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空位缺陷对zigzag型石墨烯纳米带电子结构的影响 被引量:1
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作者 徐慧 张丹 陈灵娜 《中南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第9期3510-3516,共7页
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... 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。 展开更多
关键词 zigzag石墨烯纳米带 空位缺陷 电子结构
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Rb吸附石墨烯纳米带电子性质和光学性质的研究 被引量:2
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作者 王伟华 罗杰 周嘉旭 《原子与分子物理学报》 CAS 北大核心 2024年第2期80-86,共7页
本文基于密度泛函理论的第一性原理方法了计算了Rb、O和H吸附石墨烯纳米带的差分电荷密度、能带结构、分波态密度和介电函数,调制了石墨烯纳米带的电子性质和光学性质,给出了不同杂质影响材料光学特性的规律.结果表明本征石墨烯纳米带为... 本文基于密度泛函理论的第一性原理方法了计算了Rb、O和H吸附石墨烯纳米带的差分电荷密度、能带结构、分波态密度和介电函数,调制了石墨烯纳米带的电子性质和光学性质,给出了不同杂质影响材料光学特性的规律.结果表明本征石墨烯纳米带为n型直接带隙半导体且带隙值为0.639 eV;Rb原子吸附石墨烯纳米带之后变为n型简并直接带隙半导体,带隙值为0.494 eV;Rb和O吸附石墨烯纳米带变为p型简并直接带隙半导体,带隙值增加为0.996 eV;增加H吸附石墨烯纳米带后,半导体类型变为n型直接带隙半导体,且带隙变为0.299 eV,带隙值相对减小,更有利于半导体发光器件制备.吸附Rb、O和H原子后,石墨烯纳米带中电荷密度发生转移,导致C、Rb、O和H之间成键作用显著.吸附Rb之后,在费米能级附近由C-2p、Rb-5s贡献;增加O原子吸附之后,O-2p在费米能级附近贡献非常活跃,C-2p、Rb-5s和O-2p电子态之间强烈的杂化效应,促使费米能级附近的杂质能级分裂成能带;再增加H原子吸附之后,Rb-4p贡献发生蓝移,O-2p在费米能级附近贡献非常强,费米能级分裂出两条能带.Rb、O和H的吸附后,明显调制了石墨烯纳米带的光学性质. 展开更多
关键词 石墨纳米 结构 光学性质 分波态密度 第一性原理
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石墨烯纳米带的热输运性能研究
3
作者 刘远超 徐一帆 +2 位作者 邵钶 蒋旭浩 李耑 《化工新型材料》 CAS CSCD 北大核心 2024年第6期126-131,共6页
基于分子动力学模拟方法,研究了本征石墨烯纳米带的尺寸效应以及存在空位、N掺杂、B掺杂缺陷时,温度、缺陷浓度和不同缺陷类型对石墨烯纳米带热输运性能的综合影响,深入研究了石墨烯纳米带的声子热输运机理。结果表明:本征石墨烯纳米带... 基于分子动力学模拟方法,研究了本征石墨烯纳米带的尺寸效应以及存在空位、N掺杂、B掺杂缺陷时,温度、缺陷浓度和不同缺陷类型对石墨烯纳米带热输运性能的综合影响,深入研究了石墨烯纳米带的声子热输运机理。结果表明:本征石墨烯纳米带的热导率在400K时为107.0W/(m·K),且均随长度和宽度的增加而增加。当缺陷和温度混合效应存在时,由于声子散射和高频声子的激发,使热导率均会随浓度和温度的增加而下降。同时,不同缺陷类型在同一温度下,空位缺陷在低浓度时对热导率影响较大,但在高浓度时掺杂缺陷影响显著。其中N掺杂的影响强于B掺杂,这是由于不同原子的质量不同造成的。研究结果有助于调控石墨烯热输运特性,可为微纳电子器件的高效散热提供理论指导。 展开更多
