石墨烯纳米带整流器件电子输运性质研究*

叶海安，苗瑞霞，郭三栋，王少青，卜习习，邵 奇

(西安邮电大学 电子工程学院，陕西 西安 710121)

0 引 言

石墨烯是碳的二维结构材料，独特的结构和优异的电学性能使它在未来电子器件领域拥有广泛的应用前景[1～5]。然而由于自身的零带隙，限制了其在半导体领域的应用，通过裁剪石墨烯可以得到两种具有准一维结构的石墨烯纳米带(graphene nanoribbon，GNR)，即为锯齿型石墨烯纳米带(zigzag grapheme nanoribbon，ZGNR)和扶手椅型石墨烯纳米带(armchair graphene nanoribbon，AGNR)[6,7]。许多以GNR为基础的分子器件被研究出来，并且发现了一些新颖的特性，如自旋过滤效应[8,9]、场效应[10]、负微分电阻效应[11,12]、磁致电阻效应[13～15]等。曾晶等人发现扶手椅型石墨烯纳米带左右电极不对称掺杂会引发器件产生整流现象，并且电极区掺杂原子由中心位置移向边缘位置时，整流现象减弱[16]；袁裴裴等人研究发现对扶手椅型石墨烯纳米带电极区进行硼、磷原子共掺杂，器件产生了强烈的整流特性[17]。这些研究为人们理解分子器件整流性能提供了重要参考和理论依据，但是上述研究并未考虑中心散射区长度对分子器件整流性能的影响。

为了进一步了解中心散射区长度对GNR电子输运性质的影响，本文利用密度泛函理论和非平衡格林函数结合的方法研究了中心散射区长度对扶手椅型石墨烯纳米带电子输运性质的影响，建立了量子输运的物理规律。

1 模型与计算方法

本文以AGNR为研究对象，研究宽度Na=7的AGNR(7-AGNR)中心散射区长度对电子输运性质的影响。器件模型如图1所示，整个器件模型由左电极、中心散射区、右电极组成。……