第一性原理计算有关低维材料电学特性及其微纳电子器件传输特性仿真

发布时间：2018-04-05 17:26

  本文选题：第一性原理计算　切入点：石墨烯　出处：《浙江大学》2015年硕士论文

【摘要】：本篇论文主要针对目前低维材料在工业应用中遇到的两个关键性问题：石墨烯的零带隙局限及衬底对其电学特性的影响,并且分别以单层碳化硅材料和氟化石墨烯为切入点尝试进行解决。本文通过第一性原理计算对于这些类石墨烯二维材料的电学性能及其在电学器件中的应用进行了仿真及预测,具体内容包括：对于单层碳化硅材料p-n结传输特性的探究,发现了一个峰谷比大于104的差分负阻现象,并且在很宽的整流区间内发现了整流比高达104以上的整流现象,预测了其在微纳器件及下一代柔性器件中的应用前景；以及对于氟化石墨烯其氟化机理的分析,预测在ICP激发含氟气体氟化石墨烯的过程中,使用SF6气体能够得到更高质量的氟化石墨烯,并且对于氟化石墨烯在石墨烯高敏分子传感器中的应用作出了一定的预测性研究,发现石墨烯下表面加入氟原子指向石墨烯的单层氟化石墨烯C4F有可能对于有毒气体的探测起到非常好的增强效果。通过文中一些仿真的分析及预测,对于实验工作者提供了一定的指导意义以及启发,为目前工业领域的一些待解决问题提供了可行的解决方案。
[Abstract]:This paper focuses on two key problems in the industrial application of low-dimensional materials: the zero-band gap limitation of graphene and the influence of substrate on its electrical properties.And the monolayer silicon carbide and graphene fluoride as the starting point to try to solve the problem.In this paper, the electrical properties of these graphene like two-dimensional materials and their applications in electrical devices are simulated and predicted by first-principles calculation. The main contents are as follows: the investigation of p-n junction transport characteristics of monolayer silicon carbide materials.A differential negative resistance phenomenon with a peak-valley ratio greater than 104 is found, and a rectifying phenomenon with a rectifying ratio of more than 104 is found in a wide range of rectifiers, and its application prospects in micro / nano devices and the next generation of flexible devices are predicted.Based on the analysis of the fluorination mechanism of graphene fluoride, it is predicted that higher quality graphene fluoride can be obtained by using SF6 gas in the process of ICP excitation of fluorinated graphene.Moreover, the application of graphene fluoride in graphene Gao Min molecular sensor has been studied in a certain degree of predictability.It is found that the addition of fluorine atoms to the surface of graphene monolayer graphene fluoride C4F may enhance the detection of toxic gases.Through the analysis and prediction of some simulation in this paper, it provides a certain guiding significance and inspiration for the experimenters, and provides feasible solutions for some problems to be solved in the field of industry at present.
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TQ127.11;TN304.24;TP212

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本文编号：1715779