石墨烯电子通道的传输效率以及AB效应的研究

发布时间：2024-03-18 18:25

　　石墨烯作为性能优良的新型纳米材料在近几年来备受瞩目,其独特的能带结构使得它具有一系列新奇的物化特性。在电子输运的方面它表现出了许多优异的性能,使得其在信息传输方面颇具发展前景。目前门电压控制的石墨烯纳米带作为一种传输电子的通道,被人们广为研究。电子在其中的输运方式遵循Snell定律,与电磁波在光纤中的传输相似。通过操控不同区域的外加门电压就能够使得电子在特定的区域内进行高效的输运。另外,它作为一种研究模型也在实验中被广泛运用,例如形成环形通道研究Aharanov-Bhom(AB)效应。AB效应作为一个重要的量子干涉效应至今仍在被科学家们所关注。在本文中,工作主要是运用了紧束缚近似模型以及格林函数的方法,从理论上研究模拟了门电压控制下的石墨烯电子通道的输运情况。首先,我们研究了门电压控制下的二端口石墨烯电子通道的输运性质。从能谷的角度分析了通道中电子态的输运情况。发现在二端口的体系中,边缘态参与导电,并且贡献了2ne²/h的电导值。整个输运过程的谷间散射很弱。此外,我们研究了四端口石墨烯电子通道的输运特性及AB效应。对于四端口电子直通道,电导值是量子化的,并且传导效...

【文章页数】：66 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1:(a)AFM下五个不同尺寸的单壁碳纳米管的样品图，(b)为纳米管导电性能随着长度[6]

图1:(a)AFM下五个不同尺寸的单壁碳纳米管的样品图，(b)为纳米管导电性能随着长度的改变，图片引自文献[6]其中对于单壁碳纳米管的研究[6]获得了大家的广泛关注，在其中本征电子输运特体现突出，进而为高性能纳米管电子学的发展提供了基础。在图1（a）中为单壁纳米管的显微电....

图2:(a)为研究石墨烯弹道输运的装置图，(b)为有衬底时（红色实线）和无衬底（黑色实线）的石墨烯电导率，图片引自文献[7]

图1:(a)AFM下五个不同尺寸的单壁碳纳米管的样品图，(b)为纳米管导电性能随着长度的改变，图片引自文献[6]其中对于单壁碳纳米管的研究[6]获得了大家的广泛关注，在其中本征电子输运特体现突出，进而为高性能纳米管电子学的发展提供了基础。在图1（a）中为单壁纳米管的显微电....

图3：Aharanov-Bohm效应实验示意图，图片引自[8]

在悬浮的石墨烯样品中载流子密度极低的情况下电子迁移率却极高，这一性能使得石墨烯在作为新型纳米电子器件材料方面非常具有发展前景。目前，对电压控制的悬浮石墨烯电子通道这类准一维体系的弹道输运特性已有试验及理的研究，它极有潜力是以后新一代的纳米级别的电子器件基本结构之一。1.2电子的....

图4：（a）石墨烯结构图（b）二维单层石墨烯、富勒烯、碳纳米管及三维石墨示意图

能够看到它是由碳原子形成的蜂窝状的二维层状晶体并且其为碳元素的一种同素异形体。如图4（b）所示，富勒烯、碳纳米管、石墨等材料都能够由单层片状石墨烯为基本结构单元组成。在电子显微镜下，每个碳原子之间相距为0.142nm。石墨烯在许多方面，例如：力、热、电、光等，都表现出了十分优秀....

本文编号：3931633