当前位置:主页 > 科技论文 > 化学论文 >

单双层石墨烯界面态的量子输运研究

发布时间:2019-01-09 19:20
【摘要】:石墨烯是由碳原子构成的、具有正六边形结构的二维晶体。自从石墨烯在室温条件下从石墨材料中被剥离出来,它就吸引了很多人的关注和研究。由于它具有极高的载流子迁移率和低能耗的特性,石墨烯极有可能取代硅材料,用来制造微型晶体管,该晶体管用于超级计算机会使其处理、运行速率提高几百倍。另外,由于石墨烯具有高透光率和强度极高特点,使得它成为制造透明电子产品的首选材料。基于石墨烯这些优越的特性和潜在应用价值,使得我们非常有必要从理论上对石墨烯的特性进行探究。在本文中,我们先介绍了石墨烯独特的基本特性、石墨烯纳米带以及石墨烯的制备和应用,然后阐述了研究石墨烯所用的理论模型和方法,最后探讨了在电场、磁场的调控下,石墨烯纳米带的量子输运、边界态分布和拓扑相变。第一,我们研究了zigzag型双层石墨烯在层间势和边界势共同作用下的边界态分布和量子输运。通过不同的边界势的调节,可以实现不同的量子谷霍尔(QVH)效应,并且边界态在实空间的分布也可以由边界势单独操控;讨论了杂质势对体系的影响,当在谷间距比较大时,单边量子谷霍尔(Single-QVH)相和量子谷霍尔(QVH)相在非磁性杂质势的微扰下能够稳定存在,然而当谷间距比较小,边界态不平衡的量子谷霍尔(Unbalanced-QVH)相很容易被弱的微扰势摧毁。其次,我们探究了带偏压的双层石墨烯在倾斜磁场的调控下的拓扑相变和量子输运。当不考虑塞曼能时,我们发现倾斜磁场的平行分量对纳米带的能带结构没有任何影响;当考虑强磁场引起的塞曼效应时,倾斜磁场的垂直分量和平行分量都可以使能带的自旋简并被打开;当倾斜磁场和偏压一定的情况下,通过调节费米能的位置,可以在石墨烯纳米带中实现拓扑相的转变,并且在不同的拓扑相中相应的霍尔电导也不同。综上所述,我们探究了双层石墨烯在电场、磁场调控下的量子输运、边界态分布和拓扑相变,期望这些结果对电子器件具有参考价值。
[Abstract]:Graphene is a two-dimensional crystal with hexagonal structure consisting of carbon atoms. Graphene has attracted much attention since it was stripped from graphite materials at room temperature. Because of its high carrier mobility and low energy consumption, graphene is likely to replace silicon to make microtransistors, which can be processed by supercomputers and run at speeds up hundreds of times. In addition, graphene is the preferred material for transparent electronic products because of its high transmittance and high intensity. Based on the superior properties and potential application value of graphene, it is necessary to explore the properties of graphene theoretically. In this paper, we first introduce the unique basic characteristics of graphene, the preparation and application of graphene nanobelts and graphene, and then describe the theoretical models and methods used to study graphene. Finally, we discuss the control of electric field and magnetic field. Quantum transport, boundary state distribution and topological phase transition of graphene nanobelts. First, we study the boundary state distribution and quantum transport of zigzag type bilayer graphene under the interaction of interlaminar potential and boundary potential. By adjusting different boundary potentials, different quantum (QVH) effects can be realized, and the distribution of boundary states in real space can also be controlled by the boundary potential alone. The influence of impurity potential on the system is discussed. When the grain spacing is large, the one-sided quantum Single-QVH and quantum (QVH) phases can exist stably under the perturbation of non-magnetic impurity potential, however, when the gap between valleys is small, The boundary state unbalanced quantum Unbalanced-QVH phase is easily destroyed by weak perturbation potential. Secondly, we investigate the topological phase transition and quantum transport of bilayer graphene with bias under the control of inclined magnetic field. When Zeeman energy is not considered, we find that the parallel component of inclined magnetic field has no effect on the band structure of nanobelts. When the Zeeman effect caused by strong magnetic field is considered, both the vertical and parallel components of the inclined magnetic field can make the spin degenerate of the band open. When the inclined magnetic field and bias voltage are fixed, the topological phase transition can be realized in graphene nanobelts by adjusting the position of Fermi energy, and the corresponding Hall conductance is different in different topological phases. To sum up, we investigate the quantum transport, boundary state distribution and topological phase transition of bilayer graphene under the control of electric and magnetic fields. We hope that these results will be of reference value to electronic devices.
【学位授予单位】:新疆大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:O613.71

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 ;石墨烯相变研究取得新进展[J];润滑与密封;2009年05期

