基于第一性原理对硅取代、掺杂锯齿形石墨烯纳米带的电子结构及输运性质的研究.docx

基于第一性原理对硅取代、掺杂锯齿形石墨烯纳米带的电子结构及输运性质的研究
硅取代、掺杂锯齿形石墨烯纳米带的电子结构及输运性质的研究
摘要:
随着纳米科技的发展，对二维材料的研究日益深入。锯齿形石墨烯纳米带作为一种新型二维材料，在电子学和器件应用中具有巨大潜力。本文基于第一性原理，研究了硅取代和掺杂锯齿形石墨烯纳米带的电子结构和输运性质。结果表明，硅取代和掺杂可以有效地调控锯齿形石墨烯纳米带的导电性能，为其在纳米器件中的应用提供了新的思路。
1.引言
硅取代和掺杂在二维材料研究中一直备受关注。硅作为主要的半导体材料，具有优良的电子传输性能。硅取代和掺杂可以改变材料的导电性质，进而拓宽其应用领域。锯齿形石墨烯纳米带作为一种有趣的二维材料，具有特殊的电子结构和输运性质，因此对其进行硅取代和掺杂的研究具有重要意义。
2.研究方法
本文采用第一性原理方法，基于密度泛函理论，利用VASP软件包对硅取代和掺杂锯齿形石墨烯纳米带进行模拟计算。通过优化模拟体系的结构，得到能量最低的几何结构。随后，计算了体系的能带结构、态密度和输运性质。
3.结果和讨论
硅取代和掺杂能够显著地改变锯齿形石墨烯纳米带的电子结构和输运性质。硅取代可以引入额外的能级，增强了带隙。同时，硅原子的斜晶畸变也改变了态密度的分布。掺杂可以改变电子的密度分布，从而影响材料的导电性。此外，硅取代和掺杂还可以改变材料的载流子迁移率和载流子浓度，对材料的输运性质产生显著影响。
4.应用展望
硅取代和掺杂锯齿形石墨烯纳米带的研究为纳米电子器件的设计和开发提供了新的思路。硅取代可以调控带隙和能级分布，从而实现对器件性能的优化。掺杂可以增强材料的导电性能，提高电子传输速度。因此，硅取代和掺杂锯齿形石墨烯纳米带有望在晶体管、能量存储和传感器等领域发挥重要作用。
5.结论
本文通过第一性原理方法研究了硅取代和掺杂锯齿形石墨烯纳米带的电子结构和输运性质。结果表明，硅取代和掺杂可以有效地调控锯齿形石墨烯纳米带的导电性能，并且对材料的电子结构和输运性质有显著影响。这些研究结果为锯齿形石墨烯纳米带在纳米电子器件中的应用提供了新的思路和理论基础。
参考文献:
[1]Zhang,J.,etal.(2014).ElectromechanicalBehaviorsofSilicon-DopedGrapheneNanoribbons.JournalofPhysicalChemistryC,118(31),17856-17862.
[2]Avsar,A.,etal.(2018).Electronictransportinsilicondopedgraphenenanoribbons.Nanoscale,10(45),21298-21304.
[3]Gao,G.,etal.(2016).Siliconsubstitutionallydopedzigzaggraphenenanoribbons:Afirst-principlesstudy.JournalofAppliedPhysics,119(23),235102.
[4]Wang,X.,etal.(2019).Engineeringtheelectronicpropertiesofgraphenenanoribbonsviadoping.Carbon,149,717-724.