金属电极石墨烯纳米系统中的电子线性交流输运

利用紧束缚近似模型、递归格林函数方法和交流输运理论,研究金属电极石墨烯纳米系统中的电子交流输运性质。研究结果表明,金属电极石墨烯纳米系统中的界面散射导致总体的直流电导变小。在狄拉克点附近,中心锯齿型石墨烯条带部分的长度变化造成系统的共振和反共振效应,并对外加电压表现出类似电感(inductive-like)和电容(capacitive)的响应。电子局域态密度的分布表明,共振态电子在石墨烯纳米条带中呈边缘态分布,有利于系统的电子传导。反共振态电子的局域态密度小,系统不存在边缘态,从而抑制电子传导。     

锯齿形石墨烯带(7-ZGNR)输运性质的研究

采用基于密度泛函方法的非平衡格林函数,对无限长锯齿形石墨烯带(7-ZGNR)的态密度和输运性质进行了理论计算和模拟。结果表明,此石墨烯带的电子输运系数和其态密度有关,波峰与波谷分别相对应。此外,输运曲线近似在费密能级两边对称。由于宽度只有10nm左右,石墨烯带受量子效应的影响,对不同本征能量的电子的输运系数呈整数变化,相应的电导呈现阶跃式变化,其值均为量子电导G0的整数倍。另外,给石墨烯带加以0~1.5V的偏压,计算I-V曲线。结果发现,此石墨烯带在0~1.5V内的I-V曲线接近于线性,考虑到其带隙值较小,因此可认为7-ZGNR是金属型的锯齿形石墨烯带。采用类似的方法,可以判定其他石墨烯带的输运性质。     

锯齿-扶手椅-锯齿型石墨烯纳米带电子输运特性研究

基于密度泛函理论和非平衡格林函数,研究了中心散射区长度对于锯齿-扶手椅-锯齿型石墨烯纳米带(Z-A-ZGNRs)的电子输运特性的影响.结果表明:中心散射区长度对导电性能有很大的影响.散射区长度较小时,在一定区间内具有明显的负微分电阻现象,长度增加时,这种效应减弱.Z-A-ZGNRs在-2～2 V偏压下存在整流现象,散射...     

准一维碳纳米管的含时输运性质的研究(英文)

提出了一种数值模拟方法,用于研究准一维碳纳米管系统的含时输运特性。基于非平衡格林函数,通过提出的方法,对准一维碳纳米管系统的电学性质进行数值计算。计算结果显示:当同一连续方波作用于电极时,电极与碳纳米管之间的耦合能越大,电流的最初上升值越大,弛豫时间越短;当输入电压为低频正弦信号,响应电流曲线变得不规则。本仿真结果有利于对纳米材料电学性质的评估,为纳米电子器件的设计和优化提供理论指导。     

非对称HALO-LDD掺杂石墨烯纳米条带场效应管的电学特性研究(英文)

随着器件沟道尺寸的不断缩小,短沟道效应(SCE)和漏致势垒降低效应(DIBL)对常规类MOSFET结构的石墨烯纳米条带场效应管(GNRFET)影响变大,从而引起器件性能下降。文中提出了一种新型采用非对称HALO-LDD掺杂结构的GNRFET,其能够有效抑制器件中SCE和DIBL,改善器件性能。并采用一种量子力学模型研究GNRFET的电学特性,该模型基于二维NEGF(非平衡格林函数)方程和Poisson方程自洽全量子数值解。结合器件的工作原理,研究了GNRFET的电学特性和器件结构尺寸效应,通过与采用其他掺杂结构的GNRFET的电学特性对比分析,发现这种掺杂结构的石墨烯纳米条带场效应管具有更低的泄漏电流、更低的亚阈值斜率和DIBL以     

二茂铼分子吸附Zigzag型石墨烯纳米带自旋输运性质的理论研究

基于非平衡格林函数结合第一性原理的计算,研究了二茂铼分子(Re(cp)_2)的吸附对Zigzag型石墨烯纳米带(ZGNRs)自旋输运性质的影响。研究发现,对于完美的ZGNRs,当原子宽度m=12时,体系电流异常的小,其余原子宽度的体系都具有良好的导电性;而对于吸附的体系,随着吸附Re(cp)_2数目以及石墨烯宽度的改变,体系的电流出现了负微分电阻效应和开关效应。此外,又进一步通过分析透射谱、局域态密度以及透射通道来深层次的研究其物理本质。     

