低維碳硅納米材料的電子輸運性質.pdf

1、一直以來，人們通過不斷提高集成電路的集成度，即不斷減小集成電路基本組成單元的尺寸，來達到使其具有更高的性能的目的。納米電子器件由于其獨特的性能，近年來得到了人們的廣泛關注，被認為是未來電子器件的發(fā)展方向。根據(jù)組成納米電子器件材料的不同，其主要可分為:納米線電子器件、分子電子器件及石墨烯電子器件。目前，在納米電子器件的研究過程中，雖然人們已經(jīng)取得了巨大的成就，但還有很多關鍵問題沒有被解決，使得納米電子器件的發(fā)展和應用都受到了限制。

2、　　 在本文中我們采用分子動力學方法和非平衡格林函數(shù)方法結合量子理論（擴展“休克爾”理論及密度泛函理論），針對納米電子器件研究過程中的幾個關鍵問題進行了深入研究，旨在得到超細硅納米線的電子輸運性質及其摻雜的影響;揭示分子電子器件中理論計算結果與實驗測量所得電導值出現(xiàn)差異的原因;探索新型石墨烯-氮化硼復合納米結構的場效應晶體管模型，系統(tǒng)研究其電子輸運性質，揭示其在邏輯電路及自旋電子器件中的潛在應用。該論文的主要內容及取得的研究結果如下:

3、
　　 (1)研究了基于超細硅納米線的場效應晶體管的電子輸運性質，探討了納米線的結構及摻雜對其電子輸運性質的影響。發(fā)現(xiàn)超細硅納米線會表現(xiàn)出電流放大效應或高開關比的可控負微分電阻。另外，在該種晶體管中，納米線的結構及外加偏壓都能引起負微分電阻機制的改變。研究還顯示，超細硅納米線中摻雜元素的位置對其電子輸運性質會產(chǎn)生非常大的影響。
　　 (2)系統(tǒng)研究了石墨烯分子晶體管中石墨烯分子與電極之間的連接方式及石墨烯分子的化學修飾對

4、該種晶體管電子輸運性質的影響。結果顯示，石墨烯分子與金電極之間的連接方式對石墨烯分子晶體管的電子輸運機制具有決定性作用，連接方式的選取會直接導致計算結果出現(xiàn)較大差異，因此造成之前理論計算分子晶體管電導值與實驗值產(chǎn)生差異的原因是兩者不同的分子-電極連接方式。另外我們還發(fā)現(xiàn)，化學修飾可以有效地調節(jié)分子晶體管的性能。
　　 (3)利用石墨烯與六方氮化硼兩者之間晶格常數(shù)相近但電學性質不同的特點，提出了一種基于石墨烯-氮化硼-石墨烯復合納

5、米帶結構的場效應晶體管模型，研究了復合納米帶中的空穴、納米帶的手性及寬度對其電子輸運性質的影響。該種晶體管不需要金屬源漏電極，提高了其穩(wěn)定性。研究發(fā)現(xiàn)，該種晶體管具有優(yōu)異的開關性能。另外，通過去除氮化硼納米帶中氮原子邊界上的氫原子，會使該種晶體管表現(xiàn)出100％的電子自旋極化現(xiàn)象，揭示了其在自旋電子器件中應用的可能性。
　　 本文的研究內容對深入理解低維碳硅納米材料的電子輸運性質具有重要意義，為發(fā)展超細硅納米線場效應晶體管、設計高