石墨纳米带在形变状态下输运特性的第一性原理计算与分析

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二十一世纪是电子科技高速发展的时期,摩尔定律预言每十八个月电子元器件的性能将增强一倍,随着电子器件的尺寸越来越小,其尺寸已经接近于分子原子尺度,这时纳米级电子器件的研究就越发的重要了。自从1991年在日本的NEC实验室Sumio Iijima教授通过高分辨率电子显微镜在石墨电弧放电产物中发现多层碳管结构同轴的套在一起,后普遍称为多壁碳纳米管以来,便掀起了对于碳纳米材料的研究热潮。在之后的几年中,不同结构的碳基纳米材料每一次的发现,都引起了纳米科学界的广泛关注,关于碳纳米管、石墨烯、石墨纳米带的实验与理论方面的研究,均为以上纳米材料在纳米器件的设计与应用方面提供了支持。经过研究,发现碳基材料不但具备极强的力学性能,同时具有极为优异与独特的电学性质,其由于不同的手性与结构引起的电子输运性能的不同更加成为人们关注的焦点,也正由于此种特性,令碳基纳米材料应用于电学器件设计时,具备可以拥有极其新奇的电学性能的可能。目前已经在实验室中成功的制备出石墨烯,这为纳米电子材料的发展提供了实验的支持,然而由于种种原因的限制,在制备石墨烯与石墨纳米带的过程中不可能出现完整的平整的二维纳米材料,关于所制备材料的预应力以及预应变则成为众多学者所关注的焦点。本文就是针对石墨纳米带在不同应变载荷下的电学性质的的变化,给出系统的研究以求找出石墨纳米带在不同应变下的输运性质变化规律。具体内容如下:第一章叙述目前国内外对于碳纳米材料的研究状况,说明本文研究应变对于石墨纳米带的输运作用影响的目的和意义;第二章给出分子模拟的基本方法,以及本文所用到的密度泛函理论;在第三章中综合说明不同手性的石墨纳米带的导电性的差别,分别建立不同宽度的模型,并且与其他学者的结论比较说明模型建立的正确性;第四章将分析Zigzag型石墨纳米带在不同应变载荷下的输运性质的变化情况,应用第一性原理结合非平衡格林函数的方法计算石墨纳米带的输运性质,结合电子态密度分析变化原因;第五章将分析Armchair型石墨纳米带在不同应变载荷下的输运性质的变化情况,应用第一性原理结合非平衡格林函数的方法计算石墨纳米带的输运性质,结合电子态密度分析变化原因。最后对本文讨论的石墨纳米带在不同应变下的输运性质变化进行总结,对后续的工作提出一些想法。
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