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| 研究生： |
曾威華 Tseng, Wei Hua |
|---|---|
| 論文名稱： |
石墨烷與氮化硼混合奈米帶的電子結構：第一原理計算 Electronic structures of hybrid graphane-boron nitride nanoribbons: A first-principles study |
| 指導教授： |
楊志開
Yang, Chih Kai |
| 學位類別： |
碩士
Master |
| 系所名稱： |
理學院 - 應用物理研究所 Graduate Institute of Applied Physics |
| 論文出版年： | 2015 |
| 畢業學年度： | 104 |
| 語文別： | 中文 |
| 論文頁數： | 106 |
| 中文關鍵詞： | 石墨烯 、石墨烷 、氮化硼 |
| 外文關鍵詞： | Graphene, Graphane, Boron Nitride |
| 相關次數： | 點閱：45 下載：26 |
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少層石墨 (few-layer graphene) 是一個二維系統，層與層之間的作用力為凡德瓦爾力且十分微弱，科學家相信可以將其分離，終於在2004年被分離出來。在單層石墨(single-layer graphene)中，每一個碳原子提供四個電子，其中三個電子以σ鍵連接另外三個碳原子呈蜂巢狀結構，另一個電子形成π鍵貢獻於費米能附近，故石墨屬於無能隙半導體。此外Graphene又可以在其上下交互接氫原子而變成Graphane chair，原來碳原子的π電子和氫原子形成共價鍵，所以變成了絕緣體。另一個類似結構的材料為氮化硼(Boron Nitride，簡稱BN)，是利用3A族的硼原子和5A族的氮原子分別交互取代了石墨中的碳原子。BN的共價性質比石墨來的低，所以能帶差變大，成為不可導電的絕緣體。
由單層石墨裁切而成的一維鋸齒狀奈米石墨帶(1D zigzag graphene nanoribbon)具有反鐵磁的穩定結構。另外將若將Graphane上面的氫原子去除掉，其電子性質與磁性將會發生變化。所以我用第一原理計算一維BN連接Graphane材料的導電、磁性和能帶性質，並考慮不同寬度的影響。進一步研究固定同一個長度的Graphane時候，去除線狀(line)和鏈狀(chain)氫原子將會如何改變磁性和能帶性質。
謝辭 I
摘要 II
目錄 III
圖目錄 V
表目錄 X
第1章 緒論 1
第2章 研究方法 3
第3章 研究結果 7
3.1 第一部分 氫原子接BN不同位子或切去不同位子氫原子的結合能 8
3.1.1 氫原子接在BN的Boron或Nitrogen之結合能 8
3.1.2 氫原子接在BN的Boron或Nitrogen上下端之結合能 9
3.1.3 石墨烯(Graphene)和BN的Boron或Nitrogen相接與最低能量的磁性結構 11
3.1.4 跳著拔去Graphane不同位子的氫原子之結合能 13
3.1.5 拔去線狀(line)或鍊狀(chain)的氫原子結合能 15
3.2 第二部分 不同比例的Graphane和BN但固定Zigzag nanoribbons長度 16
3.2.1 BN12 16
3.2.2 G2BN10 18
3.2.3 G4BN8 20
3.2.4 G6BN6 22
3.2.5 G8BN4 24
3.2.6 G10BN2 26
3.2.7 G12 28
3.3 第三部分 G2BN10、G4BN8、G6BN6、G8BN4、G10BN2 拔去 Line or Chain 31
3.3.1 G2BN10 拔去 Line 31
3.3.2 G4BN8 拔去 Line 32
3.3.3 G6BN6 拔去 Line 34
3.3.4 G8BN4 拔去 Line 36
3.3.5 G10BN2 拔去 Line 39
3.3.6 G2BN10 拔去 Chain 42
3.3.7 G4BN8 拔去 Chain 44
3.3.8 G6BN6 拔去 Chain 46
3.3.9 G8BN4 拔去 Chain 48
3.3.10 G10BN2 拔去 Chain 51
3.4 第四部份 變化法切去氫原子或變化初始磁性 53
3.4.1 G6BN6 拔去 Line帶相反磁性 54
3.4.2 G6BN6 拔去 Nearer Line 55
3.4.3 G6BN6 拔去 Middle Line 58
3.4.4 G6BN6 拔去 Middle Chain 61
3.4.5 G6BN6 拔去 Middle 2 Chain 63
3.4.6 G8BN4 拔去 Nearest Hydrogen atom 66
3.4.7 G8BN4 拔去 Nearer Hydrogen atom 68
3.4.8 G8BN4 拔去 Middle Hydrogen atom 70
3.4.9 G12 Antiferromagnetic 72
3.4.10 G12 拔去 Middle Line 75
3.4.11 G12 拔去 Middle Chain 78
3.4.12 G12 拔去 Middle Chain Antiferromagnetic 81
3.4.13 G12 拔去 Middle 2 Chain 84
3.4.14 G12 拔去 Middle 2 separate Chain 87
3.4.15 G12BN6 拔去 Middle Line 90
3.4.16 G12BN6 拔去 Middle Chain 93
3.4.17 G12BN6 拔去 Middle 2 Chain 95
3.4.17 G12BN6 拔去 Middle 2 separate Chain 97
3.4.18 G6BN6 初始設定無磁性 99
3.4.19 G6BN6 邊界碳原子加氫 100
3.4.20 G6BN6 兩邊界皆加氫 102
第4章 結果討論 103
附錄 參考文獻 105
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