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相似文献
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1.
张华林  孙琳  韩佳凝 《物理学报》2017,66(24):246101-246101
利用基于密度泛函理论的第一性原理方法,研究了三角形BN片掺杂的锯齿型石墨烯纳米带(ZGNR)的磁电子学特性.研究表明:当处于无磁态时,不同位置掺杂的ZGNR都为金属;当处于铁磁态时,随着杂质位置由纳米带的一边移向另一边时,依次可以实现自旋金属-自旋半金属-自旋半导体的变化过程,且只要不在纳米带的边缘掺杂,掺杂的ZGNR就为自旋半金属;当处于反铁磁态时,在中间区域掺杂的ZGNR都为自旋金属,而在两边缘掺杂的ZGNR没有反铁磁态.掺杂ZGNR的结构稳定,在中间区域掺杂时反铁磁态是基态,而在边缘掺杂时铁磁态为基态.研究结果对于发展基于石墨烯的纳米电子器件具有重要意义.  相似文献   

2.
3.
王雪梅  刘红 《物理学报》2011,60(4):47102-047102
运用π电子紧束缚模型,具体研究了锯齿型石墨烯纳米带(ZGNRs)的边界结构对能带,特别是费米面附近的导带和价带电子的影响.计算了七种不同边界结构的ZGNRs的能带色散关系及费米面附近价带电子在原胞中各原子上的分布情况.计算结果表明:两边界都无悬挂原子的NN-ZGNRs,只有一边界有悬挂原子的DN-ZGNRs,两边界都有五边形环的SPP-ZGNRs和ASPP-ZGNRs为金属性.两边界都有悬挂原子的DD-ZGNRs,一边界为五边形环另一边界无悬挂原子的PN-ZGNRs和一边界为五边形环另一边界有悬挂原子的P 关键词: 锯齿型石墨烯纳米带 紧束缚模型 电子密度分布 缺陷结构  相似文献   

4.
利用Landauer-Büttiker公式和非平衡格林函数方法,研究了在电荷和自旋偏压共同作用下的扶手椅型石墨烯纳米带的自旋相关的电子输运性质. 当系统存在两种偏压时,不用自旋的电子具有不同的偏压窗口. 同时,含带隙石墨烯纳米带具有与自旋无关的导电电压阈值. 通过设置适当的两种偏压值,系统可以产生易于调节的单一自旋的电流.  相似文献   

5.
王志勇  胡慧芳  顾林  王巍  贾金凤 《物理学报》2011,60(1):17102-017102
本文采用基于密度泛函理论的第一性原理对zigzag型石墨烯纳米带中含有不同Stone-Wales缺陷的电子结构特性和光学性能进行研究. 考虑了两种模型:不计电子自旋和考虑电子自旋的情况.研究发现:不计电子自旋情况下,含对称Stone-Wales缺陷的石墨烯纳米带在缺陷区域出现了凹凸不平的折皱构型,两种不同的Stone-Wales缺陷都引起了电荷的重新分布.考虑电子自旋时,Stone-Wales缺陷的引入对石墨烯纳米带自旋密度有显著影响,也引起了不同自旋的电子态密度的变化.进一步研究了纳米带的光学性能,发现 关键词: 石墨烯纳米带 Stone-Wales缺陷 电子结构 光学性能  相似文献   

6.
陶强  胡小颖  朱品文 《物理学报》2011,60(9):97301-097301
利用密度泛函理论,计算了羟基饱和锯齿型石墨烯纳米带(OH-ZGNRs)的相对稳定性和外加横向电场对其电子结构的影响.计算结果表明:OH-ZGNRs比氢饱和ZGNRs(H-ZGNRs)更为稳定,具有窄带隙自旋极化基态.此外,在外加横向电场作用下,OH-ZGNRs可实现半导体到半金属相转变. 关键词: 石墨烯纳米带 密度泛函理论 电场  相似文献   

