多層石墨烯體系的雜質與磁場效應和轉移矩方法的推廣

《多層石墨烯體系的雜質與磁場效應和轉移矩方法的推廣》是依託中國人民大學，由張桂平擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：多層石墨烯體系的雜質與磁場效應和轉移矩方法的推廣
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：張桂平
• 依託單位：中國人民大學

項目摘要

石墨烯具有優異的電輸運、自旋調控和熱傳導等特性，其載流子可以表示為無質量狄拉克費米子，蘊含著豐富的物理和潛在的套用前景，成為凝聚態物理與信息材料的研究熱點。在石墨烯的電輸運特性方面，有一些重要的物理現象和基本問題需要更加深入的研究，例如電極與拓撲特性的影響等。實驗研究通常採用金鉑鋁等金屬電極，而絕大部分理論研究局限於石墨烯電極，難以充分考慮電極對電輸運的影響。近年來，基於我們發展的一套轉移矩陣方法，我們找到了單層石墨烯與量子線電極連線體系的嚴格解，發現電極與拓撲特性對輸運特性有著極為深刻的影響：在納米頻寬長比率足夠大的極限下，扶手椅和鋸齒形體系的電導率分別為有限值和零，並很好地解釋了一些電輸運實驗現象。本項目將基於轉移矩陣方法，深入研究雙層與三層石墨烯體系的電輸運特性受層數和層間相互作用等參數的影響，以及缺陷、非均勻結構與外磁場對1-3層石墨烯體系電輸運特性的影響，並研究相關現象的機理。

結題摘要

本項目初期研究了金屬原子摻雜、修飾原子鏈對石墨烯納米帶的能帶結構、電子輸運的影響。應力在石墨烯樣品中很普遍，引起石墨烯的結構產生形變，等價於對樣品施加贗磁場。在本項目中我們主要研究外加應力對石墨烯納米帶的電子性質的調控作用和切變應力和拉伸應力聯合作用對石墨烯電子輸運的影響。我們不僅驗證觀測現象：平行於輸運方向的應力減弱導電性能而垂直於輸運方向的應力則增強導電性能，而且證實切應變不影響石墨烯樣品的導電性能。後者闡明了石墨烯在柔性電極、電子產品中的套用前景。我們還進一步研究了Stone-Wales缺陷在石墨烯納米帶的邊緣和電極界面處對石墨烯導電性能的影響。本項目還進一步採取電子傳輸模式匹配機制，成功地將重整化轉移矩陣方法推廣研究普適的電極間二維材料的電子輸運性質，包括量子線電極、石墨烯電極、多端電極。我們利用第一性原理計算得到的緊束縛參數來研究二硫化鉬、矽烯等二維材料的第一性原理電子輸運。此工作正在整理，預計2016年投稿發表。通過本項目的資助，我們已發表4篇國際期刊論文，2篇論文被國際期刊錄用，1篇論文正在整理中。