吸附缺陷对armchair型石墨烯纳米条带输运性质的影响

本文基于第一性原理研究了单个氢原子吸附缺陷对armchair型石墨烯纳米条带电子输运性质的影响。研究发现,吸附缺陷使armchair型石墨烯纳米条带在费米面附近的导电性有所降低,但透射能隙依然存在。缺陷对透射抑制的强弱与其吸附位置有关。在完整石墨烯纳米条带的布洛赫波函数分布几率较大处引入缺陷对电子输运的阻碍作用较大。对于布洛赫波函数分布相同的情况,吸附位置越靠近石墨烯纳米条带中心,则对电子输运的阻碍作用越大。

石墨烯纳米条带的热电性质研究

利用非平衡格林函数方法与朗道输运理论,研究石墨烯纳米条带的热电性质。研究结果表明:zigzag型石墨烯纳米条带的热电性质随着宽度的增加而减少;armchair型石墨烯纳米条带的热电性质不仅与宽度有关,而且与其带隙是否被打开有关,当其表现为半导体时,其热电性质远大于zigzag边缘的石墨烯纳米条带。

基于石墨烯纳米条带阵列的光电探测器模型

提出了一种基于石墨烯纳米条带阵列的光电探测器(GNR-PD)结构,讨论了器件的解析模型。基于二维泊松方程,在弱非局域近似条件下建立了GNR-PD的器件模型,推导了其I-V特性和光响应特性。结果表明,GNR-PD具有极高量子效率和光电增益,可以获得高达150A/W以上的光响应度。

非对称HALO-LDD掺杂石墨烯纳米条带场效应管的电学特性研究(英文)

随着器件沟道尺寸的不断缩小,短沟道效应(SCE)和漏致势垒降低效应(DIBL)对常规类MOSFET结构的石墨烯纳米条带场效应管(GNRFET)影响变大,从而引起器件性能下降。文中提出了一种新型采用非对称HALO-LDD掺杂结构的GNRFET,其能够有效抑制器件中SCE和DIBL,改善器件性能。并采用一种量子力学模型研究GNRFET的电学特性,该模型基于二维NEGF(非平衡格林函数)方程和Poisson方程自洽全量子数值解。结合器件的工作原理,研究了GNRFET的电学特性和器件结构尺寸效应,通过与采用其他掺杂结构的GNRFET的电学特性对比分析,发现这种掺杂结构的石墨烯纳米条带场效应管具有更低的泄漏电流。

含氮-空位缺陷锯齿状石墨烯纳米条带中负微分电阻和自旋过滤效应

采用第一性原理和非平衡格林函数方法，系统研究了含氮空位缺陷锯齿状石墨烯纳米条带的自旋极化输运特性．理论计算结果表明边界非对称的这类石墨纳米条带的基态具有铁磁性，由其构建的分子结中负微分电阻效应具有鲁棒性，是电极局域的态密度及依赖偏压的散射区-电极耦合作用结果．此外，在特定偏压区域还观察到几乎完美的自旋过滤效应．

石墨烯条带的电子结构与性质:电场及长度效应

在密度泛函理论(DFT)和含时密度泛函理论(TDDFT)的基础上对宽度上含有8个zigzag链的石墨烯条带(8-ZGNR)的基态和激发态的性质进行了理论研究,着重考察了条带长度及电场的影响.B3LYP杂化泛函的计算结果显示:在基态上,8-ZGNR的最低能量态并不具有磁性,随着长度的增加,才会显示出反铁磁的性质.静电场的加入使8-ZGNR显示出反铁磁性和半金属性.在激发态上,诱导电子会随着外激光脉冲的变化而发生移动和变化,但是相比而言,α自旋电子更容易被激发而产生较明显的诱导电子密度,而β自旋电子则更容易脱离外激光场的控制而产生非绝热现象.

非磁性掺杂下石墨烯纳米带的自旋输运

基于第一性原理的密度泛函理论和非平衡格林函数方法,研究了边界掺杂下锯齿型石墨烯纳米带(ZGNRs)中的自旋输运性质,结果显示:在ZGNRs边缘,利用单个铝(Al)或磷(P)原子替换碳原子后,ZGNRs中的电子输运呈现强烈的自旋效应.特别地,在Al掺杂的偶数个原子宽度的ZGNRs中,上自旋电流随着电压单调增长,而下自旋电流在1伏偏压左右出现明显的负微分电阻效应(NDR).其主要原因是替换边缘C原子的Al(P)原子为施主(受主)杂质,一方面使透射谱或电导发生自旋极化,另一方面在透射谱上杂质态在费米能之上(下)引入了一个透射谷.

新型一维碳基纳米材料的自旋热电效应

基于第一性原理的方法,从原子层面上研究了锯齿型石墨烯纳米条带与碳链以及石墨烯纳米片组成的一维碳基纳米材料的自旋热电性能.研究发现在费米面处自旋向下的传输函数压抑至零,而自旋向上的传输函数大约为0.25,具有理想的半金属性质.另外声子部分热导明显小于对应的电子部分热导.同时低温区域(80 K附近)自旋Seebeck系数明显得到加强,导致了电荷和自旋热电品质因子接近40.并且在室温区域,自旋热电品质因子明显大于对应的电荷热电品质因子.

基于非对称掺杂策略的GNRFET电学特性研究

基于量子力学非平衡Green函数理论框架,在开放边界条件下,通过自洽求解三维Poisson和Schrdinger方程,构建了适用于非均匀掺杂的石墨烯场效应管的输运模型。并利用该模型分析计算采用非对称HALO-LDD掺杂策略的石墨烯纳米条带场效应管(GNRFET)的电学特性。通过与采用其他掺杂策略的GNRFET的输出特性、转移特性、开关电流比、亚阈值摆幅、阈值电压漂移等电学特性对比分析,发现这种掺杂结构的石墨烯场效应管具有更大的开关电流比、更低的泄漏电流、更小的亚阈值摆幅和阈值电压漂移,表明采用非对称HALO-LDD掺杂策略的GNRFET具有更好的栅控能力,能够有效的抑制短沟道效应和热载流子效应。