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相似文献
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1.
基于密度泛函理论的第一性原理计算,研究了含空位缺陷的扶手椅型二硫化钼纳米带的电子性质.发现缺陷会导致纳米带结构稳定性降低,单空位钼缺陷和三空位缺陷使得纳米带从半导体变成金属性,而单空位硫缺陷和两种双空位缺陷仅减小纳米带的带隙;电子态密度和能带的本征态表明缺陷纳米带费米能级附近的杂质态主要是缺陷态的贡献.研究了四类半导体性质的纳米带带隙与宽度的关系,对于完整的纳米带,带隙随宽度以3为周期振荡变化;而引入空位缺陷后,纳米带的带隙振荡不再具有周期且振荡幅度变小.同时发现,当缺陷的浓度变小后,缺陷仅使纳米带的带隙减小,不会使其变为金属性.这些结果有望打开其在新型纳电子器件中的应用潜能.  相似文献   

2.
利用递推格林函数方法,我们研究了褶皱石墨带的电子输运性质.当石墨带具有褶皱时,对于锯齿型石墨带,在第一个范霍夫奇点内,发现了电导隙和伴随着电导振荡的微带.然而,对于金属性扶手型石墨带,在费米能附近仅发现了电导隙,说明扶手型石墨带发生了金属-半导体转变.随着石墨带的褶皱加强,无论是锯齿型还是扶手型石墨带,平均电导都逐渐减小,并趋于0.结果有利于我们理解真实构型石墨带的电子输运性质,并且有助于设计基于石墨带的纳米器件.  相似文献   

3.
基于格林函数方法及Landauer-Büttiker公式, 研究了纳米石墨带异质结的电子输运性质, 石墨带异质结由Z 形石墨带与两个锯齿型石墨带电极构成. 研究发现电导大小依赖其几何构型. 由于电子局域在锯齿型石墨带边缘, 因此在费米能级附近出现了电导隙或电导谷. 调节结间石墨带的宽度, 发现准束缚态的存在诱导许多尖锐的电导峰, 电导峰的数目几乎与结间的石墨带长度无关. 在低能区, 当θ为60°或150°时, 宽度均匀的Z型石墨带仍然保持弹道输运特征. 因此, Z形纳米石墨带可选择地应用于未来的纳微电路.  相似文献   

4.
采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法, 研究了扶手椅型二硫化钼纳米带的几何构型与电子结构, 发现其稳定性与电子性质敏感地依赖于边缘修饰. 随着边缘修饰的H原子数增加, 纳米带变得更加稳定, 并在间接带隙半导体、半金属和直接带隙半导体之间转变. 纳米带的能带结构和电子态密度显示, 其费米能级附近的能带主要由边缘态贡献. 当二硫化钼纳米带两边用不同数目的H原子修饰时, 纳米带同时具有由这两种修饰引起的边缘态并且两种边缘态的相互影响很小. 研究了三类纳米带带隙与宽度的关系, 对于每个原胞修饰0个或8个H原子的纳米带, 带隙随宽度以3为周期振荡变化; 而对于每个原胞修饰4个H原子的纳米带, 带隙振荡不再具有周期并且振荡幅度变小.  相似文献   

5.
通过第一性原理计算分别研究了锯齿型和扶手椅型全氟化和部分氟化锗纳米条带的几何结构、稳定性、电学和磁学性质.结果表明,两类全氟化锗纳米条带的最优构型均为椅式构型,并均表现为非磁的半导体性质.全氟化能够有效地增大锗纳米条带体系的带隙,其带隙随着条带宽度的增加而减小.部分氟化的锯齿型锗纳米条带展现出反铁磁半导体的性质,而相应的扶手椅型锗纳米条带则为非磁性的半导体;这些体系的带隙随着氟化程度的增加而增大,其中部分氟化扶手椅型锗纳米条带的带隙展现出三族行为.所有部分氟化的锗纳米条带均与未氟化部分对应的等宽度锗纳米条带表现出几乎相同的电学和磁学行为,表明氟化能够有效调控锗纳米条带的电学和磁学性质.另外,所有氟化的锗纳米带都具有较高的结构稳定性.  相似文献   

6.
杨贻顺  周敏  邢燕霞 《物理化学学报》2022,38(4):2003004-106
利用非平衡格林函数和密度泛函理论,研究不同类型γ-石墨炔分子磁隧道结(MMTJ)自旋极化输运特性的影响。磁隧道结以铁磁性的锯齿形石墨烯纳米带作电极。随着纳米带宽度变化,考虑γ-石墨炔的两种接触点,我们构造了8种有代表性的且具有不同对称性的隧道结。通过计算我们发现,对称性对磁隧道结的自旋输运起决定性作用。对于偶数碳链的锯齿形石墨烯纳米带,石墨炔的接触点位居于正中,这种结构的自旋极化输运性质远优于其它结构。比如在非常宽的偏压范围内都能达到100%的自旋极化率,且隧穿磁阻(TMR)高达3.7 × 105,这表明该结构在自旋滤波器和自旋阀器件方面的应用潜力最大。与之形成对比的是,当耦合位置偏离锯齿形石墨烯纳米带的中心时,输运性质迅速变为普通电输运,相应的巨磁阻效应比最优对称结构约小4个数量级。  相似文献   

