螺旋石墨烯中随螺距变化产生的金属-半导体转变现象
发布时间: 2020-10-05 浏览次数: 58


   由于独特的杂化轨道,近年来,由碳原子构建的各种低维结构得到了合成和深入研究,并在应用方面取得了巨大成功。其中,石墨烯和其它石墨烯的衍生物因其独特的电子特性而成为研究热点。

   石墨烯的衍生物繁多,螺旋石墨烯就是其中一类。螺旋石墨烯一般被认为是由平面的石墨烯切割、扭曲并且螺旋而形成,大部分螺旋石墨烯都拥有像旋转楼梯一样的结构特征。它由于其独特的外形、石墨烯衍生物和其多样化的结构,一直以来都是纳米材料领域研究的对象。

 

   我们基于第一性原理计算,研究了螺旋扭曲石墨烯纳米带的电子和输运性质。由于螺旋几何形状和灵活的π共轭框架,这些变形可以像纳米弹簧一样压缩或拉伸。研究发现,当结构间距变化时,会发生金属-半导体转变,整个转变过程可分为金属转变、快变带隙转变和慢变带隙转变三个阶段。进一步的分析表明,层间传输、层间相互作用(双层石墨烯状状态)和层内相互作用分别是解释这三种机制的主要机制。此外,这种转变和相应的机制被发现对螺旋石墨烯纳米带的尺寸是稳健的,表明了巨大的应用潜力。此外,值得注意的是,这些配置都是纯碳系统,这将非常有利于该设备的应用。由于我们系统中的机械变形是可逆的,带隙是可调的,我们的发现也可能对纳米力学中的信息处理有所启发,并有望开发出新的纳米器件。


撰稿人:刘中沛 审稿人:郭艳东