基于拓扑态的石墨烯纳米带量子器件设计

发布时间：2023-11-25 01:52

　　本论文基于密度泛函理论和非平衡格林函数(NEGF-DFT)相结合的方法,通过第一性原理计算系统地研究了两种拓扑石墨烯纳米带(GNRs)的电子结构,输运性质和磁性性质。主要结果如下:我们研究了由拓扑平庸的7-AGNRs和拓扑非平庸的9-AGNRs交替构建而成的7/9-AGNRs的电子结构和输运性质。研究发现:占据的拓扑诱导能带(OTB)和未占据的拓扑诱导能带(UTB)孤立的出现在带隙(E_g)中。它们与非拓扑能带相距很远,且其特征值和特征函数的空间分布完全是由子带的长度决定的。随着非平庸GNR子带的延长,OTB和UTB彼此接近并移向费米能,使体系的E_g在0.04至1.14 eV的范围内呈现出高度可调的特性。随着拓扑平庸GNR子带的延长,OTB和UTB的空间分布呈现出从段间离域到段内局域的转变,导致体系的电导率出现高度的可调性。进而发现,系统的电子输运特性完全由OTB和UTB耦合形成的单传输通道决定,并呈现出稳健的负微分电导(NDR)效应,其峰谷电流比(PVCR)高达10⁴。此外,我们还发现由平庸的7-AGNR和非平庸的拱形G...

【文章页数】：69 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 石墨烯
        1.2.1 石墨烯简述
        1.2.2 石墨烯纳米带
        1.2.3 石墨烯纳米带的制备
    1.3 拓扑绝缘体
        1.3.1 拓扑绝缘体简介
        1.3.2 拓扑石墨烯纳米带
    1.4 本论文的研究内容
第二章 理论和研究方法
    2.1 电子结构计算
        2.1.1 绝热近似
        2.1.2 Hartree-Fock近似
        2.1.3 密度泛函理论
    2.2 格林函数方法
        2.2.1 平衡格林函数
        2.2.2 非平衡格林函数
    2.3 量子器件的输运性质
    2.4 本章小结
第三章 拓扑石墨烯纳米带的高度可调的带隙和稳定的负微分电导效应
    3.1 引言
    3.2 模型与计算方法
    3.3 结果和讨论
    3.4 本章小结
第四章 A/C-GNRs中拓扑诱导的界面磁性
    4.1 引言
    4.2 模型与计算方法
    4.3 结果和讨论
    4.4 本章小结
第五章 总结与展望
致谢
参考文献
攻硕期间取得的研究成果



本文编号：3867034