石墨烯离子辐照效应的分子动力学仿真

发布时间：2020-12-01 14:49

石墨烯是厚度只有单原子层的二维材料,并在2004年获得了首个稳定存在的样本。石墨烯的很多物理性质是非常优异的,比如它是已知的机械强度最强的材料之一,并且它具有非常高的电导率和热导率。但是石墨烯禁带宽度为零的特点,限制了它在电子信息产业的应用。为了改善石墨烯材料的性质,我们需要对石墨烯的结构进行修改。同时因为石墨烯是一种二维材料,所以采用的方法必须足够精确,精确到一次调整一个原子结构的级别。用离子对石墨烯进行辐照能够达到这样的要求。本文详细研究了石墨烯的离子辐照效应,使用控制变量法对不同的石墨烯对象(包括单层悬空石墨烯、双层悬空石墨烯、Cu衬底上单层石墨烯和Cu衬底上双层石墨烯)分别施加各种不同的辐照条件(包括辐照强度、辐照密度和辐照剂量),并在辐照仿真结束后统计产生的各项结果(包括石墨烯溅射原子数量、缺陷面积和复杂缺陷数量等)。在对仿真结果进行统计分析后,我们发现:对于悬空石墨烯,由于单双层结构的不同,随着离子辐照强度的增加,单层石墨烯溅射原子数量随之减少,而双层石墨烯溅射原子数量随之增加。同时,随着辐照密度的减小,单层石墨烯溅射原子的数量会呈现出先增加再减小最后趋于稳定的趋势。对于这... 

【文章来源】：西安电子科技大学陕西省 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：86 页

【文章类型】：硕士

【部分图文】：

石墨层状结构

科学家们认为它可以看作是由两个三角晶格交叉拼在一起而形成，这种观点成功地用于使用紧束缚近似计算单个石墨层的能带结构。图1.2 石墨烯结构石墨烯的稳定性是由于其碳原子堆积的紧密性，并且碳原子与碳原子之间形成sp2轨道杂化（构成 σ 键的轨道 s、px和 py的组合，最后的 pz电子构成了 π 键）。各个π 键一起杂化形成 π 带和 π*带。这些能带是允许电子自由移动的半填充带，石墨烯很多显著的电学特性都来源于此[5]。固体形式的石墨烯片通常在石墨（002）分层的衍射中显示出来，某些单原子厚度纳米结构就是如此。然而，透射电镜（TEM）研究表明[5]，在平坦的石墨烯薄片中存在缺陷，并显示出这是由于从熔体中进行二维结晶的原因。而当石墨烯暴露于含碳分子

第一章 绪论3图1.3 扫描探针显微镜图像下的石墨烯[5]1.2 石墨烯的电学性质石墨烯是一种零隙半导体[6]，因为它的导带和价带在布里渊区边缘的动量空间中的六个位置上的狄拉克点处相遇，被分成两个非等价三点集，这两组标记为 K 和 K'。这些集合形成了的一个简并度 gv=2 的石墨烯能谷。但对于一般的半导体，研究学者们通常关注的是动量为零的 Γ[7]。然而，如果面内方向被限制，在这种情况下它被称为纳米带，那它的电子结构是不同的，如果它是“之字形”的，则带隙为零；如果它是“扶手椅形”的，则带隙不为零。图1.4 石墨烯


本文编号：2894884