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周期性纳米洞内边缘氧饱和石墨烯纳米带的电子特性
  • ISSN号:1000-3290
  • 期刊名称:Acta Physica Sinica
  • 时间:2013.12.12
  • 页码:236102-
  • 分类:O481[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、湖南省重点学科建设项目和长沙理工大学创新项目资助的课题.
  • 相关项目:纳米整流器电子输运分析及理论设计
中文摘要:

利用基于密度泛函理论的第一性原理方法,研究了内边缘氧饱和的周期性凿洞石墨烯纳米带(G NR)的电子特性. 研究结果表明:对于凿洞锯齿形石墨烯纳米带(ZGNRs),在非磁性态时不仅始终为金属,且金属性明显增强;反铁磁态(AFM)时为半导体的ZGNR,凿洞后可能成为金属;但铁磁态(FM)为金属的ZGNR,凿洞后一般变为半导体或半金属. 而对于凿洞的扶手椅形石墨烯(AGNRs),其带隙会明显增加. 深入分析发现:这是由于氧原子对石墨烯纳米带边的电子特性有重要的影响,以及颈次级纳米带(NSNR)及边缘次级纳米带(ESNR)的不同宽度及边缘形状(锯齿或扶手椅形)能呈现出不同的量子限域效应. 这些研究对于发展纳米电子器件有重要的意义.

英文摘要:

By using the first-principles method and the density-functional theory, the electronic properties of graphene nanoribbons(GNRs) with periodic nanoholes passivated by oxygen are studied. It is shown that for the zigzag graphene nanoribbon (ZGNR) in nonmagnetic state(NM), the metallic properties not only still remain but also are obviously enhanced after the holes are punched. But for the antiferromagnetic-state (AFM) ZGNR, after punching holes, it would be changed from semiconductor to metal. While for the ferromagnetic-state (FM) ZGNR, it can be transformed from metal to semiconductor or semimetal after punching holes. Besides, for the punched armchair graphene nanoribbon (AGNR), its band gap will be significantly widened. The in-depth analysis shows that these results are due to the effects of oxygen atoms on electronic properties of GNRs, and also due to the different quantum confinement effects from the neck subprime nanoribbon (NSNR) and edge subprime nanoribbon (ESNR) with different width and edge shape(zigzag or armchair). These findings are important for developing nano electronic devices.

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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