7.
BN链掺杂的石墨烯纳米带的电学及磁学特性   总被引:1,自引:0,他引:1       下载免费PDF全文
王鼎  张振华  邓小清  范志强 《物理学报》2013,62(20):207101-207101
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. 关键词: 石墨烯纳米带 BN链掺杂 输运性质 自旋极化  相似文献   

8.
张振江  胡小会  孙立涛 《物理学报》2013,62(17):177101-177101
本文基于密度泛函理论的第一性原理计算了单空位缺陷对 扶手椅型石墨烯纳米带电学特性的影响. 计算结果表明: 当单空位位于纳米带边缘位置时, 系统结构最稳定. 不同位置上单空位缺陷的引入都会使得原本为半导体的本征 扶手椅型石墨烯纳米带变成金属性; 随着单空位浓度的减小, 其对纳米带能带结构的影响逐渐减弱; 随着纳米带宽度的增大, 表征其金属性的特征值表现出震荡性的减弱. 单空位缺陷诱导的扶手椅型纳米带的半导体特性到金属特性的转变为石墨烯在 电子器件中的应用提供了理论指导. 关键词: 扶手椅型石墨烯纳米带 单空位缺陷 电学性能  相似文献   

9.
金掺杂锯齿型石墨烯纳米带的电磁学特性研究   总被引:1,自引:0,他引:1       下载免费PDF全文
胡小会  许俊敏  孙立涛 《物理学报》2012,61(4):47106-047106
本文采用基于密度泛函理论的第一性原理计算了金原子填充锯齿型石墨烯纳米带 (ZGNRs)中双空位结构的电磁学特性. 计算结果表明: 边缘位置是金原子的最稳定掺杂位置, 杂质原子的引入导致掺杂边缘的磁性被抑制, 不过掺杂率足够大时, 掺杂边缘的磁性反而恢复了. 金掺杂纳米带的能带结构对掺杂率敏感: 随着掺杂率的增大, 掺杂纳米带分别表现半导体特性、半金属特性以及金属特性. 本文的计算表明金原子掺杂可以调制ZGNR的磁性以及能带特性, 为后续实验起指导作用, 有利于推动石墨烯材料在自旋电子学方面的应用.  相似文献   

10.
李彪  徐大海  曾晖 《物理学报》2014,(11):258-263
实验研究表明石墨烯纳米带中广泛地存在边缘结构重构且稳定的边缘缺陷结构.本文采用第一性原理的计算方法研究了锯齿型石墨烯纳米带中边缘结构重构形成的两种不同缺陷结构对材料电子输运性能的影响.研究发现两种缺陷边缘结构对稳定纳米尺度位型结构和电子能带结构具有显著影响,它使得费米能级发生移动并引起了共振背散射.两种边缘缺陷重构均抑制了费米能级附近电子输运特性并导致不同区域的电子完全共振背散射,电导的抑制不仅与边缘缺陷结构的大小有关,它更取决于边缘缺陷重构位型引起的缺陷态的具体分布和电子能带的移动.  相似文献   

11.
We report the elastic, electronic and magnetic properties of naked ZGNRs with topological line defects (LD-ZGNRs) lying symmetrically on the ribbon's middle under vertical strains at four types of line defect atoms by using a first-principles approach. By changing the position and size of the local deformation of the ribbon, the optimal position is obtained. Moreover, an apparent spin-splitting of the energy band is obtained when a local deformation is created by the vertically applied strain.  相似文献   

12.
We investigate the spin-dependent electron transport in single and double normal/ferromagnetic/normal zigzag graphene nanoribbon (NG/FG/NG) junctions.The ferromagnetism in the FG region originates from the spontaneous magnetization of the zigzag graphene nanoribbon.It is shown that when the zigzag-chain number of the ribbon is even and only a single transverse mode is actived,the single NG/FG/NG junction can act as a spin polarizer and/or a spin analyzer because of the valley selection rule and the spin-exchange field in the FG,while the double NG/FG/NG/FG/NG junction exhibits a quantum switching effect,in which the on and the off states switch rapidly by varying the cross angle between two FG magnetizations.Our findings may shed light on the application of magnetized graphene nanoribbons to spintronics devices.  相似文献   

