检索结果-内蒙古大学图书馆

计算物理 2022年第6期39卷 751-756页

作者：严深浪项少辉龙孟秋赣南科技学院人文科学系江西赣州341000 中南大学物理与电子学院湖南长沙410083

用第一性原理密度泛函理论和非平衡格林函数理论,研究上下两层石墨烯的交叠面积对于断裂的锯齿型石墨烯纳米带结自旋输运性质的影响。结果表明:吸附石墨烯纳米片后体系呈现半导体输运特性,自旋向上和自旋向下的电流呈非简并,且随着交叠... 详细信息

用第一性原理密度泛函理论和非平衡格林函数理论,研究上下两层石墨烯的交叠面积对于断裂的锯齿型石墨烯纳米带结自旋输运性质的影响。结果表明:吸附石墨烯纳米片后体系呈现半导体输运特性,自旋向上和自旋向下的电流呈非简并,且随着交叠碳原子链的减少,自旋输运性质变弱。但是,在边缘吸附时,由于自旋向上和自旋向下的HOMO+1、HOMO和LUMO均具有非常好的扩展性,体系的自旋输运性质最好。此研究为制备石墨烯电路及器件提供理论参考。

关键词：锯齿型石墨烯纳米带自旋输运第一性原理分子结

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锯齿型石墨烯纳米带用于锂硒正极材料性能的第一性原理研究

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宁波大学学报（理工版） 2021年第3期34卷 39-46页

作者：严涛段香梅潘荣剑吴璐都时禹宁波大学物理科学与技术学院浙江宁波315211 中国科学院宁波材料技术与工程研究所先进能源材料工程实验室浙江宁波315201 中国核动力科学研究院第一附属研究所四川成都610005

硒-石墨烯体系是一种新型的锂离子电池正极材料,引起了广泛的关注.通过第一性原理的计算,发现单个Se原子和Sen(n=2,3,4,6,8)团簇都更偏向于吸附在锯齿型石墨烯纳米带(ZGNRs)的边缘位置.此外,研究了锂吸附在Sen@ZGNRs(n=1,2)上的理论容量... 详细信息

硒-石墨烯体系是一种新型的锂离子电池正极材料,引起了广泛的关注.通过第一性原理的计算,发现单个Se原子和Sen(n=2,3,4,6,8)团簇都更偏向于吸附在锯齿型石墨烯纳米带(ZGNRs)的边缘位置.此外,研究了锂吸附在Sen@ZGNRs(n=1,2)上的理论容量.Se1@ZGNRs系统显现出比Se2@ZGNRs更好的容量.本文不仅从理论上阐述了Li、Se原子与ZGNRs之间的吸附行为,而且从Se原子数的角度出发,为提高锂硒正极材料的性能提供了新的策略.

关键词：第一性原理硒锯齿型石墨烯纳米带锂硒电池

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锯齿型石墨烯纳米带的电子输运性质

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南昌工程学院学报 2021年第3期40卷 109-113页

作者：李健文朱昊天胡军平梁文斯钰赖伊倩吴子明吴琦南昌工程学院理学院江西南昌330099

利用基于紧束缚模型的非平衡格林函数方法研究了锯齿型石墨烯纳米带的电子输运性质。采用Sancho-Rubio算法计算了电极的表面格林函数。分析和讨论了中心器件的宽度不同时能带结构、透射系数、态密度对电子输运的影响。结果表明,透射系... 详细信息

利用基于紧束缚模型的非平衡格林函数方法研究了锯齿型石墨烯纳米带的电子输运性质。采用Sancho-Rubio算法计算了电极的表面格林函数。分析和讨论了中心器件的宽度不同时能带结构、透射系数、态密度对电子输运的影响。结果表明,透射系数出现了量子化台阶。随着中心器件的宽度的增大,可用的电子能带的数目在增加,透射系数的台阶数也增加。电子能带增加一条时,电子通道多开辟一个,透射系数也增加一个台阶。计算发现在费米能附近的态密度出现了一个很高的峰值。研究结果将为纳米电子器件设计提供参考。

关键词：锯齿型石墨烯纳米带紧束缚模型非平衡格林函数透射系数

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锯齿型石墨烯纳米带边界态

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南京师大学报（自然科学版） 2018年第1期41卷 42-49页

作者：胡边刘娜刘红南京师范大学物理科学与技术学院江苏南京210023

基于Kane-Mele紧束缚模型,在包含自旋轨道耦合作用和塞曼作用项后,我们又引入更为合理的自洽在位库仑相互作用,分析研究各相互作用项对边界带的能带结构和电子分布特征的影响.研究结果表明,自旋轨道耦合作用导致自旋简并劈裂出现非常小... 详细信息

