点缺陷石墨烯的电导

• 刘南舒 ,
• 周思 ^, ,
• 赵纪军

• .

  大连理工大学三束材料改性教育部重点实验室，辽宁 大连 116024

通讯作者: 周思, sizhou@dlut.edu.cn


• 基金项目:

  中央高校基本科研业务费专项资金 DUT16LAB01

  中央高校基本科研业务费专项资金 DUT17LAB19

  国家自然科学基金 11504041

  国家自然科学基金(11504041), 中央高校基本科研业务费专项资金(DUT16LAB01, DUT17LAB19)和大连理工大学超算中心资助

摘要: 作为纳米材料中最有前途的的材料之一，石墨烯由于其超高的电导率、优异的热稳定性和机械强度受到了研究者的广泛关注。本文通过非平衡格林函数法结合密度泛函理论计算了石墨烯点缺陷(包括Stone-Waals，反Stone-Waals，单空位和双空位)及其浓度对石墨烯电输运性质的影响。石墨烯的电导在很大程度上依赖于点缺陷的类型及浓度。低浓度的Stone-Waals和反Stone-Waals缺陷不会显著地降低石墨烯的电输运，而双空位可使电导降低约50%左右。石墨烯中明显的电输运行为变化是由带缺陷石墨烯的能带结构决定的——由于点缺陷破坏了石墨烯蜂窝状晶格的对称性，会在费米能级附近引入局域态，进而导致狄拉克点处有能带劈裂。高缺陷浓度的双空位会在费米能级附近引入更多的平带以及在缺陷处更多的局域态，因此可能对载流子进行一定的散射，降低石墨烯的电导。此外，局部电荷密度表现出增强的局域性，阻碍了载流子的运动。石墨烯电导随着缺陷浓度和能带劈裂的增加呈指数下降。这些理论结果为研究真实单层石墨烯的电输运特性提供了重要的理解，并将有助于实验上控制石墨烯基器件的性能。

关键词:
• 墨烯
•  /  点缺陷
•  /  电子输运
•  /  电导
•  /  能带劈裂

English

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