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石墨烯的电子性质和磁性质调节机制的理论研究的开题报告
题目：石墨烯的电子性质和磁性质调节机制的理论研究
引言：
随着纳米科技的快速发展，石墨烯作为二维结构材料备受瞩目。石墨烯是由单层碳原子以六角晶格排列而成，具有优异的导电和导热性、高比表面积等特点。因此，石墨烯在微电子、生物医药、催化剂等领域有着广泛的应用前景。同时，石墨烯的电子性质和磁性质也是研究的热点。
本文旨在通过理论模拟的方法探究石墨烯的电子性质和磁性质调节机制，以期为实际应用提供理论参考。
石墨烯的电子性质
1.电荷输运
石墨烯中的电子具有半金属性质，其费米能级点处的载流子密度极低，但具有非常高的电子迁移速率。此外，石墨烯出现了“反常郎吉效应”，即电阻率随温度的增加而下降。因此，石墨烯具有成为高速微电子元件的潜力。
2.负电子传输和电子截获
某些加工过程中可能会引入死区，即电子截获的位置，降低了电子传输速度，改变了石墨烯的导电性质。如果引入了适量的杂质原子，可以通过控制杂质原子的位置和数量来精细地调控石墨烯的导电性能。
石墨烯的磁性质
石墨烯的自旋轨道耦合很弱，因此其自身不具有磁性。但是，当石墨烯与某些磁性物质接触时，可以出现磁性。如果在石墨烯中引入缺陷，也可以出现磁性。石墨烯的磁性取决于磁性离子的位置和浓度，缺陷的类型和数量等因素。
调节机制
1.电场调控
利用外电场的作用可以调节石墨烯的能带结构，从而实现其电子性质的调节。例如，通过施加竖直方向的电场可以实现“次波阻挡效应”，即禁止电子沿着竖直方向运动，从而大大提高了其横向导电性能。
2.化学加工
在石墨烯表面引入不同的化学官能团或杂质原子可以改变其表面的电子状态，进而影响其电子传输性质。例如，加入少量硼原子可以使石墨烯由半金属变为半导体，且硼原子的掺杂方式可以通过调节得到优异的电学性质。
3.局部杂质
在石墨烯表面形成不同的局部缺陷可以实现石墨烯的磁性调节。例如，在石墨烯表面形成一定量的碳/氧双键可以实现磁性。
结论：
石墨烯的电子性质和磁性质可以通过外部的调控手段实现精细的调节，这也为其在微电子和磁性应用等领域的开发提供了理论参考。同时，需要大量的实验数据来验证理论预测。