石墨烯納米帶摻雜及其納米器件設計的第一原理研究

《石墨烯納米帶摻雜及其納米器件設計的第一原理研究》是依託吉林大學，由於陝升擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：石墨烯納米帶摻雜及其納米器件設計的第一原理研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：於陝升
• 依託單位：吉林大學

項目摘要

石墨烯是真正意義上的二維晶體，具有異常的電子性質，且比納米管更穩定和更易操作。本課題採用第一原理密度泛函理論研究石墨烯納米帶摻雜後體系的電子結構，從而設計出性質優良的石墨烯納米電晶體。從能量學角度揭示不用原子（N、B、P、F或Al）以不同形式摻雜在不同構型石墨烯納米帶的不同位置後的相對穩定性，從而確定最佳摻雜位置和石墨烯納米帶的構型；詳細計算體系由於這些原子摻雜後在能帶結構中產生的雜質能級位置，並進一步計算比較體系摻雜前後帶隙、電子遷移以及電導率等電學性質的變化。通過能帶結構揭示原子摻雜對體系電子輸運性質產生影響的微觀機理，從而弄清不同摻雜原子與基質原子相互作用的差異。進一步地根據以上研究，構造出具有不用構型的納米異質結電晶體，尤其是場效應電晶體；通過柵極和偏壓的改變，給出轉移特性和漏極特性曲線，從而通過特性曲線確定性質優異的納米電晶體構型。本研究將為未來納米電子器件的製作提供有益的探索。

結題摘要

石墨烯是真正意義上的二維晶體，具有優異的物理性質，是極有可能取代矽材料成為下一代電子材料的候選材料之一，因此成為當今國際科學研究的前沿和熱點。本課題基於第一原理，利用密度泛函理論對石墨烯進行改性和修飾並對其電子結構以及力學和磁學性質進行了深入研究。從能量學角度出發給出經不同手段改性和修飾後石墨烯的穩定性，並揭示不同改性和修飾手段對石墨烯納米片電學、磁學、力學以及場發射性質等性質的影響規律，同時還揭示了不同類型的石墨烯納米帶邊界形狀對納米帶力學和輸運性質的影響。給出了對石墨烯納米片材料實現功能調製的方法以及微觀機制，最終為實現石墨稀納米片微納米電子器件的製作提供理論指導和幫助，其科學和實際意義重大。