关键词 石墨纳米 热输运 缺陷 温度 分子动力学模拟
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改性石墨烯纳米带/双马来酰亚胺复合材料的摩擦学性能 被引量:1
4
作者 沈连根 石磊 +3 位作者 韩相鹏 史炳瑞 张佳豪 刘超 《精细化工》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期630-639,共10页
为了改善石墨烯与双马来酰亚胺(BMI)树脂的相容性,并使其在摩擦过程中快速形成高质量自润滑转移膜,用超支化聚硅氧烷(HBPSi)和Ni纳米粒子共同改性石墨烯纳米带(GNRs),制备了HBPSi/Ni/GNRs复合粒子,将其引入到BMI树脂中制备出HBPSi/Ni/GN... 为了改善石墨烯与双马来酰亚胺(BMI)树脂的相容性,并使其在摩擦过程中快速形成高质量自润滑转移膜,用超支化聚硅氧烷(HBPSi)和Ni纳米粒子共同改性石墨烯纳米带(GNRs),制备了HBPSi/Ni/GNRs复合粒子,将其引入到BMI树脂中制备出HBPSi/Ni/GNRs/BMI复合材料。采用FTIR、SEM、TEM、摩擦磨损试验机及分子动力学模拟对复合粒子的结构、形貌及添加量和复合材料的摩擦学性能的影响进行了考察,并探究了其摩擦磨损机理。结果表明,HBPSi和Ni纳米粒子成功负载到GNRs表面上。与GNRs相比,HBPSi/Ni/GNRs复合粒子能够显著提升BMI复合材料的摩擦学性能。当HBPSi/Ni/GNRs复合粒子添加量(质量分数)为0.6%时,HBPSi/Ni/GNRs/BMI复合材料的摩擦系数和体积磨损率均降至最低,分别为0.18和1.9×10^(-6)mm^(3)/(N·m)。HBPSi/Ni/GNRs复合粒子与BMI树脂强的界面作用是导致其复合材料抗剪切能力提升的关键。 展开更多
关键词 石墨纳米 Ni纳米粒子 超支化聚硅氧烷 摩擦学 分子动力学模拟 功能材料
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掺杂对锯齿形(Zigzag)石墨烯纳米带输运性质的影响 被引量:2
5
作者 安丽萍 刘春梅 +1 位作者 刘正方 刘念华 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第4期5-8,共4页
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... 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。 展开更多
关键词 第一性原理 锯齿形石墨纳米 掺杂 输运性质
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石墨烯纳米带的制备技术及应用研究现状
6
作者 周新博 付景顺 +3 位作者 苑泽伟 钟兵 刘涛 唐美玲 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期64-74,共11页
石墨烯具有优异的力学、电学、光学、热学等物理性质,是当前新型材料的研究热点之一,被广泛应用在导电薄膜、储能元件、药物载体以及锂电池等领域。然而,石墨烯无带隙的特点限制其更广泛的应用,因此,通过技术手段打开石墨烯带隙成为学... 石墨烯具有优异的力学、电学、光学、热学等物理性质,是当前新型材料的研究热点之一,被广泛应用在导电薄膜、储能元件、药物载体以及锂电池等领域。然而,石墨烯无带隙的特点限制其更广泛的应用,因此,通过技术手段打开石墨烯带隙成为学者们亟待解决的新问题。将石墨烯制成石墨烯纳米带(Graphene nanoribbons,GNRs)是打开其带隙的可行办法。因此,本文梳理了制备GNRs的不同方法,综述了其制备原理和研究进展,并对比了其优点和不足,提出了将不同方法的优点相互结合的复合制备方法,以实现可控、高效、高质量制备GNRs,最后介绍了GNRs在高性能传感器、场效应晶体管和光电探测器领域应用的研究进展和未来发展趋势。这对GNRs进一步应用在纳米器件中有一定的指导意义。 展开更多
