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石墨烯量子点的磁性及激发态性质

高双红 任兆玉 郭平 郑继明 杜恭贺 万丽娟 郑琳琳

石墨烯量子点的磁性及激发态性质

高双红, 任兆玉, 郭平, 郑继明, 杜恭贺, 万丽娟, 郑琳琳
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  • 利用密度泛函理论在B3LYP/6-31G(d)基组水平上研究了具有zigzag边界的石墨烯量子点,结果表明不同大小的石墨烯量子点的基态都是具有磁性的自旋三重态.其磁性一方面来源于zigzag边界上占有凸出位置的碳原子,另一方面来源于带有孤对电子的碳原子.从整体上看,除6b结构外,其他结构的能隙随着苯环数量的增加逐渐减小,而附加电荷却使体系能隙明显减小.用含时密度泛函理论(TD-DFT)对能隙为3.83 eV的由六个苯环排列成的三角形结构进行了激发态的计算,发现第十七激发态强度最大,能量为3.93 eV,对
    • 基金项目: 国家重点基础研究发展计划(批准号:2009CB626611),国家自然科学基金(批准号:10974152),国家自然科学基金青年科学基金(批准号:10904123),西北大学研究生科研实验类项目(批准号:09YSY13)资助的课题.
    [1]

    Novoselov K S, Jiang Z, Zhang Y, S V Morozov, Stormer H L, Zeitler U, Maan J C, Boebinger G S, Kim P, Geim A K 2007 Science 315 1379

    [2]

    Novoselov K S, McCann E, Morozov S V, Falko V I, Katsnel-son M I, Zeitler U, D Jiang, F Schedin, Geim A K 2006 Nat. Phys. 2 177

    [3]

    Morozov S V, Novoselov K S, Katsnelson M I, Schedin F, Ponomarenko L A, Jiang D, Geim A K 2006 Phys. Rev. Lett. 97 016801

    [4]

    Katsnelson M I, Novoselov K S, Geim A K 2006 Nat. Phys. 2 620

    [5]

    Hill E W, Geim A K, Novoselov K, Schedin F, Blake P 2006 IEEE Trans. Magn. 42 2694

    [6]

    Schedin F, Geim A K, Morozov S V, Hill E W, Blake P, Katsnelson M I, Novoselov K S 2007 Nat. Mater. 6 652

    [7]

    Berger C, Song Z, Li T, Li X, Ogbazghi A, Feng R, Dai Z, Marchenkov A, Conrad E, First P, deHeer W 2004 Phys. Chem. B 108 19912

    [8]

    Eda G, Lin Y Y, Mattevi C, Yamaguchi H, Chen H A, Chen I-S, Chen C W, Chhowalla M 2009 Adv. Mater. 21 1

    [9]

    Somnath Bhowmick, Vijay B Shenoy 2008 Chem. Phys. 128 244717

    [10]

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

    [11]

    Tan C L, Tan Z B, Ma L, Chen J, Yang F, Qu F M, Liu G T, Yang H F, Yang C L, Lu L 2009 Acta Phys. sin. 58 8 (in Chinese) [谭长玲、谭振兵、马 丽、陈 军、杨 帆、屈凡明、刘广同、杨海方、杨昌黎、吕 力 2009 物理学报 58 8]

    [12]

    Li X, Wang X, Zhang L, Lee S, Dai H 2008 Science 319 1229

    [13]

    Ponomarenko L A, Schedin F, Katsnelson M I, Yang R, Hill E W, Novoselov K S, Geim A K 2008 Science 320 356

    [14]

    Pan D Y, Zhang J C, Li Z, Wu M H 2010 Adv. Mater. 22 734

    [15]

    Rothberg L J, Lovinger A J 1996 J. Mater. Res. 11 3174

    [16]

    Wang W L, Meng S, Kairas E 2008 Nano Lett. 8 241

    [17]

    Fernandez-Rossier J, Palacios J J 2007 Phys. Rev. Lett. 99 177204

    [18]

    Wang W L, Meng S, Kairas E 2008 Nano Lett. 8 241

    [19]

    Ezawa M 2007 Phys. Rev. B 76 245415

    [20]

