第一性原理探究双层h-BN/Graphene的结构与性质

发布时间：2024-02-03 21:33

　　石墨烯在基础物理学和电子学应用方面的潜能吸引了人们的关注。由于六角氮化硼具有原子级平坦的表面,因而被认为是石墨烯的优良衬底而被大加研究。以氮化硼为衬底的石墨烯结构具有极高的电子迁移率,在实验上已经高质量制备。基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,我们讨论了衬底为h-BN层的施加小应力、空位和进行不同掺杂对双层h-BN/Graphene的结构和性质的影响。首先研究了双层h-BN/Graphene材料的结构和性质,与先前的研究工作进行对比,有很好的相符。随后研究了小应变对双层结构的带隙的调整,研究了衬底空位B、N空位对双层结构和性质的影响。我们发现通过施加不同应力,带隙会有不同的变化,相比较而言,N空位更容易形成。B、N空位时呈现金属性,同时空位处有磁性的产生。B空位时,磁性主要由周围的N原子的Pz轨道提供,N空位时,磁性主要由C原子的Pz轨道提供。其次,由于h-BN可以很好的生长于Ni的(111)面,在合成h-BN层时可能会引入Ni原子的掺杂。我们研究了Ni原子掺杂的稳定位置,结合能带结构与态密度图进行分析。发现在费米能附近引入新的杂质能级,同时发现K点处的狄拉克点被打开。掺杂的Ni原子...

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【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1.1几种低维纳米材料（a）

着历史的发展、科学技术的进步、人类需求的提升，原有的宏观材料人们的需要。为了满足人们对材料的更高性能、器件尺寸的更高精度们开始对微观材料进行关注和深入探究。现阶段，国际上技术竞争的纳米科技。因此，现阶段一个很重要的研究内容就是对新技术新材料应用。度范围在1nm到100nm....

图1.2结构图和能带图

第1章绪论1.1.1石墨烯(Graphene)简介理想的石墨烯（Graphene）结构是平面蜂窝状六角点阵结构[2]，原胞内有两个原子，每个原子都是sp2杂化，形成三个键和一个离域大键[3]。由于Graphen具有一个大键，大键的电子可以在平面内自由的移动....

图1.3Graphene和其他材料在拉伸强度、杨氏模量、电子迁移率和热传导系数的对比

图1.3Graphene和其他材料在拉伸强度、杨氏模量、电子迁移率和热传导系数的对比从石墨烯的理论预言到实验上的成功制备，大约经历了半个多世纪。Wallace在1947年开始研究石墨烯的结构和性质，2004年Geim首次成功制备出了单层石墨烯[16]，获得了20....

图1.4几种不同的制备方法下的Graphene的扫描电镜图

图1.4几种不同的制备方法下的Graphene的扫描电镜图复合材料：石墨烯薄膜[33-35]是石墨烯在复合材料中广泛应用的一好的柔韧性，因而可以用于制备柔性导电薄膜；石墨烯结构稳定应用于高精度的传感器；由于石墨烯对气体完全的不渗透性，因表面的防腐。能量存储：随着工业的发....

本文编号：3894719