石墨烯納米帶及其復合三維結構的電子輸運特性研究.pdf

1、石墨烯納米帶作為一種新型碳納米材料，由于尺度達到了納米級而出現一些奇特的性能，并可通過控制其幾何構型或摻雜來調節(jié)其電子輸運性能。這即意味著石墨烯納米帶對于研究與制作下一代新型納米電子器件具有重要意義。本文運用結合密度泛函理論與非平衡格林函數的方法來模擬計算納米結構體系的電子輸運特性。研究了以下幾種納米結構：不同手性的石墨烯納米帶、十字形石墨烯納米結以及石墨烯/碳納米管復合三維結構。
　　本研究主要內容包括：⑴具有完整邊界的石墨烯納

2、米帶：鋸齒型為金屬性結構，扶手型為半導體性結構，這與理論模型分析得到的結論是相吻合的；石墨烯納米帶寬度的變化不僅影響了金屬性石墨烯納米帶的電流抑制區(qū)間寬度和電導率，同時也直接地影響了半導體性石墨烯納米帶的截斷電壓幅值和電流強度；并對鋸齒型氮摻雜情形進行研究，發(fā)現摻雜后帶隙發(fā)生了明顯變化，從未摻雜的金屬性轉變?yōu)閾诫s后的半導體性，同時在費米能級附近電子態(tài)密度和透射系數明顯減少，因而致使電子輸運性能有不同程度的降低。⑵十字形石墨烯納米結：由于

3、兩臂的引入，破壞了邊緣原先的電子輸運通道，增加了多條電子隧穿通道，即引入量子尺寸效應和量子干涉效應，使得電子輸運能力明顯小于Zigzag GNR；對于未摻雜十字形納米結均表現出一定的金屬性，但隨著臂寬、臂高的增加以及兩臂的不對稱性，透射譜線中均出現了明顯的振蕩現象；由于氮原子的摻入加劇了電子的散射，使得電子輸運性能降低，并在某些偏壓范圍內出現了負阻現象。⑶石墨烯/碳納米管復合三維結構：兩類復合三維結構均具有一定的金屬性；孔洞型G16-C