石墨烯纳米带的半极金属性研究进展

合肥微尺度物质科学国家实验室杨金龙教授研究组在石墨烯纳米带材料的研究中取得新的进展。基于理论计算研究，他们提出一种新的方法使石墨烯纳米带成为半极金属。该成果发表在《美国化学会誌》（J. Am. Chem. Soc. 130, 4224 (2008)）上。该工作得到了国家自然科学基金和科技部重大研究计划项目的资助。

石墨烯材料因为其特殊的性质以及在下一代电子学器件应用中的巨大潜能，成为了国际上的研究热点。而一个自旋通道为金属另一个自旋通道为半导体的半极金属是自旋电子学器件中的一种重要材料。加州伯克利分校的Louie研究组最先提出了利用施加横向电场来调节锯齿型石墨烯纳米带电子结构，从而达到实现半极金属的目的。

杨金龙教授研究组在早期的研究中指出，通过施加横向电场的方法，因为要求的临界电场强度高，不利于实际应用。在此基础上，他们设计了一种基于化学修饰的方法来获取半极金属的纳米带。他们通过在石墨烯纳米带的两边修饰不同的功能团：NO2和CH3，利用不同功能团对边界态的影响，成功地实现了在一维单层石墨烯纳米带上获得半极金属性质的目的。进一步的研究显示，通过降低边界修饰功能团的浓度，可以提高体系的稳定性，从而获得更易实现的半极金属材料。


原文发表于2008年4月21日