折叠对石墨烯条带电子输运的影响和调控

石墨烯优良的电学属性引起了全世界的广泛关注。基于石墨烯的纳米电路在未来电子工业中有着广泛的应用前景。石墨烯条带和石墨纳米结是构成纳米电路的基本单元，它们都是在石墨烯上通过刻蚀而得到的单层纳米结构。最近人们在实验中发现了一种新型双层石墨烯结构，它们是通过单层石墨烯条带折叠而成。目前对这种折叠条带的研究还没有展开。初步研究表明石墨烯条带折叠后其能带结构将发生很大的改变，甚至存在半导体与金属之间的转变。这就说明，折叠是调控石墨烯条带电子结构和输运属性的一种重要手段。本项目将围绕"怎样利用折叠来调控石墨烯条带的电子输运"这一问题展开研究。通过研究，一方面可以从各种折叠石墨烯条带中发现新的电子输运现象，揭示折叠调控石墨烯条带电子输运的物理机制。另一方面预言新的折叠石墨烯条带，为实验上制备基于折叠条带的纳米电子器件提供物理模型和理论基础。

石墨烯优良的物理性质是近年来全世界的关注焦点。基于石墨烯的纳米电路在未来电子工业中有着广泛的应用前景。石墨烯条带和石墨纳米结是构成纳米电路的基本单元，它们都是在石墨烯上通过刻蚀而得到的单层纳米结构。石墨烯条带折叠后其能带结构将发生很大的改变。折叠是调控石墨烯条带电子结构和输运属性的一种重要手段。本项目利用第一性原理方法、分子动力学方法和非平衡格林函数方法对石墨烯及相关体系的物理性质特别是折叠石墨烯的电子性质进行了研究。首先研究了两种单层石墨烯条带沿不同角度折叠后形成的折叠条带的稳定结构，包括折叠角度、堆垛方式等；然后研究了折叠石墨烯条带的电子输运性质，发现了新的物理现象并研究了其物理机制。最后研究了垂直条带方向的压力对折叠条带电子输运的影响和调控。通过项目组成员三年的努力，取得了一系列的研究成果。到目前为止，在Phys. Rev. B、Appl. Phys. Lett.、J. Mater. Chem. A、J. Phys. D、J. Appl. Phys.等国际材料、物理期刊发表SCI论文20篇。研究成果受到了同行们的广泛关注，其中有一篇文章被Nature China选为研究亮点进行专题报道，一篇文章被J. Phys. D编辑选为该杂志封面。因为这些研究成果和前期的研究工作，项目组成员获得了2012年湖南省自然科学奖一等奖。同时，申请人于2012年9月至2013年12月到美国伦斯勒理工学院进行了一年多的学术交流和访问，受益匪浅，另外多次应邀参加国际会议和国内会议。培养博士研究生1人，硕士研究生6人。