    Hod O, Barone V, Scuseria G E 2008 Phys. Rev. B 77 035411

    [21]

    Nakada K, Fujita M, Dresselhaus G, Dresselhaus M S 1996 Phys. Rev. B 54 17954

    [22]

    Ouyang F P, Xu H, Wei C 2007 Acta Phys. Sin. 56 1073 (in Chinese) [欧阳方平、徐 慧、魏 辰 2007 物理学报 56 1073]

    [23]

    Kusakabe K, Maruyama M 2003 Phys. Rev. B 67 092406

    [24]

    Son Y W, Cohen M L, Louie S G 2006 Nature (London) 444 347

    [25]

    Pisani L, Chan J A, Montanari B, Harrison N M 2007 Phys. Rev. B 75 064418

    [26]

    Huang B, Liu F, Wu J, Gu B L, Duan W 2008 Phys. Rev. B 77 153411

    [27]

    Yu D, Lupton E M, Liu M, Liu W, Liu F 2008 Nano Res. 1 56

    [28]

    Toshiaki E, Kazuyuki T 2009 Solid State Communications 149 1144

    [29]

    Kusakabe K, Maruyama M 2003 Phys. Rev. B 67 092406

    [30]

    Yoshioka H 2003 J. Phys. Soc. Jpn. 72 2145

    [31]

    Ljubisa R Radovic, Bradley B 2005 J. Am. Chem. Soc. 127 5917

    [32]

    Zhao X H, Liu F Y, Zhou L C, Li Y Z, Chen M D 2010 J. Lumin. 3 7

    [33]

    Wei Y, Tong G P 2009 Acta Phys. Sin. 58 3 (in Chinese) [韦 勇、童国平 2009 物理学报 58 3]

  • [1]

    Novoselov K S, Jiang Z, Zhang Y, S V Morozov, Stormer H L, Zeitler U, Maan J C, Boebinger G S, Kim P, Geim A K 2007 Science 315 1379

    [2]

    Novoselov K S, McCann E, Morozov S V, Falko V I, Katsnel-son M I, Zeitler U, D Jiang, F Schedin, Geim A K 2006 Nat. Phys. 2 177

    [3]

    Morozov S V, Novoselov K S, Katsnelson M I, Schedin F, Ponomarenko L A, Jiang D, Geim A K 2006 Phys. Rev. Lett. 97 016801

    [4]

    Katsnelson M I, Novoselov K S, Geim A K 2006 Nat. Phys. 2 620

    [5]

    Hill E W, Geim A K, Novoselov K, Schedin F, Blake P 2006 IEEE Trans. Magn. 42 2694

    [6]

    Schedin F, Geim A K, Morozov S V, Hill E W, Blake P, Katsnelson M I, Novoselov K S 2007 Nat. Mater. 6 652

    [7]

    Berger C, Song Z, Li T, Li X, Ogbazghi A, Feng R, Dai Z, Marchenkov A, Conrad E, First P, deHeer W 2004 Phys. Chem. B 108 19912

    [8]

    Eda G, Lin Y Y, Mattevi C, Yamaguchi H, Chen H A, Chen I-S, Chen C W, Chhowalla M 2009 Adv. Mater. 21 1

    [9]

    Somnath Bhowmick, Vijay B Shenoy 2008 Chem. Phys. 128 244717

    [10]

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

    [11]

    Tan C L, Tan Z B, Ma L, Chen J, Yang F, Qu F M, Liu G T, Yang H F, Yang C L, Lu L 2009 Acta Phys. sin. 58 8 (in Chinese) [谭长玲、谭振兵、马 丽、陈 军、杨 帆、屈凡明、刘广同、杨海方、杨昌黎、吕 力 2009 物理学报 58 8]

    [12]

    Li X, Wang X, Zhang L, Lee S, Dai H 2008 Science 319 1229

    [13]

    Ponomarenko L A, Schedin F, Katsnelson M I, Yang R, Hill E W, Novoselov K S, Geim A K 2008 Science 320 356

    [14]

    Pan D Y, Zhang J C, Li Z, Wu M H 2010 Adv. Mater. 22 734

    [15]

