石墨烯納米帶及其復(fù)合三維結(jié)構(gòu)的電子輸運(yùn)特性研究.pdf

1、石墨烯納米帶作為一種新型碳納米材料，由于尺度達(dá)到了納米級而出現(xiàn)一些奇特的性能，并可通過控制其幾何構(gòu)型或摻雜來調(diào)節(jié)其電子輸運(yùn)性能。這即意味著石墨烯納米帶對于研究與制作下一代新型納米電子器件具有重要意義。本文運(yùn)用結(jié)合密度泛函理論與非平衡格林函數(shù)的方法來模擬計(jì)算納米結(jié)構(gòu)體系的電子輸運(yùn)特性。研究了以下幾種納米結(jié)構(gòu)：不同手性的石墨烯納米帶、十字形石墨烯納米結(jié)以及石墨烯/碳納米管復(fù)合三維結(jié)構(gòu)。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴具有完整邊界的石墨烯納

2、米帶：鋸齒型為金屬性結(jié)構(gòu)，扶手型為半導(dǎo)體性結(jié)構(gòu)，這與理論模型分析得到的結(jié)論是相吻合的；石墨烯納米帶寬度的變化不僅影響了金屬性石墨烯納米帶的電流抑制區(qū)間寬度和電導(dǎo)率，同時(shí)也直接地影響了半導(dǎo)體性石墨烯納米帶的截?cái)嚯妷悍岛碗娏鲝?qiáng)度；并對鋸齒型氮摻雜情形進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)摻雜后帶隙發(fā)生了明顯變化，從未摻雜的金屬性轉(zhuǎn)變?yōu)閾诫s后的半導(dǎo)體性，同時(shí)在費(fèi)米能級附近電子態(tài)密度和透射系數(shù)明顯減少，因而致使電子輸運(yùn)性能有不同程度的降低。⑵十字形石墨烯納米結(jié)：由于

3、兩臂的引入，破壞了邊緣原先的電子輸運(yùn)通道，增加了多條電子隧穿通道，即引入量子尺寸效應(yīng)和量子干涉效應(yīng)，使得電子輸運(yùn)能力明顯小于Zigzag GNR；對于未摻雜十字形納米結(jié)均表現(xiàn)出一定的金屬性，但隨著臂寬、臂高的增加以及兩臂的不對稱性，透射譜線中均出現(xiàn)了明顯的振蕩現(xiàn)象；由于氮原子的摻入加劇了電子的散射，使得電子輸運(yùn)性能降低，并在某些偏壓范圍內(nèi)出現(xiàn)了負(fù)阻現(xiàn)象。⑶石墨烯/碳納米管復(fù)合三維結(jié)構(gòu)：兩類復(fù)合三維結(jié)構(gòu)均具有一定的金屬性；孔洞型G16-C