边缘修饰的石墨烯纳米带电子特性的第一性原理研究

摘要

本文采用第一性原理计算方法，研究了zigzag型石墨烯纳米带边缘采用不同基团(包括氢原子、羟基、酮基、氢和羟基共同饱和)进行修饰后电子特性的改变，计算了能带结构、态密度和电荷差分密度。结果分析表明，不同基团修饰的影响本质上可归结于不同的边缘杂化方式。边缘sp2杂化方式对GNRs体系内层原子的电子状态影响很小，没有改变zigzag-GNRs的金属性；而边缘sp3杂化的体系在能带结构中打开了一个带隙，此带隙随纳米带宽度的增加而逐渐减小。其中GNRs-H2体系和GNRs-H2O体系发生了由金属性向半导体性的转变，而GNRs-O体系费米能级升高并且进入了导带，依然呈现金属性。利用这种边缘修饰非常易于调控GNRs的电子能带结构。