石墨烯-六角氮化硼能帶的電場調控及鋸齒型石墨烯納米帶遷移率的第一性原理研究.pdf

1、石墨烯具有優(yōu)異獨特的電學、熱學和力學性質，在下一代納米電子器件應用上具有巨大的前景。最近實驗發(fā)現(xiàn)，h-BN是石墨烯的理想襯底，在graphene/h-BN中，石墨烯十分平整電荷分布均勻。這個體系的一個明顯特征是二者存在旋轉失配，因此有必要研究具有旋轉失配的graphene/h-BN的電子能帶，探索在該體系中打開帶隙的方法，為其在納米電子學中的應用提供依據。石墨烯具有異常高的載流子遷移率，其納米帶作為載流子傳輸通道是石墨烯納米器件中的一個

2、重要部分。特別地，鋸齒型石墨烯納米條帶具有依賴于邊緣的自旋分布，在自旋電子學中有著重要應用，因此研究鋸齒型石墨烯納米條帶的遷移率具有十分重要的意義。在本論文中，我們基于第一性原理計算，對這兩方面內容展開研究：
　　一、電場對Graphene/h-BN能帶的調控
　　AB堆垛的Graphene/h-BN沒有旋轉失配，具有50meV的帶隙，在電場作用下，帶隙大小可以隨電場大小而改變。我們計算了具有不同旋轉角度（?=21.78o、

3、27.8o、13.1o）的真實的Graphene/h-BN系統(tǒng)的電子結構，發(fā)現(xiàn)：①具有旋轉角度的Graphene/h-BN體系在沒有外部電場作用時有一個極其微小的帶隙，在布里淵區(qū)K點保持了線性色散關系；②不像 AB堆垛 Graphene/h-BN體系電場可有效調節(jié)帶隙，具有不同旋轉角度的Graphene/h-BN體系的帶隙對電場不敏感；③具有不同旋轉角度Graphene/h-BN體系在吸附氧原子后，會打開一個可觀的帶隙，并且在外部垂直電

4、場作用下，可以有效地調節(jié)帶隙。
　　二、鋸齒型石墨烯納米帶遷移率研究
　　我們采用第一性原理方法計算了鋸齒型石墨烯納米帶的載流子遷移率。①理想鋸齒型石墨烯納米條帶的載流子遷移率可以達到103cm2V-1s-1量級，隨著條帶寬度的增大而增大，且邊緣局域態(tài)遷移率比擴展態(tài)的低兩個數(shù)量級，只達到幾十厘米2/（伏?秒）；②鋸齒型石墨烯納米帶中央吸附氧原子后會使體系載流子（電子和空穴）遷移率增大，電子遷移率增加了22~198％，空穴的遷