基于Kane-Mele紧束缚模型,在包含自旋轨道耦合作用和塞曼作用项后,我们又引入更为合理的自洽在位库仑相互作用,分析研究各相互作用项对边界带的能带结构和电子分布特征的影响.研究结果表明,自旋轨道耦合作用导致自旋简并劈裂出现非常小的能隙,自洽在位库仑相互作用可使能隙增加,边界带范围增加,而塞曼效应却能保护边界带原有的拓扑属性,使边界带穿过能隙,同时也保护边界态在局域边界的自旋极化特征;4个边界能带由左右两组边界子能带系构成,各边界子能带系在费米能处形成左右能隙和费米波矢,其自旋量子霍尔系统构型属于B型.

关键词：锯齿型石墨烯纳米带能带结构自旋轨道耦合边界态

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环境对窄锯齿型石墨烯纳米带中边界带的影响

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南京师大学报（自然科学版） 2018年第2期41卷 54-60页

作者：刘娜胡边刘红南京师范大学物理科学与技术学院江苏南京210023

在描述自旋轨道耦合的紧束缚Kane-Mele模型的基础上,我们通过改变边界处原子间的跃迁系数来模拟环境对石墨烯纳米带边界带的影响.理论研究结果显示,对双边跃迁系数同等调控时,随着跃迁系数的增大,两个边界子能带的费米波矢都在向0.5靠近... 详细信息

在描述自旋轨道耦合的紧束缚Kane-Mele模型的基础上,我们通过改变边界处原子间的跃迁系数来模拟环境对石墨烯纳米带边界带的影响.理论研究结果显示,对双边跃迁系数同等调控时,随着跃迁系数的增大,两个边界子能带的费米波矢都在向0.5靠近,能隙线性减小.进一步研究表明,通过单边调控原子间的跃迁系数,可对相应边界子能带的结构参数进行调控.

关键词：锯齿型石墨烯纳米带跃迁系数能带结构

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锯齿型石墨烯纳米带的非线性自旋输运性质

锯齿型石墨烯纳米带的非线性自旋输运性质

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作者：蒋超苏州大学

学位级别：硕士

本文结合基于第一性原理的密度泛函理论和非平衡格林函数方法研究了边界掺杂的锯齿型石墨烯纳米带（ZGNRs）中的自旋输运性质。重点讨论了反铁磁和铁磁基态情况下边界掺杂对纳米带能带结构及其中电子输运的影响。论文中我们首先综... 详细信息

本文结合基于第一性原理的密度泛函理论和非平衡格林函数方法研究了边界掺杂的锯齿型石墨烯纳米带（ZGNRs）中的自旋输运性质。重点讨论了反铁磁和铁磁基态情况下边界掺杂对纳米带能带结构及其中电子输运的影响。论文中我们首先综述了石墨烯的发现、制备和自身独特的电子结构和物理性质。其次介绍了我们使用的计算模拟工具，包括采用的密度泛函理论和格林函数方法。在此基础上我们详述了硕士期间完成的研究工作并总结了研究成果。研究内容主要包括：（一）在反铁磁基态情况下，完整的以及边界单原子或双原子替代掺杂的ZGNRs中的自旋输运特性。我们计算研究了多种构型ZGNRs的伏安（I-V）特性曲线。这时ZGNRs呈现半导体特性。结果显示，宽度方向无镜面对称性（奇数原子宽度）的完整ZGNRs的I-V特性曲线在高偏压时基本呈线性，并在加偏压时出现一定的自旋极化;具有镜像对称（偶数原子宽度）的完整ZGNRs的两种自旋电流则始终保持简并，但都随偏压呈非线性增长并出现饱和。此外，我们还计算了不同原子（B, N, Al和P）掺杂的ZGNRs的I-V特性曲线。此时上下自旋电流出现极化并以不同的趋势呈非线性增长。深入的分析表明在ZGNRs中掺入杂质后，费米能量附近能级出现自旋极化，并导致电流的自旋极化。有意思的是，我们在掺杂B和Al原子的偶数宽度的ZGNRs中，发现下自旋电流出现负微分电阻（Negative Differential Resistance, NDR）效应而上自旋电流则单调变化。我们通过计算各种情况下的能带结构、透射谱函数和本征态波函数等解释了上述现象出现的原因。（二）在铁磁基态情况下，完整的以及边界单原子掺杂的锯齿型石墨烯纳米带的输运特性。这时的ZGNRs表现出金属性并具有很好的导电性。奇数宽度的完整ZGNRs中上、下自旋电流一致且呈欧姆特性;而偶数宽度ZGNRs中的电流在偏压下出现自旋极化且在偏压增加时逐渐饱和。总的来说，掺杂对铁磁基态ZGNRs的I-V曲线影响并不大。

