一维新材料系统的电子输运性质

发布时间：2021-07-18 13:47

　　一直以来,纳米技术作为最前沿的高新技术,被广泛应用于当前的半导体集成电路领域,在实现器件电路的微型化和功能化方面具有不可替代的作用。随着理论和技术的进步,纳米材料不断向低维发展。自石墨烯在实验上被制备以来,二维纳米材料吸引了广泛的关注并掀起了巨大的研究热潮。目前主要的二维材料包括石墨烯、二硫化钼、黑磷和硒化铟等。二维纳米材料中的准一维纳米带,由于受到更多量子限制和边界效应的影响,拥有更加奇异的物理特性,具有很好的研究价值和应用前景。依托一维纳米带搭建电子器件能够有效地发挥纳米带边缘特性优势,成为纳米器件功能化设计的新途径。基于第一性原理密度泛函理论和非平衡格林函数方法的量子输运模拟计算不要求经验参数和实验投入,以理论计算的方式得到纳米材料的电子结构和输运特性,因而在电子器件的前期探索和研究方面显示出巨大优势。基于该方法,本文借助相应的软件包研究了石墨烯和硒化铟材料相关器件的电性质,主要包括两个方面内容,具体如下:（1）研究了无磁锯齿形石墨烯纳米带电极间碳链-苯转子-碳链（CPC）结构随苯环旋转,该两极系统的电输运性质的变化过程。CPC中的碳链会有效地筛除纳米带电极的π能带电子,电输运性... 

【文章来源】：苏州大学江苏省 211工程院校

【文章页数】：87 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

（a）二维材料元素；（b）石墨烯graphene，（c）黑磷phosphorene，（d）二硫化钼MoS2和（d）硒化铟InSe的晶体结构

理论和实验上都认为完美的二维结构无法在非维晶体材料由于其本身的热力学不稳定性，在室温下会迅速构在无限的二维体系中无法维持。然而 2004 年，曼彻斯特大K.S. Novoselov 和合作者们在实验中剥离和鉴定了石墨烯，这。石墨烯能在实验中被制备出来，而且还能稳定存在，这一现象中剥离出来的二维石墨烯结构，由于表面的轻微皱褶而变得自向上的变形弯曲导致弹性能增加的同时抑制了热振动，当高于由能降到最低水平，从而实现了二维石墨烯晶体的稳定存在墨烯的研究历史可以追溯到上个世纪。早在 1947 年，Phil单原子厚度晶体的能带结构。 15 年后，Hanns-Peter Boehm 通GO）合成了石墨烯薄片。之后，材料科学家就一直试图用剥产这种单层石墨。事实上，“石墨烯”或“石墨烯层”这个名纯粹和应用化学联合会（IUPAC）正式定义的。[6]

论 一维新材料系统的电化轨道组成六角型蜂窝状晶格。如图 1.2 所示，石墨烯的原胞由义，每个原胞内有两个原子，分别位于 A 和 B 的晶格上。碳原子 sp2杂化形成强 σ 键，相邻两个键之间的夹角 120°，第 4 个电子共烯的碳-碳键长约为 0.142nm [7]，每个晶格内有三个 σ 键，所有 sp2杂化平面垂直，且以肩并肩的方式形成一个离域 π 键，贯穿整个烯可以卷曲或堆垛来构建其它维数的碳材料。如图 1.3 所示，石墨）、碳纳米管（1 维）和石墨（3 维）的基本组成单元，可以被视为子。[8]形象来说，石墨烯看上去就像由六边形网格构成的平面，2杂化与周围碳原子构成正六边形，每一个六边形单元实际上类似原子都贡献一个未成键的电子。


本文编号：3289694