石墨烯單層條中的拓?fù)浣^緣體輸運(yùn)性質(zhì)研究.pdf

1、本論文詳細(xì)闡述了基于第一性原理的量子輸運(yùn)問題的理論計(jì)算方法，并以此為基礎(chǔ)研究了分子電子學(xué)中分子器件輸運(yùn)的二維石墨烯單層P-N結(jié)的拓?fù)浣^緣體輸運(yùn)性質(zhì)。這一計(jì)算模型是建立在Landauer-Büttiker輸運(yùn)體系與非平衡態(tài)格林函數(shù)計(jì)算方法的基礎(chǔ)上，保證了分子尺度下輸運(yùn)問題計(jì)算的高度嚴(yán)格性和可靠性，能夠拓展應(yīng)用到各種器件模型，并能考慮次近鄰、三近鄰相互作用以及自旋-軌道相互作用與Rashba效應(yīng)。由于采用了新的方法計(jì)算格林函數(shù)及自能，避免了

2、長時(shí)間的自洽性迭代運(yùn)算，在處理量子器件的輸運(yùn)問題上簡便高效。通過量子器件的輸運(yùn)計(jì)算，可以在理論上充分揭示分子器件的電學(xué)性質(zhì)，更深入地理解各種量子效應(yīng)的發(fā)生機(jī)制，無論對于分子器件與電路的設(shè)計(jì)，還是對于輸運(yùn)理論的基礎(chǔ)研究，都無疑具有重要的意義與參考價(jià)值。在本論文中，我們以Graphene Nanoribbon P-N結(jié)為模型，分別考慮了三近鄰相互作用與自旋-軌道相互作用、Rashba效應(yīng)，計(jì)算了該模型在不同電勢下的電導(dǎo)曲線，并通過計(jì)算相圖詳

3、細(xì)研究了Graphene Nanoribbon P-N結(jié)在絕緣態(tài)、導(dǎo)電態(tài)與QSH態(tài)（量子自旋霍爾效應(yīng)）的變化規(guī)律，揭示了二維Graphene Nanoribbon P-N結(jié)的拓?fù)浣^緣體特性。此外，我們利用該計(jì)算方法研究了更為復(fù)雜的二維石墨烯網(wǎng)格的輸運(yùn)特性，并初步探討了未來研究的基本方法和可能性。
　　本文內(nèi)容分為以下幾個(gè)章節(jié):
　　第一章:介紹石墨烯電子學(xué)的背景、發(fā)展及現(xiàn)狀。
　　第二章:從Landauer-Bütti

4、ker方程與非平衡態(tài)格林函數(shù)方法出發(fā)，對電子輸運(yùn)的第一性原理計(jì)算的發(fā)展作一個(gè)簡單的回顧和總結(jié)，并以此為基礎(chǔ)詳細(xì)闡述計(jì)算框架。
　　第三章:引入Graphene Nanoribbon P-N結(jié)模型，研究其電導(dǎo)曲線及拓?fù)浣^緣體特性。我們對電導(dǎo)曲線的計(jì)算說明了二維的Graphene Nanoribbon P-N結(jié)在無磁場的情況下也會(huì)產(chǎn)生量子自旋霍爾效應(yīng)，與相關(guān)實(shí)驗(yàn)有著很好的吻合，計(jì)算出的導(dǎo)電性相圖也吻合能帶理論的推斷。通過分別計(jì)入最近鄰