关键词：锯齿型石墨烯纳米带反铁磁铁磁电流电压特性曲线负微分电阻效应

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低维系统的动力学及输运性质研究

低维系统的动力学及输运性质研究

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作者：李梦瑶南京师范大学

学位级别：博士

随着科学技术的迅速发展，低维系统在凝聚态物理学与材料科学领域的研究引起了科研工作者的广泛关注，因为该研究既有重大的理论研究意义，还具备很强的实际应用价值。特别是由于许多低维系统本身丰富的物理性质和低维材料的广阔应用前... 详细信息

随着科学技术的迅速发展，低维系统在凝聚态物理学与材料科学领域的研究引起了科研工作者的广泛关注，因为该研究既有重大的理论研究意义，还具备很强的实际应用价值。特别是由于许多低维系统本身丰富的物理性质和低维材料的广阔应用前景，其理论研究和实验制备已经成为领域内的核心课题之一。对于一维系统动力学性质的研究来说，掌握扩散规律对量子非线性系统中输运现象的研究有重要意义。受激转子由于模型简单却具有丰富的动力学性质，成为研究系统扩散行为的重要模型。此外，对于非厄密系统的研究也成为物理学界的热门研究方向，人们已经发现了许多非厄密系统中的新奇物理现象。另一方面，在二维材料的研究中，石墨烯超导异质结的输运性质得到了深入的研究。因为石墨烯除了具有独特的能带结构和传统的电荷与自旋自由度外，还有谷自由度。与其他两个自由度相比，谷自由度具有相干时间长、信息处理速度快且功耗小等优点，这使得它成为制备新型电子器件最理想的载体。在本论文中，基于受激转子模型和广义Soukoulis-Economou（广义SE）模型等一维模型，我们研究了相位和势能强度调制对系统动力学性质的影响;又通过格林函数的方法来研究锯齿型石墨烯纳米带超导异质结的输运性质。　　首先，我们从理论上研究了相位调制对量子受激转子的影响。在量子系统中，由标准受激转子模型出发，我们通过一系列解析推导得到了能量扩散的一般表达式，进而研究五种不同形式的相位调制下系统的动力学性质。我们发现在标准受激转子和周期调制的受激转子情况下，只存在弹道扩散或动力学局域化。周期性随机相位的加入扩展了可以观测到能量弹道扩散的参数空间，且经典混沌在动量空间中的正常扩散仍被完全抑制。与之相反的是，随机相位调制的加入破坏了系统的量子相干性，完全抑制了动力学局域化，使能量呈正常扩散的形式。而在准周期调制下的结果是动力学行为最为丰富的，弹道扩散、正常扩散和动力学局域化行为都可以表现出来，因此我们认为它是介于标准受激转子模型和随机相位调制的受激转子模型之间的一种中间相位。此外，准周期相位调制与随机相位调制在短时间驱动时可以认为是类似的，而在长时间驱动下不等价，因此在实验中处理这两种相位调制时必须谨慎。　　其次，我们研究了厄密和非厄密情况下广义SE模型的局域化相变、PT相变和共存相等性质。在该模型的厄密情况下，我们发现尽管系统存在扩展态、共存相和局域态，但在能谱中不存在迁移率边。因此，我们的模型是一个没有迁移率边的共存相的明确示例。而在该模型的非厄密情况下，我们想要揭示非厄密相位的加入对系统的PT相变和局域化相变的影响。我们发现，加入很小的非厄密相位，能量本征值就马上变为复数，因此虽然该系统的哈密顿量是具有PT对称性的，但该系统并不存在PT相变。并且非厄密相位的加入会令原本厄密时的共存相中出现局域化相变，并且非厄密相位加在两个不同的势能项的位置对PT相变、局域化相变和共存相都没有影响。此外，我们的工作还可以扩展到对拓扑相变的研究，期望可以得到不同相变之间有趣的关联性。　　最后，我们使用格林函数方法研究了一个锯齿型石墨烯超导结，模型为一个超导体层与左右两个磁化的锯齿型石墨烯纳米带直接耦合形成超导结，这与石墨烯超导自旋阀的情况不同。由于谷混合和赝宇称混合，不同磁结构下安德烈夫反射、电子隧穿和交叉安德烈夫反射过程出现了许多奇异的特征。结果表明，对于铁磁(ferromagnetic)构型，随着自旋交换场强度的增加，只存在特定自旋或自旋转换的电子隧穿过程，这并不受施加的偏置电压极性影响。而对于反铁磁(antiferromagnetic)构型，在超导区域长度较小的情况下，所有的散射过程基本上都被完全抑制，但在超导层长度较大时，无论自旋交换场强度如何，只存在自旋向上或向下的交叉安德烈夫反射过程。而且，在任意磁构型下，非共线角与谷混合和赝宇称混合相结合对输运性质有着显著影响。此外，不仅双向自旋过滤和高效的磁存储，而且双向自旋转换过滤和量子纠缠都可以共存于一个装置中。特别是，利用双向自旋转换过滤可以直接检测和确定量子自旋霍尔绝缘体边缘态的螺旋自旋结构。

