基於石墨炔的新型二維材料的電子結構與輸運特性

《基於石墨炔的新型二維材料的電子結構與輸運特性》是依託太原理工大學，由楊致擔任項目負責人的聯合基金項目。

基本介紹

• 中文名：基於石墨炔的新型二維材料的電子結構與輸運特性
• 項目類別：聯合基金項目
• 項目負責人：楊致
• 依託單位：太原理工大學

項目摘要

石墨炔是一種新型二維碳材料，具有豐富的物理和化學性質。石墨炔有許多同素異形體，例如α-，β-，γ-和(6，6，12)-石墨炔。與石墨烯類似，部分石墨炔的同素異形體在費米能級附近具有線性色散關係，形成Dirac錐。本項目擬基於石墨炔設計二維化合物或複合物。在化合物中，部分碳原子被硼、氮、氧或氟原子取代，形成新的二維材料。在複合物中，石墨炔表面將吸附或“鑲嵌”3d過渡金屬原子或團簇。利用密度泛函理論，本項目將深入研究這些體系的幾何結構、電子性質和磁性，並尋找新的具有p電子態或d電子態Dirac錐型色散關係的二維材料。利用非平衡格林函式方法，這裡還將研究這些二維材料的量子輸運性質，並重點關注自旋相關的輸運性質和光電子性質。本項目為設計新材料和功能化納米器件提供了新思路和新途徑，具有重要的科學意義和潛在的套用價值。

結題摘要

石墨炔是一種重要的二維納米碳材料，具有潛在的套用價值。利用密度泛函理論結合非平衡格林函式方法，本項目從理論上探索了基於石墨炔的納米材料和納米器件的電子結構和量子輸運性質。具體來說，我們首先探索了基於石墨炔的不同納米結構的物理和化學性質，例如能帶和磁性等。然後基於這些納米結構設計了不同的納米器件，包括同質結，異質結和分子器件等。通過不同的物理或化學手段，例如摻雜B原子或N原子、改變納米材料的邊緣結構等，來調控這些納米器件的量子輸運性質。我們在這些納米器件中發現了豐富多彩的輸運特性，包括自旋過濾效應、雙自旋過濾效應，巨磁電阻、負微分電阻、光生自旋流以及顯著的熱電效應等。本項目的研究成果有助於實現低維納米碳材料在自旋電子學、光電子學和熱電子學中的套用，有助於從微觀上對相關的輸運機制進行理解，因而具有重要的科學意義。