边缘掺杂对应力作用下锯齿型石墨烯纳米带I_V特性的影响.docxVIP

边缘掺杂对应力作用下锯齿型石墨烯纳米带特性的影响I-V*廖文虎 ，郭俊吉( 吉首大学物理与机电工程学院，中国 吉首 416000)摘 要 利用第一性原理计算得到边缘 n-型氮 N 和 p-型氧 O 掺杂的 6-锯齿型石墨烯纳米带在外加非轴向应力作用下的 I-V 特性曲线． 研究结果表明，边缘掺杂在低偏压条件( VBias ＜ 0． 5 V) 下增强锯齿型石墨烯纳米带的导 电能力，在偏压大于 1． 0 V 后将减弱系统的导电能力; 外加非轴向应变却能在较宽的偏压范围内增强系统的导电 能力． 该结果对基于锯齿型石墨烯纳米带的纳米电子、光电子器件的研究和设计具有较重要的意义．关键词 锯齿型石墨烯纳米带; 边缘掺杂; 非轴向应力; 第一性原理计算; I-V 特性文章编号 1000-2537(2012)06-0030-04中图分类号 O441. 6文献标识码 AInfluence of Edge-Doping on I-V Curve of Zigzag-EdgeGraphene Nanoribbons under Uniaxial StrainLIAO Wen-hu* ，GUO Jun-ji( College of Physics，Mechanical and Electrical Engineering，Jishou University，Jishou 416000，China)AbstractA systematic first-principles calculations on the I-V curve of n-type nitrogen ( N) and p-type oxy-gen ( O) edge dopant 6-zigzag-edge graphene nanoribbons ( 6-ZGNR) under an external uniaxial strain was ob- tained． It is demonstrated that the conducting ability of 6-ZGNR may be enhanced a little by edge doping in the VBias ＜ 0． 5 V case，and it will be suppressed much in the case of VBias ＞ 1． 0 V，while the external uniaxial strain strengthens the conducting ability of 6-ZGNR in a wide bias voltage range． The results are proposed to be useful in the design of nanoscale electronic / optoelectronic devices based on ZGNRs．Key wordszigzag-edge graphene nanoribbons; edge doping; uniaxial strain; first-principles calculations;I-V curve石墨烯( 单层或几层碳原子) 因其特殊的结构和性能，自 2004 年底成功制备以来［1］，很快成为物理、材料、化学、信息( 包括量子信息领域) 和生物技术等学科和领域的交叉研究热点，俄罗斯裔英国曼彻斯特大学 科学家安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖罗夫因在二维空间材料石墨烯方面的开创性实验而获得 2010 年 诺贝尔物理学奖． 然而，从电子、光电子器件研究的角度看，理想完整的大片石墨烯是零带隙半导体，并不利 于基于石墨烯半导体器件的设计和广泛应用． 利用半导体工艺中常见的刻蚀技术对碳化硅 SiC 表面覆盖的 规则完整的大片石墨烯薄膜进行选择性腐蚀或剥离得到的的准一维石墨烯纳米带不仅能够展现量子受限体 系的基本特性，还是基于石墨烯微纳电子 / 光电子器件和自旋量子器件的基本组成单元，因而，石墨烯纳米带* 收稿日期:2012-10-30基金项目:国家自然科学基金资助项目( ; 湖南省自然科学基金资助项目( 12JJ4003) ; 吉首大学博士启动基金资助项目( jsdxkyzz201005)* 通讯作者，E-mail:whliao2007@ yahoo． cn第 6 期廖文虎等: 边缘掺杂对应力作用下锯齿型石墨烯纳米带 I-V 特性的影响31的物理性质受到特别关注［2-17］．一般来说，由于实际实验条件等因素的干扰，在石墨烯纳米带的电子电路和器件设备中，杂质原子或本 征甚至是人为的应变等因素不可避免，这将在很大程度上改变系统的电子能带结