新型碳基平面同質(zhì)結(jié)的結(jié)構(gòu)與模擬

1、目錄目錄研究背景研究背景相關(guān)概念相關(guān)概念研究意義研究意義參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)部分資料整理部分資料整理總體總體思路和方案思路和方案實(shí)驗(yàn)部分具體思路實(shí)驗(yàn)部分具體思路進(jìn)度安排進(jìn)度安排目前進(jìn)度目前進(jìn)度根據(jù)摩爾定律，集成電根據(jù)摩爾定律，集成電路上可容納的晶體管數(shù)路上可容納的晶體管數(shù)目約每隔目約每隔18個(gè)月便會(huì)個(gè)月便會(huì)增加一倍，硅芯片遲早增加一倍，硅芯片遲早有一天會(huì)因?yàn)槌叽鐭o(wú)法有一天會(huì)因?yàn)槌叽鐭o(wú)法繼續(xù)縮小而走向終結(jié)。繼續(xù)縮小而走向終結(jié)。石墨烯的導(dǎo)電特石墨烯的導(dǎo)電特性成為研究熱點(diǎn)性成為研究熱點(diǎn)石墨烯最有潛力的應(yīng)用石墨烯最有潛力的應(yīng)用是成為硅的替代品，制是成為硅的替代品，制造超微型晶體管來(lái)生產(chǎn)造超微型晶體管來(lái)生產(chǎn)

2、未來(lái)的超級(jí)計(jì)算機(jī)。其未來(lái)的超級(jí)計(jì)算機(jī)。其計(jì)算機(jī)處理器的運(yùn)行速計(jì)算機(jī)處理器的運(yùn)行速度將會(huì)比現(xiàn)在快數(shù)百倍。度將會(huì)比現(xiàn)在快數(shù)百倍。20042004年，英國(guó)曼徹斯特年，英國(guó)曼徹斯特大學(xué)物理學(xué)家安德大學(xué)物理學(xué)家安德烈烈蓋姆和康斯坦蓋姆和康斯坦丁丁諾沃肖洛夫，成功諾沃肖洛夫，成功從石墨中分離出石墨烯，從石墨中分離出石墨烯，兩人也因此共同獲得兩人也因此共同獲得20102010年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。石墨烯的硬度超過(guò)鉆石。石墨烯的硬度超過(guò)鉆石。石墨烯中每個(gè)碳原子都石墨烯中每個(gè)碳原子都有一個(gè)未成鍵的有一個(gè)未成鍵的p電子，電子，它們可以在晶體中自由它們可以在晶體中自由移動(dòng)，且運(yùn)動(dòng)速度高達(dá)移動(dòng)，且運(yùn)動(dòng)速

3、度高達(dá)光速的光速的1/300，賦予了，賦予了石墨烯良好的導(dǎo)電性。石墨烯良好的導(dǎo)電性。石墨烯：石墨烯：石墨烯（Graphene）是從石墨材料中剝離出來(lái)、由碳原子組成的只有一層原子厚度的二維晶體，也稱作石墨烯納米帶碳基平面同質(zhì)結(jié)碳基平面同質(zhì)結(jié)：石墨烯一側(cè)摻雜成P型半導(dǎo)體，另一側(cè)參雜成N型半導(dǎo)體，中間二者相連的接觸面稱為碳基平面同質(zhì)結(jié)參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)（1）An Liping，Liu Nianhua. First-principles study on transport properties of zigzag graphene nanoribbon with different spin-conf

4、igurations.Journal of Semiconductors,May 2011.(2)Yan Xi,Xiaoyang Zhao,Aizhu Wang,Xiaopeng Wang,Hongxia Bu,Mingwen Zhao.Turning the electronic and magnetic properties of triangular boron nitride quantum dots via carbon doping. Physica E49(2013)5260.（3）張小姣，低維碳基分子器件的電荷運(yùn)輸機(jī)理研究及計(jì)算設(shè)計(jì)，2011不同側(cè)基團(tuán)新型碳基平面異質(zhì)結(jié)的輸運(yùn)性

