鋸齒型石墨烯納米帶的第一性原理研究.pdf

1、石墨烯因?yàn)槠洫?dú)特的性質(zhì),吸引了眾多的理論和實(shí)驗(yàn)研究。相關(guān)研究也取得了許多進(jìn)展,特別是對(duì)摻雜、有限尺寸約束、外加電場(chǎng)、以及各種化學(xué)吸附條件下的電子結(jié)構(gòu)和磁性不穩(wěn)定性等方面的研究取得了許多引人注目的成果。
　　 本論文一共分為五章,第一章介紹了石墨烯的發(fā)現(xiàn)、實(shí)驗(yàn)制備以及獨(dú)特的輸運(yùn)性質(zhì)；第二章介紹了密度泛函理論:第三章討論了鋸齒型石墨烯納米帶電子結(jié)構(gòu)調(diào)控的兩種方法；第四章研究了少層鋸齒型石墨烯納米帶的結(jié)構(gòu)和磁性不穩(wěn)定性問題。
　

2、　 第一章中首先介紹了石墨烯的發(fā)現(xiàn),重點(diǎn)介紹石墨烯的電子結(jié)構(gòu)和一些獨(dú)特的輸運(yùn)性質(zhì),例如:奇異的量子霍爾效應(yīng)、反常的弱局域化等。其次介紹了實(shí)驗(yàn)制備的常用方法,之后介紹不同邊界的石墨烯納米帶各自的特點(diǎn),為下文研究奠定基礎(chǔ)。
　　 第二章中介紹了第一性原理的理論一密度泛函理論及常用近似LDA和GGA。密度泛函的基礎(chǔ)是一個(gè)假定:假定一個(gè)多粒子體系的任何性質(zhì)都是基態(tài)電子密度的函數(shù)。用無相互作用系統(tǒng)代替多體相互作用,并把一切與多體相關(guān)的相

3、互作用包含在交換能中。找到合適的交換能量泛函是密度泛函的主要內(nèi)容之一。最后,對(duì)本論文使用的軟件包做了簡(jiǎn)單的介紹。
　　 第三章中討論了兩種調(diào)節(jié)鋸齒型石墨烯納米帶電子結(jié)構(gòu)的方法:施加橫向電場(chǎng)和對(duì)邊界進(jìn)行化學(xué)修飾。鋸齒型石墨烯納米帶因其邊界態(tài)的存在,要通過自旋極化降低自身能量。用LDA關(guān)聯(lián)我們證實(shí)了施加橫向電場(chǎng)可以使該體系產(chǎn)生半金屬性。借鑒橫向電場(chǎng)的原理效果,我們研究了對(duì)納米帶兩個(gè)邊界修飾不同基團(tuán)進(jìn)而調(diào)節(jié)電子結(jié)構(gòu)的方法,我們發(fā)現(xiàn)一邊

4、用H、另一邊用CH3可以使體系出現(xiàn)自旋極化,費(fèi)米面附近出現(xiàn)某一自旋,而另一自旋離費(fèi)米能級(jí)較遠(yuǎn)。
　　 第四章中,通過對(duì)雙層、三層鋸齒型石墨烯納米帶穩(wěn)態(tài)幾何結(jié)構(gòu)、穩(wěn)態(tài)電子結(jié)構(gòu)和磁性的研究,得到以下結(jié)論:無色散邊界帶的存在導(dǎo)致了結(jié)構(gòu)、磁性中一個(gè)或者兩者的不穩(wěn)定性；邊界結(jié)構(gòu)的彎曲直接導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的不穩(wěn)定；有磁性的基態(tài)將出現(xiàn)磁性不穩(wěn)定性。從結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性來看:結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定僅出現(xiàn)在α堆疊的少層鋸齒型石墨烯納米帶中,β堆疊的少層鋸齒型石墨烯納米帶結(jié)構(gòu)