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锯齿型石墨烯纳米带的第一性原理研究 摘要 石墨烯因为其独特的性质，吸引了众多的理论和实验研究。相关研究也取 得了许多进展，特别是对掺杂、有限尺寸约束、外加电场、以及各种化学吸附 条件下的电子结构和磁性不稳定性等方面的研究取得了许多引人注目的成果。 本论文一共分为五章，第一章介绍了石墨烯的发现、实验制备以及独特的 输运性质；第二章介绍了密度泛函理论：第三章讨论了锯齿型石墨烯纳米带电 子结构调控的两种方法；第四章研究了少层锯齿型石墨烯纳米带的结构和磁性 不稳定性问题。 第一章中首先介绍了石墨烯的发现，重点介绍石墨烯的电子结构和一些独 特的输运性质，例如：奇异的量子霍尔效应、反常的弱局域化等。其次介绍了 实验制备的常用方法，之后介绍不同边界的石墨烯纳米带各自的特点，为下文 研究奠定基础。 ■‘■■， 第二章中介绍了第一性原理的理论一密度泛函理论及常用近似LDA和 GGA。密度泛函的基础是一个假定：假定一个多粒子体系的任何性质都是基态 电子密度的函数。用无相互作用系统代替多体相互作用，并把一切与多体相关 的相互作用包含在交换能中。．找到合适的交换能量泛函是密度泛函的主要内容 之一。最后，对本论文使用的软件包做了简单的介绍。 第三章中讨论了两种调节锯齿型石墨烯纳米带电子结构的方法：施加横向 电场和对边界进行化学修饰。锯齿型石墨烯纳米带因其边界态的存在，要通过 自旋极化降低自身能量。用LDA关联我们证实了施加横向电场可以使该体系产 生半金属性。借鉴横向电场的原理效果，我们研究了对纳米带两个边界修饰不 同基团进而调节电子结构的方法，我们发现一边用H、另一边用CH3可以使体 系出现自旋极化，费米面附近出现某一自旋，而另一自旋离费米能级较远。 第四章中，通过对双层、三层锯齿型石墨烯纳米带稳态几何结构、稳态电 子结构和磁性的研究，得到以下结论：无色散边界带的存在导致了结构、磁性 中一个或者两者的不稳定性；边界结构的弯曲直接导致结构的不稳定；有磁性 t 的基态将出现磁性不稳定性。从结构稳定性来看：结构不稳定仅出现在口堆叠 ^ 的少层锯齿型石墨烯纳米带中，13堆叠的少层锯齿型石墨烯纳米带结构通常保 毫 ， 一 STUDY GRAPHENE FIRST-PRINCIPLESOFZIGZAG NANORIBBONS ABSTRACT toitsnovel hasbeen studiedinrecent Due widely years． properties，graphene hasbeenachievedonelectroniccharacteristicsand Progress magneticinstability