国家自然科学基金(61371065)
- 作品数：7 被引量：21H指数：3
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- 掺杂六角形石墨烯电子输运特性的研究被引量：8
- 2015年
- 锯齿型和扶手椅型六角形石墨烯分别跨接在两Au电极上,构成分子纳器件,同时考虑对六角形石墨烯分别进行B,N和BN局部规则掺杂.利用第一性原理方法,系统地研究了这些器件的电子输运特性.计算结果表明:B及BN掺杂到扶手椅型六角形石墨烯,对其电流有较好的调控效应,同时发现本征及掺杂后的锯齿型六角形石墨烯均表现为半导体性质,且N及BN掺杂时,表现出明显的负微分电阻现象,特别是N掺杂的情况,能呈现显著的负微分电阻效应,这也许对于发展分子开关有重要应用.通过其透射特性及掺杂诱发的六角形石墨烯电子结构的变化,对这些结果的内在原因进行了说明.
- 田文袁鹏飞禹卓良陶斌凯侯森耀叶聪张振华
- 关键词：电子输运特性第一性原理方法
- 三角形石墨烯量子点阵列的磁电子学特性和磁输运性质被引量：3
- 2017年
- 基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,研究了三角形石墨烯纳米片用不同连接方式拼接而成的四种一维量子点阵列(1D QDAs)的磁电子学性质和磁输运性质.结合能计算表明所有1D QDAs是非常稳定的.特别是研究发现1D QDAs的电子和磁性质不仅依赖于磁性态,也明显依赖于连接方式,如在无磁态时,不同量子点阵列(QDAs)可为金属或窄带隙半导体.在铁磁态时,不同QDAs能为半金属(half-metal)或带隙不同的双极化磁性半导体.而在反铁磁态时,不同QDAs为带隙不等的半导体.这些结果意味着连接方式对有效调控纳米结构电子和磁性质扮演重要的角色.1D QDAs呈现的半金属或双极化磁性半导体性质对于发展磁器件是非常重要的,而这些性质未曾在本征石墨烯纳米带中出现.同时,我们也研究了一种阵列的磁器件特性,发现其拥有完美的(100%)单或双自旋过滤效应,尤其是呈现超过109%的巨磁阻效应.
- 胡锐范志强张振华
- 周期性纳米洞内边缘氧饱和石墨烯纳米带的电子特性被引量：2
- 2013年
- 利用基于密度泛函理论的第一性原理方法,研究了内边缘氧饱和的周期性凿洞石墨烯纳米带(G NR)的电子特性.研究结果表明:对于凿洞锯齿形石墨烯纳米带(ZGNRs),在非磁性态时不仅始终为金属,且金属性明显增强;反铁磁态(AFM)时为半导体的ZGNR,凿洞后可能成为金属;但铁磁态(FM)为金属的ZGNR,凿洞后一般变为半导体或半金属.而对于凿洞的扶手椅形石墨烯(AGNRs),其带隙会明显增加.深入分析发现:这是由于氧原子对石墨烯纳米带边的电子特性有重要的影响,以及颈次级纳米带(NSNR)及边缘次级纳米带(ESNR)的不同宽度及边缘形状(锯齿或扶手椅形)能呈现出不同的量子限域效应.这些研究对于发展纳米电子器件有重要的意义.
- 曾永昌田文张振华
- 关键词：石墨烯纳米带电子特性
- As/HfS_(2)范德瓦耳斯异质结电子光学特性及量子调控效应被引量：1
- 2022年
- 两种或两种以上的单层材料堆垛成范德瓦耳斯异质结是实现理想电子及光电子器件的有效策略.本文选用As单层及HfS_(2)单层,采用6种堆垛方式构建As/HfS_(2)异质结,并选取最稳结构,利用杂化泛函HSE06系统地研究了其电子和光学性质以及量子调控效应.计算发现,As/HfS_(2)本征异质结为Ⅱ型能带对齐半导体,且相对两单层带隙(>2.0 eV)能明显减小(约0.84 eV),特别是价带偏移(VBO)和导带偏移(CBO)可分别高达1.48 eV和1.31 eV,非常有利于研发高性能光电器件和太阳能电池.垂直应变能有效调节异质结的能带结构,拉伸时带隙增大,并出现间接带隙到直接带隙的转变现象,而压缩时,带隙迅速减少直到金属相发生.外加电场可以灵活地调控异质结的带隙及能带对齐方式,使异质结实现Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅲ型之间的转变.此外,As/HfS_(2)异质结在可见光区域有较强的光吸收能力,且可通过外加电场和垂直应变获得进一步提高.这些结果表明As/HfS_(2)异质结构在电子器件、光电子器件和光伏电池领域具有潜在的应用前景.
