石墨烯纳米点结的电子输运研究

Graphene nanoribbon is a promising candidate for furture elelctronics with excellent structure and electronic properties domonstated before. Edge effect play a significant role in graphene nanoribbon devices. For zig-zag graphene nanoribbon, opposite spin polarized states arise at the each of the two edges. We proposed here to fabricated graphene nanocontriction from graphene nanoribbon using feedback-controlled elelctron-migration induced junction breaking technique. The electron transport properties of such nanocontriction bridged graphene nanoribbon structure will be studied as a function of electric static field and magnetic field at different temperature. Recently, nanoconstriction of graphene attracted many researches inlight of all carbon circuit to study its unique properties. Such nanostructure has perfect interface with graphene nanoribbon elelctrodes. Its electron transport properties depend heavily on it's size,orientation and edge, giving us enough room to do modulation on such system. Through this project, we hope to gain experimental knowledge of electron structure and transport characteristics (especially the spin polarization) of such nanoconstriction. And initiate a further exploration of edge control and functionlization.

石墨烯纳米带是一种性质出众的电子材料。其边界效应对其电子输运特性有着极其重要的调制作用。锯齿状石墨烯纳米带在完美的边界条件下在相对的两个边形成自旋相反的自旋极化态。我们的项目着重于利用反馈控制电流烧蚀的方法在石墨烯纳米带中制备尺度在1~2个纳米级别的纳米点结人工结构并研究此系统中独特的边界效应对电子输运的影响。近年来石墨烯纳米点结受到了越来越多的关注。这样的点结与石墨烯构成的电极有完美的接触界面，而其电子传输特性，受点结处碳环数目，取向，边界,缺陷，有很大的被调制趋势。预测可以形成强极化自旋电流。反馈控制电流烧蚀的方法可以控制纳米点结的产生。通过此项目，我们希望在实验上了解石墨烯纳米点结的电子结构和输运特性，探索边界磁序和自旋电流的机理。并进一步对边界情况进行初步的功能化探索。

单层石墨烯以及近年兴起的其他二维材料在电子器件上有着优异的性质，在受限体系下其尺寸效应边界效应都预期可能产生新型逻辑和新型物理性能。本项目主要开展利用电致迁移的效应把制备电极和石墨烯二维器件达到一两个纳米条件下的电学性质。着重考察边界/环境等条件在电子输运性质上的影响和调制特性。综合项目支持以来的工作和结果，我们围绕着1纳米左右的石墨烯纳米点结器件的构筑，仔细研究了纳米尺度电极以及纳米尺度石墨烯电子器件的制备方法。在尺寸限域效应，二维材料边界效应在纳米点结结构上电子输运的影响，以及该结构导致的等离增强效应等方面获得了一系列进展。我们发现边界的掺杂可以对石墨烯形成自旋极化电流。器件的应力环境不仅能够改变电导性质，并且对导致纳米点结磁性能的改变。石墨烯纳米点结可以可控的构筑量子导电通道并形成纳米级的量子点器件传输。石墨烯等二维材料在纳米级的金属电极对和金属排列表面展现出良好的激子-等离子体耦合增强效应。我们提出了MoS2二维材料的耦合增强催化效应和金属纳米颗粒自组装的新形式。我们较好的完成了石墨烯纳米点结构筑和输运等相关方面的科学研究，取得了较好的科研影响，为后续的进一步拓展和深入打下了良好的基础。