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周期性纳米洞内边缘氧饱和石墨烯纳米带的电子特性

曾永昌 田文 张振华

周期性纳米洞内边缘氧饱和石墨烯纳米带的电子特性

曾永昌, 田文, 张振华
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  • 利用基于密度泛函理论的第一性原理方法,研究了内边缘氧饱和的周期性凿洞石墨烯纳米带(G NR)的电子特性. 研究结果表明:对于凿洞锯齿形石墨烯纳米带(ZGNRs),在非磁性态时不仅始终为金属,且金属性明显增强;反铁磁态(AFM)时为半导体的ZGNR,凿洞后可能成为金属;但铁磁态(FM)为金属的ZGNR,凿洞后一般变为半导体或半金属. 而对于凿洞的扶手椅形石墨烯(AGNRs),其带隙会明显增加. 深入分析发现:这是由于氧原子对石墨烯纳米带边的电子特性有重要的影响,以及颈次级纳米带(NSNR)及边缘次级纳米带(ESNR)的不同宽度及边缘形状(锯齿或扶手椅形)能呈现出不同的量子限域效应. 这些研究对于发展纳米电子器件有重要的意义.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:61371065,61071015,61101009,61201080)、湖南省教育厅重点资助科研项目(批准号:12A001)、湖南省高校科技创新团队支持计划、湖南省重点学科建设项目和长沙理工大学创新项目资助的课题.
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出版历程
  • 收稿日期:  2013-08-04
  • 修回日期:  2013-09-02
  • 刊出日期:  2013-12-05

周期性纳米洞内边缘氧饱和石墨烯纳米带的电子特性

  • 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:61371065,61071015,61101009,61201080)、湖南省教育厅重点资助科研项目(批准号:12A001)、湖南省高校科技创新团队支持计划、湖南省重点学科建设项目和长沙理工大学创新项目资助的课题.

摘要: 利用基于密度泛函理论的第一性原理方法,研究了内边缘氧饱和的周期性凿洞石墨烯纳米带(G NR)的电子特性. 研究结果表明:对于凿洞锯齿形石墨烯纳米带(ZGNRs),在非磁性态时不仅始终为金属,且金属性明显增强;反铁磁态(AFM)时为半导体的ZGNR,凿洞后可能成为金属;但铁磁态(FM)为金属的ZGNR,凿洞后一般变为半导体或半金属. 而对于凿洞的扶手椅形石墨烯(AGNRs),其带隙会明显增加. 深入分析发现:这是由于氧原子对石墨烯纳米带边的电子特性有重要的影响,以及颈次级纳米带(NSNR)及边缘次级纳米带(ESNR)的不同宽度及边缘形状(锯齿或扶手椅形)能呈现出不同的量子限域效应. 这些研究对于发展纳米电子器件有重要的意义.

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