- 张仑陈红丽义钰张振华
- 关键词：外加电场
- BN链掺杂的石墨烯纳米带的电学及磁学特性被引量：6
- 2013年
- 基于密度泛函理论第一性原理系统研究了BN链掺杂石墨烯纳米带(GNRs)的电学及磁学特性,对锯齿型石墨烯纳米带(ZGNRs)分非磁态(NM)、反铁磁态(AFM)及铁磁性(FM)三种情况分别进行考虑.重点研究了单个BN链掺杂的位置效应.计算发现:BN链掺杂扶手椅型石墨烯纳米带(AGNRs)能使带隙增加,不同位置的掺杂,能使其成为带隙丰富的半导体.BN链掺杂非磁态ZGNR的不同位置,其金属性均降低,并能出现准金属的情况;BN链掺杂反铁磁态ZGNR,能使其从半导体变为金属或半金属(half-metal),这取决于掺杂的位置;BN链掺杂铁磁态ZGNR,其金属性保持不变,与掺杂位置无关.这些结果表明:BN链掺杂能有效调控石墨烯纳米带的电子结构,并形成丰富的电学及磁学特性,这对于发展各种类型的石墨烯基纳米电子器件有重要意义.
- 王鼎张振华邓小清范志强
- 关键词：石墨烯纳米带输运性质自旋极化
- 功能化扶手椅型石墨烯纳米带异质结的磁器件特性被引量：1
- 2016年
- 石墨烯在未来纳米电子器件领域具有广泛的应用前景,但是基于扶手椅型石墨烯纳米带(AGNR)的磁输运性质的研究还比较少.本文理论上提出AGNR边缘桥接过渡金属Mn原子,再用双F原子(或双H原子)饱和形成特殊化学修饰的纳米带(AGNR-Mn-F2或AGNR-Mn-H2),并运用基于第一性原理和非平衡态格林函数相结合的方法对其磁输运性质进行理论计算.结果表明:这两种纳米带所构成的异质结(F_2-AGNR-Mn-H_2)具有优良的磁器件特性,即在很宽的偏压范围内,能实现100%的自旋极化,且在P(在左右电极垂直加上相同方向的磁场)和AP构型(在左右电极垂直加上相反方向的磁场)时,分别具有单自旋和双自旋过滤效应;同时发现,这种异质结也具有双自旋二极管效应,它的最大整流比可达到108.此外,改变开关磁场的方向,即从一种磁构型变换为另一种磁构型时,能产生明显的自旋阀效应,其巨磁阻高达108%.这意味着这种特殊的异质结能同时实现优良的自旋过滤、双自旋二极管及巨磁阻效应,这对于发展自旋磁器件有重要意义.
- 朱朕李春先张振华
- 关键词：巨磁阻效应
- 界面铁掺杂锯齿形石墨烯纳米带的自旋输运性能被引量：2
- 2016年
- 基于密度泛函理论第一原理系统研究了界面铁掺杂锯齿(zigzag)形石墨烯纳米带的自旋输运性能,首先考虑了宽度为4的锯齿(zigzag)形石墨烯纳米带,构建了4个纳米器件模型,对应于中心散射区的长度分别为N=4,6,8和10个石墨烯单胞的长度,铁掺杂在中心区和电极的界面.发现在铁磁(FM)态,四个器件的β自旋的电流远大于α自旋的电流,产生了自旋过滤现象;而界面铁掺杂的反铁磁态模型,两种电流自旋都很小,无法产生自旋过滤现象;进一步考虑电极的反自旋构型,器件电流显示出明显的自旋过滤效应.探讨了带宽分别为5和6的纳米器件的自旋输运性能,中心散射区的长度为N=6个石墨烯单胞的长度,FM态下器件两种自旋方向的电流值也存在较大的差异,β自旋的电流远大于α自旋电流.这些结果表明:界面铁掺杂能有效调控锯齿形石墨烯纳米带的自旋电子,对于设计和发展高极化自旋过滤器件有重要意义.
- 邓小清孙琳李春先
- 关键词：石墨烯纳米带自旋输运第一性原理方法
