锯齿型石墨烯纳米带的电学性质和热学性质研究

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1、学校代码10530学号201110071220分类号UO469密级公开硕士学位论文锯齿型石墨烯纳米带的电学性质和热学性质研究学位申请人刘武指导教师张凯旺教授学院名称材料与光电物理学院学科专业物理学研究方向U计算凝聚态物理二〇一四年六月六日万方数据ElectricalandthermalpropertiesofzigzaggraphenenanobeltCandidateWuLiuSupervisorProfessorKaiwangZhangCollegeFacultyofMaterialandPhotoelectronicPhysicsProgramPhysi

2、csSpecializationComputationalCondensedMatterPhysicalDegreeMasterofScienceUniversityXiangtanUniversityDateJune6th,2014万方数据湘潭大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：日期：年月日学位

3、论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湘潭大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日万方数据湘潭大学硕士毕业论文摘要石墨烯作为一个单原子厚度的二维半金属单层碳原子，通过机械剥离和外延生长方法已经成功地被制备出来。在凝聚态研究中，研究石墨烯的电子性质已经成为比较新且繁荣的研究领域。除了理解石墨烯的电

4、子结构外，修饰石墨烯的电子结构也是一个关键。目前已有些方法被提出修饰石墨烯的电子结构去打开半金属石墨烯的带隙，比如氢吸附、N掺杂、B掺杂等。石墨烯优异的材料性能在纳米器件、半导体器件、太阳能电池、储氢材料和生物感应器等领域具有潜在的应用价值，但在器件使用过程中，热传导性质是一个不可忽略的因素。本文运用第一性原理方法计算了BN链掺杂锯齿型石墨烯纳米条带的电子输运性质，采用非平衡分子动力学方法模拟了石墨烯不同卷曲度下的热导率，研究结果主要包括:1．采用了密度泛函理论和非平衡格林函数方法，通过计算BN链掺杂锯齿型石墨烯纳米条带的能带、态密度和透射谱，研究了金属性锯齿

5、型石墨烯纳米条带(ZGNRs)中掺入BN链时体系电子输运性质的变化。研究发现，掺入的BN链改变了锯齿型石墨烯纳米带的电子输运性质，BN链掺杂使得锯齿型石墨烯纳米带的能带结构中出现了能隙，实现了金属到半导体相转变。随着掺入的BN链条数增加，带隙进一步增大,同时体系费米面附近的电子透射系数逐渐减小。研究还表明掺杂位置对锯齿型石墨烯纳米带的电子输运性质也会产生显著影响．2．采用非平衡分子动力学方法研究了单层锯齿型石墨烯纳米条带的热导率与卷曲度、长度之间的关系。研究发现锯齿型石墨烯纳米条带的热导率随着卷曲度的增加，热导率有增有减，随着纳米条带长度的增加，其热导率逐渐增

6、加，且与长度有βk~L指数关系。关键词：石墨烯纳米条带；BN链掺杂；非平衡分子动力学；热导率I万方数据湘潭大学硕士毕业论文AbstractGrapheneasaone-atom-thicktwo-dimensionalsemimetalmonolayerofcarbonatoms,hasbeensuccessfullycreatedbymechanicalstrippingandepitaxialgrowthmethod.Inthestudyofcondensedmatter,however,itselectronicpropertieshasbecomear

7、elativelynewandprosperityresearchfield.Inadditiontounderstandtheelectronicstructureofgraphene,modifytheelectronicstructureofgrapheneisalsooneofthekeyaspects.Toopenametalbandgapofgraphene,somemethods,suchashydrogenadsorption,NandBdoping,etchavebeenproposedtomodifytheelectronicstructu

8、reofgraphene.Becaus