石墨烯介觀納米結(jié)構(gòu)量子輸運(yùn)與調(diào)控研究

1、分類(lèi)號(hào)學(xué)校代碼0 4 6 91 0 5 4 2密級(jí)學(xué)號(hào) 2 0 0 9 1 1 1 2 4 0 0 7石墨烯介觀納米結(jié)構(gòu)量子輸運(yùn)與調(diào)控研究Q u a n t u m T r a n s p o r tf o rG r a p h e n e —B a s e dN a n o s t r u c t u r e sa n d I t sM a n i p u l a t i o n研 究 生 姓名 諶雄文指導(dǎo)教師姓名、職稱(chēng) 周光輝教授學(xué)

2、 科 專(zhuān) 業(yè) 凝聚態(tài)物理研 究 方 向 低維量子結(jié)構(gòu)湖南師范大學(xué)學(xué)位評(píng)定委員會(huì)辦公室二O 一二年四月石墨烯介觀納米結(jié)構(gòu)量子輸運(yùn)與調(diào)控研究 ．I摘 要近年來(lái)，隨著納米技術(shù)的發(fā)展和新材料的不斷開(kāi)發(fā)，各種介觀納米結(jié)構(gòu)不斷地被成功制備，如量子點(diǎn)和量子線(xiàn)、石墨烯及其納米條帶等．它們?cè)趪?guó)防及民生的各個(gè)領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用前景，這使得介觀納米體系的量子輸運(yùn)研究迅速成為凝聚態(tài)物理前沿的熱點(diǎn)之一．本文主要對(duì)基于石墨烯的介觀納米混雜耦合體系的電子輸運(yùn)性質(zhì)及

3、其調(diào)控進(jìn)行了研究，旨在為介觀器件的制作及納米量子電路超大規(guī)模集成提供一些有價(jià)值的理論支持和參考．全文共分為六章：第一章為緒論，主要對(duì)本文涉及的幾種介觀納米結(jié)構(gòu)的制備、基本性質(zhì)及其輸運(yùn)研究背景、我們的研究?jī)?nèi)容與方法進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹．第二章，我們理論計(jì)算了扶手椅邊緣石墨烯納米條帶各格點(diǎn)附近的局域電子態(tài)，并利用一維半無(wú)限長(zhǎng)量子線(xiàn)模擬掃描隧道顯微鏡( S T M ) 探針對(duì)其進(jìn)行S T M 隧穿電流探測(cè)．結(jié)果表明：半導(dǎo)體型石墨烯納米條帶中，所有格點(diǎn)

4、附近都分布著具有半導(dǎo)體性質(zhì)的電子態(tài)．而金屬型石墨烯納米條帶中，除了在其第3 J 一1 和3 ．j 一2 ( J 為正整數(shù)，第1 條鏈對(duì)應(yīng)條帶的邊界) 碳鏈的格點(diǎn)附近分布著具有金屬性質(zhì)的電子態(tài)外，在其第3 J 鏈的格點(diǎn)附近居然還分布著具有半導(dǎo)體性質(zhì)的電子態(tài)．因此，在金屬型納米條帶中，緊鄰的3 I ) ．一l 和3 j 一2 鏈上的格點(diǎn)相互連通構(gòu)成了低能電子的平面?zhèn)鬏斖ǖ溃? 歹半導(dǎo)體性質(zhì)的鏈在每?jī)蓷l通道之間間隔存在保證了它們的低能導(dǎo)通獨(dú)立

5、性．這些電子態(tài)的分布可以通過(guò)S T M 隧穿電流來(lái)探測(cè)：當(dāng)S T M 探針靠近具有半導(dǎo)體性質(zhì)電子態(tài)的格點(diǎn)，S ' F M 隧穿電流出現(xiàn)了明顯的零數(shù)值平臺(tái)，其閾值電壓K 由條帶寬度Ⅳ決定；當(dāng)S T M探針靠近具有金屬性質(zhì)電子態(tài)的格點(diǎn)，零電流平臺(tái)消失．對(duì)于非常寬的扶手椅邊緣納米條帶，即石墨烯片，半導(dǎo)體電子態(tài)和半金屬電子態(tài)也共存于其寬度大約為7l l I l l 的邊界區(qū)域里．讓人意外的是，石墨烯片所有格點(diǎn)的S T f f I 隧穿電