B/N掺杂对石墨烯纳米片电子整流效应的研究

"这篇研究论文探讨了B/N掺杂对石墨烯纳米片电子输运的影响，重点关注整流行为的变化。研究使用了锯齿型石墨烯纳米片，并以Au作为电极，通过S原子吸附在金属表面构建分子器件。论文指出，在纳米片边缘掺杂N或B原子会引发电流-电压的非线性行为，但整流系数小且不稳定，尤其是掺杂数量多时。另一种情况是通过烷链连接两个石墨烯片并在附近和边缘掺杂，发现烷链附近的掺杂能产生更大的整流效果，不过掺杂位置和数量会影响整流性能。整流效应主要由正负电压下分子能级移动的方向和空间轨道分布差异造成。负微分电阻现象则归因于偏压导致的能级移动和透射峰形态变化，特定偏压下主要透射通道的抑制也是原因之一。研究采用非平衡格林函数方法进行分析，揭示了掺杂对石墨烯纳米片电子性质的显著影响。" 本文详细分析了石墨烯纳米片的掺杂效应，特别是氮(N)和硼(B)元素的掺杂如何影响其电子输运性质。首先，研究选择了锯齿型石墨烯纳米片，这是因其独特的电子结构和可能的磁性特性。通过Au电极和S原子的化学吸附，建立了两种不同的分子器件模型。第一种模型中，掺杂发生在纳米片的边缘，观察到电流-电压曲线的非线性特征，表明了整流效应的存在。然而，整流系数相对较小，且掺杂过多时，整流性能变得不稳定。 第二种模型是通过烷链连接的双石墨烯片结构，其中在烷链附近和边缘进行掺杂。结果显示，烷链附近的掺杂可以实现更大的整流，但整流性能的强弱会受掺杂原子的数量和位置影响。这种差异可能源于掺杂原子改变了电子的能级分布和传输路径。 整流行为的物理机制被解释为在正负电压下分子能级的移动方向和空间轨道分布的不同。这导致了电子传输的不对称性，从而产生整流效应。同时，部分体系显示出负微分电阻现象，这主要是由于外加偏压导致能级移动和透射峰形态发生变化，使得在某些电压下主要的电子传输通道受到抑制。 研究采用了非平衡格林函数方法，这是一种强大的理论工具，用于处理非平衡态下的量子输运问题。这种方法允许研究人员精确地计算和分析掺杂石墨烯纳米片的电子性质，揭示了掺杂对电子输运性能的复杂影响。 这项研究加深了我们对石墨烯纳米片掺杂影响的理解，为设计高性能的石墨烯基电子器件提供了重要的理论指导，特别是在整流器和纳米电子开关等领域。同时，它也强调了掺杂控制的重要性，以及在实际应用中需要考虑掺杂位置、数量以及掺杂元素的选择。