石墨烯上复杂杂质与缺陷电子态和磁性性质的原子尺度研究

石墨烯在基础理论研究与实际应用两方面均具有重大意义，而对于石墨烯上过渡金属掺杂，磁性掺杂和复杂分子掺杂等的研究则尚处于初始阶段。本小组申请从第一性原理出发，在原子层次研究石墨烯上复杂杂质以及石墨烯与过渡金属的复杂界面的电子结构、磁性及输运性质。具体研究体系包括石墨烯上过渡金属的单原子吸附与团簇吸附；石墨烯与过渡金属及其氧化物形成的复合结。具体研究性质包括上述两种结构的电子结构、磁性性质和输运性质，以及相关的可能应用。

本项目系统研究了1. 轻原子(B、N、O、F)在石墨烯上的吸附及其电子结构；2. 过渡金属(Mn、Fe、Co、Ni、Cu)在石墨烯上的吸附及其电子结构；3. 过渡金属(Fe、Co、Ni、Cu、Ag、Au)在石墨烯条带上的吸附及电子结构；4. 过渡金属Fe截止石墨烯条带的输运性质及基于这一材料的巨磁阻效应；5. 石墨烯与羟基的相互作用性质，并以此为基础在Appl. Phys. Lett.、Phys. Rev. B等杂志上发表研究论文6篇，其中3篇文章被引用超过15次以上，最高单篇文章他引超过30次。项目负责人在本项目资助下，还对新型铁基超导材料(Tl,K)yFe2-xSe2进行了研究，在Phys. Rev. Lett.、Phys. Rev. B等杂志上发表论文共计3篇，其中2篇文章被引用超过25次以上，单篇最高他引超过30次。通过本项目的研究，项目组对过渡金属、羟基等复杂杂质对石墨烯的电子态和磁性结构的影响形成了一个基本的认识，并对石墨烯可能的器件应用有了更加具体的意见。同时，通过对本项目的研究，项目负责人对包括石墨烯和(Tl,K)yFe2-xSe2在内的一般阻挫系统产生了兴趣，并将在这一更广的范围内进行更加深入的研究。