Spatial variation in the electronic structures of carpetlike graphene nanoribbons and sheets

Graphene, when deposited on a supporting substrate with a step edge, may be deformed in the presence of the step edges of the substrate. In this study, we have investigated a spatial variation in the local electronic structure near the step region, by performing first-principles calculations for carpetlike armchair graphene nanoribbons (C-AGNR) and two-dimensional periodic carpetlike graphene sheets (PCGS). Our results indicate no practical difference in the local density of states (LDOS) between those of flat and step regions. Interestingly, however, the PCGS shows a remarkable variation in the LDOS with an external electric field (E-field). Furthermore, we also discuss the dependence of the direction and the magnitude of the applied E-field on the spatial variation in the LDOS.     

功能化扶手椅型石墨烯纳米带异质结的磁器件特性

石墨烯在未来纳米电子器件领域具有广泛的应用前景, 但是基于扶手椅型石墨烯纳米带(AGNR)的磁输运性质的研究还比较少. 本文理论上提出AGNR边缘桥接过渡金属Mn原子, 再用双F 原子(或双H原子)饱和形成特殊化学修饰的纳米带(AGNR-Mn-F₂或AGNR-Mn-H₂), 并运用基于第一性原理和非平衡态格林函数相结合的方法对其磁输运性质进行理论计算. 结果表明: 这两种纳米带所构成的异质结(F₂-AGNR-Mn-H₂)具有优良的磁器件特性, 即在很宽的偏压范围内, 能实现100%的自旋极化, 且在P(在左右电极垂直加上相同方向的磁场)和AP构型(在左右电极垂直加上相反方向的磁场)时, 分别具有单自旋和双自旋过滤效应; 同时发现, 这种异质结也具有双自旋二极管效应, 它的最大整流比可达到10⁸. 此外, 改变开关磁场的方向, 即从一种磁构型变换为另一种磁构型时, 能产生明显的自旋阀效应, 其巨磁阻高达10⁸%. 这意味着这种特殊的异质结能同时实现优良的自旋过滤、双自旋二极管及巨磁阻效应, 这对于发展自旋磁器件有重要意义.     

O/N替代掺杂对zigzag型硼氮窄纳米带能带及输运特性的影响

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.     

钛酸钠一维纳米结构的构筑

以锐钛矿TiO₂为起始原料,通过水热法制备了钛酸盐纳米棒,对合成不同长度和宽度的钛酸盐纳米棒的影响和控制条件进行了研究。用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对纳米棒的形貌和结构进行了表征。结果表明水热温度和处理时间能对纳米棒的形貌和结构进行有效的控制,得到理想的钛酸盐的结构。在更高的温度下(200 ℃),钛酸盐纳米管将更快的转化为纳米棒,而随着处理时间的延长,其形貌结构发生有规律的变化。在96 h处理时间后纳米棒束的宽度为50 nm到1 μm,长度可以达到几十微米。对后处理中酸洗对产物的形貌和晶体结构的影响也进行了对比研究,发现在酸洗之前钛酸盐纳米棒结构就已经形成,但是酸洗能使产物的晶体结构产生变化,同时使纳米棒的表面形貌更加光滑规整。最后对比研究原料和产物的紫外-可见吸收光谱,发现纳米管/棒在250至350 nm处有宽带隙吸收。     

Field-effect transistor chemical sensors of single nanoribbon of copper phthalocyanine

Copper phthalocyanine (CuPc) nanoribbon field-effect transistors were implemented as chemical sensors. They showed fast response and high reversibility in the detection of the tetrahydrofuran atmosphere at room temperature. The drain current of the field-effect transistor sensor decreased from 6.7 to 0.2 nA when the transistor was measured under the tetrahydrofuran atmosphere. The sensor was self-refreshable in a few minutes. These results demonstrate that the organic single crystalline nanoribbon transistors could effectively act as chemical sensors. Supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 20721061, 50725311, 60736004, 60771031), the Ministry of Science and Technology of China (Grant Nos. 2006CB806200, 2006CB932100), and Chinese Academy of Sciences     

混合模板法制备螺旋纳米结构二氧化硅

用凝胶剂高氯酸环（L-11-（N-甲基咪唑）十一烷基天冬酰胺-L-苯丙酰胺）（11mim ClO4）和十六烷基三甲基氯化铵（CTAC）作模板剂,经溶胶-凝胶过程,制备纳米结构二氧化硅．使用冷场发射扫描电镜（FESEM）,表征了多种反应条件下样品的形貌和表面结构．结果表明,通过调节CTAC和凝胶剂的质量比,可以得到螺旋介孔二氧化硅纳米纤维,其长度为数百纳米,孔径为3．0nm．     

铂掺杂扶手椅型石墨烯纳米带的电学特性研究

本文采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理计算了铂原子填充扶手椅型石墨烯纳米带(AGNR)中双空位结构的电学性能.计算结果表明: 通过控制铂原子的掺杂位置, 可以实现纳米带循环经历小带隙半导体—金属—大带隙半导体的相变过程; 纳米带边缘位置是铂原子掺杂的最稳定位置, 边缘掺杂纳米带的带隙值随宽度的变化与本征AGNR一样可用三簇曲线表示, 但在较大宽度时简并成两条曲线, 一定程度上抑制了带隙值的振荡; 并且铂原子边缘掺杂导致宽度系数N_a = 3p和3p + 1(p是一个整数)的几个较窄纳米带的带隙中出现杂质能级, 有效地降低了其过大的带隙值. 此外, 铂掺杂AGNR的能带结构对掺杂浓度不是很敏感, 从而降低了对实验精度的挑战. 本文的计算有利于推动石墨烯纳米带在纳米电子学方面的应用.     

过渡金属原子掺杂的锯齿型磷烯纳米带的磁电子学特性

利用基于密度泛函理论的第一性原理方法,研究了掺杂铁、钴和镍原子的锯齿型磷烯纳米带(ZPNR)的磁电子学特性.研究表明,掺杂和未掺杂ZPNR的结构都是稳定的.当处于非磁态时,未掺杂和掺杂钴原子的ZPNR为半导体,而掺杂铁或者镍原子的ZPNR为金属.自旋极化计算表明,未掺杂和掺杂钴原子的ZPNR无磁性,而掺杂铁或者镍原子的...     

六角氮化硼纳米带的几何和电子结构理论研究

本文采用密度泛函B3LYP方法在6-31G*水平上,对一系列不同宽度的锯齿型和扶手椅型六角氮化硼纳米带进行了理论研究。结果表明纳米带宽度对体系的性质有规律性的影响。随着宽度的增加,纳米带不同位置的硼氮键键长差异逐步减小从而提高了整个体系的共轭性;锯齿型纳米带的能隙单调减小而扶手椅型纳米带的能隙在减小的同时出现振荡,且振幅随宽度逐渐减小。锯齿型氮化硼纳米带的化学势在特定宽度出现了极值点。前线分子轨道的分布随着宽度的增加出现了非均匀分布,呈现出向边界偏移的现象。