新型碳基平面同質(zhì)結的結構與模擬

新型碳基平面同質(zhì)結的結構與模擬

姓名：熊益飛學號：2012213183學院：電子科學與應用物理學院班級：電子科學與技術12（1）班目錄研究背景相關概念研究意義參考文獻部分資料整理總體思路和方案實驗部分具體思路進度安排目前進度研究背景根據(jù)摩爾定律，集成電路上可容納的晶體管數(shù)目約每隔18個月便會增加一倍，硅芯片遲早有一天會因為尺寸無法繼續(xù)縮小而走向終結。石墨烯的導電特性成為研究熱點石墨烯最有潛力的應用是成為硅的替代品，制造超微型晶體管來生產(chǎn)未來的超級計算機。其計算機處理器的運行速度將會比現(xiàn)在快數(shù)百倍。2004年，英國曼徹斯特大學物理學家安德烈·蓋姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫，成功從石墨中分離出石墨烯，兩人也因此共同獲得2010年諾貝爾物理學獎。石墨烯的硬度超過鉆石。石墨烯中每個碳原子都有一個未成鍵的p電子，它們可以在晶體中自由移動，且運動速度高達光速的1/300，賦予了石墨烯良好的導電性。相關概念石墨烯：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：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)結參考文獻（1）AnLiping，LiuNianhua.First-principlesstudyontransportpropertiesofzigzaggraphenenanoribbonwithdifferentspin-configurations.JournalofSemiconductors,May2011.(2)YanXi,XiaoyangZhao,AizhuWang,XiaopengWang,HongxiaBu,MingwenZhao.Turningtheelectronicandmagneticpropertiesoftriangularboronnitridequantumdotsviacarbondoping.PhysicaE49(2013)52–60.（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計，2011部分資料整理不同側(cè)基團新型碳基平面異質(zhì)結的輸運性質(zhì)研究為了進一步探討石墨烯異質(zhì)結的輸運性質(zhì)，并探尋可行的石墨烯P-N器件的設計方案，我們研究石墨烯納米帶異質(zhì)結的電荷輸運性質(zhì)。如圖所示，我們考慮了兩種不同的石墨烯納米帶，即對稱結構和非對稱結構。一端由NH2取代帶邊的H原子，另一端由NO2取代帶邊的H原子構成異質(zhì)結，圖中紅色陰影部分為周期性電極，中間為異質(zhì)結，正中的直線為異質(zhì)結的對稱中心。I-V特性曲線結論：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?？傮w思路及方案通過查閱大量相關文獻了解新型碳基平面同質(zhì)結的結構和性質(zhì)以及國內(nèi)外研究現(xiàn)狀完成開題報告。運用VNL模擬搭建碳基平面同質(zhì)結模型并運用ATK計算其特性。根據(jù)實驗過程與結果分析完成畢業(yè)設計。本次畢業(yè)設計實驗部分的具體思路利用VNL軟件通過老師給的腳本搭建石墨烯納米帶的模型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)摻氮構成PN結，即碳基平面同質(zhì)結。改變硼、氮摻雜濃度以及摻雜位置構成6個不同的碳基平面同質(zhì)結。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)根據(jù)所得參數(shù)作圖進行分析處理得出實驗結論進度與安排目前進度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通過對新型碳基平面同質(zhì)結的結構進行設計并模擬，了解其結構以及導電特性，對碳基平面同質(zhì)結有個清晰認識在此過程中鍛煉自己搜集