掺杂锯齿型石墨烯纳米带的光学和电子输运性质

发布时间：2020-08-25 14:31

【摘要】：由于纳米材料在量子限域效应下所表现出的独特的光、电、磁性质,以石墨烯为代表的二维纳米材料被广泛应用在纳电子器件上。研究表明裁剪石墨烯可以获得不同性质的石墨烯纳米带,其中锯齿型石墨烯纳米带以其独特的边缘电子态引起了广泛的关注。石墨烯纳米带的金属性和磁有序态,使得它能够应用于光探测器和自旋电子输运等方面。然而,实验室中制备的石墨烯纳米带是不纯净的,包含一些杂质和缺陷,因此在本文中,我们利用密度泛函理论和非平衡格林函数的方法,着重研究了掺杂对石墨烯纳米带的光学和电子输运的影响,并且得到了一些有意义的结果。在光学性质方面,掺杂会明显改变石墨烯纳米带的介电函数。与未掺杂的相比,ε~┴(ω)和ε~|(ω)的吸收峰所对应的光子能量都发生了变化,这种变化是掺杂引起的能带的变化所导致的。随着杂质浓度的增大两吸收峰的峰值都会增加,这使得光难以透过掺杂后石墨烯纳米带。在电子输运方面,对于硼/氮掺杂下的石墨烯纳米带,其磁矩的分布不在遵循奈尔磁畴壁的螺旋式磁化分布,而是呈现出了双区域特征,它的电子透射系数展现出了杂质散射的作用大于自旋翻转散射。在锂掺杂的石墨烯纳米带也出现了相似的特征。我们的研究结果对于设计基于锯齿型石墨烯纳米带的光电子器件和自旋电子器件起到了一定的帮助。
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：O469;TQ127.11;TB383.1
【图文】：

图 1.2 C60的结构模型管（Carbon nanotube，CNT）是一维管中碳原子主要是以 sp2杂化为主，网格结构在某些地方有一定程度的弯具有 sp2和 sp3杂化键的混合状态。利用电子显微镜观察到了碳纳米管的年又分别独立的成功制备了单壁碳纳。碳纳米管根据其层数的不同，可分椅型、锯齿型、和手型纳米管，再者纳米管，此外也可根据管壁是否含有

图 1.2 C60的结构模型烯不同，碳纳米管（Carbon nanotube，CNT）是一维的碳纳米材料，圆管，在碳纳米管中碳原子主要是以 sp2杂化为主，但是也有一定的纳米管的六角型网格结构在某些地方有一定程度的弯曲，形成了空间中的碳原子成键具有 sp2和 sp3杂化键的混合状态。最早发现碳纳米]，他在 1991 年利用电子显微镜观察到了碳纳米管的构型，如图 1.3 Iijima[4]在 1993 年又分别独立的成功制备了单壁碳纳米管，因此在纳碳纳米管之父。碳纳米管根据其层数的不同，可分为单壁和多壁碳征又可分为扶手椅型、锯齿型、和手型纳米管，再者也可以根据其导管和半导体型碳纳米管，此外也可根据管壁是否含有缺陷、外形的形

图 1.6 （a）扶手椅型和（b）锯齿型石墨烯纳米带方面，石墨烯纳米带的透光性能是极高的,单层纳米带看起来子传感器的电子器件。在实验上，来自意大利和法国的研究者纳米带的一端平躺在金(111)表面上，另一端则连接到一个金顶的石墨烯纳米带的发光现象[41]，这是一种高强度的发光，其强是一致的，更为重要的是，研究人员通过改变电压可以调控石烯纳米带可以作为发光的光源，且是可控的，基于此，可将石实际中。在理论方面，Marvin 等人采用了 GW-Bethe-Salpeter，对锯齿型石墨烯纳米带的光学性质进行了研究[42]，结果表明起了石墨烯纳米带的光学反应，并且其吸收光谱是由大量激子通过吸收光谱去识别锯齿型石墨烯纳米带。石墨烯纳米带边缘的，且在有无电子空穴作用下其激子态是不同的，这进一步影(a) (b)

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本文编号：2803815