关键词：锯齿型石墨烯纳米带超导异质结输运性质局域化相变动力学性质

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边缘掺杂对应力作用下锯齿型石墨烯纳米带I-V特性的影响

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湖南师范大学自然科学学报 2012年第6期35卷 30-33页

作者：廖文虎郭俊吉吉首大学物理与机电工程学院中国吉首416000

利用第一性原理计算得到边缘n-型氮N和p-型氧O掺杂的6-锯齿型石墨烯纳米带在外加非轴向应力作用下的I-V特性曲线.研究结果表明,边缘掺杂在低偏压条件(VBias<0.5 V)下增强锯齿型石墨烯纳米带的导电能力,在偏压大于1.0 V后将减弱系统... 详细信息

利用第一性原理计算得到边缘n-型氮N和p-型氧O掺杂的6-锯齿型石墨烯纳米带在外加非轴向应力作用下的I-V特性曲线.研究结果表明,边缘掺杂在低偏压条件(VBias<0.5 V)下增强锯齿型石墨烯纳米带的导电能力,在偏压大于1.0 V后将减弱系统的导电能力;外加非轴向应变却能在较宽的偏压范围内增强系统的导电能力.该结果对基于锯齿型石墨烯纳米带的纳米电子、光电子器件的研究和设计具有较重要的意义.

关键词：锯齿型石墨烯纳米带边缘掺杂非轴向应力第一性原理计算 I-V特性

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杂质、缺陷及边缘修饰对锯齿型石墨烯纳米带输运性质的影响

杂质、缺陷及边缘修饰对锯齿型石墨烯纳米带输运性质的影响

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作者：曹粲中南大学

学位级别：博士

石墨烯纳米带因其特殊的几何结构和优越的电学性质,在纳米电子学领域具有极大的潜在应用价值,因而受到了越来越多研究者们的关注。本文采用基于密度泛函理论的第一性原理和非平衡格林函数方法,对掺杂、缺陷以及边缘修饰的锯齿型石墨烯... 详细信息

石墨烯纳米带因其特殊的几何结构和优越的电学性质,在纳米电子学领域具有极大的潜在应用价值,因而受到了越来越多研究者们的关注。本文采用基于密度泛函理论的第一性原理和非平衡格林函数方法,对掺杂、缺陷以及边缘修饰的锯齿型石墨烯纳米带的电子结构及电荷输运性质进行了理论计算。主要研究内容如下： (1)研究了空位缺陷以及缺陷边缘掺杂对锯齿型石墨烯纳米带的电子结构和输运性质的影响。研究结果表明,具有空位缺陷和硼氮对掺杂的石墨烯纳米带显示为金属性,通过改变杂质类型可调控具有空位缺陷的石墨烯纳米带的输运性质。在低偏压作用下,具有空位缺陷和缺陷边缘掺杂的石墨烯纳米带的电流明显减少,导致了负微分电阻现象的出现,而分子前线轨道与电极间的耦合效应是出现负微分电阻的主要原因。 (2)研究了在不同自旋构型下,具有不同对称性的锯齿型石墨烯纳米带带边的氢化效应对电子输运性质的影响。研究发现,对于其中一边被单氢饱和,另一边被双氢化的体系,由于边缘的碳原子形成sp3杂化,对称和非对称的体系在铁磁构型下都具有自旋二极管效应；而在反铁磁构型下对称性体系具有自旋过滤效应,这是由于边缘缺陷导致的磁对称性破缺所引起的。另外,我们还研究了两端非对称氢化的石墨烯纳米带异构结的电子输运性质,发现了十分明显的单向导电性。(3)研究了边缘被Fe,Co,Ni三种过渡金属原子链取代的锯齿型石墨烯纳米带的输运性质。研究结果表明,体系的输运性质依赖于锯齿型石墨烯纳米带边缘的替代原子类型。过渡金属原子取代使体系电流明显减小,且Fe原子取代的体系出现明显的自旋过滤现象,Ni原子取代体系出现明显的负微分电阻效应,这些现象与电子在边缘态发生的共振反射相关,决定于边缘处磁性原子的电子特征。(4)研究了由两种不同电学性质的石墨烯纳米带拼接成的异质结的自旋输运性质。首先,研究了边缘分别被硼原子和氮原子掺杂的锯齿型石墨烯纳米带异质结。研究发现,边缘的不对称性掺杂引起了自旋极化效应,使自旋电流发生分裂；而对称性掺杂的异质结在反铁磁构型下出现了明显的单向导电性,显示出P-N结效应。其次,研究了六方氮化硼纳米带与石墨烯纳米带相拼接的异质结电子输运性质。研究结果表明,在反铁磁构型下异质结呈现出半导体特性,且在正偏压作用下体系具有自旋过滤效应。同时,我们还发现了明显的整流效应和巨磁阻效应。这些研究将为设计实际的纳米电子器件以及自旋电子器件提供了理论支持及思路。

