【摘 要】
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纳米电子器件在近些年受到了广泛关注。而作为最基本的功能型分子器件的分子整流器,在未来的电子逻辑电路中发挥着重要作用。关于如何提高整流器件的性能,科学家们在理论和实
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纳米电子器件在近些年受到了广泛关注。而作为最基本的功能型分子器件的分子整流器,在未来的电子逻辑电路中发挥着重要作用。关于如何提高整流器件的性能,科学家们在理论和实验上给出了多种方法。随着石墨烯更多优良的电学性质被发现,石墨烯还被认为是可取代硅基半导体材料的理想候选材料。本文采用非平衡态格林函数（NEGF）结合密度泛函理论（DFT）的第一性原理,研究了基于石墨烯纳米带的分子整流器件的电子传输特性。提出了掺杂,边缘修饰和裁剪来改善器件的性能。我们这项工作的主要内容和结论有:（1）通过研究硼、磷原子共掺杂的10-AGNR器件两种结构下的电流-电压特性曲线,我们发现其呈现出明显的不对称性,出现了很强的整流行为。10-AGNR器件中间的碳原子被硼、磷原子替换掺杂,其整流比高达107。器件的不对称掺杂可以产生明显的反向整流,可用于设计性能优良的分子整流器。当掺杂原子从10-AGNR器件的中间转移到边缘,所观察到的整流效果减小。杂质原子掺杂在不同的地方会改变器件的电输运性质,这对未来基于石墨烯的整流器的设计起着重要作用。（2）通过研究OH/NH2,OH/NO2和OH/SO2做边缘修饰的12-ZGNRs器件的电子传输性质,我们发现对于具有OH/NH2,OH/NO2修饰边缘的器件,电流显示出明显的对称性,表现出较弱的整流效应。对于OH/SO2边缘修饰的12-ZGNRs器件,最大整流比和最大反向整流比分别可以达到2076.33和1937.33。结果表明,OH/SO2的边缘修饰对器件的电子输运有积极的影响,可能成为未来石墨烯整流器设计的潜在应用。（3）研究了将右半部分别裁剪掉1、3、5层碳原子的AGNRs器件的电子输运性质。对于裁剪了1、3层碳原子的AGNRs器件,在整个偏压范围内,电流—电压曲线显示出较明显的对称性,表现出较弱的整流效应。对于裁减了5层的AGNRs器件,其最大整流比和最大反向整流比分别可以达到259和218。结果表明,裁剪会给石墨烯纳米带器件的电子传输产生一定的影响,可以为未来高品质的石墨烯基整流器的研发指导方向。
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