石墨烯体系的钼(mo)原子掺杂及缺陷的stm研究

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1、万方数据中图分类号Q垒墨§UDC三三Q硕士学位论文学校代码!Q§三三密级公珏石墨烯体系的钼(Mo)原子掺杂及缺陷的STM研究(TheSTMresearchesofMolybdenum(Mo)dopantsanddefectsingraphenesystems)作者姓名：学科专业：研究方向：学院(系、所)：指导教师：副指导教师：万闻物理学低维表面物理物理与电子学院高永立黄寒论文答辩日期2Q!垒：Q5=2窆答辩委员会主席中南大学2014年5月万方数据

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3、IIIIIIIIllllIIIIIIIIlY2686636学位论文原创性声明本人郑重声明，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

4、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教育机构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已在论文中作了明确的说明。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。作者签名：一二丕!莓1日期：业年』月血日学位论文版权使用授权书本学位论文作者和指导教师完全了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和电子版：本人允许本学位论文被查阅和借阅；学校可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用复印

5、、缩印或其它手段保存和汇编本学位论文。保密论文待解密后适应本声明。作者签名：二越日期：丝』望年—￡月』垒日导师签抛日期：业年上月4日万方数据硕士学位论文石墨烯体系的钼(Mo)原子掺杂及缺陷的STM研究摘要摘要：由单层碳原子按蜂窝状排列而成的石墨烯由于具有相当优良物理、电子和光学等特性而在过去10年里引起了人们对其在基础性及应用性等方面研究的兴趣。发展基于石墨烯体系的纳米器件需要简单的方法来调控它的电子和磁特性。随着研究发展，人们发现石墨烯这一类二维材料体系中的固有缺陷及外来掺杂可能对它们的电子、光学、热学以及力学性质产生较大的影响。因此，对石墨烯体系中缺陷的研究将具有非常重要的意义。本论

6、文将主要从对双层石墨烯进行钼(Mo)原子掺杂的研究出发，以探究特定过渡金属原子对石墨烯相关特性的调控。另外，在本论文中也对通过自组装得到的类石墨烯超分子结构中产生的缺陷进行了一些简单的讨论，以期扩展对类石墨烯二维材料中存在的缺陷的研究。论文主要包括两个部分：(1)首次提出一种简单可行的方法将过渡金属(Mo)原子掺杂到SIC(0001)表面的外延双层石墨烯晶格中。我们利用LT-STM(T=77K)和第一性原理计算研究了Mo原子在双层石墨烯中的掺杂位点和相应的电子特性。对Mo掺杂石墨烯的LT-STM研究发现，单个Mo原子以取代双层石墨烯中上层0L位C原子的方式选择性的掺杂于双层石墨烯中。另外

7、，由于Mo原子与邻近的C原子以共价键的形式相结合使其在～1100K的温度下依然保持稳定。基于密度泛函理论的第一性原理计算表明，Mo原子在石墨烯中掺杂的稳定位置位于双层石墨烯的层间，很好地验证了实验上所观察到的结果；另外，计算得出掺杂后的石墨烯表现出明显的n型掺杂，并在掺杂位点处出现1．81uB的局域自旋磁矩。这种掺杂效应可将石墨烯广泛地应用于自旋电子器件中。(2)与通过单原子吸附与掺杂以调控石墨烯的相关特性的方法类似，分子白组装的方法可以尽可能地在物质的最小尺寸范围内对形成纳米结构进行物性调控。论文利用高分辨的STM研究了溴代芳香族化合物l，3，5．三(4．溴苯基)苯(TBB)在活性衬底

8、Ag(111)表面的吸附行为。在退火及催化作用下，TBB分子中的C．Br键会发生断裂并与衬底原子以金属一有机配位键(C．Ag．C)的形式结合成的类石墨烯六角环状超分子结构。对超分子结构形貌的研究发现，其结构中存在许多类似石墨烯中经常出现的结构缺陷。分析表明，这些缺陷的产生是由分子间成键的键角与平衡位置的偏差所造成的，不同的微小角度的偏II万方数据硕士学位论文摘要差最终形成了各种处于亚稳定几何结构的非六边形网络结构。这种对分子自组装网络的研究，可为类石墨烯结构分子器件的发展提供一定的启示作用。关键词：钼：外延石墨烯；碳化硅；扫描隧道显微镜；密度泛函理论；1，3，5．--(4一溴苯基)苯；超

9、分子网络；结构缺陷分类号：0485lII万方数据硕士学位论文AbstractTheSTMresearchesofMolybdenum(Mo)dopantsanddefectsingraphenesystemsAbstract：Graphene，aone‘atom-thicksheetofcarbonatomsinhoneycombarrangement，hassparkedmuchinterestinbothfundamentals