b-n链掺杂石墨烯纳米带电子结构的第一性原理研究

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1、分类号UDC密级编号十韵大学CENTRALSoUTHUNIVERSITY硕士学位论文论文题目学科、专业研究生姓名导师姓名及专业技术职务盆董塑援2012年5月原创性声明'PIMJMJlJJlIllll]lJJtIIIflY2195176本人声明，所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了论文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中南大学或其他单位的学位或证书而使用过的材料。与我共同工作的同志对本研究所作的贡献均

2、己在论文中作了明确的说明。作者签名：立塑日期：兰丛三年』月望日学位论文版权使用授权书本人了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留学位论文并根据国家或湖南省有关部门规定送交学位论文，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以采用复印、缩印或其它手段保存学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本学位论文收录到《中国学位论文全文数据库》，并通过网络向社会公众提供信息服务。作者签名：垒塑导师签名作者签名：垄型导师签名摘要石墨烯纳米带由于其独特的几何结构、电子特

3、性以及在未来电子器件中的潜在应用价值而成为众多学者的研究焦点。本文采用基于密度泛函理论的电子结构模拟研究了硼氮链掺杂对石墨烯纳米带的电子结构的影响，主要研究内容如下：研究了单条硼一氮链掺杂到锯齿形／扶手椅形石墨烯纳米带不同位置的难易程度和电子结构特征的差异，掺杂方向平行于石墨烯纳米带边缘，并且考察了石墨烯纳米带自身对称性和宽度的影响。研究结果表明：B—N链掺杂会使体系的总能升高，说明对石墨烯掺杂需要在一定的条件下才能实现。对不同位点掺杂后的总能比较，发现边缘掺杂在所有体系中总能最低，说明硼一氮原子

4、链有向边缘迁移的倾向。分析了B—N链掺杂对石墨烯纳米带电子结构的影响。对于锯齿型石墨烯纳米带，发现硼一氮链掺杂在中央及次中央时，与纯的锯齿型石墨烯纳米带相比，体系的能带变化不大；而掺杂在边缘时，由于体系的边缘态受到很大的影响，在体系能带结构中出现了明显的边缘态，并出现了显著的自旋退简并现象，并且体系能级被明显打开。对于扶手椅型石墨烯纳米带，电子结构十分敏感于掺杂位点和纳米带本身的宽度，硼一氮链掺杂对不同宽度的扶手椅型石墨烯纳米带都能明显的改变其带隙，当掺杂到边缘时改变特别显著，尤其是带宽方向碳原子

5、为7的体系。以上研究表明，B．N链掺杂能有效地调节锯齿型石墨烯纳米带的白旋电子结构特征，同时也能有效地调控石墨烯纳米带的能隙。从而，B．N掺杂的石墨烯纳米带将在新型半导体纳米器件中具有一定的应用价值。关键词石墨烯纳米带，硼．氮链掺杂，电子结构，第一原理ABSTRACTDuetotheuniquegeometrystructure，electronicpropertiesandpotentialapplicationsinthefutureelectrondevices，graphenenanori

6、bbons(帆)havehaveattractedawidespreadconsensus．Usingfirst—principlecalculationbasedonthedensityfunctiontheory(DFT)，theelectronicstructureofgraphenenanoribbonsdopedwithBoron-Nitrogen(B—Mchainhavebeenstudiedinthispaper．nlemainresultsareshownasfollows．Int

7、roducingasingleB-Nchaindopingindifferentpositionsforzigzaggraphenenanoribbons(ZGNRs)／armchairgraphenenanoribbons(AGNRs)，andtheelectronicstructurepropertieshavebeeninvestigated．ThedirectionofB-NchainisparallelizedtotheedgesofGNRs．Theeffectsofsymmetryan

8、dwidthofGNRshavealsobeenconsidered．Wefindthetotalenergyofthedoppedsystemsarehigherthatofthepectectsystems．Moreover，forthesamedoppedsystems，itisalsoCanbefoundtheGN飚withB．Nchainsdopedattheedgehavethelowesttotalenergy,whichmeansthatB-Nchainisaptt