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含单排线缺陷锯齿型石墨烯纳米带的电磁性质

张华林 孙琳 王鼎

含单排线缺陷锯齿型石墨烯纳米带的电磁性质

张华林, 孙琳, 王鼎
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  • 基于密度泛函理论的第一性原理方法, 研究了含单排线缺陷锯齿型石墨烯纳米带(ZGNR)的电磁性质, 主要计算了该缺陷处于不同位置时的能带结构、透射谱、自旋极化电荷密度、总能以及布洛赫态. 研究表明, 含单排线缺陷的ZGNR和无缺陷的ZGNR在非磁性态和铁磁态下都为金属. 虽然都为金属, 但其呈金属性的成因有差异. 在反铁磁态下, 单排线缺陷越靠近ZGNR的边缘, 对ZGNR电磁性质的影响越明显, 缺陷由ZGNR对称轴线向边缘移动过程中, 含单排线缺陷的ZGNR有一个半导体-半金属-金属的相变过程. 虽然线缺陷靠近中线的ZGNR为半导体, 但由于缺陷引入新的能带, 导致含单排线缺陷的ZGNR的带隙小于无缺陷ZGNR的带隙. 单排线缺陷紧邻边界时, 含缺陷ZGNR最稳定; 单排线缺陷位于次近邻边界位置时, 含缺陷ZGNR最不稳定. 在反铁磁态下, 对单排线缺陷位于对称轴线的ZGNR施加适当的横向电场, 可以实现半导体到半金属的转变. 这些研究结果对于发展基于石墨烯的纳米电子器件有重要的意义.
      通信作者: 张华林, zhanghualin0703@126.com
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 11374002)、湖南省高校科技创新团队支持计划和湖南省重点学科建设项目资助的课题.
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出版历程
  • 收稿日期:  2015-08-08
  • 修回日期:  2015-09-17
  • 刊出日期:  2016-01-05

含单排线缺陷锯齿型石墨烯纳米带的电磁性质

  • 1. 长沙理工大学物理与电子科学学院, 长沙 410114
  • 通信作者: 张华林, zhanghualin0703@126.com
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号: 11374002)、湖南省高校科技创新团队支持计划和湖南省重点学科建设项目资助的课题.

摘要: 基于密度泛函理论的第一性原理方法, 研究了含单排线缺陷锯齿型石墨烯纳米带(ZGNR)的电磁性质, 主要计算了该缺陷处于不同位置时的能带结构、透射谱、自旋极化电荷密度、总能以及布洛赫态. 研究表明, 含单排线缺陷的ZGNR和无缺陷的ZGNR在非磁性态和铁磁态下都为金属. 虽然都为金属, 但其呈金属性的成因有差异. 在反铁磁态下, 单排线缺陷越靠近ZGNR的边缘, 对ZGNR电磁性质的影响越明显, 缺陷由ZGNR对称轴线向边缘移动过程中, 含单排线缺陷的ZGNR有一个半导体-半金属-金属的相变过程. 虽然线缺陷靠近中线的ZGNR为半导体, 但由于缺陷引入新的能带, 导致含单排线缺陷的ZGNR的带隙小于无缺陷ZGNR的带隙. 单排线缺陷紧邻边界时, 含缺陷ZGNR最稳定; 单排线缺陷位于次近邻边界位置时, 含缺陷ZGNR最不稳定. 在反铁磁态下, 对单排线缺陷位于对称轴线的ZGNR施加适当的横向电场, 可以实现半导体到半金属的转变. 这些研究结果对于发展基于石墨烯的纳米电子器件有重要的意义.

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