基于石墨烯复合纳米结构的电子与光学性质的第一性原理研究

摘要

基于石墨烯纳米条带的复合纳米体系由于其独特的电子性质及其在纳米电子学中的潜在应用已经成为基于石墨烯纳米材料研究领域的热点之一。在本论文中,结合采用第一性原理方法与非平衡格林函数的方法,研究了graphene/graphane复合纳米结构的电子输运性质,同时采用基于密度泛函理论的第一性原理方法系统研究了graphene与氮化硼二维超晶格体系的光学性质。主要研究成果如下:
　　(1)研究了graphene/graphane复合纳米条带的电子输运性质。在费米能级附近较高传输电导平台的出现使得graphene/graphane复合纳米条带的电子输运性质有了明显提高。输运性质提高的原因可以归因于替换graphane纳米条带引入的在费米能级附近的传输通道。研究还发现该复合纳米条带输运性质的提高与复合纳米体系中替换的graphane纳米条带的位置与浓度密切相关。研究结果表明graphene/graphane复合纳米条带可以有效地调制锯齿型石墨烯纳米条带的电子输运性质;
　　(2)研究了graphene与氮化硼二维超晶格系统的光学性质。研究结果表明不但graphene与氮化硼超晶格的带隙与超晶格组分的宽度密切相关,而且graphene与氮化硼超晶格结构表现出明显的光学吸收的各向异性,而同时这种光学各向异性的程度与graphene和氮化硼在超晶格中的组分宽度密切相关。研究成果表明graphene与氮化硼超晶格的光学各向异性可以用于光电子器件中的椭圆偏振光的调制。

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第1章 绪论

1.1 Graphene

1.2 Graphene的制备

1.3 Graphene性质的调制

1.4 氮化硼的性质及其调制

1.5 graphene与氮化硼复合体系

1.6 本论文的研究目的与内容

第2章 理论背景与研究方法

2.1 密度泛函理论简介

2.2 交换关联项

2.3 赝势方法

2.4 非平衡格林函数

2.5 材料中光学性质的表征

第3章 graphene/graphane复合纳米条带的电子输运性质

3.1 引言

3.2 计算方法与模型

3.3 计算结果与讨论

3.4 本章小结

第4章 graphene与氮化硼二维超晶格的光学性质

4.1 引言

4.2 计算模型与方法

4.3 计算结果与讨论

4.4 本章小结

第5章 总结与展望

5.1 论文总结

5.2 工作展望

参考文献

致谢

个人简历、在学期间发表的学术论文及研究成果

1. 个人简历：

2. 完成的学术论文

3. 参与的科研项目