石墨烯納米帶的能帶結(jié)構(gòu)與調(diào)制.pdf

1、由于其獨(dú)特的物理、化學(xué)性質(zhì)和廣泛的應(yīng)用前景,石墨烯自發(fā)現(xiàn)以來就迅速受到全世界科研工作者的關(guān)注。目前,如何實(shí)現(xiàn)其電學(xué)特性的有效調(diào)控成為石墨烯應(yīng)用研究過程中的主要瓶頸。我們前期的實(shí)驗(yàn)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)金、鉑等金屬原子的摻雜,本文擬借助計(jì)算機(jī)模擬的方法,研究金屬摻雜對石墨烯納米帶能帶結(jié)構(gòu)的影響,探索實(shí)現(xiàn)能帶調(diào)制的有效方法,為進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)研究提供理論指導(dǎo)。
　　 本文采用Materials Studio軟件中DMol3密度泛函模塊,首先對未摻雜的

2、石墨烯納米帶進(jìn)行計(jì)算。結(jié)果表明:扶手椅型石墨烯納米帶(AGNR)是半導(dǎo)體性的,其帶隙值隨寬度的變化關(guān)系可以分成三組,并且均隨寬度增加呈下降趨勢；而鋸齒型石墨烯納米帶(ZGNR)中存在磁性,它的兩種磁化態(tài)——鐵磁(FM)態(tài)和反鐵磁(AFM)態(tài)的能量非常接近,并且前者表現(xiàn)金屬性而后者為半導(dǎo)體性。之后我們重點(diǎn)分析了兩種金屬原子——金原子和鉑原子在石墨烯納米帶中的摻雜效應(yīng),主要結(jié)論如下:
　　 (1).金原子在AGNR的邊緣摻雜,寬度N

3、a=3p和3p+1(p是一個正整數(shù))的納米帶轉(zhuǎn)變?yōu)榻饘傩?而Na=3p+2的納米帶則表現(xiàn)P型摻雜的半導(dǎo)體特性；鉑原子摻雜時,只在Na=3p或3p+1的幾個極窄寬度下,納米帶表現(xiàn)P型摻雜半導(dǎo)體特性,其余情況下納米帶都維持半導(dǎo)體特性,其帶隙值與寬度的變化關(guān)系同樣可用三簇曲線表示,不過寬度較大時簡并成兩條曲線。
　　 (2).金屬原子在ZGNR中的摻雜抑制其所在邊緣的自旋極化,相應(yīng)地也改變其能帶特性。摻雜率的不同導(dǎo)致不同的調(diào)制效應(yīng),金