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石墨烯纳米带作为一种新型碳纳米材料,由于尺度达到了纳米级而出现一些奇特的性能,并可通过控制其几何构型或掺杂来调节其电子输运性能。这即意味着石墨烯纳米带对于研究与制作下一代新型纳米电子器件具有重要意义。本文运用结合密度泛函理论与非平衡格林函数的方法来模拟计算纳米结构体系的电子输运特性。研究了以下几种纳米结构:不同手性的石墨烯纳米带、十字形石墨烯纳米结以及石墨烯/碳纳米管复合三维结构。并分别对三种结构的电子输运特性进行了建模计算与分析,得到了以下一些结论:(1)具有完整边界的石墨烯纳米带:锯齿型为金属性结构,扶手型为半导体性结构,这与理论模型分析得到的结论是相吻合的;石墨烯纳米带宽度的变化不仅影响了金属性石墨烯纳米带的电流抑制区间宽度和电导率,同时也直接地影响了半导体性石墨烯纳米带的截断电压幅值和电流强度;并对锯齿型氮掺杂情形进行研究,发现掺杂后带隙发生了明显变化,从未掺杂的金属性转变为掺杂后的半导体性,同时在费米能级附近电子态密度和透射系数明显减少,因而致使电子输运性能有不同程度的降低。(2)十字形石墨烯纳米结:由于两臂的引入,破坏了边缘原先的电子输运通道,增加了多条电子隧穿通道,即引入量子尺寸效应和量子干涉效应,使得电子输运能力明显小于Zigzag GNR;对于未掺杂十字形纳米结均表现出一定的金属性,但随着臂宽、臂高的增加以及两臂的不对称性,透射谱线中均出现了明显的振荡现象;由于氮原子的掺入加剧了电子的散射,使得电子输运性能降低,并在某些偏压范围内出现了负阻现象。(3)石墨烯/碳纳米管复合三维结构:两类复合三维结构均具有一定的金属性;孔洞型G16-C60复合三维结构在+1.5~+2.0V的偏压区间内将会出现负阻现象;平面型G16-C60以及G16-C66复合三维结构在多个偏压区间内均会出现电流抑制现象;随着凹陷平面的加入、碳纳米管的孔径及凹陷平面的增大,将使得电子隧穿通道增加,振荡加剧;G16-C66复合三维结构的电子态密度要比G16-C60的大的多。