石墨烯納米帶的半極金屬性研究進展

合肥微尺度物質科學國家實驗室楊金龍教授研究組在石墨烯納米帶材料的研究中取得新的進展。基于理論計算研究，他們提出一種新的方法使石墨烯納米帶成為半極金屬。該成果發表在《美國化學會誌》（J. Am. Chem. Soc. 130, 4224 (2008)）上。該工作得到了國家自然科學基金和科技部重大研究計劃項目的資助。

石墨烯材料因為其特殊的性質以及在下一代電子學器件應用中的巨大潛能，成為了國際上的研究熱點。而一個自旋通道為金屬另一個自旋通道為半導體的半極金屬是自旋電子學器件中的一種重要材料。加州伯克利分校的Louie研究組最先提出了利用施加橫向電場來調節鋸齒型石墨烯納米帶電子結構，從而達到實現半極金屬的目的。

楊金龍教授研究組在早期的研究中指出，通過施加橫向電場的方法，因為要求的臨界電場強度高，不利于實際應用。在此基礎上，他們設計了一種基于化學修飾的方法來獲取半極金屬的納米帶。他們通過在石墨烯納米帶的兩邊修飾不同的功能團：NO2和CH3，利用不同功能團對邊界態的影響，成功地實現了在一維單層石墨烯納米帶上獲得半極金屬性質的目的。進一步的研究顯示，通過降低邊界修飾功能團的濃度，可以提高體系的穩定性，從而獲得更易實現的半極金屬材料。


原文發表于2008年4月21日