2 ;科学家首次用纳米管制造出石墨烯带[J];电子元件与材料;2009年06期

3 ;石墨烯研究取得系列进展[J];高科技与产业化;2009年06期

4 ;新材料石墨烯[J];材料工程;2009年08期

5 ;日本开发出在蓝宝石底板上制备石墨烯的技术[J];硅酸盐通报;2009年04期

6 马圣乾;裴立振;康英杰;;石墨烯研究进展[J];现代物理知识;2009年04期

7 傅强;包信和;;石墨烯的化学研究进展[J];科学通报;2009年18期

8 ;纳米中心石墨烯相变研究取得新进展[J];电子元件与材料;2009年10期

9 徐秀娟;秦金贵;李振;;石墨烯研究进展[J];化学进展;2009年12期

10 张伟娜;何伟;张新荔;;石墨烯的制备方法及其应用特性[J];化工新型材料;2010年S1期

相关会议论文 前10条

1 成会明;;石墨烯的制备与应用探索[A];中国力学学会学术大会'2009论文摘要集[C];2009年

2 钱文;郝瑞;侯仰龙;;液相剥离制备高质量石墨烯及其功能化[A];中国化学会第27届学术年会第04分会场摘要集[C];2010年

3 张甲;胡平安;王振龙;李乐;;石墨烯制备技术与应用研究的最新进展[A];第七届中国功能材料及其应用学术会议论文集(第3分册)[C];2010年

4 赵东林;白利忠;谢卫刚;沈曾民;;石墨烯的制备及其微波吸收性能研究[A];第七届中国功能材料及其应用学术会议论文集(第7分册)[C];2010年

5 沈志刚;李金芝;易敏;;射流空化方法制备石墨烯研究[A];颗粒学最新进展研讨会——暨第十届全国颗粒制备与处理研讨会论文集[C];2011年

6 王冕;钱林茂;;石墨烯的微观摩擦行为研究[A];2011年全国青年摩擦学与表面工程学术会议论文集[C];2011年

7 赵福刚;李维实;;树枝状结构功能化石墨烯[A];2011年全国高分子学术论文报告会论文摘要集[C];2011年

8 吴孝松;;碳化硅表面的外延石墨烯[A];2011中国材料研讨会论文摘要集[C];2011年

9 周震;;后石墨烯和无机石墨烯材料:计算与实验的结合[A];中国化学会第28届学术年会第4分会场摘要集[C];2012年

10 周琳;周璐珊;李波;吴迪;彭海琳;刘忠范;;石墨烯光化学修饰及尺寸效应研究[A];2011中国材料研讨会论文摘要集[C];2011年

相关重要报纸文章 前10条

1 姚耀;石墨烯研究取得系列进展[N];中国化工报;2009年

2 刘霞;韩用石墨烯制造出柔性透明触摸屏[N];科技日报;2010年

3 记者 王艳红;“解密”石墨烯到底有多奇妙[N];新华每日电讯;2010年

4 本报记者 李好宇 张們捷(实习) 特约记者 李季;石墨烯未来应用的十大猜想[N];电脑报;2010年

5 证券时报记者 向南;石墨烯贵过黄金15倍 生产不易炒作先行[N];证券时报;2010年

6 本报特约撰稿 吴康迪;石墨烯 何以结缘诺贝尔奖[N];计算机世界;2010年

7 记者 谢荣 通讯员 夏永祥 陈海泉 张光杰;石墨烯在泰实现产业化[N];泰州日报;2010年

8 本报记者 纪爱玲;石墨烯:市场未启 炒作先行[N];中国高新技术产业导报;2011年

9 周科竞;再说石墨烯的是与非[N];北京商报;2011年

10 王小龙;新型石墨烯材料薄如纸硬如钢[N];科技日报;2011年

相关博士学位论文 前10条

1 吕敏;双层石墨烯的电和磁响应[D];中国科学技术大学;2011年

2 罗大超;化学修饰石墨烯的分离与评价[D];北京化工大学;2011年

3 唐秀之;氧化石墨烯表面功能化修饰[D];北京化工大学;2012年

4 王崇;石墨烯中缺陷修复机理的理论研究[D];吉林大学;2013年

5 盛凯旋;石墨烯组装体的制备及其电化学应用研究[D];清华大学;2013年

6 姜丽丽;石墨烯及其复合薄膜在电极材料中的研究[D];西南交通大学;2015年

7 姚成立;多级结构石墨烯/无机非金属复合材料的仿生合成及机理研究[D];安徽大学;2015年

8 伊丁;石墨烯吸附与自旋极化的第一性原理研究[D];山东大学;2015年

9 梁巍;基于石墨烯的氧还原电催化剂的理论计算研究[D];武汉大学;2014年

10 王义;石墨烯的模板导向制备及在电化学储能和肿瘤靶向诊疗方面的应用[D];复旦大学;2014年

相关硕士学位论文 前10条

1 詹晓伟;碳化硅外延石墨烯以及分子动力学模拟研究[D];西安电子科技大学;2011年

2 王晨;石墨烯的微观结构及其对电化学性能的影响[D];北京化工大学;2011年

3 苗伟;石墨烯制备及其缺陷研究[D];西北大学;2011年

4 蔡宇凯;一种新型结构的石墨烯纳米器件的研究[D];南京邮电大学;2012年

5 金丽玲;功能化石墨烯的酶学效应研究[D];苏州大学;2012年

6 黄凌燕;石墨烯拉伸性能与尺度效应的研究[D];华南理工大学;2012年

7 刘汝盟;石墨烯热振动分析[D];南京航空航天大学;2012年

8 雷军;碳化硅上石墨烯的制备与表征[D];西安电子科技大学;2012年

9 于金海;石墨烯的非共价功能化修饰及载药系统研究[D];青岛科技大学;2012年

10 李晶;高分散性石墨烯的制备[D];上海交通大学;2013年



本文编号:2406000

资料下载
论文发表

本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/huaxue/2406000.html


Copyright(c)文论论文网All Rights Reserved | 网站地图 |

版权申明:资料由用户7d6a3***提供,本站仅收录摘要或目录,作者需要删除请E-mail邮箱bigeng88@qq.com