石墨烯纳米带电子拉伸调控
自从2004年由Novoselov等人制备出石墨烯以来，人们对其拓朴结构产生了极大的研究兴趣。由于石墨烯有极好的电子迁移率，因而在单电子晶体管、纳米聚合物等电子器件方面将有很好的应用前景。石墨烯纳米带的准一维特征及可以调节带隙的性质，在纳米电子器件运用中有着重要的意义。当GNRs的几何形状确定后，如何调节其电子性质也成为人们关注的热点。由于石墨烯有非常好的强度，故可利用施加外力或单轴应力来改变其电子性质。我们将运用紧束缚近似、弹性力学理论及哈里森理论来研究扶手椅型GNRs在单轴应力下的电子能谱和能隙随形变参数的变化特点，计算时分别考虑最近邻、次近邻和三近邻这三种情况。
应力沿着x方向时，应力分别取-10％，0，10％。宽度为n=3m时在应力为-10％时，能隙随宽度的增加先减小到最小值，再逐渐增加到一定值，应力为0，10％时能隙随宽度的增加而减少到一定值。宽度为n=3m+1应力为10％时，能隙随宽度先减小带一定值再增加到一定值，应力为0，-10％时能隙随宽度的增加而减小到一定值。而宽度为n=3m在应力一定时，能隙随宽度得增加不发生改变，在应力下其类型宽度的扶手椅型石墨烯纳米金属性会发生改变。在考虑三近邻下，能隙随宽度的改变趋势是一样的，只是出现的拐点会往宽度小的方向移动。在宽度一定时，同类型的宽度的随着宽度的增加能隙随应力的改变会出现拐点，且考虑三近邻下拐点会向着没有形变时的方向移动，也就是在宽度增加时能隙的改变在拐点处不易调控。
在应力沿着宽度的方向（就是受限的方向就是本文中的y方向）扶手椅型石墨烯纳米带的能隙会发生改变，与沿x方向比较，两种都能改变扶手椅型石墨烯纳米带的能隙，在应变一定时沿两方向上的应变随宽度的变化趋势是一样的，不同的是能隙随宽度的改变出现拐点的时候，考虑三近邻下沿着x方向的应变拐点会往宽度增加的方向移动，而沿y方向的应力下，拐点会出现在宽度减小的方向移动。宽度一定时，能隙随应力的改变在宽度为n=3m和宽度为n=3m+1时，能隙随应力的改变是相反的，考虑三近邻的话都会出现拐点，且拐点都往零应力的方向移动。宽度为n=3m+2时不管应力是沿着x方向还是应力沿着y方向能隙随应力的改变呈现V字形，在压缩时随着应力的增加能隙是减小的，在拉伸下能隙随着应力的增加是增加的，即扶手椅型石墨烯纳米带的金属性发生改变。两个方向上不同，是键长的改变不同，造成跳跃积分和交叠积分的不同造成的。石墨烯纳米带的电子结构主要依靠其几何结构，应力改变其几何结构，造成能隙发生改变。
石墨烯纳米带;紧束缚方法;单轴应力;能隙改变;形变参数
浙江师范大学
硕士
理论物理
童国平
2012
中文
O481.1;O613.71
55
2012-11-30（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）