碳基低维量子结构器件的输运特性研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 丁宗玲 |
| 答辩日期 | 2011-06-01 |
| 文献子类 | 博士 |
| 授予单位 | 中国科学院研究生院 |
| 导师 | 陈效双 |
| 关键词 | 石墨烯片 碳纳米管 量子化电导 分子器件 |
| 学位专业 | 微电子学与固体电子学 |
| 英文摘要 | 近年来，石墨烯和碳纳米管量子器件已经吸引了国际科学界的广泛关注，许多重要的基础理论问题和器件的工作机理等正有待深入地研究。本论文采用密度泛函理论，对一系列有限尺寸的碳纳米管和石墨烯以及基于他们的分子器件的电输运性质进行了系统研究，主要研究内容和结论如下：1. 针对石墨烯量子结构器件，通过电极与分子之间的相互作用实现石墨烯片的结构弯曲，进一步调控器件的电输运性能。固定源-漏电极间距离，发现随着电压的加入，石墨烯片呈现柱面弯曲。当电极间距离不断减小时，弯曲曲率不断减小而形变能不断增大。电流-电压曲线具有几乎相同的阀值，当源-漏极偏压大于等于5.5V时，电流随着电极间距离的增加而线性减小。超小尺寸石墨烯片在分子探针方面有一定应用价值；2. 系统研究了带边修饰对有限尺寸石墨烯片的电子结构和器件输运性质的影响。结果表明：石墨烯片带边碳原子的截止类型对其电输运性质有一定的影响，与纯H原子带边修饰的结果相比较，施主-受主对的引入使体系的电流有数量级的提高；3. 揭示了带边修饰石墨烯片的电子结构和器件输运性质随石墨烯片尺寸变化的规律。结果表明随着石墨烯片尺寸的不断增加，体系的能隙值均呈现指数减小。分别沿两个带边方向增加石墨烯片的尺寸，体系的电子透射能力不断减小，散射通道数目不断减少。A-D对的引入使体系的电流和电导显著增强，减缓了器件的尺寸效应；4. 针对碳纳米管量子结构器件，研究了管口氢钝化类型对碳纳米管体系电子结构和器件电输运性质的影响。计算结果发现，随着碳管长度的不断增加，三种管口氢钝化体系的LUMO-HOMO能隙均出现明显的减小趋势。随着管口氢钝化浓度的增加，体系的电流/电导出现能隙增大的现象，同时其强度明显下降。5. 揭示了管口不同氢钝化类型碳纳米管量子结构器件中的尺寸效应。在金属性和半导体性碳纳米管中，均观察到了透射系数随碳管长度的增加而减小的趋势，即随着碳管长度的不断增加，体系的导电能力不断降低。随着碳纳米管体系管口氢钝化浓度的不断增加，可被用作分子导电通道的分子轨道数目减少；6. 研究了其他管口截止类型对碳纳米管量子结构器件的电输运性质的影响。几何结构优化结果表明，最近邻B原子在管口处形成B五边形结构。而S/Se原子在管口处形成发散状管口。对比三种管口修饰类型体系的透射系数，对于S-S和Se-Se体系，透射系数的峰位几乎相同，而峰的强度有一些差异，而B-B体系则与另外两个体系的透射系数有显著的不同。说明三个体系的导电性差异。 |
| 学科主题 | 红外基础研究 |
| 公开日期 | 2012-09-11 |
| 源URL | [http://202.127.1.142/handle/181331/5302]  |
| 专题 | 上海技术物理研究所_上海技物所 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 丁宗玲. 碳基低维量子结构器件的输运特性研究[D]. 中国科学院研究生院. 2011. |
入库方式： OAI收割
来源：上海技术物理研究所
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