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BN链掺杂的石墨烯纳米带的电学及磁学特性
  • ISSN号:1000-3290
  • 期刊名称:Acta Physica Sinica
  • 时间:2013.9
  • 页码:1-8
  • 分类:O482.5[理学—固体物理;理学—物理]
  • 作者机构:[1]长沙理工大学物理与电子科学学院,长沙410114
  • 相关基金:国家自然科学基金(批准号:61371065,61071015,61101009,61201080)、湖南省教育厅重点资助科研项目(批准号:12A001)、湖南省高校科技创新团队支持计划和湖南省重点学科建设项目资助的课题.
  • 相关项目:基于石墨烯的功能分子器件的理论设计
中文摘要:

基于密度泛函理论第一性原理系统研究了BN链掺杂石墨烯纳米带(GNRs)的电学及磁学特性,对锯齿型石墨烯纳米带(ZGNRs)分非磁态(NM)、反铁磁态(AFM)及铁磁性(FM)三种情况分别进行考虑。重点研究了单个BN链掺杂的位置效应。计算发现:BN链掺杂扶手椅型石墨烯纳米带(AGNRs)能使带隙增加,不同位置的掺杂,能使其成为带隙丰富的半导体。 BN链掺杂非磁态ZGNR的不同位置,其金属性均降低,并能出现准金属的情况;BN链掺杂反铁磁态ZGNR,能使其从半导体变为金属或半金属(half-metal),这取决于掺杂的位置;BN链掺杂铁磁态ZGNR,其金属性保持不变,与掺杂位置无关。这些结果表明:BN链掺杂能有效调控石墨烯纳米带的电子结构,并形成丰富的电学及磁学特性,这对于发展各种类型的石墨烯基纳米电子器件有重要意义。

英文摘要:

By using the first-principles method based on the density-functional theory, electrical and magnetic properties of graphene nanoribbons (GNRs) with the BN-chain doping are systematically studied. For the zigzag-edge graphene nanoribbon (ZGNR), its multispin-state properties: spin-unpolarized non-magnetism (NM) state, spin-polarized ferromagnetic (FM), and anti-ferromagnetic (AFM) states, are considered. The emphasis on our investigations is the effect of doping position for a single BN-chain. It is found that the BN-chain doping armchair-edge graphene nanoribbon (AGNR) has an increase in bandgap and becomes semiconductors with various different bandgaps upon the doping positions. When the ZGNR at the NM state is doped by the BN-chain, its metallic property is weakened, and the quasi-metallic property can also occur. The BN-chain doping ZGNR at the AFM state makes it change from a semiconductor to a metal or half-metal, depending on doping positions. And the BN-chain doping ZGNR at the FM state always keeps its metallic property unchanged regardless of the doping positions. These results indicate that the BN-chain doping can effectively modulate the electronic structure to form abundant electrical and magnetic properties for GNRs. It is of important significance for developing various kinds of nanodevices based on GNRs.

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期刊信息
  • 《物理学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国物理学会 中国科学院物理研究所
  • 主编:欧阳钟灿
  • 地址:北京603信箱(中国科学院物理研究所)
  • 邮编:100190
  • 邮箱:apsoffice@iphy.ac.cn
  • 电话:010-82649026
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-3290
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1958/O4
  • 邮发代号:2-425
  • 获奖情况:
  • 1999年首届国家期刊奖,2000年中科院优秀期刊特等奖,2001年科技期刊最高方阵队双高期刊居中国期刊第12位
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国科学引文索引(扩展库),英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:49876