子構(gòu)成了Si的替位摻雜模型。Si的替位摻雜對In在graphene上吸附也有強化作用，在較高覆蓋度下(1/3ML)顯著提升In吸附的穩(wěn)定性。這主要歸因于Si替代C位吸附In后會向In的吸附方向突出一定高度，使本來吸附高度較大的In原子獲得了與graphe