基于zigzag邊界和armchair邊界石墨烯能級(jí)能量和自由電子分布密度的研究演示課件

1、..1基于Zigzag和Armchair邊界石墨烯能級(jí)能量和自由電子分布密度的研究指導(dǎo)老師：XX物理學(xué)XXX20112301XXX..20102石墨烯的發(fā)現(xiàn)和發(fā)展04石墨烯的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)總結(jié)與展望..3石墨烯的發(fā)現(xiàn)和發(fā)展2004年，英國(guó)物理學(xué)家利用機(jī)械剝離的方法從一塊高序熱解石墨（這種石墨在普通的鉛筆里就能見(jiàn)到）中剝離出了僅有一層碳原子厚度的石墨薄片——石墨烯安德烈蓋姆(reGeim)和康斯坦丁諾沃肖洛夫(KonstantinNovose

2、lov)石墨烯的制備方法：微機(jī)械剝離法、熱膨脹法、化學(xué)氣相沉積法、氧化石墨還原法等..4石墨烯的結(jié)構(gòu)理想的石墨烯塊包含兩套不等價(jià)的碳原子，每個(gè)碳原子具有四個(gè)價(jià)電子.它是由sp2雜化的碳原子緊密排列而成的二維蜂窩狀晶格結(jié)構(gòu)，看上去就像是一張由六邊形網(wǎng)格構(gòu)成的平面...5石墨烯的性質(zhì)和應(yīng)用石墨烯的應(yīng)用：復(fù)合材料、透明導(dǎo)電材料、超級(jí)電容器、傳感器、能源存儲(chǔ)、取代硅用于電子產(chǎn)品、醫(yī)學(xué)方面、國(guó)防軍事方面等.石墨烯是世界上迄今為止發(fā)現(xiàn)的擁有最高強(qiáng)度

3、、最好韌性、最輕重量、最高透光率、最佳導(dǎo)電性的材料...6緊束縛近似下石墨烯能級(jí)能量和自由電子分布密度計(jì)算無(wú)限大理想石墨烯能帶計(jì)算：..7有限大理想石墨烯能級(jí)計(jì)算：對(duì)于有限大石墨烯，系統(tǒng)哈密頓量為：緊束縛近似下石墨烯能級(jí)能量和自由電子分布密度計(jì)算..8緊束縛近似下石墨烯能級(jí)能量和自由電子分布密度計(jì)算有限大理想石墨烯自由電子分布密度計(jì)算：..9緊束縛近似下石墨烯能級(jí)能量和自由電子分布密度計(jì)算有限大理想石墨烯自由電子分布密度計(jì)算：A碳原子周

4、圍自由電子平均分布個(gè)數(shù)——自由電子分布密度..10緊束縛近似下墨烯能級(jí)能量計(jì)算結(jié)果選為周期重復(fù)單元（含兩個(gè)碳六元環(huán)）..11緊束縛近似下Zigzag石墨烯能級(jí)能量計(jì)算結(jié)果N=2，含碳六元環(huán)個(gè)數(shù)n分別為114的Zigzag邊界石墨烯塊的能級(jí)能量對(duì)比圖石墨烯塊含有的能級(jí)數(shù)（含簡(jiǎn)并能級(jí)在內(nèi)）與包含的碳原子的個(gè)數(shù)相等，能級(jí)能量都存在正負(fù)能級(jí)能量關(guān)于E=0相互對(duì)稱(chēng)的現(xiàn)象。1)含碳六元環(huán)個(gè)數(shù)不同的Zigzag石墨烯能級(jí)能量曲線變化趨勢(shì)大致相同。2)

5、隨著碳六元環(huán)個(gè)數(shù)的增加，最高能級(jí)和最低能級(jí)的能量差值會(huì)逐漸增大，但這種增大會(huì)隨著碳六元環(huán)個(gè)數(shù)的增加而變得緩慢。3)當(dāng)能級(jí)處在區(qū)間｛1.51｝和｛11.5｝時(shí)，能級(jí)間的能量差值變化較為緩慢。..12緊束縛近似下Armchair石墨烯能級(jí)能量計(jì)算結(jié)果..13能級(jí)在0ev附近不存在較大的間隙.寬度N=5、7，含碳六元環(huán)個(gè)數(shù)不同的Armchair石墨烯能級(jí)能量對(duì)比圖緊束縛近似下Armchair石墨烯能級(jí)能量計(jì)算結(jié)果..14一般地，對(duì)于寬度N=2