关键词 石墨纳米 剪裁 化学合成 传感器 场效应晶体管 光电探测器
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zigzag型石墨烯纳米带电学性质第一性原理研究 被引量:1
7
作者 周玉坤 《廊坊师范学院学报(自然科学版)》 2014年第4期53-55,共3页
采用第一性原理计算了zigzag型石墨烯纳米带的电学性质。计算结果表明:zigzag型石墨烯纳米带的能带结构与碳纳米带的宽度密切相关;掺杂Al原子的ZGNR显示半导体特性。计算结果能为石墨烯纳米带改性实验提供有效指导,有利于推动石墨烯纳... 采用第一性原理计算了zigzag型石墨烯纳米带的电学性质。计算结果表明:zigzag型石墨烯纳米带的能带结构与碳纳米带的宽度密切相关;掺杂Al原子的ZGNR显示半导体特性。计算结果能为石墨烯纳米带改性实验提供有效指导,有利于推动石墨烯纳米带在纳电子学方面的应用。 展开更多
关键词 锯齿型石墨纳米 结构 掺杂 铝原子
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Zigzag边界石墨烯纳米带错层α型叠加的输运性质研究
8
作者 刘华 王雪峰 蒋永进 《苏州大学学报(自然科学版)》 CAS 2012年第1期59-63,共5页
用基于第一性原理的密度泛函理论和非平衡格林函数理论的计算模拟方法研究了不同宽度错层叠加锯齿边缘型石墨烯纳米带(ZGNRs)的电子输运特性.与单层ZGNRs相比,错层叠加ZGNRs中存在层间界面,因而在该系统中能够实现更加丰富的电学特性.... 用基于第一性原理的密度泛函理论和非平衡格林函数理论的计算模拟方法研究了不同宽度错层叠加锯齿边缘型石墨烯纳米带(ZGNRs)的电子输运特性.与单层ZGNRs相比,错层叠加ZGNRs中存在层间界面,因而在该系统中能够实现更加丰富的电学特性.研究表明,错层叠加ZGNRs中能较容易实现负微分电阻现象.这使得错层叠加ZGNRs有可能被用来制作电子振荡器件. 展开更多
关键词 量子输运 叠加石墨纳米 第一性原理 格林函数
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二茂铼分子吸附Zigzag型石墨烯纳米带自旋输运性质的理论研究 被引量:1
9
作者 刘小月 李林峰 葛桂贤 《固体电子学研究与进展》 CAS 北大核心 2019年第1期10-16,共7页
基于非平衡格林函数结合第一性原理的计算,研究了二茂铼分子(Re(cp)_2)的吸附对Zigzag型石墨烯纳米带(ZGNRs)自旋输运性质的影响。研究发现,对于完美的ZGNRs,当原子宽度m=12时,体系电流异常的小,其余原子宽度的体系都具有良好的导电性;... 基于非平衡格林函数结合第一性原理的计算,研究了二茂铼分子(Re(cp)_2)的吸附对Zigzag型石墨烯纳米带(ZGNRs)自旋输运性质的影响。研究发现,对于完美的ZGNRs,当原子宽度m=12时,体系电流异常的小,其余原子宽度的体系都具有良好的导电性;而对于吸附的体系,随着吸附Re(cp)_2数目以及石墨烯宽度的改变,体系的电流出现了负微分电阻效应和开关效应。此外,又进一步通过分析透射谱、局域态密度以及透射通道来深层次的研究其物理本质。 展开更多
关键词 石墨纳米 Re(cp)2分子 第一性原理 输运性质
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氧化石墨烯纳米带/TPU复合材料薄膜制备及性能表征 被引量:15
10
作者 樊志敏 郑玉婴 +1 位作者 曹宁宁 张延兵 《功能材料》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第3期3105-3109,3114,共6页
