金屬-石墨烯接觸輸運性質(zhì)的理論研究.pdf

1、石墨烯自在實驗室中成功制備出來后，因為其獨特的物理性質(zhì)一直被學(xué)術(shù)界廣泛關(guān)注，是學(xué)術(shù)界首屈一指的"明星材料"。石墨烯在非常多的領(lǐng)域都有著革命性的的應(yīng)用，其中一個非常受關(guān)注的應(yīng)用是將石墨烯應(yīng)用到納米電子器件之中。過去40多年，硅基電子器件廣泛的應(yīng)用到了計算機和通訊設(shè)備等領(lǐng)域之中，改變著人們的生活。但隨著硅晶體管持續(xù)小型化到解決納米尺度時，硅基電子器件將遭遇到科學(xué)和技術(shù)極限。而石墨烯在電學(xué)方面有著非常出色的電學(xué)性質(zhì)，非常低的電阻率，10倍于商

2、用硅片的高載流子遷移率，較大的費米速度等。這些性質(zhì)使得石墨烯被廣泛認為是制造下一代電子器件的候選材料。然而石墨烯電子器件應(yīng)用的一個關(guān)鍵問題是如何減小石墨烯與金屬間的接觸電阻，金屬-石墨烯接觸的接觸電阻大小是影響石墨烯電子器件的跨導(dǎo)，工作電流大小，以及截斷頻率等性能的關(guān)鍵，獲得較小接觸電阻的金屬-石墨烯接觸是制備出優(yōu)異性能石墨烯電子器件的關(guān)鍵。
　　深入研究具有π電子體系的石墨烯與金屬界面的相互作用，能夠幫助有效地理解納米電子體系的

3、輸運機制并有利于降低其在微納米電子器件及高性能集成電路中的接觸電阻。在本課題中，利用第一性原理結(jié)合非平衡態(tài)格林函數(shù)的方法全面地研究并總結(jié)了六種不同金屬電極（金，銀，銅，鉑，鈀和鎳）與石墨烯形成接觸的輸運性質(zhì)。其中深入研究了不同接觸模型、不同的石墨烯邊緣活性、接觸面積及石墨烯中缺陷等因素對金屬-離域π電子的相互作用，輸運性質(zhì)及其接觸電阻的影響，發(fā)現(xiàn)與石墨烯形成強吸附的金屬電極因為能與石墨烯的π電子更有效的雜化耦合更有效的與石墨烯形成較小的