Armchair型石墨纳米带的电子结构和输运性质

利用第一性原理的电子结构和输运性质计算方法,研究了扶手椅(armchair)型单层石墨纳米带(具有锯齿边缘)的电子结构和输运性质及其边缘空位缺陷效应.研究发现,完整边缘的扶手椅型石墨纳米带是典型的金属性纳米带,边缘空位缺陷的存在对扶手椅型纳米带能带结构有一定的影响,但并不彻底改变其金属性特征.

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。

空位缺陷对zigzag型石墨烯纳米带电子结构的影响

为了了解空位缺陷对zigzag型石墨烯纳米带电子结构的影响,采用基于密度泛函理论的第一性原理,计算含不同空位碳原子数的缺陷zigzag型石墨烯纳米带的电子结构。研究结果表明:含缺陷的zigzag型石墨烯纳米带都呈现出类金属性的电子结构特征,其电子结构与缺失碳原子的含量及缺陷位置附近碳原子的饱和度密切相关;缺陷的存在会引入缺陷能级,当缺失的碳原子数为奇数时,费米面附近存在3条能级;当缺失的碳原子数为偶数时,费米面附近只有2条能级;随着空位缺陷的增加,缺陷处碳原子的不饱和度也增加,从而费米能附近的态密度峰出现相应衰减。

基于缺陷结构的石墨烯纳米带电输运特性研究

采用密度泛函理论与非平衡格林函数相结合的第一性原理方法,研究具有缺陷结构的锯齿型石墨烯纳米带电输运性质。系统地分析不同形状(菱形和正方形)以及不同边长的缺陷对其电输运性质影响,为石墨烯分子器件电输运特性的调控设计提供有效的理论支持。研究表明,缺陷对石墨烯纳米带的电输运性质能起到明显的调制作用。在低偏压下完美的石墨烯纳米带的电流高于具有缺陷结构的石墨烯纳米带,而在高偏压下具有缺陷结构的石墨烯纳米带的电流则高于完美的石墨烯纳米带。对于菱形缺陷,边长越大电流越大;对于正方形缺陷,边长越大电流越小。同时,四原子边缘菱形缺陷结构在偏压区间1.0～1.5 V内显示出了负微分电阻效应。

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．

逆Stone-Thrower-Wales缺陷和9AGNR双栅石墨烯纳米带FET的传输特性（英文）

基于缺陷的碳纳米结构工程正在成为改变石墨烯纳米带FET中电子传输性质的重要且有效的方法.本文研究了ISTW缺陷的位置和对称性对低维9NR双栅石墨烯纳米带FET(DG-GNRFET)性能的影响.分析透射光谱和态密度和电流?电压特性表明,对电子传输的缺陷影响根据ISTW缺陷在沟道长度中的位置和取向(对称和非对称配置)而显着变化.基于该结果,非对称ISTW缺陷导致栅极电压对漏极电流的可控性更强,并且漏极电流增加超过5倍.结果还证实了ISTW在控制DG-AGNR FET的沟道电流方面的缺陷工程潜力.

单空位缺陷对石墨纳米带电子结构和输运性质的影响

基于第一性原理电子结构和输运性质计算,研究了单空位缺陷对单层石墨纳米带(包括zigzag型和armchair型带)电子性质的影响.研究发现,单空位缺陷使石墨纳米带在费米面上出现一平直的缺陷态能带;单空位缺陷的引入使zigzag型半导体性的石墨纳米带变为金属性,这在能带工程中有重要的应用价值;奇数宽度的armchair型石墨纳米带表现出金属特性,有着很好的导电性能,同时,偶数宽度的armchair型石墨带虽有金属性的能带结构,但却有类似半导体的伏安特性;单空位缺陷使得奇数宽度的armchair石墨纳米带导电性能减弱,使得偶数宽度的armchair石墨纳米带导电性能明显增强.

Zigzag型石墨纳米带电子结构和输运性质的第一性原理研究

采用第一性原理电子结构和输运性质计算研究了zigzag型单层石墨纳米带(具有armchair边缘)的电子结构和输运性质及其边缘空位缺陷效应.研究发现,完整边缘的zigzag型石墨纳米带是具有一定能隙的半导体带,边缘空位缺陷的存在使得纳米带能隙变小,且缺陷浓度越大,能隙越小,并发生了半导体-金属转变.利用这些研究结果,将有助于在能带工程中实现其电子结构裁剪.

扶手椅型石墨纳米带的双空位缺陷效应研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理电子结构和输运性质计算,研究了扶手椅型石墨纳米带(具有锯齿边缘)的双空位缺陷效应.研究发现:双空位缺陷的存在并没有改变石墨纳米带的金属特性,但改变了费米面附近的能带结构.同时,双空位缺陷的取向对石墨纳米带的输运性质有很重要的影响.对于奇数宽度的纳米带,斜向双空位缺陷使得石墨带导电性能减弱,而垂直双空位能基本保留原有的线性伏安特性,导电性能降低较少;对于偶数宽度的纳米带,斜向双空位缺陷会使石墨带导电性能明显增强,而垂直双空位缺陷则具有完整石墨带的输运性质.

双空位缺陷石墨纳米带的电子结构和输运性质研究

基于第一原理电子结构和输运性质计算,研究了585双空位拓扑缺陷对锯齿(zigzag)型石墨纳米带(具有椅型(armchair)边)电子结构和输运性质的影响.研究发现,585双空位缺陷的存在使得锯齿型石墨纳米带的能隙增大,并在能隙中出现了一条局域于缺陷处的缺陷态能带,双空位缺陷的取向也影响其能带结构.另外,585双空位缺陷对能隙较小的锯齿型石墨纳米带输运性质的影响较大,而对能隙较大的锯齿型石墨纳米带影响很小,缺陷取向并不显著影响纳米带的输运性质.

掺杂armchair石墨烯纳米带电子结构和输运性质的研究

基于第一性原理计算,研究了B/N掺杂对宽度为Na=3p+2=11的扶手椅(Armchair)型石墨烯纳米带电子结构和输运性质的影响.杂质的存在使得扶手椅型石墨烯纳米带的能隙增大,并在能隙中出现了一条局域的杂质态能带,杂质的位置也影响其能带结构.另外,杂质的存在还引起输运过程中的电子共振散射,其特点与掺杂种类、掺杂位置和结构对称性有关.