傅焕俨:基于石墨烯纳米带的P-N结设计论文

傅焕俨:基于石墨烯纳米带的P-N结设计论文

本文主要研究内容

作者傅焕俨(2019)在《基于石墨烯纳米带的P-N结设计》一文中研究指出:电子学的发展过程是一个不断追求体积小、性能好而且造价低的电子器件的过程,随着电子行业的不断发展,电子器件的尺寸逐渐接近传统半导体器件的尺寸极限,为了电子行业持续不断发展,研究者们将目光投向微纳电子器件。近年来二维材料的发展,让人们看到了它们在电子器件设计方面的巨大潜力。石墨烯以其卓越的性能,引起了科研工作者的关注,在器件设计方面广泛应用。P-N结在逻辑电路中发挥着重要作用,人们对于P-N结的设计和研究一直非常关注。在二维材料的基础上进行器件设计,可以充分发挥二维材料的优势,设计出性能更加优异的器件。石墨烯具有迁移率高、导热性能好等特性,适合制作低功耗、高性能的器件,但是二维的石墨烯是零能隙材料无法直接用于器件制作。本文利用基于密度泛函理论的非平衡格林函数方法研究了硼、氮原子掺杂石墨烯纳米带PN结的电荷输运和自旋输运特性。主要研究内容和结论如下:1.利用硼、氮原子对石墨烯纳米带的左、右电极边缘进行取代掺杂,在考虑掺杂原子的位置和掺杂原子是否氢化的情况下构造了4种P-N结,中间的连接部分采用V字形凹槽的形式。对于硼、氮原子氢化的P-N结,其I-V曲线不仅表现出明显地整流特性,而且表现出负微分电导特性。通过对电极能带、透射谱和MPSH(Molecular junctions Projected Self-consistent Hamiltonian)分析发现,掺杂原子氢化以后,左、右电极的能带分别在费米能级附近形成了较大的能隙,这就使得器件在加偏压以后,随着偏压的变化,偏压窗内会出现能带不交叠的情形,又由于这种不交叠在正负偏压并不是一起出现,也就导致了高整流比整流的出现。左、右电极的能带在偏压窗内没有完全分离以前,随着偏压窗的增大,进入偏压窗的透射峰增多,随着能带的逐渐分离进入偏压窗的透射峰减少,强度也逐渐减弱,导致电流随着偏压的增大而逐渐减小,并出现明显的低偏压负微分电导现象。2.通过自旋密度分析可以得到掺杂的石墨烯纳米带具有铁磁性,作为电极可以进行自旋输运特性研究。从零偏压的透射谱中可以看到自旋向上和自旋向下的透射峰发生明显地自旋分离,在I-V曲线中表现出自旋过滤和自旋整流。通过偏压下自旋相关的透射谱、能带和MPSH分析发现,硼、氮原子掺杂以后的石墨烯纳米带电极能带发生自旋简并分裂,低偏压下的透射谱产生明显地自旋透射峰分离,边缘的硼原子形成自旋向上电子局域态,导致偏压窗内互相重叠的自旋向上能带对电子透射没有贡献,使得掺杂硼原子的电极自旋向上能带的能隙在费米能级附近变大,比自旋向下的能带能隙大的多,进而导致了自旋过滤和自旋整流的出现。论文一共分为五个章节,第一章前言,主要介绍了目前低维输运体系的研究现状,以及基于石墨烯的P-N结研究现状;第二章是理论方法,介绍了研究低维体系电输运性质的理论方法;第三章主要讨论和分析了石墨烯纳米带P-N结中的高整流比整流和负微分电导现象;第四章主要讨论了硼、氮原子掺杂在石墨烯纳米带器件中诱导产生的自旋过滤及自旋整流现象;第五章为总结展望。

