[毕业论文] 石墨烯输运特性的第一原理计算研究 [复制链接]

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毕业论文-石墨烯输运特性的第一原理计算研究，共66页，23386字

中文摘要

石墨烯的接触特性是其应用于电子领域所不可能回避的一个问题，包括其自

身的接触特性和其与金属的接触特性都具有十分重要的意义。本文中采用第一原

理的方法，计算了石墨烯，石墨烯纳米条带的能带及输运特性，并且计算了 4 种

不同金属 Pd, Cu, Al, Ti 与石墨烯进行接触的输运特性，得到了它们的 I-V 曲线。

我们分析得出了 Zigzag 石墨烯纳米条带的输运特性规律以及 Armchair 石墨烯纳

米带的输运特性规律，并通过 I-V 曲线判断得出了不同金属与石墨烯接触性质的

优劣，分析得出了适合与石墨烯形成欧姆接触的金属特点。

关键词：石墨烯；石墨烯纳米条带；输运特性；第一原理计算；Siesta&Transiesta

目录

第 1 章 引言 .....1

1.1 石墨烯的发现 ....1

1.2 石墨烯的结构与其优异电学特性 ..1

1.3 石墨烯的制备 ....3

1.3.1 石墨层片及衍生物剥离法（top-down approach）.3

1.3.2 气固反应法（bottom-up approach） ...4

1.4 第一原理计算方法即基本理论简介 ........5

1.4.1 绝热近似以及 Hatree-Fock 近似5

1.4.2 密度泛函理论简介 .7

1.5 SIESTA 中密度泛函理论的具体处理方法 .........8

1.5.1 赝势 .....8

1.5.2 展开基函数的选取 .9

1.6 基于非平衡格林函数（NEGF）理论的计算软件 Transiesta 功能介绍..9

第 2 章 石墨烯纳米带的能带以及输运特性研究 ...10

2.1 石墨烯纳米带的性质简介 ..10

2.2 石墨烯纳米带的边缘修饰 ..11

2.3 无限大平面石墨烯的能带结构与输运特性 ....12

2.4 Zigzag 石墨烯纳米带的能带结构与输运特性 .14

2.4.1 不考虑自旋极化，Zigzag 石墨烯纳米带的能带特性 ...14

2.4.2 加入自旋极化后，Zigzag 石墨烯纳米带的能带计算结果 .....16

2.4.3 不考虑自旋极化时（无磁性）Zigzag 石墨烯纳米带输运特性的研究.17

2.4.4 自旋极化对 Zigzag 石墨烯输运特性的影响 ........24

2.5 Armchair 石墨烯纳米带的能带特性与输运特性研究 .........25

2.5.1 Armchair 石墨烯纳米带的基本能带特性 ....25

2.5.2 Armchair 石墨烯纳米带的边缘修饰特性 ....27

2.5.3 经过边缘修饰后的 Armchair 石墨烯纳米带的输运特性 ........29

2.5.4 由不同边缘修饰的 Armchair 石墨烯纳米带构成的 pn 结的输运特性.32

2.6 本章小结 34

第 3 章 金属与石墨烯的接触特性研究.........36

3.1 金属与石墨烯研究概述 ......36

3.2 金属 Pd 与石墨烯的接触特性研究 ........36

3.3 金属 Al 和石墨烯的接触特性研究 ........38

3.4 金属 Cu 和石墨烯的接触特性研究........40

3.5 金属 Ti 和石墨烯的接触特性研究 .........41

3.6 分析、总结及下一步的工作 ........42

第 4 章 结论.44

插图索引....45

表格索引....48

参考文献....49

致谢

声明

附录 A 外文资料的调研阅读报告或书面翻译 ....53

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