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摘要：石墨烯是sp2杂化原子堆积成的二文纳米材料，由于其特殊的结构特点，有一系列令人惊奇的物理性质，比如高强度、高载流子迁移率、高导热率等等,但因其零带隙特性而是广阔的应用前景受到限制，带隙的打开因此成为石墨烯研究的重点。本文根据近年来的相关文献，对不同的能隙调控技术进行梳理与总结，详细列出各种方式的机制与原理以及带隙调控范围，并且会进一步比较各种方式的优缺点，为能隙调控的深入研究做出借鉴。33934
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毕业论文关键字：石墨烯 能隙调控 化学修饰 毕业设计说明书外文摘要
Title Recent Progress in Band-gap Modulation of Graphene
Abstract
Abstract：Graphene, a two-dimensional crystalline monolayer made of sp2-hybridized carbon atoms arranged in a honeycomb lattice, holds a set of remarkable electronic and physical properties, such as ballistic transport with low resistivity, high chemical stability, and high mechanical strength.The focus is placed on the manipulation of the bandgap of grephene. Different manipulating methods and their corresponding principles are specified, and the research status of vario us methods, especially the tunable range of the graphene bandgap are summarized.
Keywords graphene band gap band gap manipulation
目 次
1 绪论 1
1.1 引言1
1.2 石墨烯的研究背景1
1.3 石墨烯的研究进展1
1.4 本设计的研究思路与研究内容2
2 石墨烯电子结构 3
2.1 能带结构分析的理论依据3
2.2 能带结构分析的两种模型4
3 能隙调控的方法 6
3.1 化学修饰法 6
3.1.1 氢化石墨烯 7
3.1.2化学掺杂 8
3.2 刻蚀法 10
3.2.1 石墨烯纳米带结构 10
3.2.2 石墨烯纳米带的能带结构 11
3.2.3 宽度与能隙的关系 11
3.2.4 边缘修饰 12
3.3 外加电场法 12
结论 13
致谢 14
参考文献15
图1 石墨烯能带结构4
图2 双层石墨烯能带结构 10
图3 碳纳米管纵切制备石墨烯纳米带 11
图4 石墨烯纳米带结构11
1 绪论
1.1 引言
碳元素广泛存在于自然界之中，有着优良的性质和非常丰富的构成形式，在科技发展过程中扮演者举足轻重的角色，无论对工业生产还是人们的生活都不可或缺。在碳的多种同素异形体中，最为人所熟知的是石墨与金刚石，前者是一种极软的矿物，可以用来做铅笔芯和润滑剂，后者是现存天然物质中最坚硬的物质，被广乏用于工艺品和工业品的切割件工上。二十世纪八九十年代发现的富勒烯与碳纳米管，扩充了碳的同素异形体家族，使人们进一步了解了碳元素的性质，加深了对碳元素同素异形体的理解，为进一步的研究提供了基础。更重要的是，富勒烯与碳纳米管材料使人们认识到了一类新型材料——纳米材料的应用前景，引起了以纳米材料为基础的新型材料研究兴趣，对社会的科技生产产生了重大印象。紧随其后的是，另一种碳的同素异形体被成功制备——石墨烯，它具有理想的二文结构和非常奇特的物化性质，如今，已掀起一轮新的纳米材料研究热潮。
1.2 石墨烯的研究背景
石墨烯被发现之后，人们开始着手研究它的性质并发现了许多非常奇异的电学性质。2004年，英国曼彻斯特大学的安德烈盖姆（AndreGeim）和康斯坦丁（Konstantin）两人利用机械剥离法成功制备出单层石墨烯，这一成就推翻了单原子层二文材料无法稳定存在的断言，震惊了凝聚态物理学界，两人因此于2010年获得了诺贝尔物理学奖。正是基于这些初期的研究与实验上的成功制备，单层或者多层石墨烯的电子性质、能级调控才逐渐成为当前石墨烯研究的热点。