Abstract

dian zi xue de fa zhan guo cheng shi yi ge bu duan zhui qiu ti ji xiao 、xing neng hao er ju zao jia di de dian zi qi jian de guo cheng ,sui zhao dian zi hang ye de bu duan fa zhan ,dian zi qi jian de che cun zhu jian jie jin chuan tong ban dao ti qi jian de che cun ji xian ,wei le dian zi hang ye chi xu bu duan fa zhan ,yan jiu zhe men jiang mu guang tou xiang wei na dian zi qi jian 。jin nian lai er wei cai liao de fa zhan ,rang ren men kan dao le ta men zai dian zi qi jian she ji fang mian de ju da qian li 。dan mo xi yi ji zhuo yue de xing neng ,yin qi le ke yan gong zuo zhe de guan zhu ,zai qi jian she ji fang mian an fan ying yong 。P-Njie zai luo ji dian lu zhong fa hui zhao chong yao zuo yong ,ren men dui yu P-Njie de she ji he yan jiu yi zhi fei chang guan zhu 。zai er wei cai liao de ji chu shang jin hang qi jian she ji ,ke yi chong fen fa hui er wei cai liao de you shi ,she ji chu xing neng geng jia you yi de qi jian 。dan mo xi ju you qian yi lv gao 、dao re xing neng hao deng te xing ,kuo ge zhi zuo di gong hao 、gao xing neng de qi jian ,dan shi er wei de dan mo xi shi ling neng xi cai liao mo fa zhi jie yong yu qi jian zhi zuo 。ben wen li yong ji yu mi du fan han li lun de fei ping heng ge lin han shu fang fa yan jiu le peng 、dan yuan zi can za dan mo xi na mi dai PNjie de dian he shu yun he zi xuan shu yun te xing 。zhu yao yan jiu nei rong he jie lun ru xia :1.li yong peng 、dan yuan zi dui dan mo xi na mi dai de zuo 、you dian ji bian yuan jin hang qu dai can za ,zai kao lv can za yuan zi de wei zhi he can za yuan zi shi fou qing hua de qing kuang xia gou zao le 4chong P-Njie ,zhong jian de lian jie bu fen cai yong Vzi xing ao cao de xing shi 。dui yu peng 、dan yuan zi qing hua de P-Njie ,ji I-Vqu xian bu jin biao xian chu ming xian de zheng liu te xing ,er ju biao xian chu fu wei fen dian dao te xing 。tong guo dui dian ji neng dai 、tou she pu he MPSH(Molecular junctions Projected Self-consistent Hamiltonian)fen xi fa xian ,can za yuan zi qing hua yi hou ,zuo 、you dian ji de neng dai fen bie zai fei mi neng ji fu jin xing cheng le jiao da de neng xi ,zhe jiu shi de qi jian zai jia pian ya yi hou ,sui zhao pian ya de bian hua ,pian ya chuang nei hui chu xian neng dai bu jiao die de qing xing ,you you yu zhe chong bu jiao die zai zheng fu pian ya bing bu shi yi qi chu xian ,ye jiu dao zhi le gao zheng liu bi zheng liu de chu xian 。zuo 、you dian ji de neng dai zai pian ya chuang nei mei you wan quan fen li yi qian ,sui zhao pian ya chuang de zeng da ,jin ru pian ya chuang de tou she feng zeng duo ,sui zhao neng dai de zhu jian fen li jin ru pian ya chuang de tou she feng jian shao ,jiang du ye zhu jian jian ruo ,dao zhi dian liu sui zhao pian ya de zeng da er zhu jian jian xiao ,bing chu xian ming xian de di pian ya fu wei fen dian dao xian xiang 。2.tong guo zi xuan mi du fen xi ke yi de dao can za de dan mo xi na mi dai ju you tie ci xing ,zuo wei dian ji ke yi jin hang zi xuan shu yun te xing yan jiu 。cong ling pian ya de tou she pu zhong ke yi kan dao zi xuan xiang shang he zi xuan xiang xia de tou she feng fa sheng ming xian de zi xuan fen li ,zai I-Vqu xian zhong biao xian chu zi xuan guo lv he zi xuan zheng liu 。tong guo pian ya xia zi xuan xiang guan de tou she pu 、neng dai he MPSHfen xi fa xian ,peng 、dan yuan zi can za yi hou de dan mo xi na mi dai dian ji neng dai fa sheng zi xuan jian bing fen lie ,di pian ya xia de tou she pu chan sheng ming xian de zi xuan tou she feng fen li ,bian yuan de peng yuan zi xing cheng zi xuan xiang shang dian zi ju yu tai ,dao zhi pian ya chuang nei hu xiang chong die de zi xuan xiang shang neng dai dui dian zi tou she mei you gong suo ,shi de can za peng yuan zi de dian ji zi xuan xiang shang neng dai de neng xi zai fei mi neng ji fu jin bian da ,bi zi xuan xiang xia de neng dai neng xi da de duo ,jin er dao zhi le zi xuan guo lv he zi xuan zheng liu de chu xian 。lun wen yi gong fen wei wu ge zhang jie ,di yi zhang qian yan ,zhu yao jie shao le mu qian di wei shu yun ti ji de yan jiu xian zhuang ,yi ji ji yu dan mo xi de P-Njie yan jiu xian zhuang ;di er zhang shi li lun fang fa ,jie shao le yan jiu di wei ti ji dian shu yun xing zhi de li lun fang fa ;di san zhang zhu yao tao lun he fen xi le dan mo xi na mi dai P-Njie zhong de gao zheng liu bi zheng liu he fu wei fen dian dao xian xiang ;di si zhang zhu yao tao lun le peng 、dan yuan zi can za zai dan mo xi na mi dai qi jian zhong you dao chan sheng de zi xuan guo lv ji zi xuan zheng liu xian xiang ;di wu zhang wei zong jie zhan wang 。

