石墨烯—石墨炔异质结的输运性质和光电性质

发布时间：2021-07-14 01:08

　　二十世纪以来,越来越多的碳材料引起了人们的广泛关注,并且基于碳材料的纳米器件的设计与研究也逐渐成为热点。其中石墨烯和石墨炔由于其独特的物理和化学性质,有望应用于多种科学领域,因此它们被认为是今后很有前景的全碳材料。在本文中我们设计了基于这两种碳材料的功能化纳米带异质结,为研究低维碳材料提供了新思路和新途径,具有重要的理论意义和潜在的应用价值。在本文第一章中,我们首先介绍了自旋电子学的相关概念,讨论了石墨烯、石墨炔及其纳米带的研究进展,详细说明了半导体异质结的研究现状,并阐明了本课题的研究内容和意义。第二章中我们介绍了本文研究所使用的密度泛函理论和非平衡格林函数方法以及ATK、Nanodcal软件。在第三章和第四章中,我们选用了锯齿型石墨烯、石墨炔纳米带,通过不同的连接方式构建了多种异质结器件。运用密度泛函理论结合非平衡格林函数的方法,这里对所构建的异质结器件进行了电荷输运性质和光电性质的研究。具体内容如下:首先,我们探究了这些器件在一定偏压范围内的自旋输运性质。结果显示,所有异质结器件均拥有非常明显的巨磁阻效应,可高达106%。此外,对于不同的对称性和连接方式,铁磁态的异质结在有限偏压... 

【文章来源】：太原理工大学山西省 211工程院校

【文章页数】：66 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 自旋电子学简介
    1.2 石墨烯及石墨烯纳米带
    1.3 石墨炔及石墨炔纳米带
    1.4 异质结
    1.5 课题主要研究内容及意义
第二章 理论方法
    2.1 密度泛函理论
        2.1.1 绝热近似（波恩—奥本海默近似）
        2.1.2 单电子近似的来源——Hartree-Fork自洽
        2.1.3 Hohenberg-Kohn定理
        2.1.4 Kohn-Sham方程
        2.1.5 交换关联势
        2.1.6 赝势
    2.2 格林函数方法
        2.2.1 平衡格林函数
        2.2.2 非平衡格林函数方法
    2.3 非平衡格林函数方法结合密度泛函理论处理电子输运问题
    2.4 计算软件介绍
        2.4.1 ATK
        2.4.2 NANODCAL
第三章 锯齿型石墨烯-石墨炔异质结的自旋输运性质
    3.1 模型和方法
        3.1.1 模型的建立
        3.1.2 计算方法
    3.2 结果与讨论
        3.2.1 差分密度分布的讨论
        3.2.2 有限偏压下的自旋电流
        3.2.3 磁阻、自旋过滤系数、整流比的讨论
        3.2.4 输运谱、局域态密度、输运通道的讨论
    3.3 本章小结
第四章 锯齿型石墨烯-石墨炔异质结自旋极化的光电性质
    4.1 模型和方法
    4.2 结果与讨论
    4.3 本章小结
第五章 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
参考文献
致谢
硕士期间发表的论文



本文编号：3283093