[发明专利]一种并联型石墨烯纳米条带结构

说明书

技术领域

本发明涉及石墨烯纳米条带器件领域，尤其是涉及其并联结构的石墨烯纳米条带器件结构。

背景技术

近年来，石墨烯(Graphene)的出现在科学界激起了巨大的波澜，由于自身的优越性质而被认为是未来最有发展潜力的碳纳米材料之一。石墨烯具有很高的电子迁移率和高导电性，利用石墨烯制作的晶体管不仅体积小、功耗低、对工作环境的要求低，并且易于设计成各种结构。然而，由于石墨烯是零带隙材料，其费米能是呈线性分布的，因此它并不适合直接应用到晶体管中。不过可以将石墨烯按照一定方向切割成条带的方法来产生带隙 [HAN M Y, OZYILMAZ B, KIM P, et al. Energy band-gap engineering of graphene nanoribbons[J]. Phys Rev Lett, 2007, 98(20): 206-805.]，并可以通过条带的宽度来控制带隙的大小(带隙的大小与条带宽度成反比)。从器件的角度上看，将石墨烯作为基本材料制成的电学器件具有较硅基器件更优越的电学性能和尺寸缩小前景，因而石墨烯纳米器件被认为是构建未来纳电子系统中最具潜力的基本元件。尽管如此，由于A-GNRs(Armchair GNR)的带隙依条带宽度的不同而不同，因此以不同尺寸结构GNR制作的电学器件，其应用领域也有很大差异。研究表明，不同尺寸，不同结构的纳米条带制作的电学器件具有不同的电学特性，美国Cornell大学的J. H. Bardarson等人在常规的石墨烯条带中挖去各种形状的空缺，有圆形、椭圆、矩形和菱形的空缺，分析了各种形状的空缺的石墨烯条带，研究它们的电导随空缺结构的变化而呈现不同特征 [F. Guinea. Spin-orbit coupling in a graphene bilayer and in graphite [J]. New J. Phys. 2010, 12(8): 083063.]，德国Regensburg大学的J Wurm和M Wimmer等人提出一种环形的石墨烯器件结构，他们计算了该器件模型在不同磁通下的隧穿率，发现在低磁通的情况下石墨烯环的电导峰起落比高磁通时剧烈 [J. Wurm, M. Wimmer, H. U. Baranger, et al. Graphene rings in magnetic fields: Aharonov-Bohm effect and valley splitting [J]. Semicond. Sci. Technol. 2010, 25(3): 034003.]。

受智利Tecnica Federico Santa Mar?a大学的L. Rosalesa和M. Pachecoa等人提出了一种梳子形状的石墨烯条带结构，通过研究发现，在锯齿数增加时，其局域态密度随费米能变化剧烈，电导呈现出越来越明显的开关特性[L. Rosalesa, M. Pachecoa, Z. Barticevica, et al. Conductance of armchair GNRs with side-attached organic molecules [J]. Microelectron. J. 2010, 23(12): 2692-2695.] 和巴西Estaual De Campinas大学的D. A. Bahamon等人提出了在石墨烯条带中参杂规则的缺位，从而组成一种有规则的缺位石墨烯纳米条带，并研究了此条带的态密度随费米能的变化规律，研究了不同宽度和缺位宽度下条带的能带结构变化，电导呈现出相似的变化规律 [D. A. Bahamon, A. L. C. Pereira, P. A. Schulz. A third edge for a graphene nanoribbon [J]. IEEE Electron. Dev. Lett. 2010, 47 (21) : 1797 - 1799.]的启发，这里提出一种并联型石墨烯纳米条带器件结构。由于目前石墨烯器件的仿真还处于探索阶段，且目前很少有文献涉及这种新型结构石墨烯纳米条带器件电学特性的研究。 

发明内容

技术问题：本发明的目的是提供一种并联型石墨烯纳米条带结构，本发明在紧束缚模型下，采用Green函数方法和Landauer-Büttiker公式，对不同结构的并联型石墨烯纳米条带器件电学特性进行了数值计算与仿真，计算它们能级分布、电导特性等电学特性。并为设计和实现具有优良性能的基于石墨烯的纳米电子器件提供理论依据。