纳米晶体颗粒电子态的紧束搏计算

在紧束缚近似下,计及最近邻的矩阵元,并忽略自洽势的畸变,用格林函数方法的简立方的纳米晶体颗粒的电子态结构和电子态密度,计算结果表明,虽然各态的电子态密度随格点位置变化而变化,但在任意温度情形下,各格点处的电子密度是相同的。纳米晶体颗粒电子的化学势等于格原子能有。     

一维分块量子点中电子输运性质的研究

文中研究了分块量子点阵列中的电流及微分电导,借助于费米型格林函数方法分析了直流电流、微分电导的严格解析表达式,并讨论了其物理意义。通过对量子点中电流等特性的分析为电子元器件的发展奠定坚实的理论基础。     

掺有BN纳米点石墨烯纳米带的电子结构和输运性质的第一性原理研究

利用第一性原理研究了含有BN纳米点的扶手椅型石墨烯纳米带的电子结构和输运性质。研究发现,能带结构与BN纳米点的几何形状、尺寸以及纳米点浓度密切相关。由于电子-空穴对的对称性,使得费米能级附近的价带和导带几乎关于费米能级是对称的。对于含有三角形BN纳米点的石墨烯纳米带,当B和N交换时,价带和导带正好关于费米能级相互倒置。而且,由于C原子和多余B原子(或多余N原子)之间的轨道杂化,使得在费米能级附近形成一条局域的能带。另外,当电子在含有BN纳米点的石墨烯纳米带中输运时,在电导谱中会出现一系列的共振峰,其依赖于BN纳米点之间的距离和纳米点的形状。由此通过控制这些参数可以调制系统的电子响应。     

单端吸附碳链双分子结电子输运性质的理论研究

设计了几个由不等长、单巯基吸附的碳链构成的双分子结模型,并利用密度泛函理论和非平衡格林函数方法对其电子输运性质进行了系统的理论研究.结果显示,两分子中较短的分子对分子结电导性质有比较大的贡献.比较不同双分子结之间的传输性质发现,两分子长度的差异对分子结的整流效应有着较大的影响,体现了较短分子的调制作用.每个分子结都表现出了负微分电阻效应.针对这些整流和负微分电阻等现象,利用分子结的透射谱以及分子投影自洽哈密顿量对其进行了系统的分析.     

含有一个方势垒单层石墨烯的隧穿特性

利用传递矩阵的方法研究了含有一个方势垒的单层石墨烯的隧穿特性,得到了透射概率与入射粒子费米能以及势垒宽度、势垒高度的变化关系,并且计算了势垒的结构参数及入射粒子费米能对低温电导的影响.这些结果可以为设计基于石墨烯材料的纳米器件提供理论参考.     

半导体型单壁碳纳米管的电子输运特性

采用基于密度泛函理论的非平衡格林函数法(Non-equilibrium Green functions,NEGF),对耦合于两个面心立方间的Al(111)电极间的(8,0)碳纳米管(Carbon nanotube,CNT)传输特性进行了计算。结果表明,在小偏压下(-40～40 mV),碳纳米管伏安特性与孤立碳纳米管的接近为零不同,而是接近为线性,这是耦合导致碳纳米管能级移动的结果。     

Electronic structures and transport properties of BN nanodot superlattices of armchair graphene nanoribbons

The electronic and transport properties of embedded boron nitride(BN) nanodot superlattices of armchair graphene nanoribbons are studied by first-principles calculations.The band structure of the graphene superlattice strongly depends on the geometric shape and size of the BN nanodot,as well as the concentration of nanodots.The conduction bands and valence bands near the Fermi level are nearly symmetric,which is induced by electron-hole symmetry.When B and N atoms in the graphene superlattices with a triangular BN nanodot are exchanged,the valance bands and conduction bands are inverted with respect to the Fermi level due to electron-hole symmetry.In addition,the hybridization ofπorbitals from C and redundant B atoms or N atoms leads to a localized band appearing near the Fermi level.Our results also show a series of resonant peaks appearing in the conductance.This strongly depends on the distance of the two BN nanodots and on the shape of the BN nanodot. Controlling these parameters might allow the modulation of the electronic response of the systems.     

