低維碳——氮化硼聯合體系的電容器效應研究

《低維碳——氮化硼聯合體系的電容器效應研究》是依託南京航空航天大學，由陸地擔任項目負責人的專項基金項目。

基本介紹

• 中文名：低維碳——氮化硼聯合體系的電容器效應研究
• 項目類別：專項基金項目
• 項目負責人：陸地
• 依託單位：南京航空航天大學

項目摘要

一維碳——氮化硼納米管和二維石墨烯——氮化硼片層聯合體系，由於其比單一的碳原子體系呈現出更豐富的物理特性，越來越受到科學家們的關注。目前，人們對低維碳——氮化硼聯合系統的研究才剛剛開始，體系的摻雜效應及電荷分布背後物理機制的理論研究還不夠透徹。因此，對低維碳——氮化硼聯合系統的摻雜效應進行深入研究是很有必要的。從結構上來看，碳——氮化硼納米管類似於一個圓柱形電容器，而層狀堆垛的石墨烯和氮化硼片層則類似於平板電容器。本項目擬採用密度泛函理論等方法，對碳——氮化硼納米管和石墨烯——氮化硼片層的電容器效應進行研究，以此來檢驗納尺度下的經典電荷禁止行為，探索體系摻雜效應的內部物理機制。項目將有效解決低維體系摻雜效應的內稟機制問題，結果有利於開展對納尺度電子器件的設計，有效推動納米材料在電子器件方面的套用。

結題摘要

在本項目中，我們對低維碳——氮化硼聯合體系的摻雜效應進行深入研究，得到了一些有意義的結果。 1. 考察了第一性原理研究方法在碳納米結構摻雜效應中的套用。通過對體系注入一個負電荷，研究了碘原子摻雜的不同管徑碳納米管的電荷分布特徵。發現除(10,0)以前的鋸齒管外，扶手管和其它的鋸齒管所帶的電荷總量，隨著管徑增加而增加，且兩種類型碳納米管的每個碳原子平均帶電量隨管徑的變化趨勢是相似的。參照碳納米管和碘原子吸引負電荷能力的大小，可以比較不同管徑的碳納米管與電負性較強的鹵素碘原子之間電負性的強弱。 2. 基於石墨烯和六方氮化硼的同構性，研究了鉀原子摻雜的聯合層狀系統：石墨烯/六方氮化硼的電荷分布特徵。分別考慮了鉀原子摻雜的氮化硼層置於石墨烯片層之上以及反轉的兩種構型。前者轉移電荷主要分布在兩個跳躍層上，這可歸結於石墨烯優先於氮化硼的能帶填充；後者絕大部分的轉移電荷分布在與鉀原子相鄰的最外層石墨烯上，這可用經典的靜電禁止效應來解釋。並且，堆垛方式對該體系的摻雜效應影響不大。 3. 對T-石墨帶的電子結構和輸運性質、非共線磁性的Mn單原子鏈的電子輸運特性進行初步研究。 研究結果為基於石墨烯的納電子器件的設計以及廣泛套用起到了推動作用。