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B/N掺杂对于石墨烯纳米片电子输运的影响

邓小清 杨昌虎 张华林

B/N掺杂对于石墨烯纳米片电子输运的影响

邓小清, 杨昌虎, 张华林
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  • 选用锯齿(zigzag)型石墨烯纳米片为研究对象, Au作为电极, 分子平面与Au的(111)面垂直, 并通过末端S原子化学吸附于金属表面, 构成两种分子器件: 一种是在纳米片的边缘掺杂N(B)原子, 发现电流-电压具有非线性行为, 但是整流系数较小, 特别是掺杂较多时, 整流具有不稳定性; 另一种是用烷链把两个石墨烯片连接, 在烷链附近和石墨烯片的边缘进行N(B)掺杂, 发现在烷链附近掺杂具有较大的整流, 但是掺杂的原子个数和位置会影响整流性能. 研究表明: 整流主要为正负电压下分子能级的移动方向和空间轨道分布不同导致. 部分体系中的负微分电阻现象主要由于偏压导致能级移动和透射峰形态的改变, 并且在某些偏压下主要透射通道被抑制而引起.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:61071015,61101009,61201080);湖南省教育厅科技项目(批准号:11B008,12A001);湖南省科技厅项目(批准号:2011FJ3089,2012FJ4254);湖南省重点学科建设项目和湖南省高校科技创新团队支持计划资助的课题.
    [1]

    Zhang Z H, Peng J, Zhang H 2001 Appl. Phys. Lett. 79 3515

    [2]

    Zhang Z H, Peng J, Huang X 2002 Phys. Rev. B 66 085405

    [3]

    Zhang Z H, Yuan J, Qiu M 2006 J. Appl. Phys. 99 104311

    [4]

    Zhang Z H, Yang Z, Wang X, Yuan J, Zhang H, Qiu M, Peng J 2005 J. Phys.: Condens. Matter 17 4111

    [5]

    Novoselov K S, Geim A K, Morozov S V, Jiang D, Zhang Y, Dubonos S V, Grigorieva I V, Firsov A A 2004 Science 306 666

    [6]

    Zeng M, Shen L, Yang M, Zhang C, Feng Y 2011 Appl. Phys. Lett. 98 053101

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    Masum Habib K M, Zahid F, Lake R K 2011 Appl. Phys. Lett. 98 192112

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    Zeng M, Huang W, Liang G 2013 Nanoscale 5 200

    [11]

    Zheng X H, Wang X L, Huang L F, Hao H, Lan J, Zeng Z 2012 Phys. Rev. B 86 081408

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    Zheng X H, Wang X L, Abtew T A, Zeng Z 2010 J. Phys. Chem. C 114 4190

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    Son Y, Cohen M L, Louie S G 2006 Phys. Rev. Lett. 97 216803

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    Zhang G P, Qin Z J 2011 Chem. Phys. Lett. 516 225

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    Landauer R 1970 Philos. Mag. 21 863

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    Bttiker M 1986 Phys. Rev. Lett. 57 1761

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    Zhang Z H, Qiu M, Deng X Q, Ding K H, Zhang H 2009 J. Chem. Phys. 130 184703

    [35]

    Zhang Z H, Deng X Q, Tan X Q, Qiu M, Pan J B 2010 Appl. Phys. Lett. 97 183105

    [36]

    Zhang Z H, Guo C, Kwong G, Deng X Q 2013 Carbon 51 313

  • [1]

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    Masum Habib K M, Zahid F, Lake R K 2011 Appl. Phys. Lett. 98 192112

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    Wei D C, Liu Y Q, Wang Y, Zhang H L, Huang L P, Yu G 2009 Nano Lett. 9 1752

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    Guo B D, Liu Q, Chen E D, Zhu H W, Fang L, Gong J R 2010 Nano Lett. 10 3079

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    [16] 柳福提, 程艳, 羊富彬, 程晓洪, 陈向荣. Si4团簇电子输运性质的第一性原理计算 . 物理学报, 2013, 62(14): 140504. doi: 10.7498/aps.62.140504
    [17] 柳福提, 程艳, 陈向荣, 程晓洪, 曾志强. Au-Si60-Au分子结电子输运性质的理论计算. 物理学报, 2014, 63(17): 177304. doi: 10.7498/aps.63.177304
    [18] 柳福提, 张淑华, 程艳, 陈向荣, 程晓洪. (GaAs)n(n=1-4)原子链电子输运性质的理论计算. 物理学报, 2016, 65(10): 106201. doi: 10.7498/aps.65.106201
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    [20] 许双英, 胡林华, 李文欣, 戴松元. 染料敏化太阳电池中TiO2颗粒界面接触对电子输运影响的研究. 物理学报, 2011, 60(11): 116802. doi: 10.7498/aps.60.116802
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出版历程
  • 收稿日期:  2013-03-31
  • 修回日期:  2013-06-04
  • 刊出日期:  2013-09-20

B/N掺杂对于石墨烯纳米片电子输运的影响

  • 1. 长沙理工大学物理与电子科学学院, 长沙 410114
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号:61071015,61101009,61201080)

    湖南省教育厅科技项目(批准号:11B008,12A001)

    湖南省科技厅项目(批准号:2011FJ3089,2012FJ4254)

    湖南省重点学科建设项目和湖南省高校科技创新团队支持计划资助的课题.

摘要: 选用锯齿(zigzag)型石墨烯纳米片为研究对象, Au作为电极, 分子平面与Au的(111)面垂直, 并通过末端S原子化学吸附于金属表面, 构成两种分子器件: 一种是在纳米片的边缘掺杂N(B)原子, 发现电流-电压具有非线性行为, 但是整流系数较小, 特别是掺杂较多时, 整流具有不稳定性; 另一种是用烷链把两个石墨烯片连接, 在烷链附近和石墨烯片的边缘进行N(B)掺杂, 发现在烷链附近掺杂具有较大的整流, 但是掺杂的原子个数和位置会影响整流性能. 研究表明: 整流主要为正负电压下分子能级的移动方向和空间轨道分布不同导致. 部分体系中的负微分电阻现象主要由于偏压导致能级移动和透射峰形态的改变, 并且在某些偏压下主要透射通道被抑制而引起.

English Abstract

参考文献 (36)

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