5、質(zhì)研究不同側(cè)基團(tuán)新型碳基平面異質(zhì)結(jié)的輸運(yùn)性質(zhì)研究 為了進(jìn)一步探討石墨烯異質(zhì)結(jié)的輸運(yùn)性質(zhì)，并探尋可行的石墨烯P-N器件的設(shè)計(jì)方案，我們研究石墨烯納米帶異質(zhì)結(jié)的電荷輸運(yùn)性質(zhì)。如圖所示，我們考慮了兩種不同的石墨烯納米帶，即對(duì)稱結(jié)構(gòu)和非對(duì)稱結(jié)構(gòu)。一端由NH2取代帶邊的H原子，另一端由NO2取代帶邊的H原子構(gòu)成異質(zhì)結(jié)，圖中紅色陰影部分為周期性電極，中間為異質(zhì)結(jié)，正中的直線為異質(zhì)結(jié)的對(duì)稱中心。I-V特性曲線結(jié)論：結(jié)論：從圖中我們可以知道，低偏壓下，體系的電流隨偏壓的增加迅速增大，表現(xiàn)出金屬性的導(dǎo)電性質(zhì)。然而，隨著偏壓的增加，J7和J8的電流表現(xiàn)出完個(gè)不同的變化規(guī)律。J7在0.4-1.2V偏壓范圍內(nèi)，隨著偏

6、壓的增加，電流幾乎保持不變，保持在10uA左右;而當(dāng)偏壓絕對(duì)值大于1.4V以后，正偏壓方向電流迅速增加，負(fù)偏壓方向電流卻銳減到幾乎完全截止，出現(xiàn)了明顯的單向?qū)ㄐ再|(zhì)。J8的電流特征則完全不一樣，隨著偏壓的增加電流與電壓呈現(xiàn)出近似的歐姆關(guān)系，但正偏壓方向的電流增加要快于負(fù)方向，具有一定的不對(duì)稱性，到偏壓絕對(duì)值大于1.61時(shí)出現(xiàn)負(fù)微分電阻效應(yīng)。總體思路及方案總體思路及方案1. 通過(guò)查閱大量相關(guān)文獻(xiàn)了解新型碳基平面同質(zhì)結(jié)的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)以通過(guò)查閱大量相關(guān)文獻(xiàn)了解新型碳基平面同質(zhì)結(jié)的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)以及國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀完成開題報(bào)告。及國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀完成開題報(bào)告。2. 運(yùn)用運(yùn)用VNL模擬搭建碳基平面同質(zhì)結(jié)模型并模擬

7、搭建碳基平面同質(zhì)結(jié)模型并運(yùn)用運(yùn)用ATK計(jì)算其特性。計(jì)算其特性。3. 根據(jù)實(shí)驗(yàn)過(guò)程與結(jié)果分析完成畢業(yè)設(shè)計(jì)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)過(guò)程與結(jié)果分析完成畢業(yè)設(shè)計(jì)。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)部分的具體思路本次畢業(yè)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)部分的具體思路1. 利用VNL軟件通過(guò)老師給的腳本搭建石墨烯納米帶的模型2. 通過(guò)對(duì)腳本的修改對(duì)模型進(jìn)行改造，將石墨烯納米帶邊緣碳原子一側(cè)摻硼一側(cè)摻氮構(gòu)成PN結(jié)，即碳基平面同質(zhì)結(jié)。3. 改變硼、氮摻雜濃度以及摻雜位置構(gòu)成6個(gè)不同的碳基平面同質(zhì)結(jié)。4. 進(jìn)行模擬導(dǎo)電，并計(jì)算其伏安特性、電子透射譜、局域態(tài)密度等參數(shù)5. 根據(jù)所得參數(shù)作圖進(jìn)行分析處理6. 得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論進(jìn)度與安排進(jìn)度與安排目前進(jìn)度目前進(jìn)度實(shí)驗(yàn)?zāi)M階段實(shí)驗(yàn)?zāi)M階段下圖是根據(jù)腳本得到的石墨烯納米帶模型研究意義研究意義通過(guò)對(duì)新型碳基平面同質(zhì)結(jié)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)并模擬，了解其結(jié)構(gòu)通過(guò)對(duì)新型碳基平面同質(zhì)結(jié)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)并模擬，了解其結(jié)構(gòu)以及導(dǎo)電特性，對(duì)碳基平面同質(zhì)結(jié)有個(gè)清晰認(rèn)識(shí)以及導(dǎo)電特性，對(duì)碳基平面同質(zhì)結(jié)有個(gè)清晰認(rèn)識(shí)在此過(guò)程中鍛煉自己搜集信息與外文調(diào)研的能力，打下閱讀外文在此過(guò)程中鍛煉自己搜集信息與外文調(diào)研的能力，打下閱讀外文文獻(xiàn)的功底文獻(xiàn)的功底熟悉熟悉vnl、