采用氧化法将碳纳米管纵向切割成氧化石墨烯纳米带,利用溶液成形在涂膜机上制备氧化石墨烯纳米带/TPU复合材料薄膜。FT-IR、拉曼光谱、XRD、FE-SEM、TEM等测试表明,碳纳米管成功地被纵向切割成带状结构的氧化石墨烯纳米带。力学测试表明... 采用氧化法将碳纳米管纵向切割成氧化石墨烯纳米带,利用溶液成形在涂膜机上制备氧化石墨烯纳米带/TPU复合材料薄膜。FT-IR、拉曼光谱、XRD、FE-SEM、TEM等测试表明,碳纳米管成功地被纵向切割成带状结构的氧化石墨烯纳米带。力学测试表明,当氧化石墨烯纳米带用量为2%(质量分数)时,复合材料薄膜弹性模量与拉伸强度相比TPU薄膜提高了160%与123%。氧气透过率测试表明当氧化石墨烯纳米带用量为2%(质量分数)时,复合材料薄膜氧气透过率降低77%,阻隔性能明显提高。 展开更多
关键词 氧化石墨纳米 TPU复合材料薄膜 氧气透过率 阻隔性
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含有碳链通道的石墨烯纳米带电子特性的第一性原理研究 被引量:7
11
作者 曾晖 赵俊 +2 位作者 韦建卫 郑艳 田雕 《四川师范大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2013年第1期87-91,共5页
采用第一性原理的密度泛函理论结合非平衡格林函数的计算方法,研究了含有多碳链通道的石墨烯纳米带的原子结构、电子能带结构与电子输运特性.结果表明,移除大量原子后含有双碳原子链的纳米带的能隙显著增大,这说明电子从占据态到未占据... 采用第一性原理的密度泛函理论结合非平衡格林函数的计算方法,研究了含有多碳链通道的石墨烯纳米带的原子结构、电子能带结构与电子输运特性.结果表明,移除大量原子后含有双碳原子链的纳米带的能隙显著增大,这说明电子从占据态到未占据态的跃迁将更加困难;并且最高占据子能带与最低未占据子能带几乎与费米能级平行,说明边缘态几乎完全消失.电子输运特性的计算结果与电子能带结果是自洽的,碳链的引入导致纳米带电导隙的增大和费米能级位置电导的湮没.这说明通过电子束轰击的方式裁剪纳米带的原子结构来制备集成度更高、尺度更小的一维半导体纳米器件是可行的. 展开更多
关键词 第一性原理 石墨纳米 原子结构 电子能结构
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石墨烯纳米带热导率的分子动力学模拟 被引量:15
12
作者 魏志勇 毕可东 陈云飞 《东南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第2期306-310,共5页
采用非平衡态分子动力学方法研究了石墨烯纳米带的热导率随温度变化的关系.通过在纳米带长度方向上施加周期性边界条件,利用Tersoff作用势和Fourier定律计算热导率.由于模拟尺寸较小时热导率随纳米带长度的增加而单调增加,为了减小长度... 采用非平衡态分子动力学方法研究了石墨烯纳米带的热导率随温度变化的关系.通过在纳米带长度方向上施加周期性边界条件,利用Tersoff作用势和Fourier定律计算热导率.由于模拟尺寸较小时热导率随纳米带长度的增加而单调增加,为了减小长度对石墨烯纳米带热导率的影响,采用倒数拟合的方法消除了尺寸效应.模拟结果表明,石墨烯纳米带热导率随温度升高逐渐减小,这与高温下Umklapp散射作用的增强有关.结果还表明,在实际宽度近似相等的条件下,锯齿形纳米带的热导率明显高于扶手椅形,且对相同类型的纳米带,其热导率随宽度的增加而增加,表明纳米带的手性和宽度是影响石墨烯纳米带导热性能的重要参数. 展开更多
关键词 石墨纳米 分子动力学 热导率
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功能氧化石墨烯纳米带/热塑性聚氨酯复合材料薄膜的制备及阻隔性能 被引量:13
13
作者 张思维 赵文誉 +2 位作者 李长 郑玉婴 樊志敏 《高分子材料科学与工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第1期151-157,共7页