论文参考文献

  • [1].C5N石墨烯纳米带超高电导特性研究[D]. 晏卫卫.电子科技大学2019
  • [2].具有类Dirac锥结构的二维材料输运性质的研究[D]. 刘艳青.新疆大学2019
  • [3].双层石墨烯纳米带电磁性质的第一性原理研究[D]. 张卫涛.西安科技大学2019
  • [4].基于DNA碱基及边态氧化调制的石墨烯纳米带的热电机理研究[D]. 高仁斌.中南林业科技大学2019
  • [5].两种典型二维材料GeP3和CrI3的纳米带电子特性及调控的理论研究[D]. 李蕊.河南大学2019
  • [6].Ta4Pd3Te16单晶纳米带的制备与超导电性调控的研究[D]. 鲍琳.浙江大学2019
  • [7].基于蒙特卡洛模拟研究石墨烯纳米带物性[D]. 王学胜.沈阳工业大学2019
  • [8].具有“拓扑结构”的P型碳纳米带的合成与表征[D]. 于璇.上海师范大学2019
  • [9].边缘修饰对扶手椅型二硫化钼纳米带的电子结构、磁性和电子输运的影响[D]. 陈程.苏州大学2018
  • [10].基于第一性原理的二硫化钼纳米带电子结构和磁性质的理论研究[D]. 汪瑞.扬州大学2018
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  • [3].黑磷纳米带的电子能态及双光子吸收性质的理论研究[D]. 刘宇.云南师范大学2019
  • [4].双层石墨烯纳米带电磁性质的第一性原理研究[D]. 张卫涛.西安科技大学2019
  • [5].石墨烯及扶手椅型石墨烯纳米带第一性原理分析研究[D]. 邓宁康.西安理工大学2019
  • [6].五边形石墨烯/高熵合金力学性能的分子动力学研究[D]. 李健.太原理工大学2019
  • [7].基于有限元的石墨烯等离激元温度传感的特性分析[D]. 徐政杰.广西师范大学2019
  • [8].石墨烯基锂硫电池正极材料的制备及其电化学性能测试[D]. 赵立娟.长春工业大学2019
  • [9].石墨烯基薄膜微观结构调控及其全固态柔性超级电容器的储能性能研究[D]. 吴道义.贵州大学2019
  • [10].内掺杂对CNT-C60-CNT分子结电子输运性质影响的第一性原理研究[D]. 袁峰.江西师范大学2009
  • 论文详细介绍

    论文作者分别是来自山东师范大学的傅焕俨,发表于刊物山东师范大学2019-07-06论文,是一篇关于锯齿型石墨烯纳米带论文,氮掺杂论文,整流论文,自旋过滤论文,负微分电导论文,山东师范大学2019-07-06论文的文章。本文可供学术参考使用,各位学者可以免费参考阅读下载,文章观点不代表本站观点,资料来自山东师范大学2019-07-06论文网站,若本站收录的文献无意侵犯了您的著作版权,请联系我们删除。

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