6、，含碳六元環(huán)個(gè)數(shù)為n(n≥2）的Zigzag石墨烯塊，其包含的自由價(jià)電子不能填滿所有的能級(jí).位于所選石墨烯對(duì)稱(chēng)位置上的碳原子，其周?chē)淖杂呻娮臃植济芏认嗟葘?duì)于分布在鋸齒谷的碳原子來(lái)說(shuō)，其周?chē)植嫉淖杂呻娮臃植济芏绕毡檩^??；而位于鋸齒峰的碳原子周?chē)植嫉淖杂呻娮臃植济芏绕毡槎驾^大。當(dāng)碳六元環(huán)個(gè)數(shù)n≥4時(shí)，由非鋸齒邊往內(nèi)第三個(gè)鋸齒谷位置的碳原子周?chē)淖杂蓛r(jià)電子密度最小。如圖藍(lán)色（紅色）陰影部分的石墨烯，其非鋸齒邊上碳原子周?chē)杂蓛r(jià)電子密度大

7、于（小于）由非鋸齒邊往內(nèi)第一個(gè)鋸齒峰位置的碳原子，可以發(fā)現(xiàn)是隨著碳六元環(huán)個(gè)數(shù)周期性變更的。緊束縛近似下Zigzag石墨烯自由電子分布密度計(jì)算結(jié)果..15位于對(duì)稱(chēng)位置的碳原子周?chē)淖杂呻娮臃植计骄鶄€(gè)數(shù)是相等的；位于的扶手位置的碳原子周?chē)植嫉淖杂呻娮臃植济芏绕毡槎急确植加谝巫恢玫奶荚又車(chē)拇?，特別是非扶手椅邊的碳原子周?chē)淖杂蓛r(jià)電子分布密度最大；椅座位置的碳原子周?chē)淖杂呻娮拥姆植济芏绕毡檩^小。我們定義椅座位置靠近左（右）邊的為左（右

8、）椅座，觀察可以發(fā)現(xiàn)從左往右看，左椅座碳原子周?chē)淖杂蓛r(jià)電子分布密度逐漸減小，右椅座位置的碳原子周?chē)淖杂蓛r(jià)電子分布密度逐漸增.緊束縛近似下Armchair石墨烯自由電子分布密度計(jì)算結(jié)果含周期重復(fù)單元個(gè)數(shù)不同的Armchair石墨烯自由價(jià)電子分布密度圖..16自由電子填滿一半的能級(jí)或者充滿全部能級(jí)的時(shí)候，自由電子在各個(gè)碳原子上的平均分布個(gè)數(shù)是一樣的.緊束縛近似下Zigzag石墨烯能級(jí)能量計(jì)算結(jié)果..17自由電子充滿一半的能級(jí)或全部的能級(jí)

9、的時(shí)候，石墨烯每個(gè)碳原子周?chē)淖杂呻娮臃植嫉钠骄鶄€(gè)數(shù)是相等的位于扶手邊界扶手位置的碳原子在半滿向鄰近1個(gè)能級(jí)躍遷的時(shí)候，其周?chē)碾娮臃植嫉拿芏茸兓@著，而非扶手椅邊界椅座位置的碳原子幾乎不變。緊束縛近似下Armchair石墨烯自由電子分布密度計(jì)算結(jié)果..18石墨烯塊填滿一半能級(jí)時(shí)向附近的1個(gè)能級(jí)躍遷的時(shí)候，鋸齒谷位置的碳原子較為穩(wěn)定，在向鄰近能級(jí)躍遷時(shí)其周?chē)淖杂呻娮臃植济芏炔蝗菀鬃兓欢挥阡忼X峰位置的碳原子較為活躍，在躍遷時(shí)其周?chē)?/p>