7.
用第一性原理非平衡格林函数方法研究了O原子掺杂zigzag型硼氮窄纳米带(z-BNNNRs)的能带结构和电子输运特性.研究结果表明:O原子对N原子的替代掺杂使z-BNNNRs的能带结构出现明显变化,体系由半导体转变为金属;O掺杂明显地改变了z-BNNNRs体系的导电性能,在一定的偏压范围内产生明显的负微分电阻(NDR)现象,边缘掺杂比中间掺杂产生更大的负微分电导,进一步的输运性质计算给出的透射谱也印证了这一点.随着掺杂浓度的增加,负微分电导的极值也随之增大.  相似文献   

8.
采用密度泛函理论的第一性原理方法研究了扶手椅型g-C_3N_4纳米带(AC-g-C_3N_4NRs)和锯齿型g-C_3N_4纳米带(ZZ-g-C_3N_4NRs)的电子结构和光学性质。结果表明:AC-g-C_3N_4NRs和ZZ-g-C_3N_4NRs的边缘H原子均能稳定存在。AC-g-C_3N_4NRs的价带顶主要由多数N原子贡献,而ZZ-g-C_3N_4NRs的价带顶主要由CH边缘附近的N原子贡献。AC-g-C_3N_4NRs的导带底主要属于纳米带一侧边缘或两侧边缘附近的C原子和N原子,而ZZ-g-C_3N_4NRs导带底主要属于ZZ-g-C_3N_4NRs的NH边缘附近的C原子和N原子。AC-g-C_3N_4NRs和ZZ-g-C_3N_4NRs的吸收系数和反射率都随纳米带宽度的增加而增加。随着AC-g-C_3N_4NR宽度的增加,吸收系数在低能区域产生明显的蓝移现象。  相似文献   

9.
陈熙  张胜利 《物理化学学报》2018,34(9):1061-1073
二维碳材料因其独特的性质成为凝聚态物理、纳米电子学、生物医药等领域的前沿研究热点。石墨二炔具有天然的半导体特性及独特的大孔网状结构,在纳米电子器件和生物传感方面比石墨烯更具优势。本文使用第一性原理计算研究了单层石墨二炔的纳米带电子输运性质和及石墨二炔对小分子的吸附。我们考虑用掺杂3d金属原子的方法来增强对分子的吸附力。选择在石墨二炔表面吸附能较大的钪(Sc)、钛(Ti)原子,确定石墨二炔表面Sc、Ti单原子在室温下的稳定性,研究了Sc、Ti掺杂石墨二炔用于分子检测的潜在可能。从能带、载流子浓度等方面全面探讨了Sc、Ti掺杂石墨二炔对甲醛分子(HCHO)的响应。又进一步研究了石墨二炔与氨基酸分子间相互作用,发现色散力在相互作用中占主导地位。研究了吸附氨基酸对石墨二炔电子输运的影响,探讨石墨二炔在生物传感方面的潜在应用。  相似文献   

10.
石墨烯纳米带是宽度为纳米尺度的石墨烯条带,根据其边缘构型的不同可以分为锯齿型石墨烯纳米带和扶手型石墨烯纳米带.纳米尺度导致的量子限域效应和边缘构型引起的边缘效应能够调节石墨烯纳米带的电子结构,打开石墨烯的带隙.而且,石墨烯纳米带具有极大的长宽比和极高比例的边缘原子,为通过结构裁剪实现功能定制提供了无限可能.这些几何和电子结构特性使得石墨烯纳米带在电子器件等诸多领域比石墨烯具有更大的应用潜力,因此,石墨烯纳米带的相关研究一直是纳米材料领域的热点.基于此,本综述首先介绍了石墨烯纳米带的结构和性质,全面介绍了石墨烯纳米带的制备方法,相应的制备方法可以分为两部分:(1)自上而下法:通过等离子体、离子束、扫描隧道显微镜和金属纳米颗粒对石墨烯和碳纳米管进行刻蚀和切割,制备石墨烯纳米带.该方法面临最大挑战在于如何提高刻蚀和切割精度.(2)自下而上法:利用含碳前驱体,如有机化合物、碳氢化合物气体以及碳化硅等,制备石墨烯纳米带.该方法利于实现原子精度的结构控制,尤其是化学气相沉积法有望实现低成本、规模化制备.最后展望石墨烯纳米带研究的挑战和前景.我们相信,随着材料和技术的创新发展,石墨烯纳米带必将成为一...  相似文献   