以氧化解压多壁碳纳米管的方法制备了氧化石墨烯纳米带(GONRs),然后用异氟尔酮二异氰酸酯(IPDI)对GONRs化学修饰得到功能氧化石墨烯纳米带。采用溶液成形的方法在涂膜机上制备了功能氧化石墨烯纳米带(IPGONRs)/热塑性聚氨酯(TPU)复合材... 以氧化解压多壁碳纳米管的方法制备了氧化石墨烯纳米带(GONRs),然后用异氟尔酮二异氰酸酯(IPDI)对GONRs化学修饰得到功能氧化石墨烯纳米带。采用溶液成形的方法在涂膜机上制备了功能氧化石墨烯纳米带(IPGONRs)/热塑性聚氨酯(TPU)复合材料薄膜,研究了IP-GONRs对TPU薄膜阻隔性能的影响。扫描电镜和X射线衍射的数据表明,IP-GONRs完全剥离地均匀分散在TPU基体中,并且基本沿着纳米复合材料薄膜表面平行分布。仅添加3.0%(质量分数,下同)的IP-GONRs时,TPU薄膜的氧气透过率便下降67%,因此获得了具有优异阻隔性能的IPGONRs/TPU纳米复合材料薄膜。这种具有优异阻隔性能的复合材料薄膜在食品包装和轻量气体存储容器方面有潜在的应用。 展开更多
关键词 功能氧化石墨纳米 热塑性聚氨酯 复合材料薄膜 氧气透过率 阻隔性能
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含单排线缺陷锯齿型石墨烯纳米带的电磁性质 被引量:6
14
作者 张华林 孙琳 王鼎 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2016年第1期339-347,共9页
基于密度泛函理论的第一性原理方法,研究了含单排线缺陷锯齿型石墨烯纳米带(ZGNR)的电磁性质,主要计算了该缺陷处于不同位置时的能带结构、透射谱、自旋极化电荷密度、总能以及布洛赫态.研究表明,含单排线缺陷的ZGNR和无缺陷的ZGNR在非... 基于密度泛函理论的第一性原理方法,研究了含单排线缺陷锯齿型石墨烯纳米带(ZGNR)的电磁性质,主要计算了该缺陷处于不同位置时的能带结构、透射谱、自旋极化电荷密度、总能以及布洛赫态.研究表明,含单排线缺陷的ZGNR和无缺陷的ZGNR在非磁性态和铁磁态下都为金属.虽然都为金属,但其呈金属性的成因有差异.在反铁磁态下,单排线缺陷越靠近ZGNR的边缘,对ZGNR电磁性质的影响越明显,缺陷由ZGNR对称轴线向边缘移动过程中,含单排线缺陷的ZGNR有一个半导体-半金属-金属的相变过程.虽然线缺陷靠近中线的ZGNR为半导体,但由于缺陷引入新的能带,导致含单排线缺陷的ZGNR的带隙小于无缺陷ZGNR的带隙.单排线缺陷紧邻边界时,含缺陷ZGNR最稳定;单排线缺陷位于次近邻边界位置时,含缺陷ZGNR最不稳定.在反铁磁态下,对单排线缺陷位于对称轴线的ZGNR施加适当的横向电场,可以实现半导体到半金属的转变.这些研究结果对于发展基于石墨烯的纳米电子器件有重要的意义. 展开更多
关键词 石墨纳米 线缺陷 自旋极化
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不同结构石墨烯纳米带吸附NH3的第一性原理研究 被引量:4
15
作者 王欢 王常 +4 位作者 吴海洋 李昕 刘卫华 韩传余 王小力 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第8期107-115,共9页
为了进一步提高基于石墨烯的气敏传感器对NH3的传感性能,采用第一性原理方法,研究了NH3与不同结构扶手椅型石墨烯纳米带(AGNR)的相互作用,通过计算吸附能、电荷转移和灵敏度,分析NH3在单层AGNR(MAGNR)结构上的最稳定吸附位置,以及3种含... 为了进一步提高基于石墨烯的气敏传感器对NH3的传感性能,采用第一性原理方法,研究了NH3与不同结构扶手椅型石墨烯纳米带(AGNR)的相互作用,通过计算吸附能、电荷转移和灵敏度,分析NH3在单层AGNR(MAGNR)结构上的最稳定吸附位置,以及3种含氧官能团(羟基、羧基、环氧基)的修饰对传感性能的影响。在此基础上,研究MAGNR结构、双层AGNR(BAGNR)结构、含氧官能团修饰AGNR(MGO)结构以及MAGNR与MGO堆叠结构(MGO-MAGNR)对NH3的传感性能。结果表明:NH3在MAGNR结构碳六环的中心位置吸附最稳定,吸附能(-0.36 eV)和电荷转移量(-4×10^-21 C)最小;羟基、羧基、环氧基的修饰会使MAGNR结构对NH3的吸附能分别减小0.39、0.21和0.19 eV,传感性能增强;相对于MAGNR结构,BAGNR结构对NH3的灵敏度始终小于0.1,传感性能降低;相对于MAGNR、MGO、BAGNR这3种结构,NH3在MGO-MAGNR结构上的吸附能更小,传感性能更好。 展开更多