    Rothberg L J, Lovinger A J 1996 J. Mater. Res. 11 3174

    [16]

    Wang W L, Meng S, Kairas E 2008 Nano Lett. 8 241

    [17]

    Fernandez-Rossier J, Palacios J J 2007 Phys. Rev. Lett. 99 177204

    [18]

    Wang W L, Meng S, Kairas E 2008 Nano Lett. 8 241

    [19]

    Ezawa M 2007 Phys. Rev. B 76 245415

    [20]

    Hod O, Barone V, Scuseria G E 2008 Phys. Rev. B 77 035411

    [21]

    Nakada K, Fujita M, Dresselhaus G, Dresselhaus M S 1996 Phys. Rev. B 54 17954

    [22]

    Ouyang F P, Xu H, Wei C 2007 Acta Phys. Sin. 56 1073 (in Chinese) [欧阳方平、徐 慧、魏 辰 2007 物理学报 56 1073]

    [23]

    Kusakabe K, Maruyama M 2003 Phys. Rev. B 67 092406

    [24]

    Son Y W, Cohen M L, Louie S G 2006 Nature (London) 444 347

    [25]

    Pisani L, Chan J A, Montanari B, Harrison N M 2007 Phys. Rev. B 75 064418

    [26]

    Huang B, Liu F, Wu J, Gu B L, Duan W 2008 Phys. Rev. B 77 153411

    [27]

    Yu D, Lupton E M, Liu M, Liu W, Liu F 2008 Nano Res. 1 56

    [28]

    Toshiaki E, Kazuyuki T 2009 Solid State Communications 149 1144

    [29]

    Kusakabe K, Maruyama M 2003 Phys. Rev. B 67 092406

    [30]

    Yoshioka H 2003 J. Phys. Soc. Jpn. 72 2145

    [31]

    Ljubisa R Radovic, Bradley B 2005 J. Am. Chem. Soc. 127 5917

    [32]

    Zhao X H, Liu F Y, Zhou L C, Li Y Z, Chen M D 2010 J. Lumin. 3 7

    [33]

    Wei Y, Tong G P 2009 Acta Phys. Sin. 58 3 (in Chinese) [韦 勇、童国平 2009 物理学报 58 3]

