新型碳基平面同質(zhì)結(jié)的結(jié)構(gòu)與模擬

1、目錄目錄研究背景研究背景相關(guān)概念相關(guān)概念研究意義研究意義參考文獻參考文獻部分資料整理部分資料整理總體總體思路和方案思路和方案實驗部分具體思路實驗部分具體思路進度安排進度安排目前進度目前進度根據(jù)摩爾定律，集成電根據(jù)摩爾定律，集成電路上可容納的晶體管數(shù)路上可容納的晶體管數(shù)目約每隔目約每隔18個月便會個月便會增加一倍，硅芯片遲早增加一倍，硅芯片遲早有一天會因為尺寸無法有一天會因為尺寸無法繼續(xù)縮小而走向終結(jié)。繼續(xù)縮小而走向終結(jié)。石墨烯的導電特石墨烯的導電特性成為研究熱點性成為研究熱點石墨烯最有潛力的應(yīng)用石墨烯最有潛力的應(yīng)用是成為硅的替代品，制是成為硅的替代品，制造超微型晶體管來生產(chǎn)造超微型晶體管來生產(chǎn)

2、未來的超級計算機。其未來的超級計算機。其計算機處理器的運行速計算機處理器的運行速度將會比現(xiàn)在快數(shù)百倍。度將會比現(xiàn)在快數(shù)百倍。20042004年，英國曼徹斯特年，英國曼徹斯特大學物理學家安德大學物理學家安德烈烈蓋姆和康斯坦蓋姆和康斯坦丁丁諾沃肖洛夫，成功諾沃肖洛夫，成功從石墨中分離出石墨烯，從石墨中分離出石墨烯，兩人也因此共同獲得兩人也因此共同獲得20102010年諾貝爾物理學獎。年諾貝爾物理學獎。石墨烯的硬度超過鉆石。石墨烯的硬度超過鉆石。石墨烯中每個碳原子都石墨烯中每個碳原子都有一個未成鍵的有一個未成鍵的p電子，電子，它們可以在晶體中自由它們可以在晶體中自由移動，且運動速度高達移動，且運動速

3、度高達光速的光速的1/300，賦予了，賦予了石墨烯良好的導電性。石墨烯良好的導電性。石墨烯：石墨烯：石墨烯（Graphene）是從石墨材料中剝離出來、由碳原子組成的只有一層原子厚度的二維晶體，也稱作石墨烯納米帶碳基平面同質(zhì)結(jié)碳基平面同質(zhì)結(jié)：石墨烯一側(cè)摻雜成P型半導體，另一側(cè)參雜成N型半導體，中間二者相連的接觸面稱為碳基平面同質(zhì)結(jié)參考文獻參考文獻（1）An Liping，Liu Nianhua. First-principles study on transport properties of zigzag graphene nanoribbon with different spin-conf

4、igurations.Journal of Semiconductors,May 2011.(2)Yan Xi,Xiaoyang Zhao,Aizhu Wang,Xiaopeng Wang,Hongxia Bu,Mingwen Zhao.Turning the electronic and magnetic properties of triangular boron nitride quantum dots via carbon doping. Physica E49(2013)5260.（3）張小姣，低維碳基分子器件的電荷運輸機理研究及計算設(shè)計，2011不同側(cè)基團新型碳基平面異質(zhì)結(jié)的輸運性

5、質(zhì)研究不同側(cè)基團新型碳基平面異質(zhì)結(jié)的輸運性質(zhì)研究 為了進一步探討石墨烯異質(zhì)結(jié)的輸運性質(zhì)，并探尋可行的石墨烯P-N器件的設(shè)計方案，我們研究石墨烯納米帶異質(zhì)結(jié)的電荷輸運性質(zhì)。如圖所示，我們考慮了兩種不同的石墨烯納米帶，即對稱結(jié)構(gòu)和非對稱結(jié)構(gòu)。一端由NH2取代帶邊的H原子，另一端由NO2取代帶邊的H原子構(gòu)成異質(zhì)結(jié)，圖中紅色陰影部分為周期性電極，中間為異質(zhì)結(jié)，正中的直線為異質(zhì)結(jié)的對稱中心。I-V特性曲線結(jié)論：結(jié)論：從圖中我們可以知道，低偏壓下，體系的電流隨偏壓的增加迅速增大，表現(xiàn)出金屬性的導電性質(zhì)。然而，隨著偏壓的增加，J7和J8的電流表現(xiàn)出完個不同的變化規(guī)律。J7在0.4-1.2V偏壓范圍內(nèi)，隨著偏

6、壓的增加，電流幾乎保持不變，保持在10uA左右;而當偏壓絕對值大于1.4V以后，正偏壓方向電流迅速增加，負偏壓方向電流卻銳減到幾乎完全截止，出現(xiàn)了明顯的單向?qū)ㄐ再|(zhì)。J8的電流特征則完全不一樣，隨著偏壓的增加電流與電壓呈現(xiàn)出近似的歐姆關(guān)系，但正偏壓方向的電流增加要快于負方向，具有一定的不對稱性，到偏壓絕對值大于1.61時出現(xiàn)負微分電阻效應(yīng)?？傮w思路及方案總體思路及方案1. 通過查閱大量相關(guān)文獻了解新型碳基平面同質(zhì)結(jié)的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)以通過查閱大量相關(guān)文獻了解新型碳基平面同質(zhì)結(jié)的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)以及國內(nèi)外研究現(xiàn)狀完成開題報告。及國內(nèi)外研究現(xiàn)狀完成開題報告。2. 運用運用VNL模擬搭建碳基平面同質(zhì)結(jié)模型并模擬

7、搭建碳基平面同質(zhì)結(jié)模型并運用運用ATK計算其特性。計算其特性。3. 根據(jù)實驗過程與結(jié)果分析完成畢業(yè)設(shè)計。根據(jù)實驗過程與結(jié)果分析完成畢業(yè)設(shè)計。本次畢業(yè)設(shè)計實驗部分的具體思路本次畢業(yè)設(shè)計實驗部分的具體思路1. 利用VNL軟件通過老師給的腳本搭建石墨烯納米帶的模型2. 通過對腳本的修改對模型進行改造，將石墨烯納米帶邊緣碳原子一側(cè)摻硼一側(cè)摻氮構(gòu)成PN結(jié)，即碳基平面同質(zhì)結(jié)。3. 改變硼、氮摻雜濃度以及摻雜位置構(gòu)成6個不同的碳基平面同質(zhì)結(jié)。4. 進行模擬導電，并計算其伏安特性、電子透射譜、局域態(tài)密度等參數(shù)5. 根據(jù)所得參數(shù)作圖進行分析處理6. 得出實驗結(jié)論進度與安排進度與安排目前進度目前進度實驗模擬階段實驗模擬階段下圖是根據(jù)腳本得到的石墨烯納米帶模型研究意義研究意義通過對新型碳基平面同質(zhì)結(jié)的結(jié)構(gòu)進行設(shè)計并模擬，了解其結(jié)構(gòu)通過對新型碳基平面同質(zhì)結(jié)的結(jié)構(gòu)進行設(shè)計并模擬，了解其結(jié)構(gòu)以及導電特性，對碳基平面同質(zhì)結(jié)有個清晰認識以及導電特性，對碳基平面同質(zhì)結(jié)有個清晰認識在此過程中鍛煉自己搜集信息與外文調(diào)研的能力，打下閱讀外文在此過程中鍛煉自己搜集信息與外文調(diào)研的能力，打下閱讀外文文獻的功底文獻的功底熟悉熟悉vnl、