关键词 石墨纳米 第一性原理 传感性能 吸附能 灵敏度
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扶手椅型石墨烯纳米带吸附镍、铜原子链的电子结构 被引量:3
16
作者 解忧 周安宁 +4 位作者 孙凯刚 王杨俊杰 陈立勇 王素芳 张建民 《人工晶体学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第4期1082-1087,1093,共7页
采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,研究了扶手椅型石墨烯纳米带吸附3d过渡金属磁性Ni和非磁性Cu单原子链的结构、电子性质和磁性。吸附体系经过弛豫后,不同宽度纳米带吸附单原子链的稳定结构是不同的。Ni比Cu原子链在石墨烯纳米带... 采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,研究了扶手椅型石墨烯纳米带吸附3d过渡金属磁性Ni和非磁性Cu单原子链的结构、电子性质和磁性。吸附体系经过弛豫后,不同宽度纳米带吸附单原子链的稳定结构是不同的。Ni比Cu原子链在石墨烯纳米带表面的吸附更为稳定。原子链吸附在纳米带的边缘洞位(即5AG-1、6AG-1和7AG-1位置)时较为稳定,且稳定程度随着纳米带宽度的增加而增加。原子链和石墨烯纳米带的相互作用使得Ni单原子链吸附体系的磁矩为零。Cu原子链吸附5AG-1的复合体系具有磁性。Ni原子链的吸附体系呈现出带隙较小的半导体性质,而Cu原子链的吸附体系全都表现出金属性质。 展开更多
关键词 石墨纳米 原子链 电子结构 第一性原理
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多层石墨烯纳米带光电探测器理论与性能分析 被引量:2
17
作者 刘海月 牛燕雄 +3 位作者 尹贻恒 丁铭 杨碧瑶 刘帅 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2016年第12期3811-3816,共6页
多层石墨烯具有超宽的光谱吸收范围及独特的光电性能,是制作下一代光电探测器件的理想材料。以石墨烯的带间隧穿理论为基础,提出了一个多层石墨烯纳米带结构的光电探测器模型,纳米带的两端与源极和漏极相连,夹在半导体基质和上下栅极之... 多层石墨烯具有超宽的光谱吸收范围及独特的光电性能,是制作下一代光电探测器件的理想材料。以石墨烯的带间隧穿理论为基础,提出了一个多层石墨烯纳米带结构的光电探测器模型,纳米带的两端与源极和漏极相连,夹在半导体基质和上下栅极之间。利用这个模型,建立了多层石墨烯纳米带探测器的光电转换机制,讨论了上栅极电压不同时探测器的工作原理,研究了源-漏极间光电流及暗电流与入射光能量的关系,探讨了探测器的偏置电压,耗尽层长度以及带隙取值对暗电流的影响,并分析了不同参数下探测器响应率以及探测率随入射光能量的变化关系。结果表明,探测器的响应率随纳米带层数的增加而增加,受带隙,耗尽层长度和偏置电压的影响,最大的响应率约为10~3 A·W^(-1);通过限制上栅压,带隙等变量可以控制系统暗电流,增大探测器的探测率,最高探测率约为10~9 cm·Hz^(1/2)·W^(-1)。多层石墨烯纳米带结构可以增强探测器对入射光的吸收,提高探测器的灵敏度以及对弱光的探测能力,实现对太赫兹到远红外波段入射光的有效探测,探测性能远高于许多量子结构和窄带半导体结构的光电探测器。 展开更多
