双层石墨烯是一种由两层石墨烯片层以不同的堆垛方式进行堆叠而形成的材料,它在电子学和半导体器件中有巨大应用潜力。为了使双层石墨烯在实际应用中更具有实用价值,例如在场效应晶体管中使用,就必须解决其零能隙的问题,即开启其能隙。本研究探讨了不同堆垛方式对双层石墨烯能隙的影响,以及如何通过第一性原理计算来预测和调控这一影响。 第一性原理计算是一种基于量子力学原理来计算材料性质的方法,能够为了解物质的电子结构提供基本的理论依据。在本研究中,研究者通过第一性原理计算,探讨了不同堆垛方式对双层石墨烯能隙的影响。 堆垛方式通常指的是一层石墨烯相对于另一层石墨烯的空间排列方式。在双层石墨烯中,最为人熟知的堆垛方式有AB堆垛和AA堆垛。在AB堆垛中,上层石墨烯的一个原子与下层石墨烯的一个原子正对着,而AA堆垛则指的是两层石墨烯的原子完全重叠。此外,还有转角石墨烯,也就是两层石墨烯之间有旋转角度的情况。不同的堆垛方式会直接影响双层石墨烯的物理和化学性质。 研究者使用了表面功能化的氮化硼材料作为基底,来进一步增大双层石墨烯的能隙。氮化硼是一种具有较强极性的材料,与双层石墨烯结合后,可以改变其电子结构,从而开启或改变能隙大小。研究发现,AB堆垛方式下,双层石墨烯的能隙可以达到约0.430eV,而AA堆垛和转角石墨烯则无法打开能隙,即能隙接近零。 此外,该研究还表明,研究者的方法能够有效屏蔽外界电场对能隙的影响。这说明了在外界电场存在的情况下,通过特定的堆垛方式,可以保持双层石墨烯的能隙稳定。与其它打开双层石墨烯能隙的方法相比,本研究提出的方法在保持双层石墨烯结构完整性的同时,得到的能隙大小非常适合运用于电子器件中。 由于研究中提出的方法在实验中易于实现,因此研究结果被认为将有助于石墨烯在半导体器件中的应用,并促进石墨烯技术的发展。这表明,通过调控双层石墨烯的堆垛方式,可以有效地调控其电子性质,进而为石墨烯在电子器件中的应用开拓了新的可能性。 本研究通过理论计算和实验探索,揭示了不同的堆垛方式对双层石墨烯能隙的影响,并发现通过选择合适的堆垛方式和基底材料,可以有效调控双层石墨烯的能隙大小,这对于推动石墨烯在电子器件和半导体技术中的应用具有重要意义。此外,这项研究还为未来进一步探索石墨烯材料的电子性质和器件应用提供了宝贵的理论支持和实验指导。
2025-05-01 13:41:31 795KB 首发论文
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已经弛豫时间,求微波到太赫兹频段Drude模型石墨烯电导率介电常数与化学式变化的matlab代码 clear; clc; x=(0.06:0.01:5);%频率 THz f=x*1e12; c=3e8;%光速 e=1.6e-19;%电子量 w=2*pi.*f;%角速度 % u=1e1;%电子迁移率m^2/(v.s) % vf=1e6;%费米速度 vc=0.6*e;%化学势单位为:ev t=1e-12;%弛豫时间10^-12ps,太赫兹至微波段 T=300 %温度 K=1.38e-23 %玻尔兹曼常数 esp0=8.85e-12;%真空中的介电常数
2025-04-27 22:51:47 1KB matlab
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双层石墨烯片的堆叠方式对电场作用下的电子性质有显著影响,这是通过密度泛函理论(Density Functional Theory, DFT)研究得出的结论。密度泛函理论是一种在量子力学框架内处理多电子体系的方法,特别适用于复杂体系的电子结构计算。该理论被广泛应用于材料科学、物理、化学以及相关领域的研究中。 石墨烯是单层碳原子以六边形排列形成的一种二维材料,具有优秀的电学、力学、热学等特性。由于其独特的一维电子结构,石墨烯在零带隙半导体的特性上具备出色的导电性,但这种特性在某些应用中也需要被调制。在纳米尺度的电子设备中,石墨烯的潜在替代硅材料的地位使其成为研究热点。然而,纯石墨烯的零带隙特性限制了其在半导体领域应用的发展,因此研究如何调控其带隙成为当下研究的重点。 本研究聚焦于双层石墨烯在不同堆叠方式下的电子性质。具体来说,研究了AB堆叠与AA堆叠这两种不同堆叠方式的双层石墨烯在外部电场作用下的层间距、能带结构和原子电荷分布的变化。AB堆叠指的是相邻的两层石墨烯之间有一半的碳原子覆盖在另一层碳原子的正上方,形成六角排列中的一种特定取向。AA堆叠则是指两层石墨烯的碳原子完全重合,形成一种不同的排列方式。通过比较这两种堆叠方式,研究揭示了它们对电场敏感性的差异。 在电场的作用下,AB堆叠的双层石墨烯能够实现带隙的调控,当电场强度增加到1 V/nm时,带隙可调节至0.234eV。