11.
We study magnetism and electronic structures of armchair BCN-hybrid nanoribbons from density functional theory. Different from armchair graphene nanoribbons, armchair BCN-hybrid nanoribbons are found to present magnetism along the edges of the nanoribbons if B and N atoms are unpaired in the nanoribbons. Intriguing spin-polarized bands, including magnetic semiconductors, half metals, and magnetic metals, are obtained in the armchair nanoribbons with both the edges composed of C and N atoms. The spin polarization in these armchair nanoribbons is ascribed to the appearance of the unsaturated electronic states in the systems. The magnetic metallicity can be tuned further to half metallicity by adsorbing O atoms at appropriate positions in the ribbons. The electronic structures of the nanoribbons without spin polarization are also analyzed. Our studies provide understanding of the magnetism mechanisms and the electronic properties and most importantly, how to achieve half metallicity in low-dimensional BCN-hybrid systems.  相似文献   

12.
The electronic and magnetic properties of oxidized zigzag and armchair graphene nanoribbons, with hydrogen passivated edges, have been investigated from ab initio pseudopotential calculations within the density functional scheme. The oxygen molecule in its triplet state is adsorbed most stably at the edge of a zigzag nanoribbon. The Stoner metallic behavior of the ferromagnetic nanoribbons and the Slater insulating (ground state) behavior of the antiferromagnetic nanoribbons remain intact upon oxygen adsorption. The formation of a spin-paired C-O bond drastically reduces the local atomic magnetic moment of carbon at the edge of the ferromagnetic zigzag ribbon.  相似文献   

13.
Russian Journal of Physical Chemistry A - The electronic and chemical properties of N-doped hybrid graphene and boron nitride armchair nanoribbons (N-doped a-GBNNRs) in comparison with graphene...  相似文献   

14.
The electronic properties, band gap, and ionization potential of zigzag and armchair graphene nanoribbons are calculated as a function of the number of carbon atoms in the ribbon employing density functional theory at the B3LYP6-31G* level. In armchair ribbons, the ionization potential and band gap show a gradual decrease with length. For zigzag ribbons, the dependence of the band gap and ionization potential on ribbon length is different depending on whether the ribbon has an unpaired electron or not. It is also found that boron and nitrogen zigzag and armchair doped graphene nanoribbons have a triplet ground state and could be ferromagnetic.  相似文献   

15.
Detailed first‐principles density functional theory (DFT) computations were performed to investigate the geometries, the electronic, and the magnetic properties of both armchair‐edged silicon carbide nanoribbons (aSiCNRs) and zigzag‐edged silicon carbide nanoribbons (zSiCNRs) with Stone–Wales (SW) defects. SW defects in the center of aSiCNRs can remarkably reduce their band gaps, irrespective of the orientation of the defect, whereas zSiCNRs with SW defects in the center or at the edges exhibit degenerate energies of their ferromagnetic (FM) and antiferromagnetic (AFM) states, in which metallic and half‐metallic behavior can be observed, respectively; half‐metallic behavior can even be observed in both the FM and AFM states simultaneously. Further, it was shown that the formation energies of the SW defects in SiCNRs are orientation dependent, and the formation of edge defects is always favored over the formation of interior defects in zSiCNRs. The possible existence of SW defects in SiCNRs was further validated through exploring the kinetic process of their formation. These findings can be anticipated to provide valuable information in promoting the potential applications of SiC‐based nanomaterials in multifunctional and spintronic nanodevices.  相似文献   

16.
The electronic and magnetic properties of one-dimensional titanium chains adsorbed on semiconducting armchair graphene nanoribbons (GNRs) are studied using the density functional theory. The results show that the strong hybridization between the titanium chain and the GNR gives rise to ferromagnetism and metallicity of the adsorption system. The electronic structure of the adsorption system is found to depend strongly on the width of the GNR. The adsorption system may offer half-metallic ferromagnetism when the width of GNR is less than 2.1 nm, implying a new and promising way to realize GNR based spintronics.  相似文献   

17.
18.
石墨烯条带的电子结构与性质:电场及长度效应   总被引:1,自引:0,他引:1  
在密度泛函理论(DFT)和含时密度泛函理论(TDDFT)的基础上对宽度上含有8个zigzag链的石墨烯条带(8-ZGNR)的基态和激发态的性质进行了理论研究,着重考察了条带长度及电场的影响.B3LYP杂化泛函的计算结果显示:在基态上,8-ZGNR的最低能量态并不具有磁性,随着长度的增加,才会显示出反铁磁的性质.静电场的加入使8-ZGNR显示出反铁磁性和半金属性.在激发态上,诱导电子会随着外激光脉冲的变化而发生移动和变化,但是相比而言,α自旋电子更容易被激发而产生较明显的诱导电子密度,而β自旋电子则更容易脱离外激光场的控制而产生非绝热现象.  相似文献   

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