石墨烯的掺杂研究.pdf

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1、毕业设计说明书作者:李杰学号：912113090115学院:理学院专业(方向):应用物理学题目:碱金属掺杂双层石墨烯物性的调控研究指导者：吴海平副教授(姓名)(专业技术职务)(姓名)(专业技术职务)评阅者：(姓名)(专业技术职务)年月声明我声明，本毕业设计说明书及其研究工作和所取得的成果是本人在导师的指导下独立完成的。研究过程中利用的所有资料均已在参考文献中列出，其他人员或机构对本毕业设计工作做出的贡献也已在致谢部分说明。本毕业设计说明书不涉及任何秘密，南京理工大学有权保存其电子和纸质文档，可以借阅或网上公布其部分或全部内容，可以向有关部门

2、或机构送交并授权保存、借阅或网上公布其部分或全部内容。学生签名：年月日指导教师签名：年月日毕业设计说明书中文摘要近年来，石墨烯基的半导体功能材料成为了研究的热点。本征石墨烯是零带隙的半导体，因此，如何打开石墨烯带隙成为当前研究热点之一。随着CVD（化学汽相沉积）技术的飞速发展，利用掺杂技术调控石墨烯的电子性质被广泛研究。本文采用第一性原理计算，通过金属原子Li的掺杂，有效调控了双层石墨烯的电子结构。计算结果表明，这种方式能够打开0.516eV带隙。文中还研究了应变作用对掺杂效果的影响以及对费米能级位置的调控作用。这一工作能为石墨烯基半导体功

3、能器件的发展提供理论参考。关键词双层石墨烯第一性原理n型掺杂Li原子毕业设计说明书外文摘要TitleTheresearchoftuningthebandgapofgraphenebilayersbyalkaliatomdopingAbstractRecently,graphenehasbeenthehotmaterialduetoitspotentialapplicationsinelectronics,information,energy,andsoon.Atambientenvironment,graphenebehavesasazer

4、oband-gapsemiconductor,andthisfactmotivatesresearcherstotunethebanggapofgraphene.Withthedevelopmentofchemicalvapordepositionmethods,engineeringthebandstructureofgraphenebydopingmetallicatomsisoneoftheeffectivemethods.Basedontheabovefact,westudytheeffectofLidopingontheprope

5、rtyofbilayergrapheneviaafirst-principlesstudy,andtheresultshowsthatabandgapofabout0.516eVisopenedundercriticalLidoping.MorestudyonhowtheeffectofdopingandlevelofFermienergychangewithstrainappliedonthesystemisalsoperformed.Thisworkismeaningfulforthedevelopmentofgraphene-base

6、dsemiconductorfunctionalmaterials.Keywordsbilayergraphenethefirstprinciplen-typedopingatomLi本科毕业设计说明书第I页目次1引言………………………………………………………………………………………………………11.1走进石墨烯……………………………………………………………………………11.2单层石墨烯的掺杂……………………………………………………………………11.3双层石墨烯的物性调控………………………………………………………………31.4调控石墨烯带隙

7、的新思路……………………………………………………………42第一性原理计算的理论……………………………………………………………………62.1从薛定谔方程开始…………………………………………………………………62.2Hatree-Fork方法…………………………………………………………………72.3密度泛函理论………………………………………………………………………73研究内容……………………………………………………………………………………103.1重现双层石墨烯的能带计算…………………………………………………………103.2在双层石墨烯中掺杂金

8、属原子Li…………………………………………………123.3探究掺杂金属原子Li的浓度的影响………………………………………………143.4应变作用对掺杂效果的影响………………………