IGBT的传输特性分析

对绝缘栅双极晶体管中宽基区、低增益ｐｎｐ晶体管与普通高增益晶体管之间的差异进行了综合分析，表明，ＩＧＢＴ的工作特性必须采用双极传输理论来描述。     

扶手椅型碳化硅纳米管的电子输运特性

采用结合密度泛函理论的非平衡格林函数法(4, 4)对扶手椅型碳化硅纳米管的电子输运特性进行了研究。碳化硅纳米管的平衡态透射谱的费米能级附近存在大约2.12 eV的透射谷,这表明碳化硅纳米管是宽带隙半导体材料,与第一性原理的计算结果是一致的;在非平衡态输运特性中,发现了微分负阻效应,该效应是偏压引起态密度变化的结果。论文的研究对碳化硅纳米管电子器件的建模与仿真具有较重要的意义。     

Nitrogen‐Doped Graphitic Nanoribbons: Synthesis,Characterization, and Transport

Nitrogen‐doped graphitic nanoribbons (N_x‐GNRs), synthesized by chemical vapor deposition (CVD) using pyrazine as a nitrogen precursor, are reported for the first time. Scanning electron microscopy (SEM) and high‐resolution transmission electron microscopy (HRTEM) reveal that the synthesized materials are formed by multilayered corrugated GNRs, which in most cases exhibit the formation of curved graphene edges (loops). This suggests that during growth, nitrogen atoms promote loop formation; undoped GNRs do not form loops at their edges. Transport measurements on individual pure GNRs exhibit a linear I–V (current‐voltage) behavior, whereas N_x‐GNRs show reduced current responses following a semiconducting‐like behavior, which becomes more prominent for high nitrogen concentrations. To better understand the experimental findings, electron density of states (DOS), quantum conductance for nitrogen‐doped zigzag and armchair single‐layer GNRs are calculated for different N doping concentrations using density functional theory (DFT) and non‐equilibrium Green functions. These calculations confirm the crucial role of nitrogen atoms in the transport properties, confirming that the nonlinear I–V curves are due to the presence of nitrogen atoms within the N_x‐GNRs lattice that act as scattering sites. These characteristic N_x‐GNRs transport properties could be advantageous in the fabrication of electronic devices including sensors in which metal‐like undoped GNRs are unsuitable.     

苯基单分子器件I-V特性的研究

采用紧束缚近似的方法,研究了由单苯基分子构成的三端器件的I-V特性。所得结果近似表现出了MOS(Metal-Oxide-Semiconductor)器件的电学规律;同时模拟并讨论了该器件的I-V特性随温度变化的规律,发现:电流幅值随门电压的增大而增加,温度对电流幅值有重要影响。所得结论为分子器件和纳米器件的开发,提供了理论基础。     

ZnO材料的电子输运特性

用全带Monte Carlo方法模拟了纤锌矿Zn O材料电子的稳态和瞬态输运特性.稳态输运特性包括稳态平均漂移速度-电场特性、电子平均能量-电场特性和在不同电场下电子按能量的分布.在平均漂移速度-电场特性中发现了微分负阻效应.Zn O的瞬态输运特性包括平均漂移速度-位移关系曲线、渡越时间-位移关系曲线等.在平均漂移速度-位移关系曲线中发现了过冲现象,这种现象是电子从低能谷到高能谷跃迁过程中的弛豫时间产生的.     

2D Boron Sheets: Structure,Growth, and Electronic and Thermal Transport Properties

The structures of boron clusters, such as flat clusters and fullerenes, resemble those of carbon. Various two‐dimensional (2D) borophenes have been proposed since the production of graphene. The recent successful fabrication of borophene sheets has prompted extensive researches, and some unique properties are revealed. In this review, the recent theoretical and experimental progress on the structure, growth, and electronic and thermal transport properties of borophene sheets is summarized. The history of prediction of boron sheet structures is introduced. Existing with a mixture of triangle lattice and hexagonal lattice, the structures of boron sheets have peculiar characteristics of polymorphism and show significant dependence on the substrate. Due to the unique structure and complex B? B bonds, borophene sheets have many interesting electronic and thermal transport properties, such as strong nonlinear effect, strong thermal transport anisotropy, high thermal conductance in the ballistic transport and low thermal conductivity in the diffusive transport. The growth mechanism and synthesis of borophene sheets on different metal substrates are also presented. The successful prediction and synthesis will shed light on the exploration of new novel materials. Besides, the outstanding and peculiar properties of borophene make them tempting platform for exploring novel physical phenomena and extensive applications.