掺杂对锯齿形(Zigzag)石墨烯纳米带输运性质的影响

基于第一性原理计算,研究了掺杂对锯齿形石墨烯纳米带电子输运性质的影响。研究发现,掺杂原子种类、掺杂位置的不同将对电子输运产生极大的影响。当中间散射区域的中心C原子被B杂质原子代替时,在电子输运谱的费米能级以下会出现一个零透射的波谷,而另一侧则不变;当带中心杂质为N原子时情况正好相反。零透射波谷的出现意味着有带隙产生,即发生了从金属到半导体的转变。当杂质原子从中心位置移到带边缘时,波谷将移到费米能级的另一侧,从而引起从受主到施主特征的转变,这是杂质原子的束缚态与边缘态相互作用的结果。

锯齿形石墨烯带(7-ZGNR)输运性质的研究

采用基于密度泛函方法的非平衡格林函数，对无限长锯齿形石墨烯带（7-ZGNR）的态密度和输运性质进行了理论计算和模拟。结果表明，此石墨烯带的电子输运系数和其态密度有关，波峰与波谷分别相对应。此外，输运曲线近似在费密能级两边对称。由于宽度只有10nm左右，石墨烯带受量子效应的影响，对不同本征能量的电子的输运系数呈整数变化，相应的电导呈现阶跃式变化，其值均为量子电导G0的整数倍。另外，给石墨烯带加以0～1．5V的偏压，计算I-V曲线。结果发现，此石墨烯带在0～1．5V内的I-V曲线接近于线性，考虑到其带隙值较小，因此可认为7-ZGNR是金属型的锯齿形石墨烯带。采用类似的方法，可以判定其他石墨烯带的输运性质。