石墨烯场效应晶体管电流模型的研究

摘要

石墨烯(graphene)是一种零带隙二维的半导体材料，具有极高的载流子迁移率。作为一种新型的半导体材料，石墨烯独特的结构和优异的性能，使其在化学、物理和材料学界引起广泛关注。
　　本文首先介绍了石墨烯的基本结构、能带特性，在前人的基础上详细推导了本征情况下石墨烯载流子浓度的计算，其次分析和建立了石墨烯场效应晶体管的电流模型。
　　基于石墨烯晶体管的模型，分析了晶体管中金属/SiO2界面粗糙时，粗糙度对器件电流的影响，并据此对第二章建立的模型进行了修正。发现晶体管电流随粗糙度的增加而降低。
　　本文最后计算了单层和双层石墨烯纳米带二极管的电流值，并分析层间距对电流的影响。利用QuantumWise公司的第一性原理计算软件包ATK/VNL，建立锯齿型和扶手椅型的石墨烯纳米带二极管的结构，基于电子密度泛函计算出不同电压下单层石墨烯二极管的透射系数，得出对应的I-V特性曲线。另外计算了双层石墨烯纳米带在不同层间距时对应的I-V特性，并分析层间距对二极管电流的影响。

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序言

第一章 石墨烯的介绍

1.1石墨烯的发现

1.2石墨烯的结构

1.3石墨烯中载流子浓度的统计分布

1.4小结

第二章 石墨烯场效应晶体管的电流模型

2.1石墨烯场效应晶体管的结构

2.2 gFET工作机制

2.3 gFET电流模型的建立

2.4模型数据表征电流特性曲线

2.5小结

第三章 表面粗糙度对石墨烯场效应晶体管电流的影响

3.1表面粗糙的分布

3.2表面粗糙度对栅氧电容的影响

3.3数据表征表面粗糙度的影响

3.4小结

第四章 基于ATK软件的石墨烯纳米带的模拟研究

4.1第一性原理介绍

4.2计算机模拟软件

4.3单层石墨烯纳米带二极管

4.3双层石墨烯纳米带二极管

4.4小结

第五章 总结与展望

5.1 论文总结

5.2工作展望

参考文献

攻读学位期间发表的论文

附录

致谢