关键词：锯齿型石墨烯纳米带第一性原理非平衡格林函数方法输运性质异质结

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起伏场与电子掺杂浓度驱动石墨稀磁结构相变

起伏场与电子掺杂浓度驱动石墨稀磁结构相变

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作者：王媛杭州电子科技大学

学位级别：硕士

石墨烯是由单层碳原子构成的六角蜂窝状二维材料,属于零带隙半导体。尽管它的历史很短,但已经展现出丰富的新物理和潜在的应用。石墨烯纳米带因其独特的量子约束和干涉性质而受到广泛关注。根据纳米带边界形状不同,可以分为锯齿型石墨... 详细信息

石墨烯是由单层碳原子构成的六角蜂窝状二维材料,属于零带隙半导体。尽管它的历史很短,但已经展现出丰富的新物理和潜在的应用。石墨烯纳米带因其独特的量子约束和干涉性质而受到广泛关注。根据纳米带边界形状不同,可以分为锯齿型石墨烯纳米带(ZGNRs)和扶手型石墨烯纳米带(AGNRs)。有限的锯齿型石墨烯纳米带边缘会产生较强的局域磁矩。最近实验上报道了在室温条件下增加石墨烯纳米带尺寸,系统实现从边界反铁磁关联态到边界铁磁关联态的相变。一般情况下,单层石墨烯在有限温时存在热涨落和量子涨落。制造微电子器件的关键在于调控小尺寸石墨烯的磁性。本文利用紧束缚模型方法,对石墨烯的磁性进行了研究。近年来,人们在诱导磁性方面提出了许多理论建议,包括利用应变、载流子掺杂、原子缺陷、晶界、空位、氢化学吸附等,如何调控这种磁结构相变引起了大家的广泛关注。然而,由于实验环境复杂,很难制备完美的石墨烯,从而导致石墨烯的一些研究无法开展。单层石墨烯属于二维晶体,由于二维材料热力学不稳定性,导致其表面不平整出现起伏(可以认为二维材料稳定存在的原因在于表面起伏)。本文在此基础上,预测人工添加起伏场可能会对石墨烯边界磁性产生影响。研究理论基于锯齿型边界的六角晶格石墨烯纳米带,通过在单层石墨烯上人工添加起伏场,采用单轨道紧束缚Hubbard模型并利用自洽平均场方法,揭示了起伏场强度、纳米带宽度、掺杂度对石墨烯边缘磁性的影响。通过在单层石墨烯上人工添加起伏场,我们从理论上展示了起伏强度如何改变石墨烯系统的磁性行为。计算表明,随着起伏场强度的逐渐增加,石墨烯纳米带的两个边缘呈现反铁磁和铁磁的交替相变行为即磁相变振荡。这种磁相变振荡取决于纳米带宽度和电子掺杂浓度,随着起伏场强度进一步增加最终达到顺磁态。这些发现不仅揭示了热涨落和量子涨落对纳米石墨烯带本征磁行为的影响,而且证明了外部结构的有效控制可以通过人工调控来实现。

关键词：锯齿型石墨烯纳米带起伏场强度边界磁矩反铁磁关联铁磁关联顺磁态

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