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A-Z-A型石墨烯场效应晶体管吸附效应的第一性原理研究

秦军瑞 陈书明 张超 陈建军 梁斌 刘必慰

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A-Z-A型石墨烯场效应晶体管吸附效应的第一性原理研究

秦军瑞, 陈书明, 张超, 陈建军, 梁斌, 刘必慰

First-principles study of adsorption effect of A-Z-A graphene nanoribbons field effect transistor

Qin Jun-Rui, Chen Shu-Ming, Zhang Chao, Chen Jian-Jun, Liang Bin, Liu Bi-Wei
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  • 利用第一性原理的计算方法, 研究了A-Z-A型GNR-FET的电子结构和输运性质及其分子吸附效应. 得到了以下结论: 纯净的A-Z-A型GNR-FET具有典型的双极型晶体管特性, 吸附分子的存在会使纳米带能隙变小. 对于吸附H, H2, H2O, N2, NO, NO2, O2, CO2和SO2分子的情况, A-Z-A型GNR-FET仍然保持着场效应晶体管的基本特征, 但吸附不同类型的分子会使GNR-FET的输运特性发生不同程度的改变; 对于吸附OH分子的情况, 输运特性发生了本质的改变, 完全不具有场效应晶体管的特性. 这些研究结果将有助于石墨烯气体探测器的工程实现, 并对应用于不同环境中GNR-FET的设计具有重要指导意义.
    By performing first-principles calculations, we demonstrate the electronic structure, the transport properties, and the adsorption effect of A-Z-A graphene nanoribons field effect transistor. It is concluded that the pure A-Z-A GNR-FET has typical bipolar characteristics, and energy gaps will become smaller due to the adsorbed molecule. For the adsorption of H, N2, NO2, H2O, SO2, O2 and NO, A-Z-A GNR-FET remains typical bipolar characteristic, but shows a little difference in transport property after it has adsorbed different types of molecles. For the adsorption of OH, transport property changes totally and does not have a bipolar characteristic any more. These results may contribute to the implementation of gas detector based on GNRs and the design of GNR-FET applied in complex environments.
    • 基金项目: 国家自然科学基金重点项目(批准号: 60836004)和国家自然科学基金(批准号:61006070)资助的课题.
    • Funds: Project supported by the Key Program of National Natural Science foundation of China (Grant No.60836004) and the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 61006070).
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出版历程
  • 收稿日期:  2010-10-06
  • 修回日期:  2011-05-23
  • 刊出日期:  2012-01-05

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