线缺陷对扶手型石墨烯纳米带能隙的调控

采用单轨道最近邻紧束缚模型,我们研究了线缺陷的位置、类型和强度对扶手型石墨烯纳米带(AGNRs)能隙的调控.计算结果表明,对于带宽N为3n(n为整数)的半导体AGNRs,加一条位于Ni≠3m-1的两体线缺陷后(N_i为缺陷位置,m为整数),能隙关闭,纳米带呈金属性;而N=3n+1的半导体AGNRs关闭能隙的两体线缺陷位置为Ni≠3m-2.对于带宽N=3n+2的金属性AGNRs,可在Ni≠3m位置处加一条子格线缺陷打开能隙,使纳米带呈半导体性,同时在费米能附近出现一个波速为零的局域态;增加正常原子与缺陷原子之间的交叠积分,可使局域态消失,同时保持半导体性.利用格林函数方法,我们研究了一个两端口有限尺寸AGNRs的电子输运模型,计算了体系在有线缺陷时的透射系数和态密度,结果与能带谱计算结果相一致.

线缺陷对锯齿型石墨烯带能谱和边态的调控

研究了边界线缺陷对锯齿型石墨烯带能谱和边态的调控.利用紧束缚模型和格林函数方法,我们计算了石墨烯带的色散关系、局域态密度、电导和格点波函数.数值计算结果表明边界线缺陷占位能不仅能连续调控费米面附近平带部分的色散关系,而且能将原来的双侧边态调控为单侧边态量子通道.线缺陷的交叠积分可连续调控导带底弯带部分的色散关系,使电子更集中地占据单侧边态.导带底在第一布里渊区边界的边态对线缺陷有鲁棒性.

缺陷对双层扶手型石墨烯纳米带能隙的影响

双层扶手型石墨烯纳米带的带宽既能打开能隙也能关闭能隙,但带宽难以在实验中精准调控.在紧束缚模型下,结合格林函数理论,证实线缺陷能够调控同一带宽的双层扶手型石墨烯纳米带能隙.本文计算了双层扶手型石墨烯纳米带在不同缺陷下的能带结构、格点波函数和输运性质.数值计算表明,带宽N=3n+2(n为整数)的金属带可被L≠3m(L为缺陷位置,m为整数)的线缺陷占位能打开能隙,一条A(B)原子线缺陷足以打开AB堆叠金属带能隙.带宽N≠3n+2的半导带可被L=3m的线缺陷占位能关闭能隙.仅增加带宽,也可关闭AA堆叠半导体带能隙,但不能关闭AB堆叠半导体能隙.缺陷的占位能可由栅压调控,这为设计双层石墨烯基量子器件提供了理论支持.

带状碳单层与石墨基底之间相互作用的第一性原理计算

利用基于密度泛函理论的第一性原理计算,研究边缘为Armchair型带状碳单层与石墨基底的相互作用,结果发现,其间的相互作用导致双方发生变形,带状碳单层的禁带宽度较其独立存在时有所减小,但石墨基底的作用并不改变其能带结构的基本特征.