然而,AA堆叠的双层石墨烯对于外部电场并不敏感。研究还发现,在电场的作用下,两种堆叠方式的双层石墨烯层间距都会随着电场的变化而略有改变,但这种改变不大。此外,在AB堆叠的双层石墨烯中,电荷随着电场的增加而增加,这种电荷的增加被认为是导致AB堆叠双层石墨烯带隙开启的原因。 关键词:石墨烯、带隙、密度泛函理论研究 该研究的结论为石墨烯在纳米电子学领域的应用提供了重要的理论基础,特别是对基于石墨烯的晶体管和传感器的开发具有指导意义。研究说明通过堆叠方式的改变和外部电场的调控,可以有效调节石墨烯的带隙,从而拓展其在电子器件中的应用范围。此外,这一成果还表明,不同的堆叠方式会导致双层石墨烯对外部电场的不同响应,为设计具有特定电子特性的石墨烯材料提供了新的思路。 石墨烯的带隙调节机制,即通过外部条件(如电场、化学掺杂等)来改变其电子性质,是当前材料科学研究的一个重要方向。调节带隙不仅能够改变石墨烯的电子特性,也能够提升其在太阳能电池、场效应晶体管、光电子器件等领域的应用价值。因此,该研究不仅深化了对石墨烯材料电子性质的理解,也为未来新型电子器件的设计与开发提供了理论依据和实验指导。
2025-04-26 15:57:35 131KB 研究论文
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β-CD修饰氧化石墨烯(GO)与萘衍生物的超分子组装体的构筑,胡帅,徐健康,利用KMn04和浓H2S04的强氧化作用将石墨氧化成氧化石墨(GO),然后利用超声波将其剥离成GO片;将GO与接枝有乙二胺的β-CD(β-环糊精)进
2023-12-08 11:55:40 546KB 首发论文
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微波至太赫兹波段,石墨烯的电导率由带内贡献决定。利用带内电导率模型,研究了该频段石墨烯的表面电导率、等效表面阻抗和等效介电常数随化学势和温度的变化关系。石墨烯的表面电导率和等效表面阻抗受化学势的影响比较大,具有可调谐性,而受温度的影响比较小。根据带内电导率模型和石墨烯表面等离激元的色散方程研究了无限大平面石墨烯表面等离激元横磁模的有效模式指数。结果表明,石墨烯应用于等离子天线时,与传统材料的天线相比高度小型化。所以,石墨烯应用于天线具有可调谐、性能可靠和小型化等优点。根据电磁波的传输特性,研究了石墨烯的透射系数随化学势的变化关系,透射系数受化学势影响比较大,这为设计可调式太赫兹滤波器提供了可能。设计了可弯曲石墨烯天线,获得了较好的增益方向图。
2023-03-24 16:40:18 3.77MB 材料 天线 电磁特性 透射系数
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石墨烯能带matlab代码晶格乐趣 一些代码可以生成2D晶格结构。 格子结构是2D网格(R ^ 2)上由多边形组成的细分,其中最著名的是正方形和六角形。 原子结构的可视化(知识共享许可,图像由AlexanderAlUS提供。) 六角格和方格 人们为什么在乎这些家伙? 好吧,例如,六边形晶格结构对应于一种非常著名的化合物石墨烯的分子结构的2D投影(或展平)。 石墨烯正处于全盛时期。 由于其原子结构,该材料具有许多与之相关的特殊属性。 存在受拓扑保护的边缘状态,因此在某些条件下受到对称破坏电位的扰动仍然会激发与材料相关的特殊属性-也就是说,结构使材料以特定方式变得坚固。 围绕某些行为物理学家能够通过实验观察到的数学理论刚刚问世,首先是在美国,哥伦比亚大学的Michael I Weinstien教授和普林斯顿大学的Charles Fefferman教授在他们2012年的论文《他们》中,詹姆斯·李·索普(James Lee-Thorp) (哥伦比亚大学博士,纽约大学博士后)和亚历克西斯·德鲁奥特(哥伦比亚大学博士后)继续推动这一领域的发展。 我还与Michael,Jeremy Marzuola
2023-02-23 20:21:54 9KB 系统开源
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石墨烯锂电池.pptx
2022-12-09 14:19:18 3.25MB
用Mathematics软件编写代码画出石墨烯能带结构图,附件中包含代码及得出的结果
2022-12-08 15:56:38 898KB Mathematics 石墨烯
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基于分子动力学的石墨烯摩擦学规律分析.doc
2022-12-06 14:19:58 7.55MB 计算机