13.
刘娜  胡边  魏鸿鹏  刘红 《物理学报》2018,67(11):117301-117301
应用含自洽格点在位库仑作用的Kane-Mele模型,研究锯齿型石墨烯纳米窄带平面内横向电场对边界带能带结构和量子自旋霍尔(QSH)体系的影响.研究结果显示,当电场强度较弱时,外加电场的方向可以调控自旋向下的两个边界带一起朝不同方向移动,导致波矢q=0.5处自旋向下的两个纯边界态的能量简并劈裂方向可由电场调控;当电场强度进一步增强到超过0.69 V/nm,自旋向下的两个边界带出现较大带隙,能带反转,而自旋向上的电子结构无能隙,系统呈现半金属性,同时QSH体系不再是B类.特别当电场强度为1.17 V/nm时,在自旋向下能带的能隙中,q=0.5处存在自旋向上的纯边界态,意味着在8格点边界处可以产生自旋向上的纯边界电流.当电场强度持续增加时,QSH系统从B类到C类经历3个阶段的变化.当电场强度超过1.42 V/nm后,自旋向上的两个边界带也出现能带反转,分别成为导带和价带,系统成为C类的普通量子霍尔体系.  相似文献   

14.
We have used a tight-binding Hamiltonian of an ABA-stacked trilayer zigzag graphene nanoribbon with β-alignment edges to study the edge magnetizations. Our model includes the effect of the intralayer next-nearest-neighbor hopping, the interlayer hopping responsible for the trigonal warping and the interaction between electrons, which is considered by a single band Hubbard model in the mean field approximation. Firstly, in the neutral system we analyzed the two magnetic states in which both edge magnetizations reach their maximum value; the first one is characterized by an intralayer ferromagnetic coupling between the magnetizations at opposite edges, whereas in the second state that coupling is antiferromagnetic. The band structure, the location of the edge-state bands and the local density of states resolved in spin are calculated in order to understand the origins of the edge magnetizations. We have also introduced an electron doping so that the number of electrons in the ribbon unit cell is higher than in neutral case. As a consequence, we have obtained magnetization steps and charge accumulation at the edges of the sample, which are caused by the edge-state flat bands.  相似文献   

15.
田宏玉  汪军 《中国物理 B》2012,21(1):17203-017203
We investigate the spin-dependent electron transport in single and double normal/ferromagnetic/normal zigzag graphene nanoribbon (NG/FG/NG) junctions. The ferromagnetism in the FG region originates from the spontaneous magnetization of the zigzag graphene nanoribbon. It is shown that when the zigzag-chain number of the ribbon is even and only a single transverse mode is actived, the single NG/FG/NG junction can act as a spin polarizer and/or a spin analyzer because of the valley selection rule and the spin-exchange field in the FG, while the double NG/FG/NG/FG/NG junction exhibits a quantum switching effect, in which the on and the off states switch rapidly by varying the cross angle between two FG magnetizations. Our findings may shed light on the application of magnetized graphene nanoribbons to spintronics devices.  相似文献   

16.
黄露婷  陈铮  王永欣  卢艳丽 《中国物理 B》2017,26(10):103103-103103
Zigzag graphene nanoribbon(ZGNR) is a promising candidate for next-generation spintronic devices. Development of the field requires potential systems with variable and adjustable electromagnetic properties. Here we show a detailed investigation of ZGNR decorated with edge topological defects(ED-ZGNR) synthesized in laboratory by Ruffieux in 2015[Pascal Ruffieux, Shiyong Wang, Bo Yang, et al. 2015 Nature 531 489]. The pristine ED-ZGNR in the ground state is an antiferromagnetic semiconductor, and the acquired band structure is significantly changed compared with that of perfect ZGNR. After doping heteroatoms on the edge, the breaking of degeneration of band structure makes the doped ribbon a half-semi-metal, and nonzero magnetic moments are induced. Our results indicate the tunable electronic and magnetic properties of ZGNR by deriving unique edge state from topological defect, which opens a new route to practical nano devices based on ZGNR.  相似文献   

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