C2N纳米带的磁性和电子特性

顾利萍，于海林

（常熟理工学院a.物理与电子工程学院；b.江苏省新型功能材料重点建设实验室，江苏常熟215500）

C2N纳米带的磁性和电子特性

顾利萍a，b，于海林a，b

（常熟理工学院a.物理与电子工程学院；b.江苏省新型功能材料重点建设实验室，江苏常熟215500）

采用基于密度泛函理论的第一性原理计算对C2N纳米带的磁性和电子特性进行了研究.对宽度最小的zigzag类型的纳米带，考虑了边缘原子的无H饱和（ZCNNR）、部分H饱和（ZCNNR-H）和完全饱和（ZCNNR-2H）3种情况.通过对其磁性和电子特性的分析发现，ZCNNR和ZCNNR-H的单胞磁矩分别为12 μB和4 μB，并表现出自旋半导体的特性，而ZCNNR-2H表现出非磁的半导体性质.进一步通过对自旋电荷密度的分析发现，其磁性和电子特性与边缘的N原子的H饱和密切相关.

第一性原理计算；磁性；能带；态密度

1　引言

二维材料由于其具有非常奇异的电子特性、磁性和力学特性，因而近年来受到广泛的关注［1-3］.最早发现的二维材料为Graphene，即石墨的单原子层结构，其具有超高的电导率和热导率.然而，由于Graphene在费米面没有带隙存在，导致其在场效应晶体管和光电器件中的应用受到限制.因此，探索新的具有适当带隙的二维半导体材料是一件非常有意义的工作.最近，这一方面的研究工作取得了重要突破.一种全新的二维材料，多孔的C2N（C2N-h2D）成功制备出来［4］.C2N-h2D有严格的二维晶体结构，并且具有1.96 eV的直接带隙.更有趣的是基于C2N-h2D制备的场效应晶体管，其开/关比高达107，这意味着C2N-h2D在电子器件和光电子器件中具有……