关键词 石墨 纳米 光电设备 探测
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一种基于石墨烯纳米带的半金属材料设计 被引量:3
18
作者 周晨露 郑新亮 +1 位作者 郑继明 姚合宝 《西北大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2014年第2期201-205,共5页
利用基于密度泛函理论的第一性原理方法,设计一种基于石墨烯纳米带的半金属材料,发现通过边缘的F取代,原来处于自旋半导体的石墨烯纳米带显示出自旋半金属特性。F原子取代是一种有效的方式,打破了原来纳米带的对称性,改变了边缘态的能... 利用基于密度泛函理论的第一性原理方法,设计一种基于石墨烯纳米带的半金属材料,发现通过边缘的F取代,原来处于自旋半导体的石墨烯纳米带显示出自旋半金属特性。F原子取代是一种有效的方式,打破了原来纳米带的对称性,改变了边缘态的能级位置,使得这种石墨烯纳米带成为自旋半金属。 展开更多
关键词 石墨纳米 氟原子 取代 半金属 密度泛函理论
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石墨烯纳米带的制备与电学特性调控 被引量:6
19
作者 张辉 蔡晓明 +3 位作者 郝振亮 阮子林 卢建臣 蔡金明 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2017年第21期187-204,共18页
石墨烯由于其独特的晶体结构展现出了特殊的电学特性,其导带与价带相交于第一布里渊区的六个顶点处,形成带隙为零的半金属材料,具有优异的电子传输特性的同时也限制了其在电子学器件中的使用.因而科研人员尝试各种方法来打开其带隙并调... 石墨烯由于其独特的晶体结构展现出了特殊的电学特性,其导带与价带相交于第一布里渊区的六个顶点处,形成带隙为零的半金属材料,具有优异的电子传输特性的同时也限制了其在电子学器件中的使用.因而科研人员尝试各种方法来打开其带隙并调控其能带特性,主要有利用缺陷、应力、掺杂、表面吸附、结构调控等手段.其中石墨烯纳米带由于量子边界效应和限制效应,存在带隙.本综述主要介绍了制备各类石墨烯纳米带的方法,并通过精确调控其细微结构,从而对其进行精确的能带调控,改变其电学特性,为其在电子学器件中的应用提供一些可行的方向. 展开更多
关键词 石墨 纳米 工程
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多空位缺陷和硼氮杂质对锯齿型石墨烯纳米带电子结构的影响 被引量:2
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作者 肖建田 胡大胜 +2 位作者 陈灵娜 吴取劲 李丽华 《中南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第11期4361-4366,共6页
利用基于密度泛函理论的第一性原理方法,研究多空位缺陷和掺杂对对称性锯齿型石墨烯纳米带(ZGNRs)的电子结构的影响。研究结果表明,具有相同位置的多空位缺陷或氮掺杂的对称性ZGNR显示了半金属特性,而硼掺杂的对称性ZGNR显示了半导体性... 利用基于密度泛函理论的第一性原理方法,研究多空位缺陷和掺杂对对称性锯齿型石墨烯纳米带(ZGNRs)的电子结构的影响。研究结果表明,具有相同位置的多空位缺陷或氮掺杂的对称性ZGNR显示了半金属特性,而硼掺杂的对称性ZGNR显示了半导体性质。石墨烯纳米带的锯齿形边缘上和空位缺陷处都存在自旋极化的电子态,并且边缘上电子自旋呈反铁磁性排列。具有多空位缺陷的ZGNR磁矩依赖于带宽、空位缺陷的构型以及空位缺陷与边缘的距离,从而磁矩随着带宽的增加呈现震荡效应。这种特殊的缺陷和掺杂效应可用来设计新颖的自旋电子器件。 展开更多
关键词 锯齿型石墨纳米 缺陷 掺杂 电子结构
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