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《陕西理工大学》 2019年
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单层石墨烯电子结构、光学与热力学功用研讨

赵娟平  
【摘要】:石墨烯是一种二维结构的新型资料,其共同的晶体结构和性质使石墨烯具有宽广的远景,但是石墨烯零带隙的特征约束了石墨烯在半导体器材等方面的使用。本文根据第一性原理研讨替位掺杂单层石墨烯的电子特性、光学性质以及单层石墨烯的热力学性质、拉曼光谱,为其在半导体器材、石墨烯调频激光器等范畴的使用供给理论指导。首要研讨内容如下:(1)经过第一性原理核算得到了单层石墨烯的电子结构、光学性质。研讨结果表明:单层石墨烯具有零带隙特征,导带和价带的交点为狄拉克点,呈现出金属性质;单层石墨烯在太赫兹、红外线和可见光波段的吸收和反射十分小,简直处于通明状况,对光的吸收和反射首要出现在紫外线波段;复折射率表现出双折射性质;电导率在太赫兹和红外线波段简直为零,紫外线波段到达最大值;太赫兹和红外线波段能量损耗为零,可见光波段内能量损耗十分小,在紫外线波段能量损耗到达最大值。(2)选取ⅢA原子B和VA原子N作为掺杂原子,研讨单原子替位掺杂单层石墨烯对单层石墨烯的电子特性的影响。研讨结果表明:掺杂之后石墨烯带隙翻开,由金属性质转化为半导体性质,对石墨烯在半导体器材和光电信息等范畴的研讨具有理论指导意义。(3)选取ⅢA原子B和VA原子N作为掺杂原子,研讨单原子替位掺杂单层石墨烯对单层石墨烯的光学性质的影响。研讨结果表明:IIIA的原子B掺杂单层石墨烯后对光的吸收率、反射率、折射率、电导率和能量损耗的规模减小。B掺杂单层石墨烯在太赫兹、红外、可见光波段的吸收率、反射率、折射率、电导率、能量损耗都十分小,首要出现在紫外线波段;与单层石墨烯比较,B掺杂单层石墨烯在紫外线波段的吸收率、反射率、折射率、电导率、能量损耗显着削弱。VA的原子N掺杂单层石墨烯后对光的吸收率、反射率、折射率、电导率、能量损耗在太赫兹、红外线、可见光波段具有显着的改动,在紫外线波段的吸收率、反射率、折射率、电导率、能量损耗强度与单层石墨烯比较显着下降。(4)经过第一性原理核算了单层石墨烯的热力学性质和拉曼光谱。研讨结果表明:德拜温度、摩尔热容量、热焓,熵都跟着温度的升高而添加,自由能跟着温度的升高而下降。拉曼光谱峰是由D峰,G峰和2D峰组成,G峰是最首要的特征峰。
【学位颁发单位】:陕西理工大学
【学位等级】:硕士
【学位颁发年份】:2019
【分类号】:O613.71

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