  • [1] 赵翠兰, 王丽丽, 赵丽丽. 有限深抛物势量子盘中极化子的激发态性质. 物理学报, 2015, 64(18): 186301. doi: 10.7498/aps.64.186301
    [2] 汤乃云, 陈效双, 陆 卫. 尺寸分布对量子点激发态发光性质的影响. 物理学报, 2005, 54(12): 5855-5860. doi: 10.7498/aps.54.5855
    [3] 潘洪哲, 徐明, 陈丽, 孙媛媛, 王永龙. 单层正三角锯齿型石墨烯量子点的电子结构和磁性. 物理学报, 2010, 59(9): 6443-6449. doi: 10.7498/aps.59.6443
    [4] 王藩侯, 黄多辉, 杨俊升. SnSe分子外场下的基态性质和激发态性质. 物理学报, 2013, 62(7): 073102. doi: 10.7498/aps.62.073102
    [5] 汪冬冬, 高辉. 三维自组装Eu3+-石墨烯复合材料的制备及其磁性研究. 物理学报, 2013, 62(18): 188102. doi: 10.7498/aps.62.188102
    [6] 李诚迪, 赵敬龙, 仲崇贵, 董正超, 方靖淮. 量子顺电EuTiO3材料基态磁性的第一性原理研究. 物理学报, 2014, 63(8): 087502. doi: 10.7498/aps.63.087502
    [7] 卢晓波, 张广宇. 石墨烯莫尔超晶格. 物理学报, 2015, 64(7): 077305. doi: 10.7498/aps.64.077305
    [8]
    1. 翟顺成, 郭平, 郑继明, 赵普举, 索兵兵, 万云, 
    第一性原理研究O和S掺杂的石墨相氮化碳(g-C3N4)6量子点电子结构和光吸收性质. 物理学报, 2017, 66(18): 187102. doi: 10.7498/aps.66.187102
    [9] 刘贵立, 杨忠华. 变形及电场作用对石墨烯电学特性影响的第一性原理计算. 物理学报, 2018, 67(7): 076301. doi: 10.7498/aps.67.20172491
    [10] 杨振清, 白晓慧, 邵长金. (TiO2)12量子环及过渡金属化合物掺杂对其电子性质影响的密度泛函理论研究. 物理学报, 2015, 64(7): 077102. doi: 10.7498/aps.64.077102
    [11] 张锦芳, 任雅娜, 王军民, 杨保东. 铯原子激发态双色偏振光谱. 物理学报, 2019, 68(11): 113201. doi: 10.7498/aps.68.20181872
    [12] 袁勇波, 刘玉真, 邓开明, 杨金龙. SiN团簇光电子能谱的指认. 物理学报, 2006, 55(9): 4496-4500. doi: 10.7498/aps.55.4496
    [13] 周业宏, 蔡绍洪. 氯乙烯在外电场下的激发态结构研究. 物理学报, 2010, 59(11): 7749-7755. doi: 10.7498/aps.59.7749
    [14] 田原野, 郭福明, 曾思良, 杨玉军. 原子激发态在高频强激光作用下的光电离研究. 物理学报, 2013, 62(11): 113201. doi: 10.7498/aps.62.113201
    [15] 刘晓军, 苗凤娟, 李瑞, 张存华, 李奇楠, 闫冰. GeO分子激发态的电子结构和跃迁性质的组态相互作用方法研究. 物理学报, 2015, 64(12): 123101. doi: 10.7498/aps.64.123101
    [16] 郑树文, 范广涵, 张涛, 苏晨, 宋晶晶, 丁彬彬. 纤锌矿BexZn1-xO合金能隙弯曲系数的第一原理研究. 物理学报, 2013, 62(3): 037102. doi: 10.7498/aps.62.037102
    [17] 魏 群, 杨子元, 王参军, 许启明. 轴对称晶场中d3离子激发态对4A2基态自旋哈密顿参量的影响. 物理学报, 2007, 56(1): 507-511. doi: 10.7498/aps.56.507
    [18] 杨东升, 吴柏枚, 李 波, 郑卫华, 李世燕, 樊 荣, 陈仙辉, 曹烈兆. 双能隙超导体MgB2的热导. 物理学报, 2003, 52(3): 683-686. doi: 10.7498/aps.52.683
    [19] 刘一星, 余亚斌, 张 丽, 全 军. 纳米体系中发光能隙展宽的研究. 物理学报, 2008, 57(11): 6751-6757. doi: 10.7498/aps.57.6751
    [20] 张杰, 雒建林, 白海洋, 陈兆甲, 林德华, 车广灿, 任治安, 赵忠贤, 金铎. 常压和高压合成MgB2的低温比热及两个超导能隙研究. 物理学报, 2002, 51(2): 342-346. doi: 10.7498/aps.51.342
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出版历程
  • 收稿日期:  2010-05-31
  • 修回日期:  2010-06-25
  • 刊出日期:  2011-02-05

石墨烯量子点的磁性及激发态性质

  • 1. 西北大学光子学与光子技术研究所,西安 710069
    基金项目: 

    国家重点基础研究发展计划(批准号:2009CB626611),国家自然科学基金(批准号:10974152),国家自然科学基金青年科学基金(批准号:10904123),西北大学研究生科研实验类项目(批准号:09YSY13)资助的课题.

摘要: 利用密度泛函理论在B3LYP/6-31G(d)基组水平上研究了具有zigzag边界的石墨烯量子点,结果表明不同大小的石墨烯量子点的基态都是具有磁性的自旋三重态.其磁性一方面来源于zigzag边界上占有凸出位置的碳原子,另一方面来源于带有孤对电子的碳原子.从整体上看,除6b结构外,其他结构的能隙随着苯环数量的增加逐渐减小,而附加电荷却使体系能隙明显减小.用含时密度泛函理论(TD-DFT)对能隙为3.83 eV的由六个苯环排列成的三角形结构进行了激发态的计算,发现第十七激发态强度最大,能量为3.93 eV,对

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参考文献 (33)

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