過渡金屬—石墨烯納米帶體系的磁性與電子結(jié)構(gòu)研究.pdf

1、吸附過渡金屬的石墨烯或石墨烯納米帶具有豐富的磁性和電子結(jié)構(gòu)，因此它們吸引了很多的研究興趣。碳基底上吸附的過渡金屬原子層的磁性可以為將來的自旋電子器件提供潛在的材料應(yīng)用，因此研究者們極為重視這類體系。本文主要通過自旋極化的密度泛函計算來研究被3d過渡金屬覆蓋的n=6，8，10扶手椅型石墨烯納米帶和被Co，Ni覆蓋的n=6，8，10鋸齒型石墨烯納米帶的幾何構(gòu)型、電子結(jié)構(gòu)與磁性，發(fā)現(xiàn)石墨烯納米帶的準一維性將影響吸附過渡金屬原子的磁性，產(chǎn)生與二

2、維石墨烯體系上吸附金屬原子不同的性質(zhì)。同時納米帶的邊界形狀——扶手椅型或鋸齒形將對過渡金屬原子吸附時的排列方式和磁性產(chǎn)生影響。本文主要研究結(jié)果如下:
　　1、在3d過渡金屬-扶手椅型石墨烯納米帶體系里，吸附過渡金屬面后，大部分扶手椅型石墨烯納米帶發(fā)生彎曲，金屬面大多不平整，由于石墨烯納米帶的準一維特性，金屬往往形成異于晶體結(jié)構(gòu)的拓撲結(jié)構(gòu)。隨著納米帶寬度增加，過渡金屬-扶手椅型石墨烯納米帶體系趨向于金屬性。過渡金屬-扶手椅型石墨烯納

3、米帶體系具有不同的磁性，反鐵磁性的金屬排序與鐵磁性的排序不同。石墨烯納米帶的準一維特性也影響了吸附金屬層的磁性。Cr和Fe在扶手椅型石墨烯納米帶上會形成四面體立體團簇結(jié)構(gòu)，團聚的趨勢比其他3d過渡金屬明顯。
　　2、在Co，Ni鋸齒型石墨烯納米帶體系里，吸附過渡金屬面后，Co-鋸齒型石墨烯納米帶和Ni-鋸齒型石墨烯納米帶體系里的鋸齒形石墨烯納米帶也發(fā)生彎曲，金屬面大多不平整，且在n=8，10的體系里有四面體立體團簇結(jié)構(gòu)產(chǎn)生。吸附過

4、渡金屬后，鋸齒形石墨烯納米帶的氫原子的磁矩與兩個邊界的磁耦合情況受到金屬原子磁矩的干擾，與初始磁矩和磁耦合情況有異。所有的Co-鋸齒型石墨烯納米帶和Ni-鋸齒型石墨烯納米帶體系都是金屬性的。過渡金屬-鋸齒形石墨烯納米帶體系隨著納米帶寬度的變化，金屬的排列方式不同，從而也產(chǎn)生不同的磁性。
　　3、我們將Co，Ni-扶手椅型石墨烯納米帶體系與Co，Ni-鋸齒形石墨烯納米帶體系進行了比較，發(fā)現(xiàn)納米帶的邊界形狀與對稱性情況會影響吸附在納米

5、帶表面的金屬層面的拓撲結(jié)構(gòu)。在鋸齒形石墨烯納米帶上，Co、Ni原子傾向于團聚成立體團簇，而在扶手椅型石墨烯納米帶上，Co、Ni原子傾向于均勻分布在納米帶平面上。同一過渡金屬原子吸附在不同類型的石墨烯納米帶上，將產(chǎn)生不同的電子結(jié)構(gòu)。石墨烯納米帶本身的電子結(jié)構(gòu)和過渡金屬與石墨烯納米帶的雜化情況都會影響3d過渡金屬-石墨烯納米帶體系的導電性。同一過渡金屬原子吸附在不同類型的石墨烯納米帶上，原子的排列情況不同，從而也導致不同的磁性。這種由于金屬